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复式内燃机中曲柄连杆机构设计【摘要】 在工作冲程中,曲柄连杆机构在高温高压气体的推动下,将活塞所作的直线运动转变为曲轴、飞轮的旋转运动,即把燃油燃烧所产生的热能转变为曲轴、飞轮旋转的机械能。 【关键词】 曲轴 飞轮 热能 机械能 Abstract:In the work, the crank rod system which drives by the high temperature and high pressure gas changes the linear motion of the pistons into the rotation motion of the crank- shaft, flywheel, namely, the heat energy of fuel combustion is changed into the mechanical energy from the crankshaft, flywheel spinning. 1. 曲柄连杆机构的载荷计算 曲柄连杆机构运动见图如图所示。A点表示曲轴的旋转中心,B点表示连杆与曲柄的连接点,C点表示连杆与滑块的连接点,AB表示曲柄半径,BC表示连杆长度。 滑块受力分析:即又腔内传来的压力,作用于上面的外部载荷包括工作载荷Fg、导轨的摩擦力Ff和由于速度变化而产生 的惯性力Fa。 1.1工作载荷: F=PS =0.98Mpa×3.14×0.01m2=30772N =30KN 1.2导轨摩擦载荷:Ff =μ(G+FN) 其中,G――运动部件受重力; FN ――外载荷作用于导轨上的正压力; 由设计参数,滑杆的体积 =3.14×0.0332 ×0.1=0.00034m3 由于铁的密度为,所以活塞杆的重力为: 查表可以得到, ,且FN=0,所以代入公式得: 1.3惯性载荷 惯性载荷的计算公式为 一般 所以惯性载荷为: 综上,所以总的载荷为: 2.曲轴主要参数的设计 2.1主轴颈的直径d0 其中,Pg为公称压力,单位为KN,由设计值Pg=30.8KN;代入, 取30mm。 2.2曲柄销直径dA dA(1.1~1.4)d0,取为 35mm。 2.3轴颈长度 ,取为40mm。 2.4支承轴长度l0 l0=(1.5~2.2) d0 ,取为45mm。 2.5圆角半径r r=(0.08~0.10)d0 ,取为3mm。 2.6曲柄厚度s s=(0.5~0.6)d0 ,取为15mm。 3.连杆的设计 连杆的作用是将活塞承受的力传给曲轴,从而推动曲轴作旋转运动。因此,其两端给安装一个轴承,分别连接活塞销于曲轴销。连杆于活塞连接的部分称为连杆小头,与曲轴销连接的部分称为连杆大头,中间的部分称为杆身。为了润滑活塞销和轴承,连杆小头钻有集油孔或铣有油槽,用以收集发动机运转时被激涨起来的机油,以便润滑。连杆杆身通常做成“工”字形断面,以保证在合适的刚度和强度下有最小的质量。连杆大头有剖分式和整体式两种。整体式连杆倒头相应的曲轴采用组合式曲轴,用轴承与曲柄销相连。连杆大头的内孔表面有很高的关洁度,以便与连杆轴瓦(或滚针轴承)紧密结合。 3.1连杆结构设计要点 3.1.1绝大多数情况下,小头总是采用滑动轴承的。 3.1.2设计连杆大头时,应在保证强度和刚度的条件下,尺寸尽量小,重量尽量轻。 3.1.3为了减少应力集中,连杆大头处各处形状都应圆滑。 3.1.4连杆小头不仅要具有足够的强度和刚度,同时还要考虑小头轴瓦的摩擦,磨损问题。 3.1.5连杆小头上应设有合适的油孔或油槽。 3.1.6要有足够的强度,保证其在脉动的活塞力的作用下,不会发生失效破坏。 3.1.7大小头和杆身要有足够的刚度,防止其承受拉压载荷时发生过大的变形。 4.轴承的选取 选用的是深沟球轴承6007,其参数为 C=31200,Co=22200. 根据受力分析,R=30800N, 因为Fa=0N, 所以R=30800N,A=0N,X1=0.56,R1 =17246 校核轴承寿命 其中,,对于深沟球轴承,C=3, 代入公式中,得 一般要求, ,所以符合使用条件。 5.曲柄连杆机构的功用 在工作冲程中,曲柄连杆机构在高温高压气体的推动下,将活塞所作的直线运动转变为曲轴、飞轮的旋转运动,即把燃油燃烧所产生的热能转变为曲轴、飞轮旋转的机械能。 进气冲程时,活塞向下止点移动吸入新鲜空气;压缩冲程结