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(4G63发动机曲轴设计及有限元分析的设计) (4G63发动机曲轴设计及有限元分析的设计)

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《(4G63发动机曲轴设计及有限元分析的设计)》修改意见稿

1、“.....使得曲轴的实际使用寿命大大降低。所以,设计时,要使其各摩擦表面耐磨,并匹配好适当材料的轴瓦。曲轴是曲柄连杆机构中的中心环节,其刚度亦很重要。如果曲轴弯曲刚度不足,则可能发生较剧烈的弯曲振动,使活塞连杆和轴承的工作条件大为恶化,影响这些零件的工作可靠性和耐久性,甚至使曲轴箱局部应力过大而开裂。曲轴的扭转刚度差,则可能在工作转速范围内产生强烈的扭转振动。轻则引起噪音,加速曲柄上齿轮等传动件的磨损重则使曲轴断裂。所以,设计时,应保证它有尽可能高的弯曲刚度和扭转刚度。由于曲轴受力复杂,几何断面形状比较特殊,在设计时,至今还没有个能反映客观实际的理论公式可供通用。因此,目前曲轴的设计主要是依靠经验来设计。是沿气缸中心做往复直线运动的。它们的质量可以看作是集中在活塞销中心上,并以表示。质量与换算到连杆小头中心的质量之和,称为往复运动质量,即......”

2、“.....曲柄销和部分曲柄臂的质量将产生不平衡离心惯性力,称为曲拐的不平衡质量。为了便于计算,所有这些质量都按离心力相等的条件,换算到回转半径为的连杆轴颈中心处,以表示,换算质量为式中曲拐换算质量连杆轴颈的质量个曲柄臂的质量曲柄臂质心位置与曲拐中心的距离,。质量与换算到大头中心的连杆质量之和称为不平衡回转质量,即由上述换算方法计算得往复直线运动部分的质量,不平衡回转质量。黑龙江工程学院本科生毕业设计曲柄连杆机构的惯性力把曲柄连杆机构运动件的质量简化为二质量和后,这些质量的惯性力可以从运动条件求出,归结为两个力。往复质量的往复惯性力和旋转质量的旋转惯性力。往复惯性力式中往复运动质量连杆比曲柄半径曲柄旋转角速度曲轴转角。是沿气缸中心线方向作用的,公式前的负号表示方向与活塞加速度的方向相反......”

3、“.....则曲柄半径,连杆比,取,参照附录表四缸机工作循环表,将每工况的曲轴转角代入式,计算得往复惯性力,结果如表所示表往复惯性力计算结果四个冲程进气终点压缩终点膨胀终点排气终点黑龙江工程学院本科生毕业设计旋转惯性力作用在活塞上的总作用力由前述可知,在活塞销中心处,同时作用着气体作用力和往复惯性力,由于作用力的方向都沿着中心线,故只需代数相加,即可求得合力计算结果如表所示。活塞上的总作用力分解与传递如图所示,首先,将分解成两个分力沿连杆轴线作用的力,和把活塞压向气缸壁的侧向力......”

4、“.....使连杆受拉时为负号,缸壁的侧向力的符号规定为当侧向力所形成的反扭矩与曲轴旋转方向相反时,侧向力为正值,反之为负值。当时,根据正弦定理,可得求得将分别代入式式,计算结果如表所示表连杆力侧向力的计算结果四个冲程连杆力侧向力进气终点压缩终点膨胀终点排气终点力通过连杆作用在曲轴的曲柄臂上,此力也分解成两个力,即推动曲轴旋转的切向力,黑龙江工程学院本科生毕业设计即和压缩曲柄臂的径向力,即规定力和曲轴旋转方向致为正,力指向曲轴为正......”

5、“.....重点分析了活塞的运动,在此基础上分析了每个工作过程的气体压力变化情况,进步推导出各过程气体力的理论计算公式,进行了机构中运动质量的换算,并根据型汽油机的具体结构参数计算出了各过程的气体力,为后面章节提供了理论数据的依据。黑龙江工程学院本科生毕业设计第章曲轴的设计曲轴的结构型式和材料的选择曲轴的工作条件和设计要求曲轴是在不断周期性变化的气体压力往复和旋转运动质量的惯性力以及它们的力矩作用下工作的,使曲轴既扭转又弯曲,产生疲劳应力状态。由于曲轴弯曲与扭转振动而产生附加应力,再加上曲轴形状复杂,结构变化急剧,产生的严重的应力集中。特别在曲柄至轴颈的圆角过渡区润滑油孔附近以及加工粗糙的部位应力集中现象尤为突出。所以在设计曲轴时,要使它具有足够的疲劳强度,尽量减小应力集中现象,克服薄弱环节,保证曲轴可靠工作。如果曲轴弯曲刚度不足,就会大大恶化活塞连杆的工作条件......”

6、“.....所以设计曲轴时,应保证它有尽可能高的弯曲刚度和扭转刚度。此外,曲轴主轴颈与曲柄销时再高比压下进行高速转动的,因而还会产生强烈的磨损。所以设计曲轴时,要使其各摩擦表面耐磨,各轴颈应具有足够的承压面积同时给予尽可能好的工作条件。曲轴的结构型式曲轴的设计从总体结构上选择整体式,它具有工作可靠质量轻的特点,而且刚度和强度较高,加工表面也比较少。为了提高曲轴的弯曲刚度和强度,采用全支撑半平衡结构,即四个曲拐,每个曲拐的两端都有个主轴颈,如图所示图曲轴的结构型式曲轴的材料在结构设计和加工工艺正确合理的条件下,主要是材料强度决定着曲轴的体积重量和寿命,作为曲轴的材料,除了应具有优良的机械性能以外,还要求高度的耐磨性耐疲劳性和冲击韧性。同时也要使曲轴的加工容易和造价低廉。在保证曲轴有足黑龙江工程学院本科生毕业设计够强度的前提下,尽可能采用般材料......”

7、“.....以铁代钢。高强度球墨铸铁的出现为铸造曲轴的广泛采用提供了前提。球墨铸铁就其机械性能和使用性能而言,比其它多种铸铁都要好。球墨铸铁曲轴可以铸成复杂的合理的结构形状,使其应力分布均匀,金属材料更有效地利用,加上球铁材料对断面缺口的敏感性小,使得球铁曲轴的实际弯曲疲劳强度与正火中碳钢相近。该发动机曲轴采用球墨铸铁铸造而成。曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计曲柄销的直径和长度在考虑曲轴轴颈的粗细时,首先是确定曲柄销的直径。在现代发动机设计中,般趋向于采用较大的值,以降低曲柄销比压,提高连杆轴承工作的可靠性,提高曲轴的刚度。但是,曲柄销加粗伴随着连杆大头加大,使不平衡旋转质量的离心力增大,随曲轴及轴承的工作带来不利,对于汽油机,,为气缸直径,已知,则,曲柄销直径取为。曲柄销的长度是在选定的基础上考虑的。从增加曲轴的刚性和保证轴承的工作能力出发,应使控制在定范围内......”

8、“.....根据统计,取。轴颈的尺寸,最后可以根据承压面的投影面积与活塞投影面积之比来校核,此比值据统计在范围内,而且汽油机偏下限。那么由,则长度取值合适。主轴颈的直径和长度为了最大限度地增加曲轴的刚度,适当地加粗主轴颈,这样可以增加曲轴轴颈的重叠度,从而提高曲轴刚度,其次,加粗主轴颈后可以相对缩短其长度,从而给加厚曲柄提高其强度提供可能。从曲轴各部分尺寸协调的观点,建议取,取。黑龙江工程学院本科生毕业设计由于主轴承的负荷比连杆轴承轻,主轴颈的长度般比曲柄销的长度短,这样可满足增强刚性及保证良好润滑的要求。据统计,取。曲柄曲柄应选择适当的厚度宽度,以使曲轴有足够的刚度和强度。为提高曲柄的抗弯能力,适当增加曲柄的厚度,曲柄的形状采用椭圆形,为了能最大限度地减轻曲轴的重量,并减小曲柄相对于主轴颈中心的不平衡旋转质量,将曲柄上肩部多余的金属削去。根据统计,曲柄的宽度,取......”

9、“.....取。曲柄臂以凸肩接主轴颈和曲柄销。凸肩的厚度根据曲轴加工工艺决定。全加工曲轴的只有,取。曲柄销和主轴颈至曲柄臂凸肩的过渡圆角对应力集中程度影响最大,加大圆角半径可使圆角应力峰值降低,故宜取大,至少不能小于或,取。平衡重对四拐曲轴来说,作用在第拐和第拐上的离心惯性力互成力偶。这两个力偶大小相等方向相反,所以从整体上讲是平衡的,但是这两个力偶却还是作用在曲袖上了,曲轴这两个对称力偶的作用下可能发生弯曲变形。由于曲轴是安装在机体的主轴承中的,所以曲轴发生弯曲变形时上述力偶就将也部分地作用在机体上,使机体承受附加弯曲力偶的作用,尤其是在此情况下主轴承的工作条件也要变坏。安装平衡重,改善曲轴本身和机体的受力情况,尤其改善了主轴承的工作条件。设计时,平衡重对主轴承工作情况的影响是利用主轴颈载荷图来进行估算的。没有平衡重时,由于离心惯性力的影响......”

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