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8张CAD图纸、说明书全套 YC系列 YG390 汽油机 活塞 连杆 曲轴 飞轮 总成 设计 CAD 图纸 说明书 全套 YC 系列

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内容简介：

盐城工学院本科生毕业设计说明书 2014汽车变速箱箱体三面钻孔组合机床总体及右主轴箱设计摘 要：汽车变速箱是需要大量生产的零件。为了提高加工精度和生产效率，需要设计一台组合机床来改善汽车变速箱的加工情况。本课题设计的是汽车变速箱箱体三面钻孔组合机床。用于加工被加工零件左、右、后三个面上的26个M10的螺纹底孔、一个M14的螺纹底孔、3个8的光孔和一个M30的螺纹底孔。一次装夹同时完成30个孔的加工。关键词：变速箱；钻孔；组合机床；主轴箱Design of General and Right Headstock of Modular Machine Tool for Drilling Holes on Three-Side of Truck Gear BoxAbstract: The truck gear box is a product which needs mass production. In order to prove the disposition and the production efficiency, need to design a high effective modular machine tool to improve the production of the truck gear box. .Key word: Gear box; Drill hole; Modular machine tool; Headstock.（中文题目，三号黑体加粗，居中，单倍行距，段前1行、段后1行）摘要：（四号黑体）（小四号宋体，行距24磅）（小四号宋体，行距24磅）（小四号宋体，行距24磅）关键词：（四号黑体）；（小四号宋体，行距24磅）页面设置说明：纸张A4，21厘米29.7厘米；页边距：上3.3厘米，下2.54厘米，左3.17厘米，右3.17厘米；页眉距边界：2厘米；页脚距边界：1.75厘米；页眉文字“盐城工学院本科生毕业设计说明书 2012”宋体、小五号、居中。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（英文题目Times New Roman字体，三号加粗居中，单倍行距，段前1行、段后1行）Abstract：(Times New Roman字体，四号加粗) XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（Times New Roman字体，小四号，行距24磅）XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（Times New Roman字体，小四号，行距24磅）XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（Times New Roman字体，小四号，行距24磅）Key words：(Times New Roman字体，四号加粗)：XXX；XXX；（Times New Roman字体，小四号，行距24磅）页面设置说明：纸张A4，21厘米29.7厘米；页边距：上3.3厘米，下2.54厘米，左3.17厘米，右3.17厘米；页眉距边界：2厘米；页脚距边界：1.75厘米；页眉文字“盐城工学院本科生毕业设计说明书 2012”宋体、小五号、居中。 毕业设计任务书课题： YG390汽油机活塞连杆、曲轴飞轮总成设计 专 业 汽车服务工程 学 生 姓 名 曾 诚 班 级 B汽车101 学 号 1013607114 指 导 教 师 夏基胜 专 业 系 主 任 夏基胜 发 放 日 期 2014年1月16日 一、设计内容结合企业实际和需要, 依据相关技术规范和标准，利用所学知识，进行活塞连杆、曲轴飞轮总成设计。主要内容有：1总体设计1）活塞连杆总成设计及三维模型建立。2）曲轴飞轮总成设计。3）连杆受力有限元计算。2零部件设计3编制设计说明书。二、设计依据1课题来源：江苏盐工机械股份有限公司2产品名称：YG390型汽油机3生产纲领：大批大量4JB/T5135.32001 通用小型汽油机技术条件5其它有关产品技术规范和标准。6. 参数：缸径88、行程64、排量389cc、功率13KkW/3600rpm、扭矩26.4Nm/2500rpm。三、设计要求1结构布置合理,尺寸选择符合设计规范；2工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整； 3尽量能用企业现有的通用件，以便降低制造成本；4设计图样总量：折合成A0幅面在3张以上；工具要求：应用计算机软件绘图。过程要求：装配图需提供手工草图；5、毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印，字数不少于1.5万字。6查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；7到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；8撰写开题报告。四、毕业设计物化成果的具体内容及要求1设计成果要求 按教务处毕业设计（论文）格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字。 1）毕业设计说明书 1 份2）活塞连杆总成装配图 1 张3）零件图 不少于7张2外文资料翻译（英译中）要求1）外文翻译材料中文字不少于3000字。2）内容必须与毕业设计课题相关；3）所选外文资料应是近10年的文章，并标明文章出处。五、 毕业设计（论文）进度计划起讫日期工作内容备 注2月20日2月21日布置任务2月21日3月5日调查研究，毕业实习3月5日3月19日方案论证，总体设计3月20日4月7日技术设计（部件设计）4月7日5月7日工作设计（零件设计）5月8日5月25日撰写毕业设计说明书5月26日5月27日毕业设计预答辩5月28日6月6日修改资料6月7日6月8日评阅材料6月9日6月10日毕业答辩6月11日6月15日材料整理装袋六、 主要参考文献：1 丛凤廷组合机床设计（第二版）M上海：上海科技出版社，19942 谢家瀛组合机床设计参考手册M北京：机械工业出版社，19943 大连组合机床研究所组合机床设计（第一分册）M北京：机械工业出版社，19754 大连组合机床研究所组合机床设计参考图册M北京：机械工业出版社，19755 姚永明非标准设备设计M上海：上海交通大学出版社，19996 金振华组合机床及其调整与使用M北京：机械工业出版社，19907 东北重型机械学院机床夹具设计手册（第二版）M上海：上海科技出版社，19888 刘文剑夹具工程师手册M哈尔滨：黑龙江科技出版社，19879 杨黎明机床夹具设计手册M北京：国防工业出版社，1996（包括各种机械设计手册、专著、论文、报告等，参考文献数量不得少于10篇。）（该项暂不填写，由学生提供，教师把关）七、其他八、专业系审查意见系主任： 年 月 日九、汽车工程学院意见院长： 年 月 日5盐城工学院本科生毕业设计说明书 2014 毕 业 设 计 说 明 书YG390汽油机活塞连杆、曲轴飞轮总成设计专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 班 级 B机制 学 号 全学号 指导教师 完成日期 2014年 月 日 YG390汽油机活塞连杆、曲轴飞轮总成设计摘 要：1882年德国人狄赛尔（Rudolf Diesel）提出了汽油机工作原理，1896年制成了第一台四冲程汽油机。一百多年来，汽油机技术得以全面的发展，应用领域越来越广泛。大量研究成果表明，汽油机是目前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能的机型。本文主要介绍了YG390型汽油机活塞连杆、曲轴飞轮总成的设计，其中活塞的设计包括：活塞头部的设计，活塞销座的设计，活塞裙部及其侧面形状的设计。连杆（组）的设计包括连杆体、大头盖、连杆螺栓、轴瓦和连杆小头衬套等。曲轴组的设计包括：曲柄销，主轴颈，曲柄，平衡重，油孔的位置和尺寸的设计以及飞轮的设计。本次设计过程中首先是分析了内燃机的发展现况及存在的问题，找出汽油机活塞连杆、曲轴飞轮总成的设计中应注意的问题，接着分析了YG390型汽油机活塞连杆、曲轴飞轮总成的结构特点，然后对各组成部件进行设计与校核，最后应用AutoCAD绘图软件绘制了各总成和主要零部件图纸。关键词：汽油机，活塞，连杆，曲轴，飞轮 YG390 gasoline engine piston connecting rod, crankshaft flywheel assembly designAbstract：1882 German Di Saier (Rudolf Diesel) raised gasoline engine works, in 1896 made the first four-stroke gasoline engine . One hundred years, the gasoline engine technology to fully develop applications more widely. A large number of studies show that gasoline is currently a variety of power machinery in the industrial application of the highest thermal efficiency , energy efficiency best, most energy-efficient models.This paper describes the YG390 gasoline engine piston connecting rod , crankshaft flywheel assembly design , including design of the piston comprises: a piston head design, piston pin design, the side of the piston skirt and the shape of the design . Rod ( set ) design includes linkage body , large head cover , connecting rod bolts, bearings and connecting rod small end bushing and so on. Crankshaft Design group comprising: a crank pin , the main journal , a crank , a counterweight , the position and size of the hole and the design of the flywheel design .The design process is to analyze the development of the first current situation and problems of the internal combustion engine to find gasoline engine piston connecting rod, crankshaft flywheel assembly design should pay attention to the problem , and then analyzes the YG390 gasoline engine piston connecting rod , crankshaft flywheel assembly of structural features , and then each of the components for the design and verification, the final application of AutoCAD drawing software to draw the main components of each assembly and drawings .Keywords: Gasoline engine, Piston, Connecting rod, Crankshaft, Flywheel目 录1 绪论11.1 选题背景及意义11.2国内（外）发展概况及存在的问题11.3设计中应注意的问题32 总体设计42.1 结构分析42.1.1活塞42.1.2连杆42.1.3曲轴飞轮组52.2 方案设计52.2.1 设计参数要求52.2.2 方案选定53 活塞连杆组设计63.1活塞组的设计63.1.1活塞的材料63.1.2活塞主要尺寸设计63.1.3活塞裙部及其侧表面形状的设计83.1.4活塞头的质量计算83.2活塞销的设计93.2.1活塞销的材料93.2.2活塞销与销座的结构设计93.2.3活塞销与销座的配合93.2.4活塞销质量m3103.2.5活塞销刚度和强度的校核103.3活塞环设计113.3.1气环的设计113.3.2油环的设计133.3.3活塞环强度校核133.4连杆的设计143.4.1连杆主要尺寸的设计143.4.2连杆强度的计算154 曲轴飞轮组设计194.1曲轴设计194.1.1曲轴主要尺寸的确定194.1.2 曲轴材料选择及毛坯制造204.1.3曲轴的平衡204.1.4曲轴疲劳强度校核224.2飞轮设计284.3主轴承的设计304.3.1轴承材料选定304.3.2轴瓦结构设计与主要尺寸的确定305 结 论32参考文献33致 谢34331 绪论1.1 选题背景及意义活塞式内燃机自19世纪60年代问世以来，经过不断改进和发展，已是比较完善的机械。它热效率高、功率和转速范围宽、配套方便、机动性好，所以获得了广泛的应用。全世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等都以内燃机为动力。海上商船、内河船舶和常规舰艇，以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位，它在人类活动中占有非常重要的地位。近年来随着社会的发展，农业经济体制和规模发生了很大改变，交通运输以及城乡物流业的迅速发展，使中小功率汽油机销量持续上升。由于不受爆燃的限制以及汽油自燃的需要，汽油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，汽油机的扭矩大，最大功率时的转速低，因此，汽油机在配套使用中将更进一步显示出其优越性。到目前为止，汽油机也已成为一种排放清洁、节省能源的动力。在欧洲，汽油车销量已占汽车总销量的40%多，美国市场的汽油车销量也在逐渐增加。目前我国农用车行业内外环境，包括社会认识、市场供求关系、产品和制造技术，都发生了许多新的变化。农用车是我国一个特色的运输车品种，其投资少、运输能力强、产出大，正好满足建设节约型社会、提高资源使用效率的需求，从整个国家来讲，具有长远的战略意义。目前我国中东部地区对农用车仍然大量需要，并且西部经济有待进一步发展的地区随着发展农民收入的增加，潜在的市场非常大，农村运输工具的不足带动了轻型和低速载货汽车的发展，而汽油机车的经济性拉动了轻型汽油汽车的迅速发展，以及在农村经济发展和国家政策的调整潮流下，国内小型农用工程机械市场前景非常好，产销量迅趋火爆，发展前景广阔。1.2国内（外）发展概况及存在的问题1882年德国人狄赛尔（Rudolf Diesel）提出了汽油机工作原理，1896年制成了第一台四冲程汽油机。一百多年来，汽油机技术得以全面的发展，应用领域越来越广泛。大量研究成果表明，汽油机是目前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能的机型。装备了最先进技术的汽油机，升功率可达到3050kW/l，扭矩储备系数可达到0.35以上，最低燃油耗可达到198g/kWh，标定功率油耗可达到204g/kWh；汽油机被广泛应用于船舶动力、发电、灌溉、车辆动力等广阔的领域，尤其在车用动力方面的优势最为明显，全球车用动力“柴油化”趋势业已形成。在美国、日本以及欧洲100%的重型汽车使用汽油机为动力。 在欧洲，90%的商用车及33%的轿车为柴油车。在美国，90%的商用车为柴油车。在日本，38%的商用车为柴油车，9.2%的轿车为柴油车。据专家预测，在今后20年，甚至更长的时间内汽油机将成为世界车用动力的主流。世界汽车工业发达国家政府对汽油机发展也给予了高度重视，从税收、燃料供应等方面采取措施促进汽油机的普及与发展。 现代高性能汽油机由于热效率比汽油机高、污染物排放比汽油机少，作为汽车动力应用日益广泛。西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机，而且轿车采用汽油机的比例也相当大。最近，美国联邦政府能源部和以美国三大汽车公司为代表的美国汽车研究所理事会正在开发的新一代经济型轿车同样将汽油机作为动力配置。 经过多年的研究、大量新技术的应用，汽油机最大的问题烟度和噪声取得重大突破，达到了汽油机的水平4。现在，科技的发展日新月异，汽油机新技术的开发和应用所需要的时间也越来越短。 我国汽油机产业起步相对较晚，但是自20世纪80年代以来有了较快的发展。随着一批先进机型和技术的引进，我国汽油机总体技术水平已经达到国外80年代末90年代初水平，一些国外汽油机近几年开始采用的排放控制技术在少数国产汽油机上也有应用。最新开发投产的汽油机产品的排放水平已经达到欧排放限值要求，一些甚至可以达到欧排放限值要求。但我国汽油机产业的整体发展仍然面临着许多问题，与国外汽油机相比还有一定的差距。我国汽油机产业的整体发展面临着许多问题：（1）汽油机行业投入不足，严重制约了生产工艺水平、规模发展和自主开发能力的提高；（2）柴油品质差、柴油标准的修订严重滞后于汽车工业发展的需要，对汽油机技术的发展及各种新技术、改善汽油机排放措施的应用造成障碍；（3）我国汽油机技术的落后、产品质量差以及车辆使用中维修保养措施不力，导致低性能高排放汽油机在使用中对城市环境和大气质量造成不良的影响。随着环保法规的日益严格，光靠增压中冷技术已不能满足日益严格的环保要求，这就需要更新的汽油机电控喷射技术来支持。现在国内的汽油机电控喷射系统正处在开发阶段。比如上海内燃机研究所、无锡油泵油嘴研究所等正在积极研究之中。无锡油泵油嘴研究所已把部分成果应用到双燃料机上实现了天然气和液化石油气的电控化，目前正进行匹配试验。根据目前我国发动机的状况，提高我国汽油机技术水平急需解决下列的关键技术：（1） 关键零部件技术：如油泵油嘴和增压中冷。（2）燃油品质：优质低硫的柴油是汽油机满足日益严格的排放法规的前提。（3）电控技术：汽油机电控技术对于发动机综合性能的优化和提高至关重要。（4）排放后处理关键技术： 如废气再循环技术（EGR），微粒捕集技术以及NOx催化转化技术。（5）整机开发及匹配技术： 如汽油机燃油、进气及燃烧系统的匹配与优化技术，重型车用及轿车用汽油机技术。（6）汽油机的制造、工艺及材质等技术。随着中国机械工业的发展，特别是制造工艺水平的提高，相信中国的内燃机工业也会有一个很大的提高。1.3设计中应注意的问题内燃机是一个结构复杂，布置紧凑的机器。它有许多零件组成，各个零件之间不但必须以一定的配合关系联系成一个整体，而且必须在作相对运动的过程中互不干涉。因此，在设计每一个零件时，必须把它看作是整个内燃机的一部分。并注意该零件与其它零件之间的关系。考虑到这一特点，通常内燃机的技术设计要按一定的程序进行，即先从内燃机的全局出发确定出各个局部结构的轮廓尺寸，再根据给定的轮廓尺寸设计各零部件的细节，然后再将各个局部汇合在一起，从总体结构上审查各个局部的设计是否正确。通常这个设计程序分三个阶段：草图设计、工作图设计和绘制装配图。在设计内燃机的过程中需要确定出主要零件的结构，尺寸和材料。在这里考虑问题的主要出发点是保证由这些零件组成的内燃机能够有效的实现将燃料中的热能转化成机械功的过程。这就必须使零件的结构，尺寸和所用材料适应工作过程的需要。除此之外，还要考虑另一方面的问题，这就是：（1）受力问题 零件在工作过程中要承受机械负荷的作用，在力的作用下零件将产生机械应力和变形。机械应力超过一定的限度时零件将发生断裂性的破坏，变形超过一定的限度时零件之间的相互配合关系将被破坏。所有这些都使零件失去工作能力。因此，在设计每一个零件时都要充分了解该零件在工作过程中所受力的大小和力的作用情况。在本次设计中，充分的考虑了这个问题，在必要时进行了力的校核计算。（2）磨损问题内燃机的许多零件在力的作用下相互摩擦运动，如活塞与汽缸壁，轴颈与轴承等。本次设计中比较注意零件的磨损问题，对受到磨损的部位注意正确地供给润滑油和采取其它措施来延长零件的使用寿命。（3）热负荷问题内燃机的许多零件，如活塞，汽缸和汽缸盖等在工作中要与高温气体相接触，在此情况下零件被破坏。本次设计为水冷汽油机，在必要处都布置有冷却水道或利用润滑油进行冷却散热。上面这三个问题是在内燃机的过程中经常遇到并必须注意解决的问题,总括起来说就是:零件必须有足够的强度和刚度,以便能够随力的作用必须注意减小零件的磨损和提高耐磨性,以便行长零件的使用寿命;必须澺零件的热强度、热变形与热应力的问题以便使零件能够然高温条件下可靠工作。2 总体设计2.1 结构分析2.1.1活塞活塞是在恶劣的条件下工作的。首先，它承受着很大的机械负荷。活塞顶上作用有不断变化的气体压力。对于汽油机来说，气体压力的最大值Pmax一般是在78MPa。目前，由于高增压强化，汽油机的最高气体爆发压力已达到1718MPa，有的甚至更高。同时，在高速内燃机中，循环的变化频率很高。这样就使作用在活塞上的载荷是具有冲击性的。活塞在气缸里做高速运动，还会产生很大的往复惯性力。为了减小活塞组的往复惯性力，设计活塞时要尽量减小结构质量，选用密度小、强度高的材料。其次，活塞在工作中承受着很高的热负荷。活塞顶与燃烧室中最高温度为18002600，热量通过对流以及热辐射等方式传到活塞顶。由于汽油机燃烧的特点，使活塞受热强度分布不均匀，此外还因为在有效燃烧期中气体介质具有较高的密度和紊流的作用，也使得燃气传给活塞的热量增加。为了防止活塞受热部分温度过高，一般都力求减小燃气向活塞的传热量并使流入活塞的热量能很好的散走。再次，活塞沿气缸作高速滑动，活塞裙部受侧向力的作用，在润滑不良的情况下，常常造成活塞、活塞环和气缸之间的剧烈磨檫和磨损。所以，活塞的设计任务就是根据活塞的功用，适应内燃机强化程度提高的需要，从活塞各部分结构尺寸的选定和造型设计、活塞的材料和表面处理、必要的计算和试验等方面入手，正确解决活塞的工作能力、可靠性、寿命和机械负荷、热负荷、磨损之间的矛盾，并在实践中不断加以考核和改进。活塞的设计要点包括：活塞头部的设计，活塞销座的设计，活塞裙部及其侧面形状的设计。2.1.2连杆连杆（组）一般由连杆体、大头盖、连杆螺栓、轴瓦和连杆小头衬套等组成。连杆把活塞和曲轴连接起来。连杆小头与活塞销连接，并与活塞一起作往复运动；连杆大头与曲轴的曲柄销连接，和曲轴一起作旋转运动；连杆的其余部分作复杂的平面运动。作用在活塞上的力经连杆传给曲轴。连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷。连杆必须具有足够的结构刚度和疲劳强度。也就是说在力的作用下，杆身应该不致被显著压弯；连杆大小头孔不致显著失圆。在设计时候应遵循以下的原则14：（1）在保证具有足够强度和刚度的前提下，尽可能减轻重量，以降低惯性力；（2）尽量缩短长度，以降低发动机的总体尺寸和总重量；（3）结构简单，尺寸紧凑，可靠耐用；（4）大小头轴承工作可靠，耐磨性好；（5）连杆螺栓疲劳强度高，连接可靠；（6）易于制造，成本低。很显然，为了增加连杆的强度和刚度，不能简单地依靠加大结构尺寸来达到，因为连杆重量的增加使惯性力增加。必须从材料选用、构形设计、热处理及表面强化等方面采取措施。2.1.3曲轴飞轮组曲轴组由曲轴、飞轮、平衡重以及传动齿轮等构成。曲轴是发动机中最重要的机件之一，是由一个或者多个彼此间错开一定角度的曲柄，加上功率输出端和自由端组成，它是发动机最主要的部件之一。它的尺寸参数在很大程度上不仅影响着发动机的整体尺寸和重量，而且也在很大程度上影响着发动机的可靠性与寿命。曲轴的功用是把活塞的往复运动通过连杆转化成旋转运动以输出汽油机所产生的功率，并驱动汽油机的配气机构、喷油泵、机油泵、水泵及其他的附件。在曲轴的设计方面有几点要注意，首先，因为曲轴在工作中要承受扭转力矩的作用，因此曲轴在设计时必须注意的解决的主要问题是保证轴颈与轴承工作可靠并且耐用，再者要有足够的抗弯刚度，还有在工艺上也应注意，设计尽量简单，只要保证足够的转动惯量的情况下减小飞轮的质量。飞轮的主要功用是储存做功冲程的能量，克服辅助冲程的阻力以保证曲轴旋转运动的均匀性，是内燃机工作平稳。曲轴组的设计要点包括：曲柄销，主轴颈，曲柄，平衡重，油孔的位置和尺寸的设计以及飞轮的设计。2.2 方案设计2.2.1 设计参数要求本次设计的是YG390型汽油机活塞连杆、曲轴飞轮总成其参数如下：缸径：88mm行程：64mm排量：389cc功率：13kW/3600rpm扭矩：26.4Nm/2500rpm2.2.2 方案选定根据设计要求选定方案为YG390型汽油机的活塞连杆、曲轴飞轮总成3 活塞连杆组设计3.1活塞组的设计3.1.1活塞的材料制造活塞的材料应有小的密度、足够的高温强度、高的热导率、低的线胀系数以及良好的摩擦性能(减摩性和耐磨性)。常用材料为铝硅合金，。共晶铝硅合金具有满意的综合性能，工艺性良 好，应用最为广泛。过共晶铝硅合金中的初生硅晶体使耐热性、耐磨性改善，膨胀系数减小，但加工工艺性恶化。过共晶铝硅合金广泛用于高热负荷活塞。本次活塞的材料选用共晶硅铝合金。3.1.2活塞主要尺寸设计（1）活塞高度H按照上表取H/D=0.755则H=0.755D=0.75588=66.44mm，圆整取H=66.5 mm（2）压缩高度H1按照上表取H1/D=0.4则H1=0.4D=0.488=35.2mm，圆整取H1=35 mm（3）火力岸高度h按照上表取h/D=0.05则h=0.4D=0.0688=5.28mm，圆整取h=5mm（4）环带高度现代四行程发动机一般采用二道气环和一道油环。气环的厚度一般为2.03.0mm(汽车发动机设计p308)。环岸要求有足够的强度，使其在最大气压下不致被损坏。第一道环的环岸高度b1 一般为1.52.5c（c指环槽高度）第二道环的环岸高度b2为12c。第一环岸高 C1=0.030.04D=0.0488=3.52mm 取4mm环高b1 为2.03.0mm取2.0mm环高b2 为2.03.0mm取2.0mm环高b3 油环为2.04.0mm取2.8mm环岸高C2 为2b1取4.0mmb1=2,b2=2, b3=2.8,C1=4, C2=4。则环带高度为14.8mm（5）活塞顶部厚度通常汽油机为0.050.10D=0.05D=0.0588=4.4，取5mm。 （6）活塞侧壁厚度及内部过渡圆角活塞头部要安装活塞环，侧壁必须加厚，一般取（0.050.1）D，取0.06D，厚度则为5.5mm为改善散热状况，活塞顶与侧壁之间应该采用较大的过度圆角，一般取R=0.050.1D则圆角半径取为8mm（7）活塞销座间距B=0.3-0.40D取0.35则活塞销座间距为30.8mm取30mm有关活塞的尺寸设计结果：名称数值单位压缩高度取H1 35mm环带高度H312.8mm火力岸高度H45mm总高度66.5mm壁厚5mm内圆直径D77mm外圆直径D88mm第一道环的环岸高度b12mm第二道环的环岸高度b22mm第一道环槽高度C12mm第二道环槽高度C22mm环槽深度4.4mm3.1.3活塞裙部及其侧表面形状的设计活塞裙部及其侧表面形状设计的关键，在于保证裙部有足够的贴切合面积和良好的润滑条件，以及保证发动机在不同工况下都具有最小的活塞间隙。（1）裙部椭圆1）将裙部设计成椭圆。 2）将销座附近的裙部外侧部位设计成凹陷状。裙部椭圆的规律：为了使活塞在正常工作温度下于气缸壁之间保持右比较均匀的间隙，不至于在气缸内卡死或是引起局部磨损，必须在常温下预先把活塞裙部的横断面加工成椭圆形，其长轴垂直于活塞销轴线方向，其矩轴于长轴的差值视发动机的不同而不同，一般为0.080.025mm。为了视铝合金活塞在工作状态下（热态）接近一个圆柱形，害必须把活塞做成上小下大的近似圆锥形。其锥度视发动机的不同而不同，一般为0.050.1mm。实际取：对活塞下下部和头部取0.1mm；对活塞裙中部取0.08mm（2）配缸间隙为了使铝合金活塞在工作状态下（热态）接近一个圆柱形，还必须把活塞做成上小下大的近似圆锥形。其锥度视发动机的不同而不同，一般为0.050.1mm。活塞顶部间隙：0.240mm（活塞销中心平面内）；0.210mm垂直于活塞销中心线平面内活塞裙部间隙：0.09mm（活塞销中心平面内）；0.04mm垂直于活塞销中心线平面内3.1.4活塞头的质量计算对活塞进行简化变成可计算体积的几何体，从而计算出其体积和质量。简化图如下。H4H3DHH2H1活塞销孔轴线VVV活塞的质量在估算时，将活塞当作薄壁圆筒处理。活塞 其中D为活塞的外径，D=88mm t为活塞的厚度， t=5mm H为活塞的高度，H=66.5mm 为活塞的密度，在此处用共晶铝硅合金66-1，密度为2.7g/cm3故可知活塞的质量为m活塞=120.51g3.2活塞销的设计活塞工作时顶部承受很大的大气压力，这些力通过销座传给活塞销，再传给连杆。因而活塞销座和活塞销的设计必须保证足够的强度、足够的承压面积和耐磨性。3.2.1活塞销的材料活塞销一般用低碳钢或低碳合金钢（如20Cr）制造，经表面参碳淬火处理，以提高表面硬度，使中心具有一定的冲击韧性。表面需进行精磨和抛光。3.2.2活塞销与销座的结构设计d=（0.220.3）D=0.22D=19.36mm取20mmd0=(0.60.79)d=0.6d=12mml=(0.80.9)D=0.8D=70.4取70mm活塞销外径d=20,活塞销内径d=12。活塞销长度l=70mm。3.2.3活塞销与销座的配合活塞顶所承受的气压力通过活塞销座和活塞销传给连杆。由于结构上的限制，活塞销的 直径d不可能超过0.4D(表11-1)，活塞销的长度不可能超过0.85D，因此活塞销总的承压面积极为有限，还要在活塞销座与连杆小头衬套之间合理分配。所以，不论在销与销座之间，还是在销与连杆之间，承压面积都很小，表面比压很高。加上活塞销与销座或活塞销与连杆衬套之间相对运动速度很低，液体润滑油膜不易形成。在这种高压低速条件下，要保证可靠的液体润滑，配合副的工作间隙要尽可能小。经验表明，当活塞销与销座以及活塞销与连杆小头衬套之间的工作状态(热态)间隙在(13) 10-4d时，可以可靠工作。于是，在装配状态(冷态)，销与销座则有(13) 10-4d的过盈，以补偿铝合金活塞销孔在工作时较大的热膨胀。为了稳定地保持极小的间隙而又转动灵活，活塞销外圆、活塞销孔和连杆小头衬套孔都应有极高的加工精度。不但尺寸公差要严格，尤其要保证严格的圆柱度和表面粗糙度。如果尺寸公差偏大，而圆柱度和表面粗糙度值足够小，则可以按尺寸分组选配的办法保证配合副的理想间隙。3.2.4活塞销质量m3m=110g3.2.5活塞销刚度和强度的校核为保证活塞销和销座的可靠工作，需校核活塞销的弯曲变形，失圆变形，销座上的表面压力和活塞销的应力。=d2/d1=0.6活塞销的弯曲变形： 许用变形： 满足要求。失圆变形：许用失圆变形： 满足要求。作用在销孔上的表面压力： 小于极限值560bar，满足要求。活塞销的纵向弯曲应力： 活塞销的横向弯曲应力： 所以总弯曲应力： =354.4N/mm2在许用应力200到400 N/mm2之间，满足要求。经以上计算可知设计的活塞销满足刚度和强度要求。3.3活塞环设计活塞与活塞环一起防止气缸内的高压气体下窜到曲轴箱，同时把很大一部分活塞顶接收的热量传给气缸壁，起这种作用的活塞环称为气环。此外，还设置专门的油环，在活塞下行时把气缸壁上多余的机油刮回油底壳，以减少上窜机油量。一般要求通过环组的窜气量不超过总进气量的0.5%，机油消耗量不超过燃油消耗量的0.5%。3.3.1气环的设计（1）气环的断面形状根据活塞环的密封机理，形状简单、加工方便的矩形(断面)环完全可以满足要求。但这种环磨合性较差，作用在活塞环上的力及其密封面密封性不理想。桶面环(图11-9b)的外周面是直径等于缸径的球面的中段，其特点是能适应活塞的摆动，并且活塞上行和下行时均能在环的外周面上形成润滑油膜，摩擦面不易烧伤。环与气缸接触面积小，比压大，密封性好。桶面环广泛用作高速、高负荷的强化内燃机的第一环。图11-9 常用的活塞环断面形状a)矩形环 b)桶面环 c)锥面环。d)梯形环 e)内切正扭曲环 f)锥面内倒角反扭曲环锥面环(图11-9c)外周面具有很小的斜角(一般为)，它新装入气缸时与气缸线接触，磨合快，下行时有良好的刮油作用。安装时不能上下装反，否则使窜机油加剧。这种环适用于第二、三气环。梯形环(图119d)两侧面夹角多为150左右。装这种环的活塞在气缸中工作时的侧向位移使环与环槽侧面间的间隙不断变化，可防止环槽中机油结胶甚至碳化，适用于热负荷较高的汽油机作为第一环。扭曲环(图11-9e)采用内切或倒角造成断面相对弯曲中性轴不对称，使环装入气缸发生弯曲变形后发生不超过10的盘状正扭曲。它有与锥面环类似的作用，但加工容易些，不过扭曲环的扭曲角沿环周是不均匀的。反扭曲环(图119f)工作时扭曲成盖子状，配合外圆的锥面，具有很强的密封性和刮油能力，常用于紧挨油环的那道气环。 （2）气环的尺寸参数 在保证密封的前提下，活塞环的数目应尽可能少，因为减少环数可缩小活塞高度，减轻活塞质量，减小发动机总高度，降低发动机摩擦损失。现代高速内燃机大多采用2道气环(另有1油环)，重型强化汽油机则用3道气环。气环的尺寸参数主要有环的径向厚度、轴向高度(图11-8)以及环的自由状态形状和自由开口端距S0。减小环高b有利于缩短活塞高度，减小环的颤振倾向，目前已达到1mm左右的极限。过小的使环和环槽的加工困难。径向厚度较大的环弯曲刚度大，对气缸表面畸变的跟随性差，但耐磨性相对较好。刚性环在较小的端距S0下就可得出要求的平均径向壁压，但在套装到活塞头部上时易于折断。对合金铸铁的活塞环来说，=0.10.2MPa，。环槽深度取0.05d=4.4mm（3）活塞环的材料活塞环是内燃机中磨损最快的零件，因此适当选择材料和表面处理工艺十分重要。活塞环一般是由合金铸铁铸造，高强度环用球墨铸铁，经热处理以改善材料的热稳定性。少数活塞环用合金钢制造。活塞环的工作表面通常用各种镀层或涂层，以提高其耐磨性、耐蚀性或改善磨合性。最常用的耐磨层为镀铬和喷钼。松孔镀铬不仅硬度高，耐磨耐蚀，而且储油，抗胶合，广泛用于汽油机和自然吸气汽油机。钼熔点高，喷钼层抗胶合、抗磨损性能好，能适应高温下工作。喷涂法能造成一定多孔性，也有一定储油能力。喷钼环主要用于增压强化汽油机的第一环。所有活塞环都要进行磷化、镀锡或氧化处理，以改善磨合性和防锈。3.3.2油环的设计气缸与活塞运动副用飞溅的机油润滑。油环的作用是把飞溅到气缸壁上的多余润滑油刮下来，回到油底壳，以减少发动机的机油消耗量。为了能在高速运动中对抗机油的流体动压力刮下机油，只留下很薄的油膜，油环工作面的着壁压力应足够大。因为油环没有环背气压力帮助压向气缸壁，着壁压力完全靠本身的弹力产生。单体铸铁油环(图11-10a)，由于材料强度所限，只能通过减小与气缸接触的工作面积来提高壁压，最高只能达到0.5MPa左右。如用高强度材料，用较大的径向厚度，壁压可能进一步提高，但环刚性大，对气缸变形的追随性差，刮油能力不好。用具有切向弹力的螺旋衬簧的铸铁油环(图11-10b)可使壁压达到0.8MPa以上，即使环的外圆磨损，壁压也比较稳定，因为壁压主要由衬簧产生。这种环厚度小，柔性好，在气缸变形较大的条件下也能很好地刮油。这种油环目前应用很广，尤其在高速汽油机上。铸铁环表面要通体镀铬。上述两种单体油环与环槽不可避免地有侧向间隙，在环正常轴向移动或颤振而悬浮在环槽中间时，机油可能通过侧隙上窜。这种影响在高转速时更大，所以现代高速汽油机常用无侧隙钢片组合式油环。为了使油环刮油有效，除了油环结构外，还应注意活塞的配合。用单体油环时必须保持环槽侧隙尽可能小，这意味着环槽加工精度要高，变形要小。还应注意环槽须有面积足够的泄油通道，以免回油受节流造成过高动压，使油环浮起。一般希望在油环槽底和槽下都加工出很多泄油孔，使泄油通畅。3.3.3活塞环强度校核为了确定任意断面 BB中的弯矩，可把活塞环看成是开口对面的对称面AA固定的悬臂梁，因为活塞环从自由状态变到工作状态时AA断面不发生旋转。于是作用在单元环上rd的单元力dp=p0br0d对断面BB产生的弯矩可写成环从=到段上的压力对BB断面的总弯矩M为式中：材料确定后E为常数，P0也为常数，对结构参数D一定的均压环，自然状态的曲率半径随而变，故活塞环在自由状态下不是圆形。3.4连杆的设计连杆是发动机的重要组成部分，主要由连杆大头、大头盖、连杆轴瓦及连杆螺栓等部分组成。其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴。连杆小头与活塞一起作往复运动，连杆大头与曲轴一起作旋转运动，连杆杆身作复杂的平面摆动。连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷。由于受力比较复杂并且需要实验来指导，因此设计时应综合考虑。3.4.1连杆主要尺寸的设计（1）连杆长度的确定连杆长度由杆比来说明，而，值越大，连杆越短，则发动机的总高度越小。参考杨连生版内燃机设计设计，值范围为。取，则（2）连杆小头尺寸的确定连杆小头位于活塞内腔，尺寸小、轴承比压高、温度较高。本次设计汽油机的连杆材料选取为45钢，密度=7.85g/cm.连杆小头的内径，参考杨连生版内燃机设计设计，取， 连杆小头的外径，参考杨连生版内燃机设计设计，取取28mm连杆小头的宽度，参考杨连生版内燃机设计设计， 取衬套外径，参考杨连生版内燃机设计设计， 取（3）连杆大头尺寸的确定连杆大头的结构与尺寸基本上决定了曲柄销直径D2、长度B2、连杆轴瓦厚度等等，对曲轴的强度、刚度和承压能力有很大的 影响。大头的外形尺寸又决定了凸轮轴位置和曲轴箱形状，大头的重量产生的离心力会使连杆轴承、主轴承负荷增大，磨损加剧，有时还不得不为此而增加平衡重，给曲轴设计带来困难，因此在设计连杆大头时，应在保证强度和刚度的条件下，尺寸尽量小，重量尽量轻。连杆大头内径，参考杨连生版内燃机设计设计，取Q取44mm连杆大头外径，参考杨连生版内燃机设计设计， 取D2 =0.6D=52.8mm连杆螺栓孔间距离，参考杨连生版内燃机设计设计，C/ D2 =1.21.25, 取C=1.2D2 =70mm高度H3，参考杨连生版内燃机设计设计，H3 / D2 =0.350.4，取H3 =0.38D2=20mm高度H4 ，参考杨连生版内燃机设计设计，H4/ D2 =0.380.44，取H4=0.4D2=21mm3.4.2连杆强度的计算（1）连杆小头强度的计算衬套过盈配合的预紧力及温升产生的应力式中小头外径，为28mm；小头内径，为22mm；衬套材料的线膨胀系数，对于青铜，可取=1.81/；连杆小头材料的线膨胀系数，对于钢可取=1.010（1/）；,泊桑比，一般可取=0.3；E连杆小头材料的弹性模数对于刚，E=2.2N/mm衬套材料的弹性模数，对于青铜，=1.15N/mm计算得0.065mm.计算可得：把小头视为内压厚壁圆筒，在压力P的作用下外表面的切向应力为内表面=101.8 N/mm2外表面=79.3 N/mm2经检验小于100-150 N/mm2小头应力的校核当发动机处于额定工况时，连杆小头的最大拉伸作用力为：当发动机处于起动工况时固定角 在的截面上(0.5723213.26=2.63计算截面拉伸力引起的法向力和弯矩为：小头壁厚为； 由拉伸作用在外表上产生的应力为：取点火提前角为：连杆小头的合力为：计算截面中由压缩力引起的法向力和弯矩：=不对称循环的最大与最小应力为：平均应力及应力幅：又由n 材料在对称循环下的拉压疲劳极限，取=200应力幅；平均应力；考虑表面加工情况的工艺系数，其值在0.40.6之间，取角系数，材料在对称循环下的弯曲疲劳极限，对于钢，则取算得n=2.2 1.5 则小头合格（2）连杆大头的强度计算连杆大头受惯性力拉伸载荷：式中、分别是活塞组、连杆组往复部分、连杆旋转部分及连杆大头下半部分的重量。取则弯曲应力为： 式中计算断面的抗弯曲断面模数，取计算圆环的曲率半径，计算可得、大头及轴承中央截面面积，计算可得查杨连生内燃机设计的值在1500020000Nm之间，合格。4 曲轴飞轮组设计4.1曲轴设计4.1.1曲轴主要尺寸的确定（1）曲柄销的直径和长度在考虑曲轴轴颈的粗细时，首先是确定曲柄销的直径。在现代发动机设计中，一般趋向于采用较大的值，以降低曲柄销的比压，提高连杆轴承工作的可靠性，提高曲轴的刚度。但是，曲柄销加粗伴随着连杆大头加大，使不平衡旋转质量的离心力增大，对曲轴及轴承的工作带来不利。因为随曲柄销直径增大带来的轴系自振频率增加，会被旋转质量增加引起的自振频率下降所抵消，可能增加扭转振动的危害。此外，曲柄销直径增大也会增加轴承摩擦功率损失，导致轴承温度升高，增加润滑油热负荷。为此，曲柄销直径不应取得较大。曲柄销的长度是再选定的基础上考虑的。初步选取曲柄销的直径=（0.40.45）D=35.239.6mm, 取=36mm;曲柄销的长度=（0.30.35）D=26.430.8mm, 取=28mm。（2）主轴颈的直径和长度从轴承负荷出发，主轴颈可以比曲柄销细些，因为主轴承最大负荷小于连杆轴承。但是为了最大限度地增加曲轴的刚度，加粗主轴径是有很大好处的。因为第一，加粗主轴径不同于加粗曲柄销那样有很多副作用，加粗主轴颈能增加曲柄轴颈的重叠度，从而提高曲轴刚度，但几乎不增加曲轴的转动惯量，故可提高自振频率，减轻扭振危害；第二，加粗主轴颈后可以相对缩短其长度，从而给加厚曲柄臂，提高其强度提供可能。根据表3-1，初步选取主轴颈直径=（0.350.40）D=30.835.2mm取=35mm;主轴颈长度=（0.160.20）D=14.117.6mm 取=16mm。（3）曲柄臂曲柄臂是曲轴中最薄弱的部分之一，它在曲柄平面内的抗弯刚度和强度都较差。实践表明：由交变弯曲应力造成的曲柄臂断裂是曲轴的主要损坏型式。曲柄臂应选择适当的厚度，宽度，以使曲轴有足够的刚度和强度。曲柄形状应合理，以改善应力分布。现代高速汽油机曲柄的形状大多采用椭圆形和圆形。试验证明：椭圆形曲柄具有最好的弯曲和扭转刚度。其优点是尽量去掉了受力小或不受力的部分，其重量减轻，应力分布均匀。但加工方法较复杂，采用模锻或铸造的方法可以直接成型。根据表3-1, 初步选取曲柄臂厚度h=（0.20.25）D=17.622mm 取h=19mm；曲柄臂宽度b=（0.51.0）D=4488mm 取b=50mm。（4）曲轴圆角曲轴主轴颈和曲柄臂连接的圆角称为主轴颈圆角，曲柄销和曲柄臂连接的圆角称为曲柄销圆角。由于曲柄销圆角和主轴颈圆角是曲轴应力最大的部位，且应力沿圆角轮廓分布也极不均匀，故圆角的轮廓设计十分重要。曲轴圆角半径r应足够大，根据表3-1, r/=0.0250.04,r=2.23.52mm，圆角半径过小会使应力集中严重。为了增大曲轴圆角半径，且不缩短轴颈有效工作长度，可采用沉割圆角，设计沉割圆角时应该保证曲柄臂有足够厚度。曲轴圆角也可由半径不同的二圆弧和三圆弧组成。当各段圆弧半径选择适当时可提高曲轴疲劳强度，增加轴颈有效承载长度。本次设计遵循以上原则，选取圆角半径 r=2.5mm。4.1.2 曲轴材料选择及毛坯制造常用的曲轴材料有可锻铸铁，合金铸铁，球墨铸铁，碳素钢和合金钢等，相应的毛坯也分为铸造与锻造。锻造曲轴一般采用中碳钢或者合金钢制造，毛坯生产需要大型锻压设备，虽然毛坯尺寸比较精确，减少了加工余量，提高了材料利用率，此外，锻造能够使材料的金属纤维成方向性排列，纤维方向和曲轴形状大致相符，这大大提高了曲轴的抗拉强度和弯曲疲劳强度。但是锻造曲轴成本过高，大约是球铁曲轴的3-7倍。虽然铸造曲轴主要是球铁曲轴有很多缺点，例如弯曲疲劳强度比较低，较容易发生断裂，相同尺寸的球铁曲轴与锻造曲轴相比，刚度差。但它的优点也相当明显，例如球墨铸铁曲轴经正火处理后的机械性能已接近蔌超过一般的中碳钢，尽管钢的疲劳强度比球墨铸铁高，但曲轴的结构复杂，钢曲轴难免会有油孔、过渡圆角和材质上留有缺陷面造成应力集中，从面降低了曲轴的疲劳强度。球铁可以铸造出复杂的曲轴形状，使其应力分布均匀，且球墨铸铁对缺口敏感度低、变形小，使球墨铸铁曲轴的实际弯曲的扭转疲劳强度与正火中碳钢相近。球铁曲轴的耐磨性好，吸振能力强，有较好的自润滑和抗氧化性能。综上分析，本次设计采用球墨铸铁曲轴。4.1.3曲轴的平衡（1）曲轴的平衡性分析对曲曲轴轴平衡性的分析可以采用两种方法,矢量图法和数学分析法,此次设计中我采用的是数学分析法:（a）分析因为所以取通过第二气缸中心线且垂直于曲轴中心线的平面为力矩的计算基准平面。 令得即因为和的公式形态一样所以可知，令得2=30即，由上得知一、二级往复惯性力矩的正、反转矢量 （b）惯性力矩的平衡方法一般,只采用曲轴附加偏角(或扇形)平衡块的方法将全部平衡掉。其中，K值需要与汽油机的配套装置一道试验确定。对一、二级往复惯性力，不另添置平衡轴，而让其自行存在。由此收起的振动是许可的。为了获得良好的外部平衡性能，应对带平衡块的曲轴进行仔细地静、动平衡，并把活塞组、连杆组的重量严格控制在误差范围内。（2）曲轴平衡块的布置方式曲轴平衡块的作用是用来平衡曲轴不平衡的旋转惯性力和旋转惯性力矩，有时也可以平衡往复惯性力及其力矩，并可以减速小主轴承的负荷。随着汽油机转速的提高，多数离心惯性力和离心惯性力矩已自行平衡的曲轴也配置平衡块，这主要是为了减轻主轴承的最大负荷，保证轴承有良好的润滑条件，减小曲轴和曲轴箱所受的离心惯性力矩。但曲轴配置平衡块后，重量增加，制造工艺复杂，曲轴系统扭转振动自振频率降低。因此，应根据转速，曲轴结构，曲柄排列，轴承负荷以及对平衡的要求等因素综合考虑是否配置平衡块。一般低速汽油机不需要配置平衡块，高度汽油机则需要配置平衡块。平衡方案的选择，平衡块重量的计算与布置，应该仔细考虑。平衡块的重心应尽量远离曲轴中心线，以提高平衡效果。但平衡块一般不超过曲轴旋转所扫过的范围。平衡块厚度一般与曲柄臂相同。4.1.4曲轴疲劳强度校核本计算采用Ricardo计算方法,该计算方法有两点假设。曲轴的每一曲拐是相互独立的，不受曲轴其他部分受力的影响，并以简支梁的形式支撑在主轴承上。曲轴所受力是以点负荷的形式作用在曲轴上的。如图5-1图5-1 曲拐受力分析图（1）已知条件缸径D=88,行程S=64,连杆长L=112,气缸数i=1,发动机转=3600r/min,最大平均有效压力Pme=0.5MPa,活塞连杆组往复质量m1=1.2Kg,活塞连杆组旋转质量m2=1.5Kg。（2）弯曲应力计算 1）曲轴受力计算（a）压缩上止点时的曲轴作用力： (5-2)式中，活塞连杆组往复质量力；活塞连杆组旋转质量力； （b）燃气作用力：则（c）排气上止点时的曲轴作用力： 2）单个曲拐危险截面上的弯矩（a）圆角处（b）连杆轴颈中央油孔处 式中，、分别为曲拐危险截面的最大和最小弯矩。3）名义弯曲应力 ， 式中，为弯矩，、为截面的最大、最小名义弯曲应力。（a）圆角处 （b）连杆轴颈中央油孔处4）名义弯曲平均应力及名义应力幅为， （a）圆角处 （b）连杆轴颈中央油孔处 5）弯曲应力，；式中，应力集中系数, 、为弯曲平均应力及弯曲应力幅；根据理论应力集中系数由式（5-3）计算。 式中， ；式中，连杆轴径，曲柄臂厚度。式中，主轴颈直径。 则 ，则。 = 圆角处 = 杆轴颈中央油孔处取连杆轴颈中央油孔处的应力集中系数，带入（5-4）得，则 （3）切应力计算 1）扭矩计算 式中，为发动机平均扭矩；将已知条件代入得；最大扭矩式中为系数，两缸机取=10。最小扭矩 2）名义应力连杆轴颈的抗弯截面系数， =63，则式中，分别为名义最大，最小切应力。名义平均切应力及名义切应力幅分别为 3）切应力（a）圆角处理论应力集中系数 式中，为圆角半径，为重叠度，连杆轴颈直径。将代入式（5-4）中得，则切应力集中系数 则式中，、为平均切应力及切应力幅。（b）连杆轴颈中央油孔处理论应力集中系数，将其代入式（5-4）中得，切应力集中系数 则根据以上计算数值参考经验数值14此次设计的曲轴可采用材料40Cr此材料的强度完全满足以上要求。4.2飞轮设计在飞轮的设计中，我们先根据经验定出其外径、内径和厚度b，然后在根据经验公式对其进行校核。图4-1（汽油机设计 杨连生图5-45）尺寸的初步确定：飞轮外径（2.53.5）S=160224mm 取=200mm；轮缘厚度h=()=1020mm取h=18.5mm =-2h=163mm； 取 b=58mm；飞轮的圆周速度：v=37.7m/s由于v5080 m/s 因此选取的合格。表4-1 不同缸数i四冲程发动机的扭矩不均匀系数和盈亏功系数（汽油机设计 袁兆成 表6-1）i110201.11.828150.50.8345100.20.461.53.50.060.180.61.20.010.03120.20.40.0050.01由任务给定的数据，选取各种相关系数：运转不均匀系数=；飞轮转动惯量占汽油机总转动惯量的分数=0.85；盈亏功系数=1.5；飞轮的转动惯量： = 0.5172802404（kg）由初步确定的尺寸按5-2式可计算出飞轮的重量：HT250的密度，取7.34再由式5-3可计算出假设飞轮的转动惯量：=0.342663218（kg）由于，所以，此飞轮合格。4.3主轴承的设计4.3.1轴承材料选定（1）材料要求1）有很高的机构攻耐热性。2）有足够的减摩性能，抗咬粘性、顺应性、嵌藏性。3）有较好的耐蚀性。4）瓦背与减摩层有足够的结合强度，不因剪切力和热应力而分层。（2）常用轴承材料白合金（巴氏合金）1) 锡基白合金 该合金含铜3%5%，含锑7%12%，其余是锡。锡的主要目的是提高硬度，加铜是为了防止锡偏析。锡基白合金具有优异的减摩性能和嵌藏性，而且工艺性好；缺点是疲劳强度低和高温硬度和强度明显降低。2）铅基白合金 该合金含锡5.5%6.5%，含锑5.5%6.5%，其余是铅。这种合金成本低，耐疲劳性、减摩性高，高温硬度下降少；缺点是耐摩性稍差。主要用于负荷不太高的汽油机。铜基合金随着发动机的不断强化，对减摩材料疲劳强度要求大大提高。因此在中高速汽油机和车用汽油机上，高强度减摩合金的铜铅合金轴瓦的铅青铜合金轴瓦被大量采用。铜铅合金中含铅25%35%，其余为铜；铅青铜中含铅5%25%，含锡3%10%，其余为铜。考虑到铜和铅的熔点和密度相关悬殊，在结晶过程中容易出现偏析，会使性能恶化，还可加