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l4100 柴油机 曲柄 连杆机构 设计 全套 cad 图纸

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开题报告（学生填表）学院：车辆与交通工程学院 课题名称 L4100 柴油机设计（曲柄连杆机构）学生姓名 专业班级 课题类型指导教师 职称 课题来源1. 设计（或研究）的依据与意义柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机。它是由德国发明家鲁道夫狄塞尔于 1892 年发明的，柴油发动机的工作过程其实跟汽油发动机一样的，每个工作循环也经历进气、压缩、作功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却较汽油低，因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。曲柄连杆机构是柴油机的动力传递系统。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动部分。在作功冲程中，它将燃料燃烧产生的热能活塞往复运动、由曲轴旋转运动转变为机械能，对外输出动力；在其它冲程中，则依靠曲柄和飞轮的转动惯性、通过连杆带动活塞上下运动，为下一次作功创造条件。曲柄连杆机构的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力。一是将气体的压力变为曲轴的转矩，二是将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动。 连杆在运动的过程中主要承受着气体压力和活塞组往复惯性力所产生的交变载荷，此外，由于连秆在运动过程中的变速摆动而产生惯性力矩，还使连杆承受数值较小的弯矩。如果连杆在交变载荷作用下发生断裂，则将导致恶性破坏事故，甚至整台内燃机报废；如果连杆刚度不足则会对曲柄连杆机构的工作带来不好的影响。可见，连杆工作的可靠性直接的影响着内燃机工作的可靠性。主要参考文献1束永平，夏长高.汽车发动机曲柄连杆机构动力学分析.东华大学学报，2005,31（6）：27-30 2关文达，汽车构造（第 2 版）.北京：清华大学出版社，2009 3.蒋德明 内燃机原理机械工业出版社 1994 54周龙宝，内燃机学， 机械工业出版社5杨连生，内燃机设计 机械工业出版社6陈家瑞 ，汽车构造 人民交通出版社2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述国内外曲柄连杆机构三大组成部分还是没有变。现在还是应用于内燃机领域，像五大机构两大系统或者六大机构两大系统这样的差别没什么实际意义。至于新的发展趋势，是材料发面的改进，比如碳材质的，还有从数量发面发展，如双曲柄连杆机构以至于以后的多连杆机构。而且，运动精度可靠性是曲柄连杆机构可靠性研究的一个重要方面。 从汽车发动机连杆的发展趋向可看出：（1）就连杆的使用性能与生产成本来看，C 7 0 钢锤锻连杆和铁基粉末锻造连杆已日趋接近，市场竞争将白热化。（2）温压连杆的生产成本最低，至于使用性能汽车制造厂家能否接受尚待观察。毫无疑问，温压连杆一旦得到汽车制造厂家认可，将很快进入市场。（3）铝基粉末锻造连杆若开发成功，一定会对汽车发动机的设计产生重大冲击，值得关注。（4）从连杆的生产开展历程可看出，粉末冶金零件的开发与应用，和汽车制造业所追求的轻量化、改进零件性能、降低生产成本、保护环境等目标息息相关。因此，汽车制造业对粉末冶金零件的生产与发展给予足够重视。而国内活塞裙部的型面设计，主要是经验对比设计，然后通过装机实验来进行修正，也有的利用在活塞裙部符合材料层后进行额定工况的磨合试验，然后对磨合的裙部外形尺寸进行精密测量和拟合，来确定裙部型面，这种方法耗时，而且大量的实验使得成本提高。开发周期长，已不能满足用户的要求。八十年代国外有关研究有：利用有限元法对柴油机活塞进行了数值分析，详细论述了有限元方法在柴油机设计中的应用，给出了温度场，热变形，机械变形以及应力场，反应了一般柴油机活塞在这方面的变化趋势。柴油机的总体设计是在注重节约能源的同时又加强了对排放性的要求，提高了产品的适用性。对于毕业设计要求，通过发动机曲柄连杆活塞组的改进设计来提高发动机的动力性、经济性、降低有害物排放。3. 课题设计（或研究）的内容设计指标：DS=105 125mm,12h 功率 40kw/2200r/min。设计要求：1、整机装配图（纵剖）；活塞、连杆、曲轴零件图。（总图量不少于三张 A0 图，其中手工绘图不少于一张 A0 图。）2、撰写设计说明书，不少于 12000 字。3、翻译外文资料，不少于 10000 字符。通过审阅相关资料和文献，完成 L4100 柴油机总体方案设计，满足整机动力性、经济性和排放性能的要求；对照参考图观察同类发动机实物，进行曲柄连杆机构相关零件设计。4. 设计（或研究）方法4.1 本课题要研究或解决的问题 1对曲柄连杆机构的运动学、动力学分析； 2. 曲柄连杆机构运动零件的质量换算； 3. 对 6V150 柴油机斜切口连杆体、连杆大头进行结构设计和强度分析；4计算机绘制出零件图； 5. 计算机软件的操作以及必要的编程。4.2 拟采取的研究方法 1. 传统的内燃机工作机构运动学、动力学分析方法主要有图解法和解析法。现代设计理论和方法是动态发展的，从狭义来说是为设计而建立的各种数学模型及求解这些模型的技术。它在内燃机产品设计中应用的范围十分广泛，主要有优化设计、有限元分析、计算机辅助设计、多刚体动力学分析、计算机辅助工程热力学分析等。 2.曲柄连杆机构的所有运动零件按运动性质可分为三组：（1）活塞组包括活塞、活塞环(压缩环和气环) 、活塞销及挡圈，其沿气缸轴线作往复直线运动，每点的运动状态一样，认为其质量集中在活塞销中心，即活塞组的质量为它们的质量之和。（2）连杆组由连杆及附件(连杆组由连杆及附件(连杆轴瓦、连杆衬套、连杆螺栓等)组成，它作复合平面运动。连杆组质量换算的原则是保持系统的动力学等效性，实际计算中为了简化起见，通常用静力等效原则将连杆组件的质量换算为连杆大头和连杆小头质量。（3）曲轴包括曲柄销、曲柄臂、主轴颈等。一般将曲轴质量换算到曲柄销中心上，换算原则是离心惯性力相等，即换算质量的离心惯性力与实际不平衡质量的离心惯性力应该相等。 3.对连杆大头的计算作如下的假设： 1)连杆大头与大头盖作为一个整体； 2)作用力所引起的单位长度载荷是按余弦规律沿大头盖分布的 3)轴瓦和大头盖变形是相同的大头盖的断面假设是不变的，且其大小与中间端面的一致；大头的曲率半径假定等于螺栓中心距的一半。 连杆大头盖的最大载荷是在进气冲程开始时，全部往复运动质量的惯性力与除去大头盖后的连杆旋转质量产生的离心力之和，对于斜切口的连杆，等式右端需乘以 sin ， 为斜切口与杆身轴线间的夹角计算大头盖时应取最大转速工况。 类似于连杆小头计算，有两个未知数需要事先求出，即作用在危险断面 I 上的弯距和法向力，分别是： 据此可以求出作用于大头盖中间断面的弯距和法向力分别为 在中间断面的应力为 一般内燃机连杆大头盖的应力许可值为 150-200 MPa。 4.根据设计出机构用 Auto CAD 或者 Solidwork 等绘图软件对相关零件进行绘制，并参考国家标准。 5.通过上网、查阅资料和请教老