買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 目 錄 設(shè)計任務(wù)書 3 引言 5 原理部分 6 1 發(fā)動機工作原理 6 動機性能術(shù)語與參數(shù) 6 沖程汽油發(fā)動機的工作原理 8 沖程發(fā)動機工作原理 10 摩托車發(fā)動機結(jié)構(gòu)與設(shè)計部分 12 1 發(fā)動機機體 12 缸直徑 13 缸工作容積、燃燒室容積和氣缸總?cè)莘e 13 縮比 14 缸工作內(nèi)壓力、氣缸總推力 14 功蓋 15 燒室 16 2 曲柄連桿機構(gòu)的受力分析與平衡 17 柄連桿比 17 柄連桿機構(gòu)運動學(xué) 17 桿的角位移、角速度、角加速度 18 3 活塞運動分析 19 塞位移 19 塞速度分析 20 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 塞的加速度 22 力強度 23 4 活塞組 24 塞 24 環(huán) 28 環(huán) 31 塞銷 32 5 連桿、曲軸組 34 桿 34 34 35 36 38 軸 38 合式曲軸 39 設(shè)計小結(jié) 44 附圖 46 參考文獻 49 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 機械零件畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 題目：設(shè)計南方 125 摩托車發(fā)動機汽缸部件 a、技術(shù)參數(shù)和原始數(shù)據(jù) 沖程 缸數(shù) 冷卻方式 總排氣量 壓縮比 面積 *行程 最大功率 /相應(yīng)轉(zhuǎn)速 r/ 最大扭矩/相應(yīng)轉(zhuǎn)速 r/ 燃油消耗率 工作阻力 2 4 1 風(fēng)冷 100 124： 1 S( 2 H(eP/n eM/n b、設(shè)計參數(shù)系列 參數(shù) 組數(shù) S( 2 H(最大功率 /相應(yīng)轉(zhuǎn)速 r/ 最大扭矩 /相應(yīng)轉(zhuǎn)速 r/ 燃油消耗率 1 56 50 500 000 410 2 68 60 500 000 420 3 80 65 10/8600 000 650 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 c、設(shè)計參數(shù)代號（組數(shù)）組合選定 沖程數(shù) 4 冷卻方式：風(fēng)冷 總排量 180 壓縮比 6： 1 工作阻力 d、畢業(yè)設(shè)計基本要求 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 1、 全面了解南方 125 型摩托車基本結(jié)構(gòu)、原理、性能，現(xiàn)場測繪發(fā)動機汽缸部件，所得數(shù)據(jù)設(shè)計依據(jù)或參考。 2、 了解二沖程、四沖程發(fā)動機汽缸工作原理，著重分析變速、原理、結(jié)構(gòu)、 零件材料、機加工及熱處理工藝。 3、 分析該發(fā)動機汽缸部件的運動、動力分析，確定其極限狀態(tài)。 4、 按所選技術(shù)參數(shù)，設(shè)計發(fā)動機汽缸部件結(jié)構(gòu) （ 1） 按有關(guān)理論、資料進行計算、校核，確定結(jié)構(gòu)參數(shù)。如：曲軸、連桿、活塞、汽缸等零部件之間的布局。 （ 2） 繪制發(fā)動機汽缸體部件裝配圖一張。要求用零號圖紙。圖形、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求、明細(xì)表、字體等必須符合國家標(biāo)準(zhǔn) 1 4)1 4) （ 3） 繪制關(guān)鍵零件工作（零件）圖兩張，用二號或三號圖紙。要求視圖布局合理，表達(dá)準(zhǔn) 確無誤且符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 （ 4） 按機械零件畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書要求，完成一萬字幅的設(shè)計說明書一份。要求格式正確，字跡工整清晰，一律用 碳素墨水書寫。 （ 5） 零件圖可用微機繪制，零號裝配圖一律用手工繪制。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 引 言 畢業(yè)設(shè)計是機械設(shè)計課程重要的綜合性與實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，用時 ，是一門獨立的考查課程。通過畢業(yè)設(shè)計可綜合運用機械設(shè)計課程和其他先修課程的知識，分析和解決機械設(shè)計問題，進一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)的知識。作為機械類工科學(xué)生，完成了此項教學(xué)環(huán)節(jié)，也就為完成本科學(xué)業(yè)及將來的畢業(yè) 設(shè)計奠定了良好的基礎(chǔ)。 傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計題目常選用通用機械的傳動裝置，例如以齒輪減速器為主體的機械傳動裝置。其主要內(nèi)容包括：傳動裝置的總體設(shè)計；傳動零件、軸、軸承、聯(lián)軸器等的設(shè)計計算和選擇；裝配圖和零件圖設(shè)計；編寫設(shè)計計算說明書。近幾年來，通過與兄弟院校的交流與探討，經(jīng)過反復(fù)論證和可行性分析，結(jié)合本地區(qū)特點，選擇以摩托車發(fā)動機傳動和變速部分為主的新設(shè)計課題，設(shè)計方法采用常規(guī)手段與微機輔助相結(jié)合。題目和教學(xué)方法的改革有如下一些特點： 及的機構(gòu)及零部件增多，所覆蓋的 知識面更廣泛，結(jié)構(gòu)設(shè)計難度加大，設(shè)計時要求學(xué)生綜合考慮諸多因素，自己分析和解決問題，可以幫助學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想，增強創(chuàng)新意識和競爭意識。 高分析問題和解決問題的能力。同時通過計算、給圖，進一步熟悉和運用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計手冊等有關(guān)設(shè)計資料，進行全面的機械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練，為畢業(yè)設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。 生們對新穎實用的內(nèi)容更感興趣，可充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主觀能動性。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 發(fā)動機工作原理 動機性能術(shù)語與參數(shù) 1、汽缸 汽缸內(nèi)孔 直徑 (簡稱缸徑 )用符號 D 表示，單位為 2上止點、下止點 (1)止點 活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)運動的兩個極限位置，稱為止點。 (2)上止點 活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心的最遠(yuǎn)位置 (3)下止點 活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心的最近位置 3沖程 上止點和下止點間的距離 (簡稱沖程 )用符號 S 表示，單位為 S 2r 式中 r 曲柄半徑 (即由曲軸旋轉(zhuǎn)中心至曲柄銷中心的距離 )。 4汽缸工作容積 活塞在汽缸內(nèi)由上止點移動至下止點所掃過的空間容積，稱為汽缸工作容積， 示，單位為 231 0 ( )4 S m l 若為多缸發(fā)動機，則汽缸工作容積為各缸工作容積之和，用符號 vh 表示，單位為 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 V h= 式中 i 汽缸數(shù)。 5燃燒室容積 活塞位于上止點時，活塞上方由活塞、汽缸蓋所圍成的空間容積，稱為燃燒室容積。用符號 位為 6氣缸容積 活塞位于下止點時活塞上方的全部空間容積，稱為汽缸總?cè)莘e。用符號 位為 c 7壓縮比 汽缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，稱為壓縮比。用符導(dǎo) 表示。 / 1 /a c h cv v v v 8工作循環(huán) 發(fā)動機在連續(xù)運轉(zhuǎn)、對外輸出功率時，要不斷重復(fù)地進 (掃 )氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣，這一工作過程稱為工作循環(huán)。 9發(fā)動機功率 發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，曲軸實際對外輸出的功率，稱為發(fā)動機功率，也稱為有效功率。用符號 位為 * ()9550e M e np 式中 發(fā)動機曲軸輸出扔矩， N M。 n 發(fā)動機曲軸相應(yīng)轉(zhuǎn)速， r 動機銘牌上標(biāo)明的功率值，稱為標(biāo)定功率。 10有效燃油消耗率 (俗稱比油耗 ) 發(fā)動機單位有效功在 1小時內(nèi)的耗油量稱為有效燃油消耗率。用符號 單位買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 為 g kw*h。 33 . 6 1 0 ( / * )g k w 式中 單位時間的耗油量， g s 。 11升功率 發(fā)動機在標(biāo)定工況下，每升汽缸工作容積所發(fā)出的有效功率，稱為升功率。用符號位為 L。升功率是評定發(fā)動機動力性能與強化程度的重要指標(biāo)。 ( / ) W 式中 標(biāo)定功率， 發(fā)動機 油門 (或節(jié)氣門 )保持一定開度，其扔矩、功率隨轉(zhuǎn)速變化而變化的曲線稱為速度特性曲線。油門 (或節(jié)氣門 )全開時的速度特性曲線，稱為外特性曲線 (曲線 1)，曲線 2、 3為油門 (或節(jié)氣門 )部分開度時的速度特性曲線。 功率 ：由功率的計算公式可知，功率 e*n。成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)速 而 速增大，直至 續(xù)提高 n，有些降低，但 n 的乘積是增大的，因此 繼續(xù)增大，但增加得不如前一段那樣快。在 Me*此 此后，由于 Me*而 常，摩托車發(fā)動機的標(biāo)定功率為 (應(yīng)的轉(zhuǎn)速 沖程汽油發(fā)動機的工作原理 在闡述四沖程汽油發(fā)動機的工作原理之前，先來介紹什么叫活塞的上止點、下止點和活塞沖程 : 活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)運動的兩個極限位置，稱為止點?；钊\動到離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)時的位置稱為上止點，如圖 1a）所示；活塞運動到離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近時的買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 位置成為下止點，如圖 1b）所示。上止點和下 止點之間的距離，稱為活塞沖程，以 軸轉(zhuǎn)一周，活塞要走兩個沖程。 四沖程汽油發(fā)動機的工作原理是：曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，活塞往復(fù)移動兩次，完成進氣、壓縮、燃燒、排氣四個工作 過程，如圖 1 （ 1） 進氣沖程：進氣沖程開始時，活塞在上止點，燃燒室內(nèi)充滿了前一工作循環(huán)所殘留的廢氣。當(dāng)活塞由上止點向下止點移動時，燃燒室的容積變大，形成真空度，同時通過齒輪帶動凸輪旋轉(zhuǎn)，使凸輪的凸起部分頂開進氣門。燃油通過化油器與空氣混合形成可燃混合氣進入氣缸【圖1a）】。 （ 2） 壓縮沖程：活塞自下止點向上止點移動【圖 1b）】，此時凸輪的凸起部分已經(jīng)轉(zhuǎn)了過去，進氣門關(guān)閉。由于凸輪只轉(zhuǎn)過 1/4周，所以排氣門仍關(guān)閉著。隨著活塞向上移動，燃燒室容積減少，可燃混合氣被壓縮。當(dāng)活塞到達(dá)上止點時，燃燒室中的可燃混合氣壓力為 度升到 300左右，壓縮沖程完成。 (3) 燃燒沖程：在壓縮沖程接近上止點時【圖 1c）】，燃燒室中的可燃混合氣被火花塞發(fā)生的電火花點燃，可燃混合氣迅速爆發(fā)燃燒，氣體壓力急劇升高，圖 1上止點和下止點 （ a）活塞上止點 （ b）活塞下止點 圖 1四行程汽油機發(fā)動機的工作原理 （ a）進氣沖程； （ b）壓縮沖程； （ c）燃燒沖程； （ d）排氣沖程 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 達(dá)到 度高達(dá) 2000左右?；钊艿礁邏簹怏w的推動，由上止點向下止 點運動，通過連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn)做功。此時，進、排氣門均關(guān)閉。 （ 4） 排氣沖程：由于飛輪的慣性，使曲軸連續(xù)轉(zhuǎn)動，帶動活塞由下止點向上止點移動【圖 1d）】。這時，凸輪頂開排氣門，廢氣通過排氣門排出，直到活塞運動到上止點為止，完成了一個工作循環(huán)。 從四沖程汽油發(fā)動機的工作原理中可知，在全部四個沖程中，進、排氣門開啟和關(guān)閉一次，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周（ 720 ），活塞往復(fù)運動各兩次。在所有 4個沖程中，只有第三沖程（燃燒沖程）是做功沖程，其余都是輔助沖程。發(fā)動機的運轉(zhuǎn)，首先需要有外力將曲軸轉(zhuǎn)動，以便進行進氣和壓縮 。當(dāng)可燃混合氣爆發(fā)燃燒推動活塞做功后，由于曲軸和飛輪的慣性，其他兩個沖程才得以繼續(xù)進行。 沖程發(fā)動機工作原理 活塞連續(xù)運行兩個沖程 (即曲軸旋轉(zhuǎn)一周 )完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機，稱為二沖程發(fā)動機。 下面以一種利用密封的曲軸室作為掃氣泵的單缸二沖程汽油機為例，對照其工作原理圖 1 圖 1單缸二沖程汽油機工作原理圖 1火花塞 2燃燒室 3汽缸 4排氣口 5掃氣口 6進氣閥 7進氣口 8曲軸箱 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 第一沖程 輔助沖程 輔助 沖程是活塞自下止點向上止點移動，事先已充人活塞上方汽缸內(nèi)的可燃混合氣被壓縮，同時，來自化油器的新鮮可燃混合氣又被吸人活塞下方密封的 曲柄室內(nèi)的過程。如圖 1a)所示，當(dāng)輔助沖程開始時，活塞位于下止點 (，汽缸內(nèi)己充入可燃混合氣和上一工作循環(huán)未排凈的殘余廢氣。曲軸旋轉(zhuǎn)通過連桿帶動活塞向上止點移動，活塞首先關(guān)閉掃氣口 (A 點 )，結(jié)束曲軸箱向汽缸內(nèi)的掃氣。緊接著活塞關(guān)閉排氣口 (“點 )，結(jié)束汽缸內(nèi)殘余廢氣和極少量可燃混合氣的排出，將封閉在汽缸內(nèi)的混合氣壓縮，其壓力和溫度隨之升高，在活塞接近上止點 (c 點 )時，火花塞發(fā)出的火花點燃被壓縮的混合氣，從而完成壓縮過程。 如圖 1a)所示，在壓縮過程進行的同時，活塞下方密封的曲軸箱容積逐漸擴大，從而形成真空度，在外界大氣壓的作用下，新鮮的可燃 圖 1缸二沖程汽油機示功圖 混合氣使自化油器被吸人曲軸箱，進行著進氣過程。 在示功圖 1線 d h a。段表示部分換氣過程；曲線 a 線 d h a 第二沖程 做功 (燃燒膨脹 )沖程 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 做功沖程是活塞自上止點向下 止點移動，活塞下方進行著可燃混合氣預(yù)壓的過程。 如圖 1b)所示，當(dāng)做功沖程開始時，活塞位于上止點 (，燃燒室內(nèi)可燃混合氣燃燒，汽缸內(nèi)的高溫高壓燃?xì)馔苿又钊蛳轮裹c移動做功，活塞對曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣進行預(yù)先壓縮。活塞在下行過程中，首先開啟排氣口 (6 點 )，開始排出廢氣 (這時的排氣稱為先期排氣 )，如圖 1c)所示。緊接著活塞開啟掃氣口 (點 )，曲軸搞內(nèi)已被預(yù)先壓縮的可燃混合氣被導(dǎo)人汽缸上部，即開始進行掃氣，如圖 1d)所示，此時，掃氣和排氣兩個過程是重疊進行的。 在示功圖 1線 c 線 z 做功 )過程；曲線 b f 表示先期排氣過程；曲線 b f d 段表示部分換氣過程；二沖程沒有單軸的進、排氣沖程，其換氣 (排氣和掃氣 )是在下止點前后進行的，即在 b f d h 做功沖程結(jié)束時，活塞又回到下止點。至此，單缸二沖程汽油機只經(jīng)歷了活塞往復(fù)各一次共兩個沖程，完成了進氣和掃氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣等過程，完成一個工作循環(huán)。在示功圖 1d h a c z b f d。 同單缸四沖程汽油機一樣， 單缸二沖程汽油機做功沖程結(jié)束后，曲軸依靠飛輪的慣性作用繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述各個過程又依次重復(fù)進行，使單缸二沖程汽油機能連續(xù)地對外輸出功率。 摩托車發(fā)動機結(jié)構(gòu)與設(shè)計 1 發(fā)動機機體 氣缸體 氣缸體的作用除形成氣缸工作容積外，還用作活塞運動導(dǎo)向，其圓柱形空腔稱為氣缸。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 由于氣缸壁表面經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)饨佑|，活塞在汽缸內(nèi)作高速運動（最高速度可達(dá) 100km/s） 并施加側(cè)壓力，以及氣缸壁與活塞環(huán)幾活塞外圓表面之間反復(fù)摩擦，而其潤滑條件由較差，所以氣缸體必須耐高溫、耐高壓、耐腐蝕，還應(yīng)具有足夠的剛度和強度。 氣缸體的材料 一般用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵，為了提高氣缸的耐磨性，可以在鑄鐵中加入少量的合金元素，如鎳、鉻、鉬、磷、硼等。 汽缸內(nèi)壁按二級精度珩磨加工，其工作表面有較高的關(guān)潔度，并且形狀和尺寸精度也都比較高。 為了保證氣缸壁表面能在高溫下正常工作，必須對汽缸體和氣缸蓋隨時加以冷卻。發(fā)動機有風(fēng)冷和水冷兩種。用風(fēng)冷卻時，在汽缸體和氣缸蓋外表面鑄有許多散熱片，易增大冷卻面積，保證散熱充分。用水冷卻時在汽缸體內(nèi)制有水套。 缸直徑 氣缸直徑是指氣缸內(nèi)徑，與活塞相配合，是發(fā)動機的重要參數(shù)，許多主要的尺寸如曲柄銷直徑、氣門直徑、活塞結(jié) 構(gòu)參數(shù)等，都要根據(jù)氣缸直徑來選取。 參數(shù)設(shè)計： 氣缸直徑已標(biāo)準(zhǔn)化，其直徑值按一個優(yōu)先系列合一個常用系列來選取。因此根據(jù)有關(guān)資料可確定氣缸的直徑為： D=68缸工作容積、燃燒室容積和氣缸總?cè)莘e 上止點和下止點之間的氣缸容積，稱為氣缸工作容積（也稱為總排量）（圖 氣缸工作容積與氣缸直徑的平方、活塞沖程的大小成正比。氣缸直徑越大、工作容積越大、發(fā)動機的功率也就相應(yīng)地增大。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 氣缸工作容積的計算公式為 42 (式中： 氣缸工作容積 ( D 氣缸直徑（ ; S 活塞行程（ N 氣缸數(shù)目。 參數(shù)設(shè)計： 因設(shè)計要求的是單缸發(fā)動機的排氣量 80么其活塞行程為： 2 dV 同時活塞行程 S =2r； 那么： 縮比 氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，稱為壓縮比。壓縮比表示活塞由下止點到上止點時，可燃混合氣在氣缸內(nèi)被壓縮多少倍。此處壓縮比 =6： 1。 缸工作內(nèi)壓力、氣缸總推力 氣缸工作內(nèi)壓力是一個變量，隨作功行程的開始，數(shù)值急劇下降。高質(zhì)量的氣缸在跳火燃燒的瞬間，內(nèi)壓力可達(dá) 3 5 氣缸總推力是指一個周期內(nèi)氣缸對外實際作功量。其計算式為： 24 (式中： F 氣功總推力（ N） ; 氣缸效率；一般 30 ; 氣缸工作內(nèi)壓力（ D 氣缸直徑（ 圖 缸燃燒室容積和 工作室容積 （ a）燃燒室容積 （ b）工作室容積 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 參數(shù)設(shè)計： 氣功工作內(nèi)壓力： 24 4 4 6 8643 功蓋 氣功蓋用螺柱與氣缸體曲軸 箱或氣缸體固連在一起。為了增加密封性，氣缸體和氣缸蓋之間加有氣缸襯墊。氣缸蓋的作用主要是封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁共同形成燃燒室。燃燒室有很多種形式，不同形式的燃燒室氣功蓋的結(jié)構(gòu)又有所不同。 四行程頂置氣門發(fā)動機的氣缸蓋上有進、排氣門座及氣門導(dǎo)管，并設(shè)有進氣道和排氣道，裝有進、排氣管等。 對氣缸蓋螺栓連接靜強度計算： (對螺栓的疲勞強度進 行精確校核： S)m i K( )K(2i n1 t ( 12 (12 ( 2 (式中：1 螺栓材料的對稱循環(huán)拉壓疲勞極限。 試件的材料特性，即循環(huán)應(yīng)力中平均應(yīng)力的折算系數(shù)，K 拉壓疲勞強度綜合影響系數(shù) S 安全系數(shù) 參數(shù)設(shè)計： 由于有密封性， 1F =處可取 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 則 11 33 0. 86 材料可選 鋼，查表得：000，00靜載荷時， S=以 0 0 M 00S/ 00 M P3 30 . 則 變載荷時： 對于合金鋼螺栓， F1)s取1i n 查表得：， K。取 3 3 0) 5 0) 4 022dS 66.6d ,即 D ，所以 可取 D= 燒室 燃燒室的種類較多，有鍥形、盆形、菱形、半球形等燃燒室。半球形燃燒室結(jié)構(gòu)呈半球形，比起鍥形、盆形燃燒室更為緊湊，面容比最小。因進、排氣門分別置于氣缸軸線的兩側(cè)，故其配氣機構(gòu)比較復(fù)雜。但有利于促進燃料的完全燃燒和減少排氣中的有害成分，對提高經(jīng)濟性和排氣凈化有利。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 有關(guān)計算結(jié)果： 表 1 名稱 尺寸或數(shù)值 單位 氣缸直徑 D 68 塞行程 S 50 燒室體積 6 軸半徑 r 25 功工作內(nèi)壓力 F N 氣缸的材料：質(zhì)灰鑄鐵 2 曲柄連桿機構(gòu)的受力分析與平衡 柄連桿比 曲柄連桿臂時指曲柄半徑與連桿長度之比，簡稱為連桿比，用 表示。由下式定義 (式中： r 曲柄半徑，即曲柄銷中心到曲軸中心之間的距離； l 連桿長度，即連桿大小頭軸線之間的距離。 連桿比不僅影響曲柄 連桿機構(gòu)的運動特性，而且影響發(fā)動機的外形尺寸。 值越大，連桿越矩，發(fā)動機的總高度（立式發(fā)動機）或總寬度（臥式發(fā)動機）越小。對于 總高度和總寬度都會減少。連桿過矩時易導(dǎo)致活塞在運動過程中與曲柄相碰。因此一般情況下現(xiàn)代摩托車發(fā)動機的連桿比 3151 ，盡可能地采用矩連桿。 參數(shù)設(shè)計： 取 1/4； 那么連桿長度： l r/ = 1/4) =102 柄連桿機構(gòu)運動學(xué) 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 曲柄連桿機構(gòu)運動學(xué)是研 究曲柄連桿機構(gòu)各主要零件的運動規(guī)律，分析其作用力和力矩及發(fā)動機的平衡和曲軸的扭轉(zhuǎn)振動的一門科學(xué)。 在計算時，曲軸的轉(zhuǎn)動可以近似看成等速轉(zhuǎn)動，這是因為高速發(fā)動機在穩(wěn)定工況下工作時，由于扭轉(zhuǎn)的不均勻性而引起的曲軸旋轉(zhuǎn)角速度的變化不大。 曲軸的角速度可以寫為 30n式中： n 曲軸轉(zhuǎn)速， 曲柄銷中心的切向速度 r ( r 2 (式中： r 曲軸半徑， m。 在討論連桿、活塞的運動規(guī)律時，不用時間 是用曲軸轉(zhuǎn)角 ，并且規(guī)定：將活塞處于上止點位置所對應(yīng)的曲軸位置作為曲軸轉(zhuǎn)角的起點（即 0），因而，活塞的速度、加速度的方向朝著曲軸中心線方向為正，背離曲軸中心線方向為負(fù)。 參數(shù)設(shè)計： 曲柄的角速度： sr a 8 530 7 5 0 曲柄銷中心的切向速度 加速度 s/ 232 r 桿的角位移、角速度、角加速度 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 對于活塞中心線通過曲軸中心線的曲柄連桿機構(gòu)（圖 。曲柄半徑 r/l 則 (于是可得到連桿的角位移 ) 當(dāng) 90 和 270 時連桿的角位移為最大，即 圖 1/4） =s 連桿擺動的角速度 s i 1 c 為 0 和 180 時，連桿角速度為最大值， m a x s 當(dāng) 為 90 和 270 時，連桿角速度為 0。 連桿擺動的角加速度 )s i n1(c i ns i nc c o sc o s(s i n)1()1(1s i ns i s i n(c i n 當(dāng) 和 ， 22ma x 1 當(dāng) 和 ，連桿的角加速度為 0。 3 活塞運動分析 塞位移 對于活塞中心線過曲軸中心線的曲柄連桿機構(gòu)（圖 ?；钊男谐?S 2r，活塞的位移 )co s()( (買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 最大位移量： 51 s i ns i n 222 11co s 由牛頓二項式，可將 21 展開，則 . . . 142 1211co s s i ns i ns i n 664422 在實際計算中取前兩項已足夠精確。則活塞的位移可寫成 )21co 211(co s)X s i ns i n 222 位移 軸轉(zhuǎn)角從 0 和 90 時活塞的位移值，比從 90 和 180 時活塞的位移值大，而且值越大，其差值也越大。 塞速度分析 活塞速度的精確數(shù)值 為 )co s2 s i n( s i n 對活塞的速度也可以進行近似計算，其近似值由對位移的近似計算式微分得到： 12s i i n)2s i s i n (因此，活塞速度是兩個速度分量之和，可以看成是由 圖 塞位移與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系 圖 塞速度曲線 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 圖像如圖 塞的最大速度 當(dāng) 90 時 v 時活塞速度等于曲柄銷中心的圓周速度。但這并不是活塞的最大速度。活塞在最大速度時的曲柄轉(zhuǎn)角 v 對 微分求極值的方式求得： 0)1(co s)2co s( co s c o 012c o s c o s 2 解此方程得： 22m a x 811412141 4 1c (因為 3151 時 1811412m a s 不合理的，所以方程的合理根只能取 8 2m a x 114 1co s)(f( 81 2m a x 14 1a r c c 由式可以看出：活塞在最大速度式的 0 或大于 270 。即活塞的最大速度出現(xiàn)在偏向上止點一側(cè)。 不 同的值其最大速度時的值也不同，值越大活塞速度的最大值也越大，相應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角 塞平均速度 曲柄旋轉(zhuǎn)一周時活塞的速度不斷發(fā)生變化，時快時慢，時正時負(fù)。 0 180時 180 360 時 0 、 180 、 360 時 v 0 ； 90 、 270 時 v 活塞的平均速度 30買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 式中： S 活塞行程； n 發(fā)動機轉(zhuǎn)速； T 曲軸轉(zhuǎn)動一周所需的時間。 活塞的平均速度雖然只能粗略地估計活塞運動的快慢，但它是表征發(fā)動機性能指標(biāo)的重要參數(shù)。它從一個方面反映樂發(fā)動機的強化程度，同時也在一定程度上放映樂活塞和氣功之間相互摩擦的強烈程度。隨著活塞平均速度的提高，活塞和氣功磨損加劇。 參數(shù)設(shè)計： 活塞平均速度： m 5 0 0105030 2 塞的加速度 活塞加速度的精確值由下式求出 c i nc i i 活塞加速度的近似值由下式求出 2c o sc o o sc o sj 22 (因此活塞加速度也可以看作是兩個簡諧運動之和，如圖 塞加速度的極值 活塞加速度的極值是指活塞的最大正加速度和最大負(fù)加速度，由下式求得： 02s i i a x rj 0co n 0 或 0 若 0 ， 0或 180相應(yīng)的加速度為 12 12圖 塞加速度曲線 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 若 0 則 41a r c c 相應(yīng)的加速度為： 81124112222m a x 41c 活塞最大正加速度 81078 52532418141 3 力強度 材料受熱時會產(chǎn)生變形，如果變形受到限制就會在材料中產(chǎn)生熱應(yīng)力。在熱負(fù)載的反復(fù)作用下，熱應(yīng)力會 使材料受到疲勞破壞。比如一旦發(fā)動機氣缸蓋的溫度分布不均勻?qū)a(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，就容易導(dǎo)致其產(chǎn)生裂紋。熱力強度是指材料抵抗熱疲勞破壞的能力。 各種材料在受熱變形受到限制時產(chǎn)生的熱應(yīng)力大小可用熱應(yīng)力特性（ E ）表示，其中 材料的熱膨脹系數(shù)， E 為彈性模量， 為導(dǎo)熱系數(shù)。為了比較材料的熱力強度，用材料的拉伸強度 E ）相比得到熱力強度系數(shù)。熱應(yīng)力特性（ E ）愈小，熱應(yīng)力愈小，熱力強度系數(shù)愈大，熱力強度愈大。由此可見：材料的導(dǎo)熱性愈好，膨脹系數(shù)愈小，高溫疲勞強度愈搞 . 有關(guān)計算結(jié)果 表 3 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 名稱 尺寸或數(shù)值 單位 連桿長度 L 100 柄的角速度 785 s 曲柄銷中心的切向速度 m/s 曲柄銷中心的切向加速度 5 406 10 3 m/塞最大位移量 0 塞平均速度 12.5 m/s 活塞最大正加速度 10 3 m/桿材料： 45號鋼。 4 活塞組 塞 活塞一般呈圓柱形，其結(jié)構(gòu)如圖 塞與氣缸為間隙配合，自阿氣缸內(nèi)作往復(fù)運動，其主要作用式承受氣缸中的氣體壓力 所造成的作用力，并將這些力通過活塞銷傳 給連桿，以推動曲軸旋轉(zhuǎn)；活塞頂部還與氣 缸壁、氣缸蓋共同組成燃燒室。由于活塞頂部直接與高溫高壓燃?xì)饨佑|，燃?xì)獾淖罡邷囟瓤蛇_(dá) 2500K，因此活塞的溫度很高， 頂部中心的溫度可達(dá) 600 700K。高溫一方面使活塞材料的機械強度顯著下降（在 600K 溫度下約下降 50%） ,另一方面還會使活塞的熱膨脹量增大，影響活塞與相關(guān)零件的配合?；钊敳吭谧鞴π谐虝r承受這燃?xì)鈳_擊性的壓力。對于汽油機活塞，瞬時最大壓力值高達(dá) 3 5于柴油機瞬時最大壓力值可達(dá) 6 9用增壓時則更高。高壓導(dǎo)致活塞的側(cè)壓力大，引起活塞變形，加速或活塞外表面的磨損?；钊跉夤χ凶鞲咚偻鶑?fù)運動，其承受的氣壓力和慣性力呈周期性變圖 活塞 1頂部； 2頭部； 3裙部； 4環(huán)岸； 5環(huán)槽； 6銷座； 7加強筋； 8卡環(huán)槽；9泄油孔及泄油槽 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 化，因此活塞的不同部位分別受到交變的拉伸、壓縮或彎曲載荷；并且由于活 塞的溫度各部位極不均勻，使活塞的內(nèi)部產(chǎn)生一定的熱應(yīng)力。所以要求活塞的質(zhì)量盡可能小，熱膨脹導(dǎo)熱性能好和耐磨。目前廣泛采用的活塞材料使共晶硅鋁合金。 塞的壓縮高度 活塞頂面至活塞銷中心之間的距離稱為活塞的壓縮高度，如圖 的 現(xiàn)代摩托車發(fā)動機活塞的壓縮高度希望取較小的值，以減少活塞的尺寸和重量。要減少活塞的壓縮高度應(yīng)從兩方面入手；一要降低火力的高度；二要減少活塞環(huán)的數(shù)量和厚度。 一般情況下，四行程發(fā)動機活塞的壓縮高度取 力岸高度 第一道活塞環(huán)槽 的上邊至活塞頂面的距離稱為活塞的火力岸高度，如圖 的 減少 而 可以降低活塞頂部的溫度，防止爆燃。一般來說，火力岸高度的大少要根據(jù)試驗后確定。 帶高度 第一道環(huán)的上邊至最后一道環(huán)下邊之間的距離稱為環(huán)帶高度，如圖 3。 減少環(huán)帶高度也就減少了活塞的壓縮高度，從而減少了活塞的慣性力和摩擦損失，這對提高發(fā)動機的功率和使用壽命很有好處。減少環(huán)帶高度必須減少活塞環(huán)數(shù)或減少活塞環(huán)的厚度及環(huán)岸高度 b?，F(xiàn)代四行程發(fā)動機一般采用二道氣環(huán)和一道油環(huán)。氣環(huán)的厚度 一般為 岸要求有足夠的強度，使其在最大氣壓下不致被損壞。第一道環(huán)的環(huán)岸高度 般為 第二道環(huán)的環(huán)岸高度 2c。 圖 活塞結(jié)構(gòu)尺寸示意圖 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 岸的強度校核 在爆發(fā)壓力作用下，第一道氣環(huán)緊壓在第一環(huán)岸上。第一環(huán)岸的受力情況如圖 示，在 根產(chǎn)生很大的彎曲和剪切應(yīng)力，擋這些應(yīng)力超過材料的強度極限時，環(huán)岸就會產(chǎn)生斷裂。 由試驗可知；當(dāng) ，可以 把環(huán)岸看成一個厚度為 b、內(nèi)外圓直徑為 D 和 形 板，并沿內(nèi)圓柱面固定。然后把環(huán)岸看成簡單的懸臂梁進行估算。 設(shè) D=作用在環(huán)岸根的應(yīng)力為： m a x2221 0 0 2 （ 式中： t 活塞環(huán)槽深。 環(huán)岸根部危險斷面的抗彎斷面系數(shù)的近似值為 b 2121 （ 環(huán)岸根部危險斷面上的彎曲應(yīng)力 為 2m a a x 0 5 2 （ 環(huán)岸根部危險斷面的剪切應(yīng)力 為 （ 合應(yīng)力 3 22 考慮倒鋁合金活塞在高溫下的強度下降及岸根的應(yīng)力集中，其許應(yīng)力取 10090 圖 第一環(huán)岸的受力 情況 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 參數(shù)計算：環(huán)岸根部危險斷面上的彎曲應(yīng)力 為 P D a a x 2 環(huán)岸根部危險斷面的剪切應(yīng)力 為 合應(yīng)力 3 22 22 符合要求。 有關(guān) 活塞的尺寸設(shè)計結(jié)果： 表 稱 數(shù)值 單位 壓縮高度取 34 帶高度 .8 力岸高度 .5 高度 55 厚 4 圓直徑 D 61 圓直徑 D 67 一道環(huán)的環(huán)岸高度 .5 二道環(huán)的環(huán)岸高度 一道環(huán)槽高度 .4 二道環(huán)槽高度 .4 三道環(huán)槽高度 .5 塞的材料： 高硅鋁合金 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新