资源目录
压缩包内文档预览：
编号：552617
类型：共享资源
大小：173.21KB
格式：ZIP
上传时间：2015-12-05
上传人：QQ28****1120
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
6
积分
- 关 键 词：
-
毕业设计论文
- 资源描述：
-
活塞结构设计与加工工艺说明书,毕业设计论文
- 内容简介：
-
课程设计任务书 一、 设计题目 ： 活塞结构设计与 加工工艺 二、设计参数： 五十铃 6120、 排量 2.0L、 DS 为 120 135、 转速 1300r min 顶岸高度 F、 活塞销直径 BO、裙长 SL、 销座间距 A、总长 GL、 最大爆发压力 、 活塞销校核 三、 设计 要求： 1 用计算机绘制 活塞 总装配图一张（ A1 图）、 零件图 （加工工件）一张（ A2 图） 2 设计说明书一份（包括零件图 分 析、定位方案确定、定位误差计算等内容；最好能写出整个工艺过程 ） 四、进度安排： 第一周： 查找课程设计所需要的书籍，资料。 第二 周 ： 对 活塞 进行尺寸设计计算 。 第 三周 ： 强度校核 第四周： 绘图并书写说明书。 第五周： 应用制图软件绘制零件图及装配图并 完善 课程设计说明书 。 五 、总评成绩及评语： 指导教师 签名日期 年 月 nts 目 录 前 言 1 1活塞的概述 2 1.1活塞的功用及工作条件 2 1.2活塞的材料 2 1.3活塞结构 2 1.3.1 活塞顶部 2 1.3.2 活塞头部 3 1.3.3 活塞裙部 3 2活塞的结构参数 4 3活塞最大爆发压力的计算 5 3.1热力过程计算 5 3.2柴油机的指示参数 8 3.3柴油机有效效率 10 4活塞销的受力分析 12 5活塞的加工工艺 14 参考文献： 15 nts课程设计 1 前 言 内燃机的不断发展，是建立在主要零部件性能和寿命不断改进和提高的基础上的，尤其是随着发动机强化程度的提高、功率的增大和转速的增加，零部件尤其是直喷式柴油机活塞的工作环境变得更加恶劣了。活塞 的结构直接影响活塞的温度分布和热应力分布，因此就有必要对活塞的结构和性能作出预测和评价。 活塞是内燃机上最关键的运动件，它在高温高压下承受反复交变载荷，被称为内燃机的心脏，特别是坦克、舰艇和军用车船用内燃机活塞则要求更高，它已成为制约内燃机发展的一个突出问题。 本次课程设计的题目是发动机铝活塞的结构及工艺设计，选择利用合适的机床加工发动机活塞，通过这次课程设计，要求熟练掌握并能在实际问题中进行创新和优化其加工工艺过程。 nts 2 1 活塞的概述 1.1 活塞的功用及工作条件 活塞是曲 柄连杆机构的重要零件煤气主要功用是承受燃烧气体压力和惯性力，并将燃烧气体压力通过活塞销传给连杆，推动曲轴旋转对外作功。此外，活塞又是燃烧室的组成部分。 活塞是内燃机中工作条件最严酷的零件。作用于活塞上的气体压力和惯性力都是周期变化的，燃烧瞬时作用于活塞上的气体压力很高，如增压内燃机的最高燃烧压力可达14 16MPa。而且活塞还要承受在连杆倾斜位置时侧压力的周期性冲击作用，在气体压力、往复惯性力和侧压力的共同作用下，可能引起活塞变形，活塞销座开裂，活塞侧部磨损等。由此可见，活塞应有足够的强度和刚度，而且质量要 轻。 活塞顶部直接与高温燃气接触，活塞顶部的温度很高，各部的温差很大，柴油机活塞顶部常布置有凹坑状燃烧室，使顶部实际受热面积加大，热负荷更加严重。高温必然会引起活塞材料的强度下降，活塞的热膨胀量增加，破坏活塞与气缸壁的正常间隙。另外，由于冷热不均匀所产生的热应力容易使活塞顶部出现疲劳热裂现象。所以要求活塞应有足够的耐热性和良好的导热性，小的线膨胀系数。同时在结构上采取适当的措施，防止过大的热变形。 活塞运动速度和工作温度高，润滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严重。要求应具良好的减摩性或采取特殊的表面处理。 1.2 活塞的材料 现代内燃机广泛使用铝合金活塞。铝合金导热性好（比铸铁大 3-4倍），密度小（约为铸铁的 1/3）。因此铝活塞惯性力小，工作温度低，温度分布均匀，对改善工作条件减少热应力延缓机油变质有利。目前铝活塞广泛采用含硅 12%左右的共晶铝硅合金制造，外加铜和镍，以提高热稳定性和高温机械性能。铝活塞毛胚可采用金属模铸造，锻造和液压模锻等方法生产。 为了提高铝活塞的强度和硬度，并稳定形状尺寸，必须对活塞进行淬火和时效热处理。 1.3 活塞结构 活塞按部位不同，分为顶部，头部和裙部三部分。 1.3.1 活塞 顶部 活塞顶部是燃烧室的组成部分，其形状与燃烧室形状和 压缩比有关，一般有平顶，凸nts课程设计 3 顶和凹顶三种。 1.3.2 活塞头部 活塞头部是指由活塞顶部到油环下端面之间的部分。在活塞头部加工有用来安装气环和油环的气环槽和油环槽。在油环槽的低部还加工有回油孔或横向切槽。活塞头部有足够的厚度，从活塞顶部到环槽区的断面要尽可能的圆滑，过度圆角半径应足够大，以减少热流阻力，便于热量从活塞顶部经活塞环传给气缸壁，使活塞环的温度不至于过高。 1.3.3 活塞裙部 活塞头以下的部分为活塞裙部，活塞销座位于裙部。裙部起 导向作用，并承受侧压力。因此，活塞裙部的形状保证活塞在气缸得到良好的导向，气缸与活塞之间在任何工况下都能保证均匀，合适的间隙，并有一定的承压面积。 nts 4 2 活塞的结构参数 发动机选取为 6120 型柴油机，参数设计参照新型铝活塞 活塞缸径 D=120mm （一）压缩高度 KH=80mm （二）顶岸（第一环槽至活塞顶端距离） F=17mm （三）采用三道环（其中两道气环，一道油环） 气环高度取 5mm，油环高度取 7mm 第一道环岸高度为 6mm 第二道环岸高度略小于第一道环岸高度，为 5mm （四）活塞销直径为 BO=44mm 顶环槽宽为 3mm （五）群长 SL=100mm 下裙长为 65mm （六）销座间距 AA=44mm （七）活塞重量 系数 X=0.9 1.4 取 X=1.23, 331 . 2 3 1 2 2 1 2 8NG X D g (八 )顶部厚度 S=15mm 总长 =80+65=145mm 燃烧室 0.6kd D 3kd h 0 . 6 1 2 0 7 2kd m m 243kdh m m 铝的线性膨胀系数为 623.1 10 1oC活塞头部的最大温度为 350 摄氏度，所以其变形量为 61 2 0 2 3 . 1 1 0 3 5 0 0 . 9 7 0 2 1X m m m m 活塞裙部最大温度为 200 摄氏度，所以其形变量为 61 2 0 2 3 . 1 1 0 2 0 0 0 . 5 5 4 4 0 . 6Y m m m m nts课程设计 5 3 活塞最大爆发压力的计算 最大爆发压力计算参考 内燃机原理 环境压力 0 0 .1 0 1 3p M p 环境温度 0 293TK 几何压缩比 21 有效压缩比 18.9 燃烧过量空气系数 参与废弃系数 0.02r 参与非其温度 720rTK 增压空气压力 0 . 1 2 1 3 5kp M p a 最大燃烧压力 6 . 4 7 2 6 5zp M p a Z 点热利用系数 0.70z B点热利用系数 0.85b 燃烧室扫其系数 1.15s 燃料质量分数 0.87C 0.126H 0.004O 燃料低 4 2 2 8 6 . 6 8u kJH kg 3.1 热力过程计算 充气过程系数 增压器后空气温度 ： 01 1 . 8 11 . 800 . 1 2 1 3 52 9 3 3 1 80 . 1 0 1 3kknnkkpT T Kp 式中，去增压器内平均多变压 缩指数 3.8kn （ 1） 压缩始点温度 3 1 8 5 1 . 1 1 0 . 0 2 7 2 0 3311 1 . 0 2k k c r ra rT T TTK 式中，kT 新气预热度，kT=5K; c-比热修正系数，c=1.11 （ 2） 压缩始点压力 1 . 0 1 . 0 0 . 1 2 1 3 5 0 . 1 2 1 3 5akp p M p a （ 3） 充气系数 1 1 8 . 4 3 6 4 0 . 1 2 1 3 5 1 0 . 7 3 81 1 2 0 3 3 1 0 . 1 6 1 8 1 0 . 0 2kav a k rTpTp （ 4） 平均多变压缩指数 111 118 . 3 1 5 8 . 3 1 511 9 . 2 6 0 . 0 0 2 5 3 7 4 1 1 8 . 41 nnn a b T （ 1） 式中， a， b 常数，对于空气（忽略残余废气）， a= 19.26 ， b=0.0025 第一次试算，式（ 1）等号右端代入1n=1.37 , 1 1 . 9 6 81 0 . 3 6 25 . 3 8 2n 第二次试算，式（ 1）等号右端代入1n=1.369, 1 1 . 9 6 81 0 . 3 6 25 . 3 8 2n （ 5） 压缩终点温度 1 1 1 . 3 6 2 1 3 3 1 1 8 . 4 9 5 0ncaT T K K （ 6） 压缩终点压力 1 1 . 3 6 20 . 1 6 1 8 1 8 . 4 8 . 5 4 4ncap p M p a M p a nts 6 （ 7） 燃料燃烧所需理论空气量 0 1 1 0 . 8 7 0 . 1 2 6 0 . 0 0 4 = 0 . 4 9 50 . 2 1 1 2 4 3 2 0 . 2 1 1 2 4 3 2 k m o lC H OL kg 空 气 燃 料 （ 8） 燃烧所需的实际空气量 0 1 . 6 5 0 . 4 9 5 / 0 . 8 1 7 /L L k m o l k g k m o l k g 空 气 燃 料 空 气 燃 料（ 9） 理论分子变化系数 0 0 . 0 3 6 9 0 . 0 6 3 91 1 1 . 0 3 8 71 . 6 5 （ 10） 实际分子变化系数 0 1 . 0 3 8 7 0 . 0 2 1 . 0 3 51 1 0 . 0 2rr （ 11） Z 点烧去的燃料质量分数 0 . 7 0 0 . 8 2 40 . 8 5zz bx （ 12） Z 点处分子变化系数 0 1 1 . 0 3 8 7 11 1 0 . 8 2 4 1 . 0 3 1 31 1 0 . 0 2zzrx （ 13） Z 点燃烧产物的平均摩尔比定容热容 1 . 0 6 4 1 ( )1 0 . 0 6 41 . 0 6 4 0 . 8 2 4 0 . 0 2 2 0 . 4 7 0 . 0 0 3 61 . 6 5 1 0 . 0 2 0 . 6 4 0 . 8 2 41 . 6 5 1 0 . 0 2 0 . 8 2 4 0 . 0 2 1 9 . 2 6 0 . 0 0 2 51 . 6 5 1 0 . 0 2 0 . 0 6 4 0 . 8 2 41 9 . 8 9 0 . 0 0 3 0 7z r v r z r vv p m zrzZzzx c x ccxTTT 式中， vac a bT（ 14） b 点燃烧产物的平均摩尔比定容热容 1 . 0 6 4 ( 1 ) (1 )1 0 . 0 6 41 . 0 6 4 0 . 0 2 2 0 . 4 7 0 . 0 0 3 6 1 . 6 5 1 1 0 . 0 2 1 9 . 2 6 0 . 0 0 2 51 . 6 5 1 0 . 0 2 0 . 0 6 42 0 . 1 8 0 . 0 0 3 2 2r v r vv p m brbzbcccTTT 式中， vac a bT（ 15） z 点燃 烧产物的平均摩尔比定压热容 8 . 3 1 5 1 9 . 8 9 0 . 0 0 3 0 7 8 . 3 1 52 8 . 2 0 2 0 . 0 0 3 0 7p p m z v p m z zzc c TT （ 16） 燃料发热量 nts课程设计 7 1 2 9 34 2 2 8 6 . 6 8 0 . 8 7 1 0 . 0 2 1 . 0 3 5 2 0 . 1 8 0 . 0 0 3 2 2 9 3 1 9 . 2 6 0 . 0 0 2 5 2 9 32 9 3 4 2 7 4 3 . 3 4 /u u r v p m b vH H L c ck J k g 燃 料压力升高比 6 . 4 7 2 5 6 0 . 7 5 88 . 5 4 4zcpp （ 17） Cyz 段的燃料燃烧公式，就最大燃烧温度ZT 08 . 3 1 5 8 . 3 1 50 . 7 0 4 2 7 4 3 . 3 4( 1 )1 . 6 5 0 . 4 9 51 9 . 2 6 0 . 0 0 2 5 9 2 8 8 . 3 1 5 0 . 7 5 8 9 2 80 . 0 2 2 0 . 1 8 0 . 0 0 3 2 3 9 2 8 8 . 3 1 5 0 . 7 5 8 9 2 81 . 0 3 1 3 1 0 . 0 2 2 8 . 2 0 2 0 . 0 0 3 0 7zuv c r v p m bz r p p m z zzzHc T c TLcTTT 简化后得 8 0 7 4 0 . 0 62 9 . 6 7 0 . 0 0 3 2 2 9 4z zT T （ 2） 第 一次试算，取式（ 2）等号右端的zT= 2000K 得 17020 2 2 3 4 . 88 . 1 5zT K K 第二次试算，取式（ 2）等号右端的zT=2200K 得 17020 2 1 9 5 . 58 . 5 2zT K K 第三次试算，取式（ 2）等号右端的zT= 2196K 得 17020 21968 . 5 2zT K K 最后取 2196zTK膨胀过程参数： （ 18） 初膨胀比 1 . 0 3 5 2 1 9 6 2 . 4 20 . 7 8 5 9 5 0zc （ 19） 后膨胀比 1 8 . 4 7 . 62 . 4 2 （ 20） 求多变膨胀指数 2n 及膨胀终点温度bT， zb 膨胀线上的后燃公式， 28 . 3 1 511zZbbu b z zv p m z z v p m b brbTTnHc T c TL nts 8 21 . 0 3 1 38 . 3 1 5 2 1 9 61 . 0 3 1 514 2 7 4 3 . 3 4 0 . 8 5 0 . 7 0 1 . 0 3 1 3 4 . 7 5 0 . 0 0 0 7 3 4 2 1 9 6 2 1 9 6 4 . 8 2 0 . 0 0 0 70 . 8 1 7 1 0 . 0 2 1 . 0 3 5 1 . 0 3 1 5bbbTnTT （ 3） 2 1 8 2 5 6 8 . 3 1 51 2 1 4 0 1 . 4 2 4 . 8 2 0 . 0 0 0 7b bbTn TT （ 4） 将式子（ 3）与式子（ 4）联立，得 22111 1 . 0 3 5 12196 1 . 0 3 1 3 7 . 6bz nnzT T K （ 5） 第一次试计算，取bT=2000K 得， 2 15331 0 . 1 1 1 77100n 1757bT 第二次试计算，取bT2189K 得， 2 15151 0 . 0 0 3 2 57070n 2189bT K 最后取 2189bTK2 1.00325n （ 23） 膨胀终点压力 2 1 . 0 0 3 2 56 . 4 7 2 6 5 0 . 9 57 . 6zbnpp M p a M p a 3.2 柴油机的指示 参数 （ 21） 理论平均指示压力（以有效行程为准） 2111210 . 0 0 3 2 5 0 . 3 6 21 1 1 1 1 1 1 1 1 8 . 5 4 4 0 . 7 5 8 2 . 4 2 1 1 10 . 7 5 8 2 . 4 2 1 1 11 7 . 4 0 . 0 0 3 7 5 7 . 6 1 . 3 6 9 1 1 8 . 42 . 2 4 2cnnppnnM p aM p a （ 22） 实际平均指示压力（以全行程为准） 1 2 . 2 4 2 1 8 . 4 1 0 . 9 5 0 . 1 2 1 3 5 2 1 1 8 . 40 . 9 82 1 12 . 0 3 4 6i b aip p ppM p a nts课程设计 9 式中， 示功图丰满系数， =0.98 （ 23） 指示油耗 66 1 2 . 5 4 1 0 0 . 8 7 1 0 . 1 6 1 81 2 . 5 4 1 02 8 . 9 6 2 8 . 9 6 0 . 8 7 1 3 1 8 2 . 0 3 4 69 7 . 6 9vkikip ggK w hL T pgK w h （ 24） 指示效率 333 6 0 0 1 0 3 6 0 0 1 0 0 . 8 7 19 7 . 6 9 4 2 2 8 6 . 6 8i iugH （ 25） 增压器中绝热压缩功 1000 . 2 8 61 0 0 5 . 2 10 . 1 2 1 3 51 0 0 5 . 2 2 9 3 10 . 1 0 1 34 2 . 2 0 7 8kkkT k SpWTpk J k gk J k g （ 26） 增压器中绝热效率 1 0 . 2 8 600 . 4 4 4100 . 1 2 1 3 5110 . 1 0 1 3 0 . 6 20 . 1 2 1 3 5110 . 1 0 1 3kkkkST k S kkk kppTT pp 式中， k-比热容比， k =1.4， 1 1 . 4 1 0 . 2 8 61 . 4k k;kn-多变指数， 1.8kn ，1 1 . 8 1 0 . 4 4 41 . 8kkn n 。 （ 27） 增压器实际压缩功 4 2 2 0 7 . 8 3 7 0 . 9 1 40 . 6 2 0 . 9 6T k ST k p T k S m kWW k J k g k J k g 式中，TkS-增压器机械效率，mk=0.96 （ 28） 增压器的相对作功率 nts 10 307 0 9 1 3 . 7 0 . 1 0 1 6 4 2 7 4 3 . 3 4 1 0 0 . 4 4 42 8 . 9 6 1 4 . 3 3 5 1 . 6 5 1 . 1 5T k pkuiAWHL 3.3 柴油机有效效率 （ 29） 柴油机总机械效率 0 . 8 7 1 0 . 1 0 1 6 0 . 7 6 9 4m E k 式中， 0.871mE ；k-增压器相对功率； 0.1016k 。 （ 30） 柴油机平均有效压力 2 . 0 3 4 6 0 . 7 6 9 4 1 . 5 6 5 4e i mp p M p a M p a （ 31） 柴油机有效油耗 9 7 . 6 9 1 2 6 . 9 70 . 7 6 9 4iemgg g k W h g k W h （ 32） 有效功率 0 . 4 4 4 0 . 7 6 9 4 0 . 3 4 2e i m （ 33） 活塞形成容积比例尺 200A mm 代表sV3m ; 压力比例尺 3B mm 代表 0.1Mpa。 压缩容积： 1 1 .51AA =18.4 代表 cV 3m 压缩终点压力： 8 5 .4 4 2 5 6 .3 2B 代表cp Mpa压缩始点容积 189L mm 代表aVMpa 压缩始点压力 1 .1 2 1 3 5 3 .3 6B 代表ap Mpa最大压力的容积 2001A mm 代表 aV ， 3m 计算压缩曲线 ac 上各点压力，即 11 1 . 3 6 2nnaaaVp p p xV 式中， aVxV，在 1 至 之间选定。 计算膨胀曲线 zb 上各点压力，即 nts课程设计 11 22 1 . 0 0 3 2 5nnabbVp p p xV 式中， x 在 1至 之间选定。 根据以上两式，计算出压缩曲线和膨胀曲线各点坐标参数兵列表如下 : 表 3-1 序号 eVx VVmm 1nx 压缩线上的 Pmm 2nx 膨胀线上的 Pmm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 189 94.5 63.0 47.3 37.8 31.5 27.0 23.6 21.0 18.9 17.2 1 2.57 4.47 6.61 8.95 11.48 13.2 17.0 19.9 23.0 26.2 3.36 8.6 15.0 22.2 30.1 38.6 44.4 57.1 1 2.00 3.01 4.02 5.03 6.04 7.04 8.05 9.06 28.46 38.7 63.5 90.18 118.6 171.9 200.4 229.1 257.8 根据上表画出示功图 图 3-1 6120 型柴油机计算示功图 Fig.3-1 Table of 6120 diesel engine calculate exploit show nts 12 4 活塞销的受力分析 活塞受力分析： 曲轴在 10度转角时产生最大爆发压力，如图所示： 60 sin10=200 sin 所以 sin=60 0.1736/200=0.0521 所以 =3度 图 4-1 Fig.4-1 260 1 0 4g j gF F F D P P 2 c o s c o s 2jmR 2 6 6 323 . 1 4 1 2 0 8 . 6 0 . 1 1 0 1 0 2 . 1 2 8 6 0 1 0 1 3 6 . 0 7 0 . 9 8 4 8 0 . 3 0 . 9 3 9 74 9 6 0 8 4 1 6 6 2 9 7 7 4 6 N 其中： D 活塞直径 R 曲轴半径 mj 往复运动质量 连杆比 =R/l=60/200=0.3 n=1300r/min 170o 曲轴转速 2 2 3 . 1 4 1 3 0 0 1 3 6 . 0 76 0 6 0n r a d s 对活塞销的校核： 1、画出活塞销的 Q、 M图 图 4-2 Fig. 4-2 活塞销外径 44mm，内径 do=0.25d=11mm nts课程设计 13 3 4 34 43 . 1 4 4 4132 3 2 1 0 . 2 5DdW D = 98326.03 10 选活塞销材料为 45 号钢，调质处理，得2600B N mm 6 291684 1 0 2 0 2 . 2 5 6 0
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号