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1、發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 摘要 以桑塔納2000AJR型發(fā)動(dòng)機(jī)為例，基于相關(guān)參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)主要零部件進(jìn) 行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度等方面的校核，并進(jìn)行相關(guān)力學(xué)分析和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿 真分析，以達(dá)到良好的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析的方法很多，而且已經(jīng)完善和成熟， 但仍缺乏一種基于良好生產(chǎn)效益、經(jīng)濟(jì)效益上的綜合性分析，本次設(shè)計(jì)在清晰、全面剖析 的基礎(chǔ)上，有機(jī)地將各研究模塊聯(lián)系起來，達(dá)到既簡(jiǎn)便又清晰的設(shè)計(jì)目的，力求為發(fā)動(dòng)機(jī) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供一種綜合全面的思路。 分析研究的主要模塊分為以下三個(gè)部分： 第一，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析

2、， 著重分析活塞的位移、速度、加速度以及工質(zhì)的作用力和機(jī)構(gòu)的慣性力；第二，進(jìn)行曲柄 滑塊機(jī)構(gòu)活塞組、連桿組以及曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)其強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核；第三，應(yīng)用 Pro / Engineer建立曲柄滑塊機(jī)構(gòu)主要零部件的幾何模型，并利用 Pro/Mechanism進(jìn)行機(jī) 構(gòu)仿真。 關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；力學(xué)分析；機(jī)構(gòu)仿真 I 發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 目錄 第一章緒論 1 1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2 研究的主要內(nèi)容 1 第二章 總體方案的設(shè)計(jì) 2 2.1 原始參數(shù)的選定 2 2.2 原理性方案設(shè)計(jì) 2 2.3 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3 2

3、.4 確定設(shè)計(jì)方案 3 第三章 中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4 3.1 氣缸內(nèi)的作用力分析 4 3.2 慣性力的計(jì)算 4 第四章 活塞以及連桿組件的設(shè)計(jì) 6 4.1 設(shè)計(jì)活塞組件 6 4.2 設(shè)計(jì)活塞銷 7 4.3 活塞銷座 7 4.4 連桿的設(shè)計(jì) 7 第五章 曲軸的設(shè)計(jì) 9 5.1 曲軸的材料的選擇 9 5.2 確定曲軸的主要尺寸和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié) 9 第六章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的創(chuàng)建 11 6.1 活塞的創(chuàng)建 11 6.2 連桿的創(chuàng)建 12 6.3 曲軸的創(chuàng)建 14 6.4 曲柄連桿機(jī)構(gòu)其它零件的創(chuàng)建 16 第七章 活塞及連桿的

4、裝配 17 1.1 1添加活塞組件 17 1.2 添加連桿體組件 17 1.3 曲軸連桿的連接 總結(jié) 參考文獻(xiàn) 18 錯(cuò)誤！未定義書簽。 22 23 結(jié)束語 發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第一章緒論 1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 水冷式四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)是目前使用最廣泛的內(nèi)燃機(jī) ，應(yīng)用于轎車、公交車和 柴油機(jī)的中型和重型卡車。最出名的發(fā)動(dòng)機(jī)，是轉(zhuǎn)子活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，也稱為轉(zhuǎn)子式發(fā)動(dòng)機(jī)， 但應(yīng)用很少。 就全球的汽車發(fā)展而言，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，具有優(yōu)良的性能，更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力 性能，得到越來越廣泛的關(guān)注。發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)越來越向環(huán)境保護(hù)和節(jié)能的方向發(fā)展

5、。 1.2 研究的主要內(nèi)容 以桑塔納2000AJR型的發(fā)動(dòng)機(jī)為例，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，進(jìn)行深入的分析與 研究，研究?jī)?nèi)容如下： (1)對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的力學(xué)進(jìn)行分析，對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的主要部件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計(jì)算 以便滿足設(shè)計(jì)所需要的要求。 (2)分析活塞，活塞銷，活塞銷座的設(shè)計(jì)要求，確定主要結(jié)構(gòu)的尺寸。 (3)應(yīng)用Pro / E軟件建模來裝配曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的相關(guān)組件，最后組裝成一個(gè)完整的機(jī) 構(gòu)。 第16頁 第二章 總體方案的設(shè)計(jì) 2.1原始參數(shù)的選定 以桑塔納2000AJR型的內(nèi)燃機(jī)為例，它主要性能參數(shù)如表 2.1所示: 表2-1 桑塔納2000AJR型內(nèi)燃機(jī)參數(shù) 氣缸

6、的數(shù)目 四缸 供油的方■式 電控噴射 排量的大小/L 1.80 氣缸的直徑/mm 80.965 沖程/缸徑 1.088 連桿的長(zhǎng)度/mm 135 曲軸的半徑/mm 42.6 轉(zhuǎn)矩 N.m/r/min 160/1400 額定功率/kW 76(5300 r/min) 最大扭矩/(N ? m) 162(3600 r/min) 點(diǎn)火順序 1 —3—4—2 2.2原理性方案設(shè)計(jì) 連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)，是完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)部分。活塞連桿組：活塞、 活塞銷、連桿；曲軸部件：曲軸、飛輪、曲軸正齒輪的三個(gè)部分。工作原理是 ：在燃料燃燒 的能量，推動(dòng)活塞上下

7、移動(dòng)，然后通過連桿帶動(dòng)曲軸圓周運(yùn)動(dòng)。吸入空氣，排出廢氣，配備進(jìn) 口和排氣系統(tǒng)，推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)包括四個(gè)沖程 ：進(jìn)氣、壓縮、做 功和排氣。進(jìn)氣沖程：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)將汽缸和油門之外混合空氣吸入發(fā)動(dòng)機(jī) ，形成可燃混合氣 并吸入氣缸。壓縮沖程：為了使可燃混合物快速燃燒，產(chǎn)生更大壓力，產(chǎn)生更高的動(dòng)力引擎， 所以對(duì)混合氣體進(jìn)行壓縮，因此，需要壓縮。做功沖程：在做功中，進(jìn)、排氣閥關(guān)閉，活塞上 到頂點(diǎn)附近時(shí)的火花塞旁時(shí)，點(diǎn)燃可燃混合氣體?；旌衔锶紵Ｅ艢鉀_程 ：生成廢氣體后， 活塞到達(dá)下止點(diǎn)后再向上移動(dòng)，繼續(xù)將廢氣排出來完成一個(gè)工作循環(huán)。 2.3 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度來看，連桿

8、可分為三類：中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)、偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)和 主副連桿式曲柄連桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，中心曲柄連桿的特點(diǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)。 中心曲柄連桿機(jī)構(gòu) 它的特點(diǎn)是氣缸的中心線通過曲軸的旋轉(zhuǎn)中心與軸垂直于曲柄。這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)曲 柄連桿機(jī)構(gòu)是使用范圍最廣的。一股單一式內(nèi)燃機(jī)和活塞式內(nèi)燃機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)屬于這一 類。 2.4 確定設(shè)計(jì)方案 通過對(duì)三種連桿的比較，設(shè)計(jì)選型為中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)，中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)圖如圖2-1 所示，曲軸中心為O,曲本B為OB連才f為AB,曲柄銷中心為B, A為連桿小頭孔中心或活 塞銷中心為A 第三章 中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 研究曲柄連桿的受力分析，關(guān)鍵要對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的所受

9、到的力進(jìn)行分析 ，根據(jù)力和 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的各部件強(qiáng)度、剛度和磨損分析，計(jì)算和設(shè)計(jì)出適合的發(fā)動(dòng)機(jī)中心曲柄 ，實(shí) 現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出和轉(zhuǎn)速等各方面的要求。 作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)上的力可以分為：氣缸內(nèi)氣體的壓力、運(yùn)動(dòng)的慣性力，摩擦阻力和 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的負(fù)載力。但運(yùn)動(dòng)阻力以及負(fù)載力難以判斷，因此只要研究氣體的壓力和慣 性力的變化。相關(guān)參數(shù)表1已給出。 3.1氣缸內(nèi)的作用力分析 作用在活塞上的氣體作用力 B等于活塞上、下兩面的空間內(nèi)氣體壓力差與活塞頂面積 的乘積，即 二D2 ' , 、 Pg =7（P-p） （3.1） 4 公式中：Pg為活塞上的氣體作用力，單位：N； P為缸內(nèi)絕對(duì)

10、壓力，單位：MPa P'為大氣壓力，單位：MPa D為活塞直徑，單位：mm。 由于活塞直徑是一定的，活塞上的氣體作用力取決于活塞上、下兩面的空間內(nèi)氣體壓 力差p-p‘，對(duì)于四缸的發(fā)動(dòng)機(jī)來說，一般取 p'=0.1MPa, D=80.965mm 3.2慣性力的計(jì)算 慣性力是由于物體運(yùn)動(dòng)速度不均而產(chǎn)生的，為了確定機(jī)構(gòu)的慣性力，首先要知道其加 速度和質(zhì)量的分布。并加以簡(jiǎn)化，來進(jìn)行慣性力的計(jì)算。 連桿質(zhì)量的換算 為了對(duì)連桿質(zhì)量方便計(jì)算，將整個(gè)連桿（包括有關(guān)附屬零件）的質(zhì)量mL用兩個(gè)換算質(zhì) 量mi和m2來代換，并假設(shè)是mi集中作用在連桿小頭中心處，并只做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量；

11、m2 是集中作用在連桿大頭中心處，并只沿著圓周做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量，如圖 3-2所示： 圖3-2連桿質(zhì)量的換算簡(jiǎn)圖 第四章 活塞以及連桿組件的設(shè)計(jì) 4.1 設(shè)計(jì)活塞組件 活塞組包括活塞、活塞銷與活塞缸等部件 ，它們是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的部分。發(fā)動(dòng)機(jī)工 作的可靠性和耐久性，在很大程度上與活塞組有關(guān)。 4.1.1 活塞組的設(shè)計(jì)要求 (1)熱強(qiáng)度高、耐磨性好，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好，減摩性能好，材料的工藝性好。 (2)活塞的形狀和壁厚要合理。能充分散熱，強(qiáng)度高、剛度高，避免應(yīng)力集中。 (3)保

12、證燃燒室里的氣密性好，減少活塞摩擦損失 (4)降低機(jī)油消耗，保證滑動(dòng)面有足夠的機(jī)油。 4.1.2 材料要求 根據(jù)上面的要求設(shè)計(jì)的活塞，活塞材料應(yīng)當(dāng)具備下列條件： (1)熱強(qiáng)度高。 (2)良好的導(dǎo)熱性良好、熱吸收能力差，能減少頂部和環(huán)的溫度 ，減少熱應(yīng)力的散失 (3)膨脹系數(shù)很小。 (4)良好的減摩性能良好。 (5)工藝性好，便宜。 綜合考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞應(yīng)采用鑄造鋁硅合金材料。 4.1.3 活塞頭部的設(shè)計(jì)要求 其主要目的是氣體壓力，并通過針連桿、活塞環(huán)和汽缸密封在同一時(shí)間一起工作介質(zhì)。 所以，活塞頭的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足一下要求： (1)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，避免開裂和過度變形

13、，因?yàn)樽冃螘?huì)影響活塞環(huán)的正常工 作。 (2)保高溫，溫差小，防止過度的熱變形和熱應(yīng)力的產(chǎn)生，避免熱疲勞裂紋。 (3)盡可能緊湊的尺寸，以便降低活塞質(zhì)量。 4.2 設(shè)計(jì)活塞銷 4.2.1 活塞銷的結(jié)構(gòu)和尺寸 活塞銷的結(jié)構(gòu)為圓柱體，中空形式，可以減少往復(fù)慣性的質(zhì)量，能夠有效的利用自身 的材料。活塞銷與活塞銷座和連桿小頭襯套孔的連接配合，采用“全浮式”配合?；钊N 的 外 直 徑di =(0.25?0.3)D ,取di =0.275D = 22.265mm ,活 塞銷的 內(nèi)直徑 d2 =(0.65~ 0.75)d1 , 取 d2 =0.7d1 =15.585 mm 活塞 銷長(zhǎng)度 l =(0

14、.8~ 0.9)D , 取 l =0.8D =64.768mm 4.2.2、材料的選擇 活塞銷材料為低碳合金鋼，表面滲碳處理，硬度高、耐磨、內(nèi)部沖擊韌性好。表面加 工精度及粗糙度要求極高，高溫下熱穩(wěn)定性好。 4.3 活塞銷座 活塞銷是用來支持活塞，傳輸功率。銷應(yīng)該適當(dāng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，使針能夠適應(yīng)變 形的活塞銷，以避免銷產(chǎn)生應(yīng)力集中引起的疲勞斷裂；同時(shí)表面有足夠的壓力和高耐磨性。 活塞銷座的內(nèi)徑 d0 =22.265mm ,活塞銷座外徑d 一般等于內(nèi)徑的1.4~1.6倍，取 d =1.5d0 = 33.4mm , 活塞銷的彎曲跨度越小，銷的彎曲變形就越小，銷一銷座系統(tǒng)的工作越可靠

15、，所以， 一般設(shè)計(jì)成連桿小頭與活塞銷座開擋之間的間隙為 4~ 5mm,但當(dāng)制造精度有保證時(shí)，兩 邊共2 ~ 3mm就足夠了，取間隙為3mm。 4.4 連桿的設(shè)計(jì) 4.4.1 連桿的工作情況、設(shè)計(jì)要求和材料選用 A、設(shè)計(jì)要求 連桿的主要?dú)怏w壓力和往復(fù)慣性力產(chǎn)生的交變載荷，因此,應(yīng)該首先保證連桿的設(shè)計(jì) 有足夠的疲勞強(qiáng)度和鋼結(jié)構(gòu)。如果實(shí)力不夠，連桿螺栓、大發(fā)生顱或軸斷裂，造成嚴(yán)重的事 故，同時(shí)，如果連桿組的剛度不足，也將帶來壞曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作。 所以連桿的設(shè)計(jì)是一個(gè)輕量級(jí)的主要需求結(jié)構(gòu)在保證足夠的剛度和強(qiáng)度。所以我們必 須選擇高強(qiáng)度的材料，結(jié)構(gòu)合理的形狀和大小。 R材料的選擇 為了

16、確保光的條件下連桿結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度和強(qiáng)度 ，碳含量的選擇45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu) 鋼鍛造、噴丸表面處理，提高強(qiáng)度。 4.4.2 連桿長(zhǎng)度的確定 設(shè)計(jì)連桿時(shí)首先要確定連桿大小頭孔間的距離，即連桿長(zhǎng)度 l它通常是用連桿比 Z = r/l來說明 — 432 的，通常九二0.25~0.3125,取九二0.3, r = 43.2mm,則1=——= 144mm。 0.3 第五章 曲軸的設(shè)計(jì) 5.1 曲軸的材料的選擇 球墨鑄鐵就其機(jī)械性能和使用性能而言，比其它多種鑄鐵都要好。該發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸宜采 用球墨鑄鐵而造。 5.2 確定曲軸的主要尺寸和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié) 5.2.1 曲柄銷的直徑和長(zhǎng)度 曲柄銷的長(zhǎng)

17、度12是在選定的基礎(chǔ)上考慮的。從增加曲軸的剛性和保證軸承的工作能力 出發(fā)，應(yīng)使12控制在一定范圍內(nèi)，同時(shí)注意曲拐各部分尺寸協(xié)調(diào)，根據(jù)統(tǒng)計(jì) 12/ D2=0.35~0.40,取 12=0.40 D2 =19.43 mm。 軸頸的尺寸，最后可以根據(jù)承壓面的投影面積 F2 =0.01D212與活塞投影面積F =-D2 4 之比來校核，此比值據(jù)統(tǒng)計(jì)在范圍內(nèi)，而且汽油機(jī)偏下限。 那么由三二外人”"型—=0.15,則長(zhǎng)度取值合適。 F D2 80.965 4 4 5.2.2 主軸頸的直徑和長(zhǎng)度 為了最大限度地增加曲軸的剛度，適當(dāng)?shù)丶哟种鬏S頸，這樣可以增加曲軸軸頸的重疊 度，從而

18、提高曲軸剛度，其次，加粗主軸頸后可以相對(duì)縮短其長(zhǎng)度，從而給加厚曲柄提高 其強(qiáng)度提供可能。從曲軸各部分尺寸協(xié)調(diào)的觀點(diǎn)，建議取D1 =(1.05 ~1.25)D2 ,取 D1=1.11 D2= 54mm。 據(jù)統(tǒng)計(jì) 11/D =0.3~ 0.4 ,取 11 =0.31 D =25.10 mmo 5.2.3 曲柄 曲柄應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)暮穸?、寬度，以使曲軸有足夠的剛度和強(qiáng)度。為提高曲柄的抗彎能 力，適當(dāng)增加曲柄的厚度，曲柄的形狀采用橢圓形，為了能最大限度地減輕曲軸的重量， 并減小曲柄相對(duì)于主軸頸中心的不平衡旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，將曲柄上肩部多余的金屬削去。根據(jù)統(tǒng) 計(jì)，曲柄的寬度 b/D = 0.75~ 1.2

19、,取 b = 1.1D =89.06mm ,厚度 h/D = 0.18 ~ 0.25 ,取 h =0.22D =17.8mm。 曲柄臂以凸肩接主軸頸和曲柄銷。凸肩的厚度6根據(jù)曲軸加工工藝決定。全加工曲軸每 的只有 0.5~1 mm,取 6=1mm。 5.2.4 油孔的位置和尺寸 為保證曲軸軸承工作可靠，對(duì)它們必需有充分的潤(rùn)滑。曲軸中油道的尺寸和布置直接 影響它的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)也影響軸承工作的可靠性。 由于油道位于曲拐平面內(nèi)，油道出口處應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，當(dāng)油道中心線與軸頸中心 線的夾角8 >30呻寸，最大應(yīng)力增加很快，因此油孔設(shè)在 日小于30口處［10］。 1 油道的孔徑

20、一般在 一 D2左右，取為4mm o 10 5.2.5 曲軸兩端的結(jié)構(gòu) 曲軸上帶動(dòng)輔助系統(tǒng)的正時(shí)齒輪和皮帶輪一般裝在曲軸的前端，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修 方便。發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)也是由曲軸自由端驅(qū)動(dòng)。這是應(yīng)為曲軸自由端的軸頸允許較細(xì)， 可以采用節(jié)圓直徑小的齒輪，消除扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的減振器裝在曲軸前端， 因?yàn)檫@里的振幅最大 把機(jī)油像個(gè)螺母一樣地退了回去，不使它漏出機(jī)體外 ［17］。 第六章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的創(chuàng)建 6.1 活塞的創(chuàng)建 6.1.1 首先要?jiǎng)?chuàng)建活塞的1/4輪廓大小 創(chuàng)建活塞輪廓，用【偏移坐標(biāo)系基準(zhǔn)點(diǎn)】，來完成，將上一步創(chuàng)建的點(diǎn)用【插入基準(zhǔn) 曲線】來連成曲線，選擇旋轉(zhuǎn)角度為“ 90”用【

21、旋轉(zhuǎn)工具】來完成。如圖6-1所示: 6.1.2創(chuàng)建活塞的銷孔 創(chuàng)建剪切特征，運(yùn)用【旋轉(zhuǎn)】，選擇【去除材料】來完成，創(chuàng)建銷座模型并拉伸出通 孔運(yùn)用【拉伸】來完成，創(chuàng)建活塞銷卡環(huán)槽，運(yùn)用【旋轉(zhuǎn)】，選擇【去除材料】來完成， 拉伸方式為“通孔”， 運(yùn)用【拉伸】來完成，創(chuàng)建裙部特征，選擇【去除材料】。如圖 6-2所示。 II 5 圖6-1創(chuàng)建的活塞1/4輪廓 圖6-2 拉伸切除結(jié)果 1.1.3 鏡像生成整個(gè)活塞 選取整個(gè)模型，然后運(yùn)用【鏡像】，用來生成 1/2活塞。如圖6-3所示，再選取已經(jīng) 生成的一半的活塞，就可以生成完整的活塞。 1.1.4 創(chuàng)建頂部凹槽 生成頂部凹槽可運(yùn)用【拉伸】，

22、拉伸方式為盲孔，選擇【去除材料】就可以完成。 1.1.5 曲柄頭部氣環(huán)槽和油環(huán)槽的創(chuàng)建 運(yùn)用【旋轉(zhuǎn)】，【去除材料】，通過旋轉(zhuǎn) 360度，可以創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)剪切特征，選擇【陣 列】，對(duì)上一步創(chuàng)建的特征進(jìn)行再生，生成一些活塞環(huán)槽護(hù)圈，運(yùn)用【旋轉(zhuǎn)】，【去除材 料】，創(chuàng)建氣環(huán)槽和油環(huán)槽。如圖 6-4所示： 1.1.6 創(chuàng)建油孔 新建基準(zhǔn)平面，設(shè)置間距，運(yùn)用“掃描”，“切口”命令，“掃描軌跡”，選取草繪 平面，選擇【自由端點(diǎn)】，完成一個(gè)油孔掃描，選擇【陣列】，修改陣列尺寸，完成 1/2 活塞的油孔創(chuàng)建，再通過鏡像完成整個(gè)活塞油孔創(chuàng)建。 1.1.7 創(chuàng)建各處倒圓角 圖6-3創(chuàng)建鏡像特征 圖6-

23、4旋轉(zhuǎn)切除結(jié)果 6.2 連桿的創(chuàng)建 6.2.1 連桿的建模思路 連桿由連桿體和連桿蓋組成，所以可以對(duì)連桿體和連桿蓋分別建模，完成后進(jìn)行裝配 連桿具有兩個(gè)互相垂直的對(duì)稱面，建模過程中可以利用兩個(gè)對(duì)稱平面，對(duì)局部特征進(jìn)行鏡 像和復(fù)制操作，從而快速完成特征創(chuàng)建。 6.2.2 連桿體的建模步驟 A、創(chuàng)建連桿體1/2桿身 運(yùn)用【拉伸】，拉伸方式為【盲孔】，拉伸為實(shí)體如圖 6-5所示： 圖6-5拉伸創(chuàng)建連桿體1/2桿身 圖6-6連桿大小端拉伸特征 R創(chuàng)建連桿體大小頭 運(yùn)用【拉伸】分別創(chuàng)建連桿大小頭特征，如圖 6-6所示， G創(chuàng)建連桿體兩側(cè)凸臺(tái) 選取草繪平面，運(yùn)用【拉伸】，

24、生成一側(cè)凸臺(tái)，運(yùn)用【拉伸】，細(xì)化凸臺(tái)特征，運(yùn)用 【鏡像】生成連桿另一側(cè)凸臺(tái)，然后對(duì)兩條拉伸邊依次進(jìn)行“倒圓角”命令。 D創(chuàng)建連桿體拔模特征 運(yùn)用【拔?！?，設(shè)置“拔模曲面”和“拔模樞軸”，完成曲面拔模特征，如圖 6-7所 圖6-7曲面拔模設(shè)置 圖6-8完成曲面拔模特征 E、創(chuàng)建連桿體凹槽 運(yùn)用【拉伸】，創(chuàng)建連桿體凹槽輪廓，再運(yùn)用【拔?！?，完成曲面拔模特征，并參照 上述步驟，完成槽的另一側(cè)拔模，結(jié)果如圖 6-8所示。 F、鏡像生成完整連桿體特征 運(yùn)用【鏡像】，選擇所有特征，生成完整的連桿體特征。 G創(chuàng)建兩側(cè)凸臺(tái)螺紋孔 運(yùn)用【孔】，依次選取主次參照面，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)孔，設(shè)置通孔

25、，添加攻絲，選擇全螺紋, 再運(yùn)用【鏡像】，完成螺紋孔的創(chuàng)建。 T創(chuàng)建連桿體小頭凸臺(tái)及孔 新建基準(zhǔn)平面，完成拉伸草繪，拉伸方式為【拉伸到下一個(gè)曲面】，運(yùn)用【旋轉(zhuǎn)】， 旋轉(zhuǎn)軸為“內(nèi)部CL',旋轉(zhuǎn)角度為“ 360”，選擇【除料】,完成小頭孔的特征創(chuàng)建。 I、創(chuàng)建連桿大頭內(nèi)側(cè)凹槽 新建基準(zhǔn)平面，運(yùn)用【拉伸】，選擇【拉伸至指定深度】，【除料】，完成定位凹槽 創(chuàng)建。 6.2.3 連桿蓋的建模 運(yùn)用【拉伸】、【拔模】、【旋轉(zhuǎn)】，【孔】以及【鏡像】，參照連桿體大頭的建模 步驟，完成連桿蓋的創(chuàng)建，并進(jìn)行倒圓角和倒邊角處理，結(jié)果如圖 6-9所示： 圖6-9連桿蓋特征 6.3 曲軸的

26、創(chuàng)建 6.3.1 曲軸的建模思路 曲軸的曲拐部分是對(duì)稱的，4個(gè)平衡塊特征的疊加完成曲軸大致一半的特征，所以先 建立一半曲拐特征，再細(xì)化平衡塊上的特征，然后鏡像生成完整的曲拐，最后再對(duì)曲軸兩 端的特征分別創(chuàng)建，即完成特征的操作。 6.3.2 曲軸的建模步驟 A創(chuàng)建第I平衡塊 運(yùn)用【拉伸】創(chuàng)建曲軸主軸頸的1/2部分，在上一步的基礎(chǔ)上創(chuàng)建主軸頸和平衡重連 接部分的凸肩，選取上一步完成的凸肩曲面作為草繪平面，并拉伸為實(shí)體，如圖 6-10所 示。 R創(chuàng)建第H平衡塊 同樣的方法，運(yùn)用【拉伸】，完成第R平衡塊的創(chuàng)建，如圖 6-11所示。 G創(chuàng)建第田、第IV平衡塊 同樣的方法繪制草圖，創(chuàng)建第

27、田平衡塊，結(jié)果如圖 6-12所示。 D細(xì)化曲軸曲拐特征 運(yùn)用【旋轉(zhuǎn)工具】,選擇【去除材料】,旋轉(zhuǎn)角度“ 180”，依次完成對(duì)平衡塊的細(xì) 圖6-11拉伸結(jié)果 化特征，如圖6-13所示： y 圖6-10拉伸結(jié)果 圖6-12拉伸結(jié)果 圖6-13旋轉(zhuǎn)去除材料結(jié)果 E、曲軸曲拐部分的鏡像 連續(xù)選取模型樹已經(jīng)創(chuàng)建好的所有特征， 選擇“組”命令，然后對(duì)“組”進(jìn)行“鏡像”， 完成特征的創(chuàng)建，如圖6-14所示： 圖6-14曲軸對(duì)稱部分的鏡像 F、創(chuàng)建曲軸前端特征 運(yùn)用【拉伸工具】創(chuàng)建曲軸前端軸頸及軸頸處凸臺(tái)部分，新建基準(zhǔn)平面，拉伸去除材 料，完成前端鍵槽的創(chuàng)建。 G創(chuàng)

28、建曲軸后端特征 同樣的方法拉伸生成曲軸后端軸頸部分，運(yùn)用【旋轉(zhuǎn)工具】，選擇【去除材料】，旋轉(zhuǎn)角 度為“360”，調(diào)整去除材料方向，完成曲軸后端部分的創(chuàng)建。 T細(xì)化曲軸兩端特征 在曲軸兩端平面上，運(yùn)用【孔工具】，【陣列工具】，添加螺紋孔。 最后結(jié)果如圖6-15、圖6-16所示。 圖6-15曲軸前端特征 圖6-16曲軸后端特征 發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) I、創(chuàng)建倒圓角及油孔 運(yùn)用“倒圓角”命令，分別對(duì)曲軸主軸頸、連桿軸頸與平衡塊連接處的邊進(jìn)行圓角修整。 運(yùn)用【旋轉(zhuǎn)工具】，新建基準(zhǔn)軸，選擇【去除材料】，創(chuàng)建油孔。 最后結(jié)果如圖6-17所示： 圖6-17曲軸整體特征

29、 第25頁 6.4 曲柄連桿機(jī)構(gòu)其它零件的創(chuàng)建 6.4.1 活塞銷的創(chuàng)建 兩次運(yùn)用【拉伸工具】，首先建立活塞銷的輪廓體，然后選擇【去除材料】，結(jié)果如 圖6-18所示： 圖6-18活塞銷 圖6-19活塞銷卡環(huán) 6.4.2 活塞銷卡環(huán)的創(chuàng)建 運(yùn)用【拉伸工具】完成活塞銷卡環(huán)特征的創(chuàng)建，如圖 6-19所示。 6.4.3 連桿螺栓的創(chuàng)建 A.根據(jù)所選螺栓參數(shù)，運(yùn)用【拉伸工具】創(chuàng)建螺栓的整體輪廓，然后運(yùn)用【螺旋掃描】 創(chuàng)建螺紋，最后結(jié)果如圖6-20所示。 B.運(yùn)用【拉伸工具】創(chuàng)建螺母輪廓，然后選擇【去除材料】，并運(yùn)用【旋轉(zhuǎn)工具】創(chuàng) 建旋轉(zhuǎn)切削特征，然后運(yùn)用【螺旋掃描】創(chuàng)

30、建螺紋，如圖 6-21所示。  第七章 活塞及連桿的裝配 7. 1添加活塞組件 新建組件文件，運(yùn)用【添加元件】，將活塞添加到缺失位置，并向組件中添加活塞銷 卡環(huán)及活塞銷。 裝配圖如圖7-1所示： 圖7-1活塞組裝配圖 7.2 添加連桿體組件 新建組件文件，運(yùn)用【添加元件】，將連桿體添加到“缺失”位置，完成連桿體的裝 配，并向組件中添加連桿襯套，連桿軸瓦，連桿蓋，連桿螺栓。 連桿組件的裝配圖如圖7-2所示： 圖7-2連桿組裝配圖 7.3 曲軸連桿的連接 7.3.1、 新建裝配基準(zhǔn)軸 (1)新建組件文件，在新建的文件中同時(shí)選取兩個(gè)基準(zhǔn)平面，新建基準(zhǔn)軸。

31、(2)新建平面 “ ADTM1、 “ADTM2、 “ADTM3 ,者FF行于 “ ASM_RIGHfT面, 同時(shí)設(shè)間距。 (3)在上一步建立的三個(gè)面上新建基準(zhǔn)軸" AA_3'、"AA_4'、"AA_5'。 如圖7-3所示： 圖7-3新建裝配基準(zhǔn)軸和基準(zhǔn)平面 7.3.2、添加連桿組件 運(yùn)用【添加元件】， “插入”已創(chuàng)建好的連桿組件，選擇“銷釘”選項(xiàng)，分別選取連 桿組件和曲軸的對(duì)應(yīng)面，通過【軸對(duì)齊】和【平移】，使其相互匹配，完成連桿組件的連 接。 7.3.4、 向組件中添加活塞組件 選擇“銷釘”選項(xiàng)，分別選取

32、活塞組件和連桿組件的軸，通過【軸對(duì)齊】使其相匹配, 分別選取活塞組件和連桿組件的的基準(zhǔn)平面，通過【平移】，使這兩個(gè)平面相匹配，選擇 “滑動(dòng)桿”選項(xiàng)，再分別設(shè)置【軸對(duì)齊】和【旋轉(zhuǎn)】，完成“連接定義”。 7.3.5、 裝配其它組件 運(yùn)用同樣的方法向組件中依次添加其它三組連桿組件和活塞組件，完成曲柄連桿機(jī)構(gòu) 的裝配，如圖7-4所示。 圖7-4裝配結(jié)果 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)圓滿完成，根據(jù)本次的設(shè)計(jì)方案，本次設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)最初的目 的和構(gòu)想。 在本次設(shè)計(jì)中也遇到了很多的麻煩與不順利，首先在選定設(shè)計(jì)的題目時(shí)就做出了多次 的修改

33、，剛開始決定選普通的連桿機(jī)構(gòu)，并對(duì)此說明解釋，等完成后發(fā)現(xiàn)感覺像一片說明 類文章，不符合畢業(yè)論文的要求，趕緊換題目再次進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，后來因同學(xué)講解，我最 后決定選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)。于是開始查閱資料，詢問同學(xué)和老師，最后確定發(fā)動(dòng) 機(jī)中的曲柄連桿機(jī)構(gòu)作為研究對(duì)象。 這次的設(shè)計(jì)讓我學(xué)習(xí)的東西很多，特別是在許多力的計(jì)算方面的東西，以前都沒有很 在意的部分公式在這里卻運(yùn)用的很多。因?yàn)橐\(yùn)用到 Pro-E知識(shí)，所以將以前的學(xué)習(xí)的許 多的知識(shí)又重新的鞏固學(xué)習(xí)了一遍，感覺還是收獲了很多知識(shí)。這些東西對(duì)于我現(xiàn)在的工 作都是很有用處的。 本次設(shè)計(jì)能圓滿完成，對(duì)于我而言還是收獲頗豐的，雖然過程有點(diǎn)坎坷，

34、總是有很多 很多問題，但老師一遍又一遍的幫我修改，然我不停的進(jìn)步，從對(duì)論文一竅不通，到現(xiàn)在 能獨(dú)立完成畢業(yè)論文，感覺也是自己的成長(zhǎng)。謝謝我的老師及幫助我的同學(xué)們。 結(jié)束語 不知不覺，大學(xué)4年過去了，在這4年里有成長(zhǎng)，有歡笑，有淚水，感謝陪伴我 4年 的大學(xué)朋友們。論文的寫作也結(jié)束了，心里感慨很多，從一開始尋找論文的題目，然后再 確定論文的題目，從論文資料的查找，到論文修改的過程，每一點(diǎn)都充滿了回憶，這是人 生的一次重要嘗試，也是人生的重要經(jīng)歷。 剛開始對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)一無所知， 只了解簡(jiǎn)單的連桿機(jī)構(gòu)，所以要查閱資料， 一點(diǎn)一點(diǎn)的開始學(xué)習(xí)并了解發(fā)動(dòng)機(jī)以及發(fā)動(dòng)機(jī)里的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，到圖書

35、館查資料，到網(wǎng) 上查資料，詢問任課老師。這讓我接觸了很多很多沒學(xué)過的知識(shí)，開拓了我的眼界，豐富 了我的知識(shí)，從而也間接性的鍛煉了我的動(dòng)手能力以及我的時(shí)間能力，感覺自己在這過程 中學(xué)習(xí)到了好多東西，這些都會(huì)在潛移默化中影響我以后的工作以及生活。 南航是我大學(xué)4年拋灑汗水和淚水的地方，它不僅僅是一個(gè)母校，更是我們廣大南航 人的半個(gè)母親，衷心的希望，多年以后，我還能和朋友們?cè)谀虾皆俅蜗嘤?，聊聊人生，?聊現(xiàn)狀，聊聊家庭，聊聊自己。大學(xué)里友情是人生中的一大財(cái)富，青春不散，我們永遠(yuǎn)在 一起。匆匆那年，匆匆的4年，我會(huì)永遠(yuǎn)記住大學(xué)的4年，以及大學(xué)最后的畢業(yè)論文的創(chuàng) 作。 最后，我想再次感謝一下我敬愛的

36、指導(dǎo)老師們，總是在我搞畢業(yè)論文的過程中給我最 有利的建議和幫助，我對(duì)你們充滿了感激。 參考文獻(xiàn) [1]吉林大學(xué)汽車工程系.汽車構(gòu)造[M].北京：人民交通出版社，2006. [2]袁兆成.內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：機(jī)械工業(yè)出版社， 2008. [3]趙麗英.內(nèi)燃機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究 [M].天津：天津大學(xué)出版社， 2004 [4]束永平，夏長(zhǎng)高.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析 [M].上海：東南大學(xué)出版社，2005 [5]成偉華.汽車概論[M].重慶：重慶大學(xué)出版社， 2008 [6]房志軍.汽油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與有限元分析 [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社 2005

37、[7]余志生.汽車?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2000 [8]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2007 [9]吳宗澤、羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：高等教育出版社,2006 [10]成偉華.汽車I^論[M].重慶：重慶大學(xué)出版社， 2008 [11]關(guān)文達(dá).汽車構(gòu)造（第2版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009 [12]王曉云.曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究 [M].西安：西安建筑科技大學(xué)出版社， 2006 [13]李瑞琴.機(jī)械原理[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2008 結(jié)束語 不知不覺，大學(xué)三年過去了，在這三年里有成

38、長(zhǎng)，有歡笑，有淚水，感謝陪伴我三年 的大學(xué)朋友們。論文的寫作也快結(jié)束了，心里感慨很多，從一開始尋找論文的題目，然后 再確定論文的題目，從論文資料的查找，到論文修改的過程，從正齒輪的認(rèn)識(shí)到制作正齒 輪，每一點(diǎn)都充滿了回憶，這是人生的一次重要嘗試，也是人生的重要經(jīng)歷。 剛開始對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)一無所知， 只了解簡(jiǎn)單的連桿機(jī)構(gòu)，所以要查閱資料, 一點(diǎn)一點(diǎn)的開始學(xué)習(xí)并了解發(fā)動(dòng)機(jī)以及發(fā)動(dòng)機(jī)里的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，到圖書館查資料，到網(wǎng) 上查資料，詢問任課老師。這讓我接觸了很多很多沒學(xué)過的知識(shí)，開拓了我的眼界，豐富 了我的知識(shí)，從而也間接性的鍛煉了我的動(dòng)手能力以及我的時(shí)間能力，感覺自己在這過程 中學(xué)習(xí)到了好

39、多東西，這些都會(huì)在潛移默化中影響我以后的工作以及生活。 一眨眼三年大學(xué)就要過去了，我想感謝一下我的同學(xué)，我的 5個(gè)大學(xué)室友，我的老師 們，總是在我需要幫助時(shí)給予我很大的幫助，讓我能在困難中找到正確的方向，還有我的 老師，總是在我搞畢業(yè)論文的過程中給我最有利的建議和幫助，我對(duì)你們充滿了感激。沙 工是我大學(xué)三年拋灑汗水和淚水的地方，它不僅僅是一個(gè)母校，更是我們廣大沙工人的半 個(gè)母親，衷心的希望，多年以后，我還能和朋友們?cè)谏彻ぴ俅蜗嘤?，聊聊人生，聊聊現(xiàn)狀， 聊聊家庭，聊聊自己。大學(xué)里友情是人生中的一大財(cái)富，青春不散，我們永遠(yuǎn)在一起。 匆匆那年，匆匆的三年，我會(huì)永遠(yuǎn)記住大學(xué)的三年，以及大學(xué)最后的畢業(yè)論文的創(chuàng)作。