四冲程发动机活塞连杆组设计.docx

课程设计说明书  目 录 1.活塞连杆组的组成结构与作用 1 1.1组成结构 1 1.2活塞连杆组的功用 1 2.活塞组零件的结构设计 2 2.1活塞组的工作条件和设计要求 2 2.2活塞的主要尺寸 2 2.3活塞裙部其余各尺寸 3 2.4活塞的材料 3 2.5活塞的结构设计 3 2.51活塞销的材料 3 2.52活塞销的结构 4 3. 连杆组零件的结构设计 4 3.1连杆的工作条件 4 3.2连杆的设计要求 5 3.3连杆的材料选择 5 3.4连杆的主要尺寸 5 4.结论 6 参考文献 四冲程发动机活塞连杆组设计 1. 活塞连杆组的组成结构与功用 1.1活塞连杆组的组成结构 活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等部件。 活塞按部位不同可以分为顶部、头部和裙部。 活塞连杆组将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出转矩，以驱动汽车车轮转动。它是发动机的传动件，它把燃烧气体的压力传给曲轴，使曲轴旋转并输出动力。活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆及连杆轴瓦等组成。 1.2活塞连杆组的功用 (1）将燃料燃烧的热能转化为机械能。 (2）将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。 (3）将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩。 2. 活塞组零件的参数选择 2.1活塞组的工作条件和设计要求 活塞是曲柄连杆机构的重要零件， 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。本次课程设计的目的是设计四冲程汽油机的活塞， 根据某些现有 发动机的参数，确定活塞直径 D=78mm。 2.2活塞的主要尺寸 活塞高度H：H=D,H=79mm 活塞顶厚度σ：σ=（0.06~0.10）D，取σ=6.00mm 火力岸高度h1：h1=（0.06~0.08）D，取h1=6mm 环岸高度：取气环、油环高b1=3mm，b2=3mm，b3=4mm，c1=4mm C2=3mm，环岸的高度h2=b1+b2+b3+c1+c2=17mm 上裙高度h3：H1=(0.45~0.6)D,取压缩高度H1=43mm， h3=H1-h1-h2=20mmm 压缩高度H1:H1=h1+h2+h3=43mm (控制公差±0.05) 侧壁厚：（0.05~0.1）D，取壁厚为7mm 去圆角半径：0.05~0.1）D，取圆角半径为5mm 2.3活塞裙部其余各尺寸 裙长：H2=（0.6~0.8）D，取H2=60mm 销孔高度：h4=（0.45~0.55）D，取h4=40mm 活塞销直径：d=（0.25~0.3）D，取d=20mm 销座间距：B’=（0.35~0.4）D，取B’=30mm 2.4活塞的材料 对活塞材料的要求有:热强度高;导热性好、吸热性差;膨胀系数好;比重小，以降低活塞组的往复惯性力;有良好的减磨性能，耐磨，耐腐蚀;工艺性好，价格低廉。目前使用得最多的铝合金材料是铝硅合金,其中硅含量为12%~15%还有少量的铜、镍和镁。硅的作用是使膨胀系数和比重下降，耐磨性、腐蚀性、硬度（特别是工作温度下的硬度)、刚度和疲劳强度提高，铸造流动性改善（直到共晶为止)。但硅铝合金导热性下降、塑性减小、切削性和制造性恶化。 2.5活塞的结构设计 2.51活塞销的材料 活塞销材料为低碳合金钢，表面渗碳处理，硬度高、耐磨、内部 冲击韧性好。表面加工精度及粗糙度要求极高，高温下热稳定性好。 2.52活塞销的结构 活塞销的结构为一圆柱体， 为减小质量以及有效地利用材料， 一 般活塞销都制成空心。 对于一般发动机而言， 活塞销的固定方式采用浮式销， 为防止浮 式销在活塞销座内发生轴向窜动，可采用挡圈结构来固定。 3. 连杆组零件的结构设计 3.1连杆的工作条件 连杆小端与活塞相连，与它一起做往复运动，连杆大头与曲柄销相连与曲轴一起做旋转运动。因此，连杆体除了上下运动外还左右摆动，做复杂的平面运动。连杆的基本载荷是拉伸和压缩。 最大拉伸载荷出现在进气行程开始的上止点附近，其数值为活塞组和计算断面以上那部分连杆质量的往复惯性力之和。 3.2连杆的设计要求 由于连杆主要承受气体压力和往复惯性力组成的交变载荷。因此在设计时首先要保证连杆具有足够的疲劳强度和结构刚度。为此，必须选用高强度材料，合理的结构形状和尺寸，采取