1100柴油机连杆组动力学分析及结构毕业设计

西安科技大学车辆工程系毕业设计论文目录1绪论11柴油机在国民经济中的的作用212小型柴油机的发展状况及趋势42运动学分析及受力分析21连杆的工作情况及受力分析722连杆的运动学分析1223连杆材料和结构的选定153连杆的基本设计31连杆主要比例及长度的确定1632连杆小头的设计1833连杆身的设计2034两杆大头的设计214连杆的强度校核41连杆小头的校核2342连杆身的校核2743连杆大头的校核295连杆螺栓的设计及校核51连杆螺栓的预紧力3152连杆螺栓的结构设计3353连杆螺栓的强度校核356结论61杆组的损坏形式及改进措施3662连杆的强化工艺3863栓疲劳强度的措施391绪论11柴油机在国民经济中的作用内燃机行业是我国机械工业中的一个十分重要的行业，对国民经济的发展起着至关重要的作用。内燃机是汽车、农业机械、工程机械、船舶、内燃机车、地质和石油钻机、军用、通用机械、移动和备用电站等装备的主要配套动力。“十五”期间，内燃机行业将进入重大结构调整和发展时期。内燃机行业将适应市场需要，加快技术创新步伐，为汽车、农机、工程机械等重点工业。农业和交通领域的发展提供更多的高效、节能、低污染和高质量的新一代内燃机。同时，随着我国改革开放步伐的加快和加入WTO，内燃机行业将面临更激烈的市场竞争，也将迎来新的发展机遇。据1999年不完全统计，我国内燃机行业生产企业844家，生产的产品有280个以上基本型。全行业共有76万名职工，1999年共生产内燃机1820万台，228亿KW，全年工业总产值775亿元，销售收入761亿元，出口创汇326亿美元。1999年，我国内燃机总产量中，柴油机8819万台，占总产量的48；汽油机9385万台，占总产量的52；还有极少量的气体发动机。改革开放以后，内燃机行业对产品结构和企业结构进行了一些调整，取得了很大的成绩。在产品方面，通过自行开发和引进国外先进技术，发展了360多个系列品种的新产品，有了一批可供汽车、农用运输车、拖拉机、船舶等产品选择配套的较好机型。企业由生产单一品种向多品种、系列化转变；在科技方面，高新技术在内燃机产品中开始取得较广泛的应用。我国已能自行开发研制中小功率内燃机，直喷燃烧系统得到推广应用，增压和增压中冷技术的应用取得突破和发展，内燃机强化程度有所提高，车用发动机已采用电控技术和多气门结构、尤其轿车用电喷汽油机已成为主流产品；在企业组织结构方面，已出现了几家市场占有率较高、有一定市场竞争能力和发展势头的大型企业或企业集团，一些产品的产量已向名牌企业集中。通过股份制改造和建立现代企业制度，企业内部结构趋向合理，经济运行质量得到提高。内燃机行业要以市场为导向，以改革为动力，以结构调整为重点，以提高经济效益为中心，重点支持一批有较强竞争能力的大型企业集团和重点骨干企业，坚持科技兴业和技术创新，全面提高以企业为中心的技术开发能力及核心竞争力，加快产品升级换代步伐，努力适应国内外市场需求。为把我国由内燃机生产大国变为内燃机生产强国打下坚实基础，极大地推动我国国民经济的发展。内燃机行业的总量目标是根据市场分析及我国国民经济发展趋势，预测“十五”期间内燃机行业在产值产量方面的年增长率在69，内燃机商品量达到24亿KW，工业总产值1000亿元，其中内燃机配附件产值达到240亿元，出口创汇达到35亿4亿美元。这些充分证明了内燃机在国民经济中不可替代的巨大作用，也是我国要成为经济强国所必须认识到的。柴油机经过100多年的发展，已经成为国民经济中极为重要的原动机。柴油车与汽油车相比，有两方面的优势首先，柴油价格比汽油低，而柴油车的单位功率油耗量（每千瓦小时耗油量G/KWH）比汽油车低，因此柴油车的经济性好。其次，柴油发动机没有尺寸上的限制，可以制造出大功率的发动机，如重型货车用发动机。此外柴油车排放的一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）很低。随着全球原油市场价格的不断上涨，以及柴油机技术的不断进步，曾经刮起过一股车市“旋风”的柴油车，近来又被提上日程，日益受到消费者和国内外各大汽车厂商的垂青。柴油发动机油耗经济早已得到业界公认。作为动力的主要来源，柴油的能量密度比汽油高出10以上。在燃烧过程中，柴油的热效达到40，而等量的汽油热效最多只能达到30。较之汽油发动机，柴油车在功率和加速性上虽然略逊一筹，但同时其瞬间喷油量相对较小，燃油性自然更经济。自90年代以来，由于排放控制技术的长足进步，柴油机在车用动力中占据着越来越重要的地位。在中、重型汽车动力领域，柴油机保持了其独占地位；在轻型车动力领域内，柴油机的应用不断扩大；在轿车领域，低油耗、低污染的柴油轿车在欧洲得到迅速发展。所以随着能源危机的日益严峻，环境指标的要求越来越高柴油机将成为动力的主要来源。12小型柴油机的发展状况及趋势小型通用柴油机按国际惯际，小型系指。15合格N415小头横向直径减小量148EJDPCMJ6203AX19式中小头平均直径；MD小头截面惯性矩，。J123HBJ易求得00280001334C1所以2所以所设计的螺栓强度合格6结论61连杆组的损坏形式及改进措施连杆的主要损坏形式及改进措施列于表61中。图61连杆的损坏部位表61连杆的主要损坏形式及改进措施序号损坏部位损坏形式损坏原因改进措施1连杆局部应力过高区及应力集中区（见图61）断裂1强度不够，应力过大；2刚度不足，变形过大；3过渡圆角太小；4油孔等处光洁度不够；5材料缺陷或热处理不当1改进构型设计，降低危险点应力；2适当加大过渡圆角，消除应力集中；3提高表面光洁度；4选用强度高的材料；5消除材料缺陷，改善热处理工艺2序号锯齿定位齿根损坏部位裂损坏形式1齿形设计不当；2加工精度差，齿面不能紧密贴合；3螺栓预紧力不当损坏原因1改进齿形设计；2提高齿形加工精度；3齿面配对研磨保证紧密贴合；4合理选择螺栓与尽力改进措施3连杆大头内表面磨蚀轴瓦过盈度不够，引起轴瓦松动1选择合适过盈度；2大头2孔内表面喷丸3在轴瓦3背上镀一层铜或4小头衬套过度磨损咬合1小头轴瓦润滑2不良；2小头纵3向变形较大连杆弯曲1小头轴承润滑；2增加小头刚度，如用椭圆环小头5连杆轴瓦偏磨，过度磨损，咬死1大头孔变形较大；2连杆盖与连杆体错位；3杆身弯曲；4油孔位置不当1改进结构设计，提高大头2和杆身刚度；2将轴承最小油膜区从负荷作用最大区移到刚度最大的区域；3改进大头盖定位6连杆螺栓折断1预紧力不足或过大2应力集中，局部应力过大；3因支撑面不平，大头刚度不够等原因引起螺栓的附加弯曲应力过大1选择合适的预紧力；2提2高螺栓疲劳强度3选用较好的材料；4减小螺栓的弯曲应力7主副连杆的副连杆及其衬套偏磨，过度磨损及咬死1副连杆销比压过大2副连杆销和衬套变形过大；3间隙过小，润滑不良1加大副连杆销直径或浮式，全支承式；2控制变形在许可范围内；3改进间隙和润滑方式62连杆的强化工艺为了提高连杆的疲劳强度，充分发挥材料的潜力，可采用下列的强化措施522合理选择热处理规范锻钢连杆一般采用调制处理。通过选择热处理规范可以提高材料的强度。例如材料为45的连杆，用高温变形处理，只要选择合适的变形温度，回火温度以及合适的热处理淬火介质，不仅提高了材料的机械性能且具有高的生产效率，成本低等优点。见下表图62形变热处理与正常调质热处理机械性能的比较523表面喷丸强化1喷丸处理在表面产生残余应力，可显著提高零件的疲劳强度，可锻铸铁连杆喷丸处理后疲劳强度提高2040。此外，喷丸处理可提高表面硬度和耐磨性，降低集中应力敏感性，消除表面轻微脱碳的不利影响。2采用弹簧钢丝或白口铁制成弹丸，弹丸直径0812MM，喷丸时间5分钟左右，硬化深度可达0203MM。对于铸铁连杆，喷丸时间增加一倍，疲劳强度可大大增加。3连杆喷丸后尺寸略有变化，如中心距增大，平行度增加，对此工艺上应预先考虑。524表面盐浴氮化采用此法可提高表面疲劳强度，并防止连杆大头与轴瓦背合面因产生微小位移所引起的点蚀。624表面抛光此法常用于对应力集中很敏感的合金钢连杆，当单纯考提高表面光洁度来提高疲劳寿命，其效果远不及喷丸处理。63提高连杆螺栓疲劳强度的措施631减少螺栓承受的表东负荷1）螺栓大头的刚性2）螺栓，降低螺栓刚度，例如将螺栓直径做到比螺栓根径小一些，一般为（0809）倍。图63螺栓和连杆大头刚性对螺栓所受应力幅的影响A提高连杆大头刚度B降低螺栓刚度降低螺栓刚度或提高大头刚性时，为保证大头的剩余预紧力不变，就必须增大装配预紧力。增大装配预紧力有助于提高螺栓的疲劳强度和防松能力。632尽量减小应力集中螺纹根部，螺纹收尾处，螺栓杆与头部交界处，杆的截面变化处都是产生应力集中的地方，为此采用下列措施1）螺栓杆与头部或杆身截面变化处过渡圆角尽可能大，一般为R0205DD为螺纹外径。2）增大螺纹根部的圆角半径，R以01MM增大到02MM，可是螺纹疲劳强度提高65，合适的R（018021）S（S为螺距）。3）螺纹收尾处应有平缓的过渡。4）尽量提高过渡处的表面光洁度。5）增大螺纹的余留长度。633减小附加的弯曲应力1）螺栓头支撑面尽量采用对称式结构。如下图所示的防转措施结构中，2）支撑面要平直，支撑面与螺栓轴线的不垂直度要严格控制。3）减小大头的变形，避免连杆盖与连杆体错位。634改善螺纹的载荷分配例如将螺栓的头几牙切成1015度的倒角，以减轻载荷的不均匀性及减小牙根的应力集中。635才用合理的工艺例如采用冷镦成型工艺，用滚压法制成螺纹等。致谢此次毕业设计是在魏若男老师的精心指导下才得以顺利完成，魏老师严谨的治学态度，渊博扎实的专业知识使我受益匪浅，在此谨向魏老师致意最诚挚的感谢。毕业设计是大学中的最后一门课程，是我们对大学四年所学知识的总结和概括，当然随着毕业设计的完成也就意味着我们的大学生涯也即将接近尾声，天下无不散的筵席，大恩不言谢我定会用满腔的热情去投身工作，奉献社会以回报母校四年的培育之情。参考文献1西安交通大学内燃机教研宣，柴油机设计，1973。2车二夫，内燃榭明辩黄攫贸堂，1975。3李厚韭、吴舜蛙，“拖拉机发动机曲聃连朴机构结构参数曲统计和分析”，拖拉机研究,1964，1，P10D3。4施力强，“85柴油机连杆应力分布”，内燃机活页资料7391，1973。5上海柴汕机厂