曲柄销圆角强度的理论计算【优秀课程毕业设计设计文档】
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曲柄销圆角强度的理论计算
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曲柄销圆角强度的理论计算【优秀课程毕业设计设计文档】,曲柄,销圆角,强度,理论,计算,课程毕业设计,曲柄销圆角强度的理论计算
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曲柄销圆角强度的理论计算吴江平 3009201302 热能与动力工程 2班 nts主要内容 【 1】质量 估算 【 2】根据曲轴的 ProE三维模型计算曲柄臂和平衡重质量 ， 并 获得质心位置 【 3】离心惯性力的计算： 【 4】 利用 GT-power模拟气缸压力的结果： 【 5】 结合图纸标注尺寸 ， 获得与 计算 相关 曲轴的尺寸 【 6】受力 分析 【 7】 利用 Excel表格，结合模拟的气缸压力结果计算 气体力 、惯性力、竖直合力、侧向力、连杆力、切向力 、 径向力等 【 8】绘制 折线图 【 9】曲柄销圆角强度计算 nts【 1】质量估算 估算方法：仔细阅读图纸，假设工件为薄壁件，利用图纸中的尺寸计算出体积，与密度相乘后得出质量数值，并与其他组所绘制的三维图形进行比较 。 估算结果： M活塞销 =7.9*103*5.9442*10-5=0.4696 kg M活塞 =2.7*103*4.7866*10-4=1.2923 kg M连杆 =1.7736 kg 误差比较： ProE绘制三维模型中连杆的质量为 1.8974 kg 误差为 6.626% 从而 得出结论：估算较为准确。 nts【 2】根据 曲轴 ProE三维模型计算曲柄臂和平衡重质量，并获得质心位置 曲柄臂的质量为 m1=1.3689 kg r1= 39.649 mm 平衡重的质量 m2= 2.6156 kg r2=48.4075 mm 连杆的质心位置位于连杆大头上方 59.1mm处 【 3】离心惯性力的计算： 转速 2000r/min, w=209.44 rad/s 连杆旋转质量离心惯性力：（近似计算时质量取连杆大头的质量） 2/3M连杆 *w2*R=1.1824*209.442*（ 59.1+60） *10-3 = 6177.2537N= 629.88 kgf （ 1kgf=9.807N） 曲柄臂的离心惯性力： m1* w2*r1=1.3689*209.442*39.649*10-3 =2380.80N=242.77kgf 平衡重离心惯性力： m2* w2*r2= 2.6156*209.442*48.4075*10-3 = 5553.96N=566.327 kgf nts【 4】 利用 GT-power模拟气缸压力的结果 0123456789101 18 35 52 69 86103120137154171188205222239256273290307324341358375392409426443460477494511528545562579596613630647664681698715气缸压力 缸内压力最大值： 8.9644 Mpa，对应的曲轴转角为 336 nts【 5】 结合图纸标注尺寸， 获得与 计算 相关 曲轴的尺寸 【 6】受力分析 nts【 7】 利用 Excel表格计算 各个力的大小 【 8】绘制折线图 010000200003000040000500006000070000800001 14 27 40 53 66 79 92105118131144157170183196209222235248261274287300313326339352365378391404417430443456469482495508521534547560573586599612625638651664677690703716气体力 nts-10000-8000-6000-4000-200002000400060001 17 33 49 65 81 97113129145161177193209225241257273289305321337353369385401417433449465481497513529545561577593609625641657673689705721惯性力 nts-10000-500005000100001500020000250001 16 31 46 61 76 91106121136151166181196211226241256271286301316331346361376391406421436451466481496511526541556571586601616631646661676691706721切向力 nts-20000-100000100002000030000400005000060000700001 17 33 49 65 81 97113129145161177193209225241257273289305321337353369385401417433449465481497513529545561577593609625641657673689705721径向力 nts【 9】曲柄销圆角强度计算 按照内燃机设计（吉林大学版）中提供的方法 ： 1. 支反力 Rrmax=2606.40 kgf Rrmin=-1302.83 kgf Rtmax=1029.59 kgf Rtmin =-314.59 kgf 2. 曲柄平面内弯矩 Mbmax=5082.48 kgf.cm Mbmin=-2540.52 kgf.cm 3. 曲柄臂抗弯断面系数 Zb=11.6*2.552/6=12.57 cm3 4. 圆角弯曲名义应力 nmax=404 kgf/cm2 nmin=-202 kgf/cm2 5. 圆角弯曲应力幅和平均应力 a= 303 kgf/cm2 m= 101 kgf/cm2 6.圆角承受的扭矩 Mtpmax=198060.46 kgf.cm Mtpmin=-60516.46kgf.cm 7. 曲柄销抗扭断面系数 Zt=47.62cm3 8. 圆角名义切应力 tmax=4159 kg/cm2 tmin=-1270 kg/cm2 9. 圆角切应力幅和平均应力 ta=271.4 kgf/cm2 tm=144.4 kgf/cm2 10. 圆角弯曲形状系数的计算： 方法： =f1*f2*f3*f4*f5*f6*f7 =2.8*0.88*1.03*1.03*0.968*1.01*1*1=2.5557 nts11. 弯曲有效应力集中系数 ： q=(q) b+(q)( s/b)/2=(0.62+0.67)/2=0.645 k=1+q (1-1)=1+0.645*(2.11-1)=1.72 12. 弯曲有效总不均匀度系数： K/1=2.5557/2.11=1.2112 13. 圆角扭转形状系数： t=1.58*1.03*1.01*1.04*0.941=1.609 14. 扭曲有效应力集中系数： kt=1+qt*(t1-1)=1+0.79*(1.59-1)=1.47 15. 扭转有效总不均匀度系数： Kt=t/t1=1.609/1.59=1.0119 16
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