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1、连杆组设计李庆鹏山东理工大学交通与车辆工程学院热能06012009年12月2日一 设计目的与性质通过本课程设计，提高使用计算机编程和绘图水平，掌握运用热力发动机基本理论与设计方法对内燃机主要零部件进行设计的方法，为将来成为热力发动机的优秀科研与工程技术人员打下良好的基础。二 已知参数195柴油机，水冷，连杆重心位置(其中指重心到连杆大头中心的距离，指重心到连杆小头中心)的距离。三 编制程序1）由燃烧室内气体压强与曲轴转角关系图取点（取Y轴等分点，大约60个点），利用MatlAB求出气体压力Pa与曲轴转角alfa的拟合函数并作图。（拟合函数为分段函数，附录1：M文件；附录2：拟合函数图像）2）利
2、用得到的拟合函数，根据动力学知识，运用C语言编程绘制PHalfa、PCalfa、PNalfa、PTalfa、RBalfa、ROalfa曲线。（实际作图：气体压强Paalfa、气体压力Pgalfa、惯性力Pjalfa、合力Pzalfa、活塞侧推力PHalfa、连杆推力PCalfa、法向力PNalfa、切向力PTalfa、曲柄销受力RBalfa、主轴承受力ROalfa）四 连杆组零部件尺寸设计1. 连杆的工作情况连杆小头与活塞销相连接，与活塞一起作往复运动，连杆大头与曲柄销相连和曲轴一起作旋转运动。因此，连杆体除了有上下运动外，还左右摆动作复杂的平面运动。连杆的基本载荷是拉伸和压缩。最大拉伸载荷出
3、现在进气冲程开始的上止点附近。连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷，因此在设计时首先保证连杆具有足够的疲劳强度和结构刚度。2. 连杆材料选择含碳量为0.42%-0.47%的45号钢模锻，经调质处理，硬度为HB217-293。切口采用45斜切口。3. 主要尺寸及比例D=95mm，S=115mm，查柴油机设计手册上册P503页，8-1表选取：=R/L=0.274，d/D=0.37，/d=0.057，d2/d1=1.23，D1/D=0.74，b1/d=0.97，b2/D1=0.54，l1/D1=1.28，d/D=0.13，H/D=0.32，B/H=0.67，t/H=0.13R-曲柄半径，
4、L-连杆长度（即连杆大小头空中心距），d-衬套内径（活塞销直径），b1-衬套支撑长度（小头宽度），b-活塞销座间隔，d1-小头内孔直径，B-连杆杆身宽度，D1-连杆大头内孔直径，l1-连杆螺栓孔中心距，d-连杆螺栓直径，b2-连杆大头宽度4. 连杆长度连杆长度L与有关，L=210mm，R=57.5mm5. 连杆小头连杆小头主要尺寸为连杆衬套内径d和小头宽度b1，b1取决于活塞销座间隔b和销座与连杆小头的端面间隙1，即b1=b-1。查表7-7，d=(0.280.42)D，取d=0.37D=35mm=(0.040.08)d，取=0.057d=2mm，小缸径柴油机一般取24mm。b1=(0.91.2
5、)d，取b1=0.97d=34mm查表，连杆小头孔内径d1=39mm，d2=1.21.4d1，取d2=1.23d1=48mm6连杆杆身高速柴油机，连杆杆身采用工字型截面，工字型截面杆身尺寸参阅表8-1及图8-2选取。H=0.32D=30mm，B=0.67H=20mm，t=0.13H=4mm7连杆大头1）连杆大头尺寸主要取决于曲柄销直径D2、长度L2及连杆轴瓦厚度和连杆螺栓直径d。D2、L2、等尺寸由曲轴及轴承设计决定，d则根据强度要求设计。2）连杆大头的最大横向尺寸要小于缸径。3）连杆螺栓孔中心距一般为l1=(1.21.3)D1，取l1=1.28D1=904）连杆大头高度H1=(0.190.2
6、4)D1，H2=(0.410.58)D1五 连杆的强度校核1 连杆小头1）衬套最大装配过盈量2）衬套温度过盈量 3）由总过盈量产生的径向均布压力4）小头外表面由p引起的应力=5）活塞组的最大惯性力=6）固定角=1207）小头平均半径=8）小头中心截面（）上的弯矩9）小头中心截面（）上的法向力10）小头固定截面（）上的弯矩11）小头固定截面上的法向力12）小头的壁厚h=13）小头截面积14）衬套截面积15）系数16）小头受拉时固定截面处外表面应力17）小头承受的最大压缩力18）辅助参数19）小头受压时中央截面上的弯矩和法向力20）小头固定截面处的值21）小头受压时固定截面处的弯矩和法向力22）小
7、头受压时固定截面处外表面应力23）材料机械性能查表 45钢取，24）角系数25）在固定角截面的外表面处应力幅和平均应力26）小头安全系数n27）小头截面的惯性矩28）小头横向直径减小量2 连杆杆身29）杆身中间截面处最大拉伸力及最大压缩力30）由引起的拉应力31）杆身中间截面的惯性矩和32）由引起的合成应力和33）杆身中间截面在摆动平面内的应力幅和平均应力34）在垂直于摆动平面内的应力幅和平均应力35）杆身中间截面在摆动平面内的安全系数=36）杆身中间截面在垂直于摆动平面内的安全系数=3 连杆大头37）大头盖截面所受惯性力38）大头盖截面的重心坐标39）大头盖截面的惯性矩40）大头盖计算截面的
8、抗弯断面模数41）轴瓦计算截面的惯性矩42）大头盖中央截面上的应力43）大头横向直径减小值附录1：M文件内容x1=0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 238 254 260 280 296; y1=0.09 0.11 0.09 0.095 0.09 0.1 0.1 0.099 0.1 0.105 0.15 0.2 0.25 0.25 0.5;x2=296 314 322 328 332 338 342 344 348 352 356 358;y2=0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6;x3=358 360 362 364 366
9、 370 376 376 380 382 384;y3=6 6.5 7 7.5 8 8.5 8.8 8.8 8.5 8 7.5;x4=384 386 390 392 395 398 400 404 409 414 420 428 440;y4=7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5;x5=440 460 480 500 520 540 550 556 568 580 588 600 628 660 680 700 720;y5=1.5 1.1 0.8 0.66 0.53 0.33 0.25 0.2 0.155 0.165 0.15 0.123 0.10
10、0.075 0.09 0.088 0.09;p1=polyfit(x1,y1,3); %拟合函数p2=polyfit(x2,y2,2);p3=polyfit(x3,y3,2);p4=polyfit(x4,y4,2);p5=polyfit(x5,y5,3);xi1=0:.1:296; %绘图函数自变量范围xi2=296:.1:358;xi3=358:.1:384;xi4=384:.1:440;xi5=440:.1:720;yi1=polyval(p1,xi1); %求给定自变量数值所对应的函数值yi2=polyval(p2,xi2);yi3=polyval(p3,xi3);yi4=polyval
11、(p4,xi4);yi5=polyval(p5,xi5);clf;plot(x1,y1,-ob,xi1,yi1,-r,x2,y2,-ob,xi2,yi2,-r,x3,y3,-ob,xi3,yi3,-r,x4,y4,-ob,xi4,yi4,-r,x5,y5,-ob,xi5,yi5,-r); %绘图xlabel();ylabel(Pg（MPa）);title(气体压力-曲轴转角)legend(原始点连线,拟合曲线)%显示为常见形式可用y=plot2str(拟合函数，x)附录2：拟合函数图像10附录3：C程序#include#include #include #include#include#def
12、ine PI 3.1415926#define n 180void fig(float *p,int yo,float bs,char *tex1,char *tex2)char str10; int i,t,j=0,k;int gdriver=DETECT, gmode;initgraph(&gdriver, &gmode, D:TCBGI);setviewport(20,10,620,470,1);setbkcolor(0); setcolor(15);cleardevice();rectangle(20,420,600,20);for(i=20;i=0;j-)line(20,20+40*
13、j,30,20+40*j);for(i=-yo+1,k=9;k0;k-,i+)itoa(i,str,10); outtextxy(0,20+k*40,str);outtextxy(270,440,tex1); settextstyle(0,1,1); outtextxy(40,50,tex2);for(k=0;k=180;k+)circle(20+3*k,20+(10-yo)*40-pk*40*bs,2);floodfill(20+3*k,20+(10-yo)*40-pk*40*bs,WHITE);moveto(20,20+(10-yo)*40-p1*40*bs);for(k=1;k=0&i=296&i=358&i384)Pa1=-0.01131*(i*i)+8
