18L汽油机连杆组设计.doc

1.8L汽油机连杆组设计 目 录 1.绪 论 1 1.1 课题研究意义 1 1.2 课题发展概况 2 2.发动机基本参数 5 2.1发动机的结构参数 5 2.2发动机热力学计算 6 2.3发动机运动学计算 8 2.4发动机动力学计算 10 3.发动机连杆的设计 15 3.1连杆设计概述 15 3.2连杆尺寸设计 16 3.3连杆小头强度的计算 17 3.4连杆大头的强度计算 20 小 结 21 参考文献 22 附 录 图 表 23 1.8L汽油机连杆组设计 摘 要 活塞连杆组是发动机中工作条件最严酷的组件，其性能好坏对内燃机的性能指标有着很重要的影响。活塞组的作用是保证发动机工质的可靠密封，并在工质的压力下做上下运动，连杆组的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞组上的力传给曲轴。 本文在充分研究了与本研究课题相关的国内外文献基础上,系统地总结了发动机连杆组的发展现状,通过对汽油发动机实体进行拆装测绘，进行了连杆组的总体设计，并用EXCEL对发动机进行了热力和动力计算，对部分零件进行了校核。通过设计、分析为连杆组的进一步优化设计奠定了基础。 关键词：发动机，连杆 1 绪 论 1.1 课题研究意义 连杆组包括连杆体，连杆盖，连杆轴瓦和连杆螺栓。而连杆体又通常分为连杆小头，杆身和大头三部分。连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞组上的力传给曲轴。 连杆是内燃机的主要运动受力部件之一，它在工作中所受的各种外载荷复杂且作周期性变化，机械负荷严重，工作条件恶劣。因此，连杆的可靠性一直也是人们在内燃机研究和改进过程中关注的热点问题。在分析连杆的应力和应变时，考虑这些外力和复杂运动的因素，将得到更符合实际的结果，这样能为进行连杆可靠性的优化设计提供准确的理论依据。 1.2 课题发展概况 活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成，活塞呈圆柱形，上面装有活塞环，借以在活塞往复运动时密闭气缸。上面的几道活塞环称为气环，用来封闭气缸，防止气缸内的气体漏泄，下面的环称为油环，用来将气缸壁上的多余的润滑油刮下，防止润滑油窜入气缸。活塞销呈圆筒形，它穿入活塞上的销孔和连杆小头中，将活塞和连杆联接起来。连杆大头端分成两半，由连杆螺钉联接起来，它与曲轴的曲柄销相连。连杆工作时，连杆小头端随活塞作往复运动，连杆大头端随曲柄销绕曲轴轴线作旋转运动，连杆大小头间的杆身作复杂的摇摆运动。 活塞环分为气环和油环，气环的作用是防止气缸内的气体窜入油底壳、将活塞头部的热量传给气缸壁以及辅助刮油、布油。由于活塞环存在侧隙和背隙，活塞带着环下行时，环靠在环槽的上方，环大缸壁上刮下的润滑油充入环槽下方，当活塞带着环上行时，环又靠在环槽的下方，同时将油挤压到环槽上，如此反复，就将润滑油泵到活塞顶，这种现象称为活塞的泵油作用。泵油作用非常有害，增加了润滑油的消耗，火花塞沾油时不跳火，燃烧室积炭增多，燃烧性能变坏，环槽内形成积炭，挤压活塞环而失去密封性，加剧了气缸的磨损，采用扭曲环或组合式油环以及油环下设减压腔能有效控制泵油的发生。气环从断面形状分有矩形环、锥形环、扭曲环和桶形环、梯形环,其中矩形环由于结构简单与缸壁接触面积大散热好等优点常被用于做第一道环。油环的作用是将气缸壁上多余的润滑油刮下来，有整体式和组合式两种，其中组合式因密封好、无侧隙、刮油能力强、适应性好以及回油能力强等特点普遍应用。活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直径。压缩行程和作功行程气体的侧压力方向正好相反，由于燃烧压力大大高于压缩压力，所以，作功行程中的侧压力也大大高于压缩行程中的侧压力。在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形状。椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时才趋近正圆。活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。 活塞销的作用是连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆，是用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。有全浮式连接和半浮式连接两种。全浮式是在发动机正常工作温度下活塞销在连杆小头孔和活塞销座孔中都能转动,而半浮式是销与销座孔和连杆小头一处固定一处浮动的。 连杆的作用是将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动，由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等组成，连杆小头用来安装活塞销，以连接活塞，杆身常做成工字形断面，大头与曲轴的连杆轴颈相连，一般做成分开式，即连杆体大头和连杆盖，大头有平切口和斜切口两种，有连杆螺栓定位、锯齿形定位、磋或销定位、止口定位四种。连杆安装时要注意不能破坏连杆杆身与盖的配