柴油机连杆的优化设计毕业论文(编辑修改稿)

柴油机连杆的优化设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

销直径加大受限制；④在杆身与大头圆弧过渡区需制成螺栓头的支承面，对该处强度有影响。 其在小型高速柴油机上有广泛应用。 平切口大头定位形式采用重庆科技学院本科生毕业设计 连杆参数设计及校核 8 螺栓定位。 平切口大头所连接的曲柄销直径 2D 可以增加到 ~ ，取2D  mm70 ， 2 为轴瓦厚度，查《内燃机设计》，对于柴油机， 2 mm3~2 ，取 2  ，大头内径 1D  2D +2 2   mm75 ；通常轴承直径~ 0 ）（ ，取 ， 0  对于平切口连杆，连杆大头高度121 ~ ）（ ，取  21 HH  mm。 为方便安装，大头外径 ,108B0 mmD  根 据实际情况，设计 mm100B0 。 连杆大头设计参数如表25所示。 参数 大头宽度 曲柄销直径 大头内径 大头外径 大头高度 轴承直径 数值（ mm）  70D2 75D1 100B0 21  54D0 表 25 连杆大头设计参数 连杆螺栓设计 连杆螺栓的作用是连接连杆盖和连杆大头，由于连杆在工作中受到周期性的气体压力和横向、纵向惯性力，冲击力较大。 如果连杆盖和大头松脱或者螺栓断裂将造成很严重的后果，所以要 求螺栓有足够强度。 查《柴油机设计手册》，   时， DdM  （ Md 螺栓直径），取Md  mm14 ； 连杆螺栓中心线应尽量靠近轴瓦，一般 1l ）（ ~ 1D （ 1l 为连杆螺栓孔中心距），取 1l 1  ，取 1l mm94 所以本次设计螺栓采用 M14 的螺纹螺栓，材料为优质合金钢 40Cr。 螺栓参数如表 26所示。 参数 螺栓直径 螺栓中心线距离 数值（ mm） Md 14 1l 94 表 26 螺栓设计参数 重庆科技学院本科生毕业设计 连杆参数设计及校核 9 连杆小头的强度计算 已知参数如表 27所示。 参数 活塞组质量 连杆小头质量 连杆大头质量 最大燃气压 转速 数值（ mm）    MPapz  min/r2200v 表 27 用于连杆校核已知参数 连杆小头承受的作用力 （ 1）由于温度过盈和压配衬套而产生 的力 ①温度过盈量 小头衬套材料为锡青铜，温度过盈量  T mm0 4 3 2 551B   ）（）（  式中： B — 锡青铜衬套材料的热膨胀系数 B   — 钢的小头材料热膨胀系数 5101  t — 连杆小头的温升 一般 t C150~100  ，取 t C125 1d — 小头内径 1d  ②压入过盈受热膨胀小头所受的径向压力 P PB221221212221221 EuddddEudddddT5222252222  式中： 2d — 小头外径 2d mm53 1d — 小头内径 1d  d — 衬套内径 mm38d u — 泊桑系数  重庆科技学院本科生毕业设计 连杆参数设计及校核 10 E — 连杆材料的抗拉弹性模数 对于钢 E 5 BE — 青铜衬套的抗拉弹性模数 对于青铜 BE 5  — 衬套装配过盈量 ③由 P产生的小头应力 外表面的应力： 212221a dd 2dp  22 内表面的应力： 21222122i ddddp  2222 许用值  a 和 i 在 MPa150~100 ，故设计安全。 （ 2）由惯性力引起的小头应力 计算简化如图 23所示： 图 23 连杆小头受拉时计算简图 ①活塞最大往复惯性力 连杆小头在进气和排气冲程中承受活塞组往复惯性力的拉 伸，在上止点附近有最大惯性力 maxj39。 P max39。 jP )1(239。  rgG 式中， 39。 G — 活塞往复运动质量，已知质量为 重庆科技学院本科生毕业设计 连杆参数设计及校核 11 带入数据，求得 max39。 Pj ②各截面的弯矩和法向力 进行应力计算时，将小头简化为一刚性地固定于它于杆身衔接处的等截面曲梁，其固定角为： r2dr2Hc o s9021c    o s90 1    当  0 时，弯矩 0M 和法向力 0N 可按下列公式求得： )0 2 9 0 0 3 (PM m a x39。 0  ccpj r  ）（ 02 700 03 49 2 3    mN )0 0 0 (PN m a x39。 0 cj   ）（  0 0 2 4 9 2 N10573 式中， cpr — 连杆小头平均直径， cpr 4dd2  3853  mm 弯矩为： )c o s( s i o s1rNMM m a x39。 ccp00 cccpj r   ）（ ）（ ）（  1 7c o 1 7s i n 2 4 9 1 7c o 0 5 7 36 2 33  法向力 )c o s( s o sNN m a x39。 c0 ccj    ）（  o i o s10573  则在固定表面上的应力为： 外表面： hb 1KNhr2h hr6M2 1cpcpaj   ）（ 重庆科技学院本科生毕业设计 连杆参数设计及校核 12 63 10 0 2 9 48 9 7    ）（  式中， 1h — 小头壁厚， 2dd 12 2 K— 衬套过盈配合影响的系数， 89   FEFE FEK 内表面： hb 1KNhr2h hr6M2 1cpcpij   ）（ 63 10 0 2 9 48 9 7    ）（  运用上述公式计算连杆小头在惯性拉伸符合作用下内外表面的应力分布如图 24所示，内表面最大应力发生在 90 处，外表面最大应力发生在 c 的固定截面处。 图 24 连杆小头受拉后内外表面应力分布 图 25 连杆小头受压时计算简图 ③由活塞的惯性力在连杆小头中引起的拉应力 当活塞在上止点时，小头受到最大的惯性力 jmax39。 P 的作用，小头受到的最大拉应力 p 重庆科技学院本科生毕业设计 连杆参数设计及校核 13 1m a x39。 j m a x39。 p 22FP brPcp  p   58~29p MPa ，故安全。 （ 3）由最大压缩力 cP 引起的应力 cP = zP + maxj39。 P 3 4 2 2 4 9 5 9 2 0  式中 zP — 最大燃气 压力 zP 2z r41p ）（    2 51010 0 626）（ 计算简图如图 25 所示。 连杆小头轴承的比压校 核 11zdbPq  查《内燃机设计》，对于柴油机，   MPa90~80q  ，故满足要求。 连杆小头的疲劳安全系数 连杆小头应力按不对称循环变化，在小头和杆身过渡处的外表面上安全 系数最小。 m a39。 z1n 式中： z1 — 材料在对称循环下的拉压疲劳极限，由《机械设计》表 54 查得 z1 MPa250~190 ， 取 z1 MPa200 a — 应力幅， a  2 ijaj   2 ）（ m — 平均应力， m 22 ijaja    2 ）（   重庆科技学院本科生毕业设计 连杆参数设计及校核 14 — 角系数，0012    — 考虑表面加工情况的工艺系数， ~ ， 1 — 材料在对称循环下的弯曲疲劳极限， 1  0 — 材料在脉冲循环下的弯曲疲劳极限，对于钢 0 ）（ ~ 1 M ~ ，取 0 MPa400 带入数据可 得  400  ，则： 200n 小头的安全系数 n 一般不小于 ，满足条件，故安全。 连杆小头横向直径减少量 采用浮式活塞销时，必须计算连杆小头在水平方向由于往复惯性力引起的直径变形 a EId cck623j m a x39。 a 10 )90(P    6523 4 7 1 2 4 9 2   ）（  式中： ckd — 小头平均直径， ckd  ckr2 mm45 I — 连杆小头界面惯性矩，单位 cm 小头壁 1h  2dd2   mm I  12hb 311  3  为保证活塞销与连杆衬套不至于咬死，变形量应小于活塞销与衬套间隙的一半，即 ，满足条件。 综上所述，小头设计安全。 连杆杆身的强度计算 连杆所受最大拉伸力和压缩力 重庆科技学院本科生毕业设计 连杆参数设计及校核 15 （ 1）最大拉伸力 连杆杆身在不对称的交变载荷下工作，它受到位于计算截面（ II ）以上往复惯性质量力的拉伸及气体压力的压缩（如图 26)，则最大工况的拉伸力：   )1(P 239。 m a x39。 j  rgGP j 式中， 39。 G 为截面（ II ）以上小头质量，为 ，带入可求得： jP  图 26 连杆杆身图 （ 2）最大压缩力 1cP 最大压缩力 c1P  jz PP  连杆中间截面的应力和安全系数 （ 1）由 jP 引起的拉伸应力 mjj AP   式中： mA — 连杆杆身断面面积，单位 2m ，对于柴油机， mA =（ ~） A ， A 为活塞投影面积取 mA  A mA = 2  4 101 62    2m。 重庆科技学院本科生毕业设计。