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1、毕业（课程）实践用纸活塞连杆组的工作情况分析与连杆的设计2006年6月中文摘要利用燃料在气缸内燃烧后的热能无损失地直接推动活塞运动而作功。这种燃烧方式，简称为内燃式”。当时，对内燃机工作原理的研究相当少，还没有寻求到提高效率的途径。对内燃方式引起和燃料有关的很多问题也未解决，汽油的出现促成了汽油发动机的产生，柴油的出现促成了柴油发动机的产生。从此，汽油和柴油成为一种可以广泛应用的新燃料。关键词：内燃机燃烧方式新燃料外文摘要目录活塞连杆组的工作情况分析与连杆的设计1.中文摘要2外文摘要3目录.4绪论.6汽车柴油机的发展形势6柴油机的发展7柴油机中的活塞连杆机构8第一章活塞和杆连组的工作条件91.
2、1 活塞的工作条件.91.1.1 活塞的机械负荷91.1.2 活塞的热负荷101.1.3 活塞高速滑动,润滑不良1.01.2 连杆的工作条件1.1.第二章活塞材料的选取122.1 活塞的材料及设计要求1.22.2 活塞的材料13第三章连杆的材料选取于强度效荷193.1 连杆材料的选择1.93.2 连杆的设计与强度效核203.2.1 连杆长度的确定203.2.2 连杆小头的结构设计与强度效核21.3.2.3 连杆大头的结构设计及强度效核24,3.2.4 杆身的设计及强度效核27.3.3 连杆的螺栓28第四章连杆的生产工艺流程294.1 连杆的机械加工工艺过程分析294.2 连杆的加工工29第五章
3、总结31.致谢.32参考文献33绪论汽车柴油机的发展形势从第一辆汽车问世它得到从无到有，迅猛发展，产量大幅度增加，技术日新月异。目前全世界汽车的保有量已超过5亿辆。中国的汽车工业是在1949年后才建立起来的。1953年7月第一汽车制造厂开始在长春市兴建，仅用三年建成并于1956年10月开工，大批生产装载4t的解放CA10货车，从而结束了中国不能制造汽车的历史。在1958年该厂又制造了我国第一辆轿车一一东风牌轿车，接着又开始小批量生产红旗CA770高级轿车。在一汽逐步扩大生产的同时，我国各地一批汽车修配企业相继改建成汽车制造厂，主要产品有：南京汽车制造厂生产的装载2.5t的跃进NJ130轻型货车
4、，济南汽车制造厂生产的装载8t的黄河JN150重型货车，北京汽车制造厂生产的BJ212轻型越野车，北京第二汽车制造厂生产的装载2t的BJ130轻型货车等等。我国汽车工业经过40年的艰苦创业、巩固、调整与发展，虽然与世界水平还有相当大的差距，汽车品种尚不能完全满足国民经济的需要，但已形成相当的规模并明确了发展的方向，为迅速腾飞奠定了较好的基础。到本世纪末，将集中人力、财力、物力分期分批建成几个大型现代化的轿车、轻型车、重型车基地并进一步提高中型车的水平。我国汽车的保有量将超过1000万辆，年产量将超过100万辆并跃居世界主要汽车产国的行列。随着汽车及各种内燃机车的不断发展我国的内燃机设计与制造也
5、有突飞猛进的增长。各种发动机的型号日异更新，发动机向着更加环保、节能的方向发展。新型的材料新的制造工艺和设计理念已经在发动机的设计和制造中有了广泛的应用，大大提高了发动机的性能。由于包括汽车在内的各种类型的动力装置对内燃机的要求日益提高。随着科学技术的突飞猛进，新材料、新工艺不断涌现，计算和测试技术不断提高，提供了这种可能，使得内燃机在性能和结构设计等各个方面，都有了较大的改进和提高。作为交通工具和各种生产工具的引擎原动力柴油机生产在现代社会有了突飞毕业(课程)实践用纸猛进的增长。新材料的应用新的锻造、铸造以及设计工具的不断创新与发展发动机的研发与生产有了很大的发展。铸造技术不断的发展(1)开
6、发铸造符合新材料，如金属基复合材料、母才机体材料、增强强化组材料、加强颗粒、短纤维、晶须非连续增强金属复合基材料、原位铸造金属基复合材料。开发了镁合金高锌铝合金及黑色金属等新兴压铸合金。柴油机的发展柴油机的前身在蒸汽机发展的同时，有人开始研究使外燃”改变为内燃”的可能性，也就是不用蒸汽做工作介质，而是设法把燃料燃烧放热都放在气缸内部进行，即是蒸汽机蒸汽机使用的燃料是煤价热水是蒸气推动机器运动。蒸汽机有许多弊病。在其不断的发展中逐渐显现出来。例如：煤很难在短时间里迅速燃烧和产生推动活塞运动的具有一定压力的气体。用煤气做燃料，受到气源的限制，不但效率低，而且不经济等.直到石油的发现和大量的开采，以
7、及石油工业的发展，给内燃机创造了合适的燃料来源。所以才有了柴油机和气有机的研究与发展并逐渐替代了蒸汽机。给汽车发动机发展开阔了美好的前景。柴油机从诞生至今，一方面朝着提高压缩比的方向发展，另一方面大幅度地提高了发动机的转速。因此，总的来说柴油机是沿着降低油耗、增大功率、减轻比重地方向发展。其中以提高压缩比为核心。以为压缩比越高，问题就越多，公害就越严重。因此柴油油机的压缩比不得不降到88.5。这样一来，过去汽油机发展障碍爆燃还没有很好的排除，新的更大的障碍空气污染有显现出来。近十年来，汽油机的研发工作者把主要精力都放在了降低污染上了。排污加上噪音问题使的柴油机的发展进入了与以前有所不同的领域。
8、柴油机的功率也有了很大的提高十年来同一级的动力机械，功率要求约提高了50喻功率有两个方面的含义：一是重型超重型和巨型动力输出装置要求内燃机大型化；一是在体积和重量变化不大的情况下要求增大功率，即内燃机强化。强化是使工过程有效指标和工作频率强化。这一措施往往带来内燃机比容积的减小和重量的减小。按强化手段可分为；(1)强化混合气的形成(2)提高制造精度和光洁度，改进附件设计、减少活塞环数目、改良机油品质，等用以减少机械损失，使平均有效压力尽可能的高。(3)强化工作效率。提高发动机的转数。(4)强化进气过程增加气门数目减小气道阻力、利用气体的脉动效应等等。但最主要的还是通过废气窝轮增压器，增加冲量密
9、度。因为废气涡轮增压可以充分利用废气能量来提高功率，可以减小柴油机的比重量和比容积，通过进气量的增多可以改进燃烧，加上废气能量的利用HC含量。柴油机中的活塞连杆机构活塞连杆机构把燃气作用在活塞顶部上的力转变为曲轴的转矩以向工作机械输出机械能。它承受着来自燃气的压力和往复惯性力。在四个冲程中气体压力始终存在。活塞受的总压力Fp通过活塞销传给连杆，并沿连杆方向作用在曲柄销上。在压缩行程中，气体压力阻碍活塞向上运动。在工作循环的任何行程中，气体的作用力的大小都随着活塞位移的变化而变化，在加上连杆的左右摇摆，因而活塞连杆每时每刻受力都时不均匀的，而且工作环境最恶劣，对其材料的要求也很高。铸造技术不断的
10、发展(1)开发铸造符合新材料，如金属基复合材料、母才机体材料、增强强化组材料、加强颗粒、短纤维、晶须非连续增强金属复合基材料、原位铸造金属基复合材料。开发了镁合金高锌铝合金及黑色金属等新兴压铸合金。(2)铸造原铺材料建立了新的高密度黏土型砂相适应的原铺材料体系。砂型铸造研制低密度尺寸稳定的EPC工艺复合的新技术；发展金属半固态连续铸造技术；推广树脂砂型金属型及覆砂金属型高密度、近无切削高效铸造技术；推广无铸型电磁技术；开展了喷铸技术的应用。充分借鉴冶金界电渣技术的研究成果解决了电渣铸造工艺的技术难题毕业（课程）实践用纸第一章活塞和杆连组的工作条件1.1 活塞的工作条件活塞组包括活塞、活塞销和活
11、塞环等在气缸里往复运动的零件，它们是活塞式发动机中工作条件最严酷的组件。发动机的可靠性与使用的耐久性，在很大程度上与活塞组的工作情况有关。活塞组件与气缸一起保证发动机工质的可靠密闭性，否则活塞式发动机就不能正常运转。活塞组零件工作情况的共同特点是工作温度很高，并在很高的机械负荷下高速滑动，同时润滑不良，这决定了它们遭受强烈的磨损，并且可以产生滑动表面的拉毛、烧伤等故障。1.1.1 活塞的机械负荷活塞在工作中受到周期性变化的气压直接作用，一股在膨胀冲程上止点附近达到最大值PZ直径为135毫米，B=90巴的的柴油机活塞顶上就作用着高达118000牛顿的气压力，可见活塞的机械负荷很大，它是活塞各布分
12、产生机械应力和变形，严重时会使活塞销座从内侧开始纵向开裂，第一道环断裂等等。有时与它相配合的活塞销也会因此而卡死或断裂。活塞组在气缸里往复运动，产生极大的往复惯性力，活塞组的最大惯性力一般达活塞本身重量的10002000倍（汽油机）和300600倍（柴油机）。周期性变化的惯性力引起发动机的振动并使连杆组、曲轴零件，特别是轴承负荷加重，导致发动机耐久性下降。由于连杆的摆动，作用在活塞上的力传给连杆时，活塞还受一个交变侧压力Pn,使活塞不断撞击缸套往往导致裙部变形，缸套振动。1.1.2 活塞的热负荷活塞在气缸工作时，活塞顶面承受瞬变高温燃气的作用，燃气的最高温度可达20002500C。因而活塞顶的
13、温度也很高，活塞不仅温度高而且温度分布不均匀，各点间有很大的温度梯度，这就成为热应力的根源，正是这些应力对活塞顶部的表面发生的开裂起了重要的作用。柴油机的活塞热负荷由为严重。因为它的工质密度大，扰流强，很高的压力升高率引起急剧的气流脉动，促进对流传热。另外，柴油机不均匀混合气燃烧形成碳粒，使其火焰的的热辐射能力大大超过汽油机。还有，活塞中燃料喷注常使活塞的温度更不均匀。例如预燃室或涡流室偏执缸盖某一侧，由其喷射出的火焰将首先加热活塞的局部地区，带来过热的危险，当燃料喷射雾化不良时，情况更加严重了。直接喷射活塞顶上都有相当深的回坑，活塞实际受热面积大大增加，使其热附和更加严重。活塞顶温度如果超过
14、370400c就会产生疲劳热裂现象，而第一环环槽温度如果超过200220c就会使润滑油变质或炭化，造成活塞环黏结失去活动性或者使环槽迅速磨损变形。这些都是由热负荷引起的，它是发动机强化的一个重要障碍。因此，设计活塞时要求选用导热性好的材料，并且在300400c时仍有足够的机械性能；在结构上尽量减小活塞顶的吸热量，而已吸收的热量则应能很好的散走；适当加大传热断面，使活塞顶部和环区的最高温度限制在一定范围内，减小温度梯度。1.1.3 活塞高速滑动，润滑不良活塞在侧压力作用下，在气缸内高速滑动（活塞的平均速度以达12米/秒），而缸壁一般靠飞溅润滑，因此润滑条件差，摩擦损失大（活塞组的摩擦损失约占发动
15、机全部摩擦损失的40%）磨损严重，易使活塞和活塞环磨损失效。活塞组与气缸的磨损除了与侧压力PN有关还和平均速度有关，还与摩擦面的润滑情况和摩擦副材料匹配有关。因此，设计活塞时。要正确选择活塞环的材料，使它们有足够的减磨性；选择合理的活塞环断面和活塞裙部型线及必要的工艺措施。是活塞环、活塞裙部与缸套间保持良好的的油膜，减少摩擦损失，改善活塞对缸套的撞击，使发动机运动平静。由于活塞在不同的共况下有非常不同的温度，所以在不同的工况下始终保持最佳配合间隙成为十分复杂的问题。如果冷态下间隙合适，在热态下由于活塞温度大大超过气缸温度，很可能使间隙过小而拉缸或咬死；反之则冷态下间隙过大发生敲击，是裙部变形，缸套振动，引起穴蚀。因此，一般希望活塞材料的热膨胀系数要小，同时要在结构上采取必要的措施，防止过大的变形。1.2 连杆的工作条件内燃机的连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆轴瓦、和连杆螺栓。而连杆体有分为连杆小头、杆身和连杆大头三部分。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。连杆的工作状况。连杆小头与活塞销相连
