毕业设计开题报告(大院).doc

毕业设计开题报告课 题 名 称： s1110柴油机曲柄连杆机构设计学 生 姓 名： 侯逸强 指 导 教 师： 曹晓辉 专 业 名 称： 热能与动力工程（动力机械及其自动化）1、江苏大学汽车与交通工程学院 2015年 03 月 10 日说 明1学生必须撰写“毕业设计（论文）开题报告”，由指导教师签署意见，系教学主任批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于3000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5开题报告检查原则上在毕业设计开始后第24周完成。江苏大学汽车与交通工程学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名侯逸强学 号3110404034专 业动力机械指导教师姓名曹晓辉职 称讲师所在系部动力系课题来源自选课题课题性质理论研究课题名称S1110柴油机曲柄连杆机构设计毕业设计的内容和意义 汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。从卡尔.本茨造出的第一辆三轮汽车以每小时18公里的速度，到现在，竟然诞生了从速度为零到加速到100公里/小时只需要三秒钟多一点的超级跑车。汽车的发展有着一个漫长的过程。经100多年来的不断改进、创新，凝聚了人类的智慧和匠心，并得益于石油、钢铁、铝、化工、塑料、机械设备、电力、道路网、电子技术与金融等多种行业的支撑，带动了它们的发展，成为今日这样具有多种型式、不同规格，广泛用于社会经济生活多种领域的交通运输工具。 汽车的核心部件自然是动力装置内燃机，车用动力是内燃机的最大用户，其次是各种各样的工程机械，农用机械和小型移动式机具的动力。内燃机无外乎都是由两大机构和五大系统组成。即由曲柄连杆机构,配气机构,燃料供给系统,润滑系统,冷却系统，点火系统和起动系统组成。本次毕业设计的研究对象就是S1110柴油机曲柄连杆机构。 曲柄连杆机构是往复式内燃机中的动力传递系统。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。 文献综述曲柄连杆机构设计主要是对主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析。1. 机械工业出版社袁兆成编著的内燃机设计，介绍内燃机曲柄连杆机构的运动规律，分析作用在内燃机主要零部件上的力，作为设计中进行零件刚度，强度和磨损级工作情况分析的依据，并进行受力分析。通过对中心曲柄连杆机构的运动规律，偏心曲柄连杆机构运动学和关节曲柄连杆机构运动学假设分析，并对曲柄连杆机构中力的传递和相互关系进行分析研究计算。从而对曲柄飞轮组，连杆组和活塞组设计，来完成整个曲柄连杆机构的设计。2. 王吉忠的曲柄连杆机构动力学分析中，概述动力学是研究产生运动的力。曲柄连杆机构的动力学分析是内燃机结构设计的基础，它是分析曲柄连杆机构中力的作用情况，并从中找出影响内燃机曲轴的输出扭矩、曲轴旋转的均匀程度和动力不平衡的根本原因，从而确定改善内燃机动力性能的措旌。 动力学分析还为内燃机主要零件的强度、刚度、磨损、振动和轴承负荷等计算提供必要的数据。运转着的内燃机，其曲柄连杆机构中作用着气体对活塞的压力、往复或旋转运 动质量的自重和惯性力、外部负荷对内燃机的反作用力、运动副间的摩擦阻力等。在动力学分析中，一般将各运动部件的自重和运动副之间的摩擦阻力忽略不计，主要分析气体压力和惯性力在曲柄连秆机构中的作用情况。3. 李纯玲的汽车发动机曲柄连杆机构的结构最优化设计中提到内燃机的曲柄连杆机构还需要进行结构最优化设计。因为曲柄连杆机构是发动机的两大机构之一,它的尺寸大小直接影响发动机的体积和重量,因此设计出重量轻而各方面性能又达到要求的曲柄连杆机构是一项重要的工作。设计以曲柄连杆机构为研究对象建立三维数字化参数模型,将有限元算法内置在优化算法中,对其进行结构优化设计。通过应用三维软件分别建立了活塞、连杆和曲轴的三维模型。然后对其进行虚拟装配,对装配体有限元模型进行热力耦合分析,解决曲柄连杆机构结构设计的刚强度评价问题。最后从曲柄连杆机构受力及运动特点等方面入手,通过对各个零件的结构简化,分别建立了活塞、连杆和曲轴的三维数字化模型。当曲柄连杆机构载荷和约束条件不变时,让活塞、连杆、曲轴在更小结构尺寸的情况下也能够满足强度要求。研究内容 S1110柴油机曲柄连杆机构设计主要分为曲轴飞轮组设计，连杆组设计和活塞组设计。(1) 曲轴飞轮组设计曲轴是发动机最重要的机件之一，它的尺寸参数在很大程度上不但影响着发动机的整体和质量，而且影响着发动机的可靠性和寿命。主要是承受连杆传来的力，并将其转变为扭矩，然后通过飞轮输出，另外，还用来驱动发动机的配气机构及其他辅助装置。因此设计曲轴时要求：（1）有足够的耐疲劳载荷强度。以耐弯曲疲劳载荷为主。（2）有足够的承压面积，轴颈表面要耐摩擦。（3）尽量减少应力集中。（4）刚度要好，变形小，否则会使其他零件的工作条件恶化。(二)连杆组设计 连杆组的功用是将作用在活塞上的气体压力传给曲轴，并将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动，与连杆大头一起作旋转运动，连杆杆身作复杂的平面运动。主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷。因此，在设计时应首先保证连杆具有足够的疲劳强度和结构刚度。其中又分为连杆大头,连杆小头和连杆杆身设计。（1）连杆大头联结连杆和曲轴，要求有足够的强度和刚度，否则将影响薄壁轴瓦和连杆螺栓，甚至整机工作可靠性。为了便于维修，对于像本设计的高速柴油机，连杆必须能从气缸中取出，故要求大头在摆动平面内的总宽必须小 于气缸直径，大头的外型尺寸又决定了凸轮轴位置和曲轴箱形状，因此在设计连杆大头时，应在保证强度、刚度的条件下，尺寸尽量小，重量尽量轻。合理确定大头的结构尺寸和形状。(2)小头采用薄壁圆环型结构，它的形状简单，制造方便，材料能充分利用，受力时应力分布较均匀。小头到杆身的过渡采用单圆弧过渡。(3)连杆杆身在膨胀行程中承受作用在活塞上的气体压力的压缩作用，在吸气行程中承受往复惯性力的拉伸作用，当连杆受压时，有可能发生不稳定弯曲，此外当连杆作高速摆动运动时还要承受本身的横向惯性力的弯曲作用。(三)活塞组设计 活塞组主要用来与气缸、气缸盖相配合形成一个容积变化的密闭空间，在这里完成内燃机的工作过程；同时活塞组也承受燃气压力，并把它传给连杆、曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，从而对外输出扭矩，以驱动汽车车轮转动.它由活塞、活塞环、活塞销等机件组成。活塞的主要作用是承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞顶部还有气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。由于活塞顶部直接与高温燃气周期性接触，燃气的最高温度可达2500K以上，因此活塞的温度也很高，例如活塞顶部的温度可高达600700K。高温一方面使活塞的机械强度显著下降，另一方面使活塞材料的热膨胀量增大，容易破坏活塞与其相关零件的配合。活塞顶部在做功行程时，承受着燃气的带冲击性的高压力。对于汽油机活塞，瞬时的压力最大值可达36MPa。对于柴油机活塞，其最大值可达69MPa，采用增压时最大值可达1315MPa。高压导致活塞的侧压力大，加速活塞外表面的磨损，也容易引起活塞的变形。参考文献：1Pro/ENGINEER Wildfire实用培训教程清华大学出版社 2AutoCAD2000使用指南机械工业出版社3MATLAB6.0基础及应用清源计算机工作室4机械设计手册15册机械工业出版社5内燃机设计天津大学出版社6内燃机学机械工业出版社 7S1110柴油机曲轴等部分图样研究计划3.23.15 文献阅读及调研报告3.163.29 英文文献