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(全套CAD)汽车曲柄连杆机构设计 (全套CAD)汽车曲柄连杆机构设计

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《(全套CAD)汽车曲柄连杆机构设计》修改意见稿

1、“.....曲柄转角为,并按顺时针方向旋转,连杆轴线在其运动平面内偏离气缸轴线的角度为,如图.所示。当时,活塞销中心在最上面的位置,此位置称为上止点。当时,点在最下面的位置,此位置称为下止点。此时活塞的位移为.式中连杆比。式.可进步简化,由图.可以看出即又由于.将式.带入式.得.式.是计算活塞位移的精确公式,为便于计算,可将式.中的根号按牛顿二项式定理展开,得考虑到∕,其二次方以上的数值很小,可以忽略不计。只保留前两项,则.将式.带入式.得.活塞的速度将活塞位移公式.对时间进行微分,即可求得活塞速度的精确值为.将式.对时间微分,便可求得活塞速度得近似公式为.从式.可以看出,活塞速度可视为由与两部分简谐运动所组成。当或时,活塞速度为零,活塞在这两点改变运动方向。当时此时活塞得速度等于曲柄销中心的圆周速度。活塞的加速度将式.对时间微分,可求得活塞加速度的精确值为.将式.对时间为微分,可求得活塞加速度的近似值为.因此,活塞加速度也可以视为两个简谐运动加速度之和,即由与两部分组成。......”

2、“.....由于摩擦力的数值较小且变化规律很难掌握,受力分析时把摩擦阻力忽略不计。而负载阻力与主动力处于平衡状态,无需另外计算,因此主要研究气压力和运动质量惯性力变化规律对机构构件的作用。计算过程中所需的相关数据参照汽油机,如附表所示。气缸内工质的作用力作用在活塞上的气体作用力等于活塞上下两面的空间内气体压力差与活塞顶面积的乘积,即.式中活塞上的气体作用力,缸内绝对压力,大气压力,活塞直径,。由于活塞直径是定的,活塞上的气体作用力取决于活塞上下两面的空间内气体压力差,对于四冲程发动机来说,般取.对于缸内绝对压力,在发动机的四个冲程中,计算结果如表.所示则由式.计算气压力如表.所示。机构的惯性力惯性力是由于运动不均匀而产生的,为了确定机构的惯性力,必须先知道其加速度和质量的分布。加速度从运动学中已经知道,现在需要知道质量分布。实际机构质量分布很复杂,必须加以简化。为此进行质量换算......”

3、“.....质量换算的目的是计算零件的运动质量,以便进步计算它们在运动中所产生的惯性力。表.缸内绝对压力计算结果四个冲程终点压力计算公式计算结果进气终点压力.压缩终点压力.膨胀终点压力.排气终点压力.注平均压缩指数,压缩比,.平均膨胀指数,最大爆发压力取.此时压力角,取。表.气压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.连杆质量的换算连杆是做复杂平面运动的零件。为了方便计算,将整个连杆包括有关附属零件的质量用两个换算质量和来代换,并假设是集中作用在连杆小头中心处,并只做往复运动的质量是集中作用在连杆大头中心处,并只沿着圆周做旋转运动的质量,如图.所示图.连杆质量的换算简图为了保证代换后的质量系统与原来的质量系统在力学上等效,必须满足下列三个条件连杆总质量不变,即。连杆重心的位置不变,即。连杆相对重心的转动惯量不变,即。其中,连杆长度,为连杆重心至小头中心的距离。由条件可得下列换算公式用平衡力系求合力的索多边形法求出重心位置......”

4、“.....再按照索多边形作图法,求出整个连杆的重心位置以及折算到连杆大小头中心的重量和,如图.所示图.汽车,曲柄,连杆机构,设计,毕业设计,全套,图纸摘要本文以捷达汽油机的相关参数作为参考,对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算,并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。首先,以运动学和动力学的理论知识为依据,对曲柄连杆机构的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析,并得到了精确的分析结果。其次分别对活塞组连杆组以及曲轴进行详细的结构设计,并进行了结构强度和刚度的校核。再次,应用三维软件建立了曲柄连杆机构各零部件的几何模型,在此工作的基础上,利用软件的装配功能,将曲柄连杆机构的各组成零件装配成活塞组件连杆组件和曲轴组件,然后利用软件的机构分析模块,建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型,进行运动学分析和动力学分析模拟,研究了在不考虑外力作用并使曲轴保持匀速转动的情况下,活塞和连杆的运动规律以及曲柄连杆机构的运动包络......”

5、“.....仿真结果与发动机的实际工作状况基本致,文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型优化设计提供了种新思路。关键词发动机曲柄连杆机构受力分析仿真建模运动分析思路连杆体的建模步骤连杆盖的建模.曲轴的创建曲轴的特点分析曲轴的建模思路曲轴的建模步骤.曲柄连杆机构其它零件的创建活塞销的创建活塞销卡环的创建连杆小头衬套的创建大头轴瓦的创建连杆螺栓的创建.本章小结第章曲柄连杆机构运动分析.活塞及连杆的装配组件装配的分析与思路活塞组件装配步骤连杆组件的装配步骤.定义曲轴连杆的连接.定义伺服电动机.建立运动分析.进行干涉检验与视频制作.获取分析结果.对结果的分析.本章小结结论参考文献致谢附录第章绪论.选题的目的和意义曲柄连杆机构是发动机的传递运动和动力的机构,通过它把活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。因此,曲柄连杆机构是发动机中主要的受力部件,其工作可靠性就决定了发动机工作的可靠性。随着发动机强化指标的不断提高,机构的工作条件更加复杂。在多种周期性变化载荷的作用下......”

6、“.....通过设计,确定发动机曲柄连杆机构的总体结构和零部件结构,包括必要的结构尺寸确定运动学和动力学分析材料的选取等,以满足实际生产的需要。在传统的设计模式中,为了满足设计的需要须进行大量的数值计算,同时为了满足产品的使用性能,须进行强度刚度稳定性及可靠性等方面的设计和校核计算,同时要满足校核计算,还需要对曲柄连杆机构进行动力学分析。为了真实全面地了解机构在实际运行工况下的力学特性,本文采用了多体动力学仿真技术,针对机构进行了实时的,高精度的动力学响应分析与计算,因此本研究所采用的高效实时分析技术对提高分析精度,提高设计水平具有重要意义,而且可以更直观清晰地了解曲柄连杆机构在运行过程中的受力状态,便于进行精确计算,对进步研究发动机的平衡与振动发动机增压的改造等均有较为实用的应用价值。.国内外的研究现状多刚体动力学模拟是近十年发展起来的机械计算机模拟技术,提供了在设计过程中对设计方案进行分析和优化的有效手段......”

7、“.....它是利用计算机建造的模型对实际系统进行实验研究,将分析的方法用于模拟实验,充分利用已有的基本物理原理,采用与实际物理系统实验相似的研究方法,在计算机上运行仿真实验。目前多刚体动力学模拟软件主要有等。多刚体动力学模拟软件的最大优点在于分析过程中无需编写复杂仿真程序,在产品的设计分析时无需进行样机的生产和试验。对内燃机产品的部件装配进行机构运动仿真,可校核部件运动轨迹,及时发现运动干涉对部件装配进行动力学仿真,可校核机构受力情况根据机构运动约束及保证性能最优的目标进行机构设计优化,可最大限度地满足性能要求,对设计提供指导和修正。目前国内大学和企业已经已进行了机构运动动力学仿真方面的研究和局部应用,能在设计初期及时发现内燃机曲柄连杆机构干涉,校核配气机构运动动力学性能等,为设计人员提供了基本的设计依据。目前国内外对发动机曲柄连杆机构的动力学分析的方法很多,而且已经完善和成熟。其中机构运动学分析是研究两个或两个以上物体间的相对运动......”

8、“.....发动机曲柄连杆机构的动力学分析主要包括气体力惯性力轴承力和曲轴转矩等的分析,传统的内燃机工作机构动力学运动学分析方法主要有图解法和解析法。解析法解析法是对构件逐个列出方程,通过各个构件之间的联立线性方程组来求解运动副约束反力和平衡力矩,解析法又包括单位向量法直角坐标法等。图解法图解法形象比较直观,机构各组成部分的位移速度加速度以及所受力的大小及改变趋势均能通过图解目了然。图解法作为解析法的辅助手段,可用于对计算机结果的判断和选择。解析法取点数值较少,绘制曲线精度不高。不经任何计算,对曲柄连杆机构直接图解其速度和加速度的方法最早由克莱茵提出,但方法十分复杂。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......”

9、“.....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,影响它们的工作可靠性和耐磨性,曲轴扭转刚度不足则可能在工作转速范围内产生强烈的扭转振动,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......”

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