主要零部件的设计和强度校核(参考).doc

主要零部件的设计和强度校核4 主要零部件的设计和强度校核4.1 曲轴的尺寸及强度校核一、曲轴的尺寸设计曲轴的结构尺寸如下图所示：二、曲轴的校核1、受力分析1）被校核曲轴的结构尺寸如图所示。靠近轴承B的一列布置级气缸，靠近轴承C的一列布置级气缸。2）按照强度计算和刚度计算的需要，从动力计算提供的各列活塞力表、切向力表和法向力表，找出曲轴的几个特殊旋转位置，、，再找出与、相应的法向力、，切向力、和输入扭矩M。在表1中，列出根据级气缸所在列确定的几个曲轴特殊旋转位置。3）根据曲轴结构尺寸图和表1中的已知数据，按1表5-2公式计算支反力，计算结果填入表1。 4）按照强度计算和刚度计算的需要，根据曲轴结构尺寸图和表1中的数据，按1表5-3公式，计算曲轴在各个特殊旋转位置时有关截面上的弯矩、扭矩、轴力。计算结果列入表2。表1 曲轴所受外力序号曲轴旋转位置特点曲柄转角（度）级列级列M（公斤厘米）（公斤）（公斤）（公斤）（公斤）（公斤）=（公斤）=（公斤）=（公斤）=（公斤）1列综合活塞力最大绝对值40225927592399266637884725973-865-88002输入扭矩最大值2802283051195261039627891187-56-7460273输入扭矩最小值340615-2861927-896-8274-222103-109050704列法向力最大值30253826253230278730668639843-1331-100505列法向力最小值110-9221388572861-2093150表2 曲轴内力序号轴旋转位置特点曲柄转角（度）曲轴截面i-i绕y轴弯矩（公斤厘米）绕z轴弯矩（公斤厘米）绕x轴弯矩（公斤厘米）轴力静强度计算用1列综合活塞最大绝对值409-951977766311648-8-940222341537415342输入扭矩最大值2809-977310433313188-82172199812683139疲劳强度计算用2输入扭矩最大值2809-9313183输入扭矩最小值3409-9-89954列法向力最大值308-8-46765列法向力最小值1108-8-5272刚度计算用1列综合活塞最大绝对值40-00-63295404-3696-7061-002强度计算1）静强度计算以9-9截面和8-8-截面为例，按式5-29、5-24、5-26、5-27、5-28进行计算，计算结果列入表3。表3 静强度计算结果序号轴旋转位置特点曲柄转角（度）曲轴截面i-i危险点安全系数许用安全系数是否安全1列综合活塞最大绝对值409-9154.5安全8-8短轴端点15.85安全长轴端点12.15安全矩形角点18.25安全2输入扭矩最大值2809-914.94.5安全8-8短轴端点19.35安全长轴端点14.55安全矩形角点225安全2）疲劳强度计算以9-9截面和8-8截面所在过渡圆为例，过渡圆角半径为5毫米，按式5-35、5-54、5-51、5-33、图5-49、5-50、5-51进行计算，计算结果列入表4。表4 疲劳强度计算结果序号轴旋转位置特点曲柄转角（度）曲轴截面i-i安全系数许用安全系数是否安全2输入扭矩最大值2809-91030.63.45.92.62.5安全3输入扭矩最小值3404列法向力最大值308-8145.95列法向力最小值1104.2 连杆的尺寸设计及强度校核一、连杆的尺寸设计根据计算得连杆各主要尺寸，画出连杆结构图，如下所示：连杆主要尺寸的确定如表一所示表一 连杆的主要尺寸序号名称代号单位公式、参数的选择和计算说明1最大活塞力PKgP=4032已知条件2曲柄半径RCm已知行程，S=143连杆长度LCm热力计算 已知=0.24曲柄销直径DCmD=10查表5-135大头孔直径Cm=10.7查表5-136小头衬套内径dCmd=5.5查表5-137小头衬套宽度bCmb=(11.4)d=6查表5-118小头衬套厚度SCmS=(0.060.08)d=0.3859小头孔直径Cm=6.3查表5-1310杆体中间直径Cm式5-4511杆体中间面积12近小头处杆体直径Cm=0.9=3.613近大头处杆体直径Cm=1.1=4.414连杆宽度BCmB=5.5查表5-1315大头处截面A-A面积Cm=(1.381.6)=20.116截面A-A的厚度Cm=3.717大头处截面B-B面积=(1.31.4)=17.618截面B-B的厚度Cm=3.519小头处截面C-C面积=(0.81.0)=12.5720截面C-C的厚度Cm=2.521连杆螺栓直径Cm=2.4选M24 1.522螺栓定位部分直径Cm=+(0.10.2)=2.623螺栓弹性部分直径cm=（0.90.92）=0.922.2=2.1查GB1966324两连杆螺栓间距离Cm=14查表5-1325螺栓在大头体内长度Cm=(0.550.65)D=626螺栓在大头盖 内长度Cm=(0.550.65)D=63327连杆螺栓个数Z个2查表5-13二、连杆的强度校核 连杆材料选用45锻钢，连杆螺栓材料选用40Cr钢，根据相关公式校核连杆强度，详见表二：表二序号名称代号单位公式、参数的选择和计算说明1小头衬套的比压P130150查式5-462杆体的惯性半径查附录表183柔度4杆体拉应力321查式5-485系数CC= 查表5-14 连杆材料45锻钢6惯性矩查附录表187连杆摆动平面纵弯应力27查式5-498杆体的长度19.59惯性矩查附录表1810垂直于连杆摆动平面纵弯应力7.3查式5-5011在连杆摆动平面总应力=3488001200查式5-5112垂直于连杆摆动平面总应力=328.38001200查式5-5213大头盖截面A-A的抗弯截面模数13查附录表1814截面A-A弯曲应力698600800查式5-5715大头盖截面B-B的抗弯截面模数11查式附录表1816截面B-B重心到连杆螺栓轴线距离b从图中量得b=2.717截面B-B与连杆螺栓轴线的夹角度从图中量得=18截面B-B弯曲应力495查式5-5819截面B-B拉应力73查式5-5920截面B-B剪应力87查式5-6021截面B-B总应力594600800查式5-6122小头处截面C-C的抗弯截面模数5.7查附录表1823小头侧壁中心间距从图中测得，或8.824截面C-C弯曲应力616600800查式5-6425截面D-D弯曲应力778小头圆形26截面D-D拉应力160小头圆形27截面D-D总应力9381.5338动载荷是最大应力169239动载荷是最小应力151740应力幅87.541对称循环抗拉疲劳极限= 3400查附录三42应力集中系数= 4查表4-1943尺寸系数= 0.76查图4-12344应力循环对称系数= 0.1查附录三45应力幅安全系数= 6.9 2.5446最大应力安全系数=1.6 1.25 惯性力的平衡5.1 旋转惯性力的平衡在该设计中，由于连杆的大小相等，以及曲轴结构特点，可得到旋转质量相等，旋转惯性力为零，即I=0，那么可以不设置平衡重。5.2 往复惯性力的平衡如右运动图所示，按式2-39计算一、二阶往复惯性力。1、已知条件：（1）连杆质量： 11.9 kg（2）活塞质量： 级为20.9 kg 级为14.3 kg（3）活塞杆质量：级为1.9 kg 级为1.7 kg（4）十字头质量：级为5.2 kg 级为5.2 kg（5）曲轴半径：r= 0.07 m（6）径长比：= 0.25（7）压缩机的角速度：= 89.742、计算一、二阶往复惯性合力按式2-37计算往复运动部分的总质量为， = + 0.35则, + 0.35= 20.9