汽车发动机活塞连杆组设计 开题报告(新).doc

晋中学院机械学院 毕业设计开题报告 毕业设计题目： 汽车发动机活塞连杆组设计 学 生 姓 名： 翟长乐 指导教师姓名： 赵亚仙 专 业： 机械设计制造及自动化 2016 年 3 月 2 日1.课题名称： 汽车发动机活塞连杆组设计2.课题研究背景： 随着科技的不断发展创新，人们对于物质的需求也逐渐升华，从而演变成贪图于高质的生活。所以，对于汽车而言，在这个充满商机的21世纪，汽车不久将会成为中国人民的必备交通工具，作为人们日常生活必需品，人们对它的要求也已经不再仅仅局限于实用，人们会不断地寻求更卓越的舒适感，更显挑的视觉感，以及充满刺激的高速感。再加上燃料的缺乏和对生态的保护，节能和减少尾气也是现代化发展的趋势。而对于机械零件来说，其可修复性以及修复时的便捷性也必须纳入考虑的范围。所以想要满足这些需求的话，对于现代汽车，就需要将其的内部结构，包括细小的零件和外部的结构设计都要进行一系列的改造和优化。 （1）国外概况及发展趋势 在国外的活塞连杆组设计中采用了这种方法，如拟HLE、FM、KS等公司，借助其先进的模拟分析技术和齐全的测试技术，形成了自己的理论开发体系以及丰富的数据库资源，根据用户提出的发动机技术参数，能迅速的设计出活塞结构(包括裙部型面)，但是对于其中的理论依据、计算方法等介绍的极少。八十年代国外有关研究有:R.MUNRO利用有限元法对柴油机活塞进行了数值分析，详细论述了有限元方法在柴油机设计中的应用，给出了温度场、热变形、机械变形以及应力场，反映了一般柴油机活塞在这方面的变化趋势。C.Singh也作了类似的工作，他主要进行了活塞温度场热应力的理论分析与试验研究。Chin-HSiuLi研究了热负荷对活塞的影响。在电子计算机用于活塞研究以前，在设计中根据经验和类比，在大量选取参数的基础上，作出粗略的设计，然后通过实验来修正，往往经过多次试验才能达到要求。随着发动机性能的不断提高，产品更新的周期不断缩短，采用常规设计方法和经验设计，已远远满足不了现代高性能发动机研制工作的需要。自70年代以来，由于快速大容量电子计算机和数据处理系统在发动机研究中的应用，加上试验技术和测量仪器以及测试设备的改进，使发动机在实验和理论上有了一个较大的发展，活塞工作过程模拟成为可能，使活塞设计由过去比较粗糙的经验半经验设计向模拟计算、优化设计和CAD方面过渡，取得了很大的进展。如能够建立起比较符合实际的物理模型，用以分析发动机的性能及其影响因素；也能系统地模拟结构参数、运动规律、变形等，并进行参数优化，寻求最佳的组合方案，为活塞的设计、试验和性能改进提供理论依据。 （2）国内概况及发展趋势 国内活塞裙部型面设计，主要是经验对比设计，然后通过装机实验来进行修正，也有的利用在活塞裙部涂复合材料层后进行额定工况的磨合试验，然后对磨合的裙部外形尺寸进行精密测量和拟合，来确定裙部型面，这种方法耗时，而且大量的实验使得成本提高。开发周期长，已不能满足用户的要求。 八十年代初对内燃机受热件的瞬态温度场进行了一维理论计算，但对于几何形状和边界条件都十分复杂的活塞而言，一维数学模型就显得太粗糙了，应用有很大的局限性。九十年代，按照热疲劳和高温低周疲劳断裂机制，采用Mises当量准则，及其与Manson一Coffin公式之间的关系对活塞寿命和安全性进行评定。根据缸内温度和压力呈现三角波形变化的特点，采用CAD工NAT和AD工NA有限元程序对柴油机活塞进行三维温度场和三维循环应力场、应变场的分析。也有人进行了活塞二阶运动的分析计算，如基于平均流量模型分析活塞裙部的润滑问题，并与活塞运动方程结合，求解活塞系统二阶运动轨迹，探讨活塞结构参数对活塞二阶运动的影响。但都没有形成系统的活塞设计方法。目前国内外在活塞连杆组件设计开发方面的趋势为:以发动机工作过程模拟、三维CAD造型软件、三维数值模拟与活塞动力学模拟等先进设计方法为手段，以发动机台架试验结果为依据，形成活塞组件集成的设计方法，在保证活塞工作可靠性的前提下，提高产品开发成功率，缩短产品推向市场的时间，降低试验所带来的巨额开发费是活塞新产品设计、开发发展趋势。3.课题研究意义： 发动机活塞连杆组，作为发动机工作条件最严酷的零件，它所承担的使命是最严峻和苛刻的。活塞连杆组的各部件的材料的选用和结构的不同，可以使发动机的工作状态发生变化。所以，合理的选用各部件的材料以及合理的结构设计可以对减小热应力、改善工作条件和延缓机油变质都十分有利。因此，发动机活塞连杆组的合理设计会对发动机的工作效率有很明显的提高，而且对于节能方面也会作出很大的贡献。此外，我国的汽车行业从宏观上来看，产能过剩已愈发严重，对活塞市场而言已是水涨船高，普通活塞产品也是严重供大于求；其次价格战愈演愈烈，企业之间竟相压价，无序竞争，市场很不规范，导致某些活塞生产企业在惨烈的竞争中，连年大幅度亏损。我国活塞市场面临国外活塞厂商的竞争，从国外进口的活塞数额将有较大的增长。同时，目前国内活塞市场竞争很激烈，如国营企业与乡镇企业和民营企业之间的竞争。因此，所有的活塞企业，应抓住机会，针对国内外活塞市场的需求，拓展市场，以求发展。4.文献查阅、资料收集概况 1 杨连生.内燃机设计M.北京:中国农业机械出版社,1981. 2 陈家瑞.汽车构造M.北京:人民交通出版社,2002. 3 陆际清.汽车发动机设计M.北京:清华大学出版社,1993. 4 翁德兴.连杆强度计算方法探讨J.中国造船,1984. 5 张力、沈捷.YC6108Q柴油机连杆结构强度的分析和测试J.内燃机工程,1997. 6 陈国华.内燃机连杆动应力有限元计算J.内燃机工程,1983,4(2). 7 汪长民.车辆发动机动力学M.北京:国防工业出版社,1981. 8 刘鸿文.材料力学(下)M.北京：高等教育出版社,1991.148-166. 9 吴兆汉、汪长民、林桐藩等.内燃机设计M.北京：北京理工大学出版社,1989.236-254. 10 裘祖干、陈伯贤.内燃机活塞运动历程的计算和分析J.内燃机学报,1993. 11 叶秀汉.动力机械热应力理论和应用M.上海:上海交通大学出版社,1987 12 陆瑞松、林发森.内燃机的传热与热负荷M.北京:国防工业出版. 13 邱宣怀. 机械设计M. 北京. 高等教育出版社.1997. 14 郑文纬. 机械原理M. 北京. 高等教育出版社.1997.5.设计的主要内容 （1）发动机活塞连杆组主要参数的选择； （2）发动机活塞连杆组主要零件的选择； （3）发动机活塞连杆组主要零件的设计计算及强度校核； （4）结合本课题查阅并翻译50008000印刷符合的英文资料； （5）编写设计说明书。6.设计提交形式 （1）机构装备图及零件图（0号图纸12张；其他35张）； （2）主要零件的三维模型图； （3）毕业设计说明书。7.进度安排第一周 查阅文献，收集资料，撰写开题报告；第二周 开题报告答辩，英文资料翻译；第三周 了解活塞连杆组工作原理和其组织结构，熟悉软件操作要领和使用方法；第四周 完成初步的设计分析装置方案；第五周 针对本方案，进行相关计算、论证；第六周 完成三维建模；第七周 中期检查，修改前期工作中存在的问题；第八周 形成毕业设计初稿；第九周