kw四沖程汽油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)電子.doc

學(xué) 號： 0120707210133題 目100kw四沖程汽油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)學(xué) 院汽車工程學(xué)院專 業(yè)熱能與動(dòng)力工程班 級0701姓 名劉玲玲指導(dǎo)教師羅馬吉2010年11月23日目 錄0前言-41汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)-4 1.1初始條件-4 1.2發(fā)動(dòng)機(jī)類型-4 1.2.1沖程數(shù)的選擇-4 1.2.2冷卻方式-4 1.2.3汽缸數(shù)與氣缸布置方式-4 1.3基本參數(shù)-4 1.3.1形成缸徑比的選擇-4 1.3.2氣缸工作容積V，缸徑D的選擇-42熱力學(xué)計(jì)算-6 2.1熱力循環(huán)基本參數(shù)的確定-6 2.2P-V圖的繪制-6 2.3P-V圖的調(diào)整-73運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算-8 3.1曲柄連桿機(jī)構(gòu)的類型-8 3.2連桿比的選擇-8 3.3活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律-83.4連桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律-104動(dòng)力學(xué)計(jì)算-10 4.1質(zhì)量轉(zhuǎn)換-104.2作用在活塞上的力 -11 4.2.1作用在活塞銷上的力-11 4.2.2慣性力-144.3輸出合成轉(zhuǎn)矩-155曲軸零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-15 5.1曲軸的工作條件，結(jié)構(gòu)形式和材料的選擇-15 5.1.1曲軸的工作條件和設(shè)計(jì)要求-15 5.1.2曲軸的結(jié)構(gòu)形式-16 5.1.3曲軸的材料-16 5.2曲軸主要尺寸的確定和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)-16 5.2.1主要尺寸-16 5.2.2一些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)-175.2.2.1油道布置-175.2.2.2曲軸兩端的結(jié)構(gòu)-175.2.2.3曲軸的止推-185.2.2.4過渡圓角-185.2.2.5平衡分析-186曲軸強(qiáng)度的校核-196.1曲軸的彎曲強(qiáng)度校核-196.2曲軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核-217小結(jié)-238參考文獻(xiàn)-24附錄-25附表1-25附錄2-25附錄3-29100kw四行程汽油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)0前言曲軸是內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵零件，其尺寸大小在很大程度上影響著內(nèi)燃機(jī)的外形尺寸和重量以及工作可靠和壽命。曲軸的破壞事故可能引起其他零件的嚴(yán)重?fù)p壞。為了更深入地了解曲軸乃至發(fā)動(dòng)機(jī)，學(xué)校為我們安排了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是100kw四行程汽油機(jī)曲軸的設(shè)計(jì)。1. 汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)11初始條件額定功率：P100KW 平均有效壓力:=0.81.2MPa活塞平均速度：Vm<18ms12發(fā)動(dòng)機(jī)類型1.2.1沖程數(shù)的選擇四沖程（=4）1.2.2冷卻方式水冷 1.2.3氣缸數(shù)與氣缸布置方式直列式四缸機(jī)（i=4）1.3基本參數(shù)1.3.1行程缸徑比SD的選擇 初步選擇行程缸徑比為SD=1.01.3.2氣缸工作容積V，缸徑D的選擇根據(jù)內(nèi)燃機(jī)學(xué)的基本計(jì)算公式：P=Pme*Vs*i*n（30）Vm=S*n30000Vs=D*S4000000 其中Pe為發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率，依題100kw Pme為發(fā)動(dòng)機(jī)的平均有效壓力，依題為 Vs 為氣缸的工作容積，單位為L i為發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)目 ，依題為4 n 為發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min Vm為活塞的平均速度，依題取為16m/s S為發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的行程,單位為mm D為發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸直徑,單位為mm為發(fā)動(dòng)機(jī)的行程數(shù)，依題為4根據(jù)以上的條件代入以上公式得：D=S=89.2mm , n=5380.8 r/min , Vs=0.557L將額定轉(zhuǎn)速n取整為5200r/minVs=0.577LD=92.3mm再由S/D=1.0計(jì)算并同D一樣圓整得S=92mm，D=92mm根據(jù)計(jì)算得出的D和S計(jì)算實(shí)際的單缸排量、行程缸徑比、平均有效壓力和活塞平均速度得Vs=0.61LS/D=1.0Pme=0.946MPaVm=15.95m/s利用以上算出的實(shí)際Pme、Vm值與給定值比較，他們應(yīng)與同用途類型先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)水平相當(dāng)。本設(shè)計(jì)曲軸一些基本參數(shù)見表一。2熱力學(xué)計(jì)算 汽油機(jī)利用化油器對供給氣缸的混合氣進(jìn)行定量調(diào)節(jié)，以適應(yīng)汽油機(jī)負(fù)荷變化的需要。汽油機(jī)的工作過程包括進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個(gè)過程。在本設(shè)計(jì)過程中，先確定熱力循環(huán)基本參數(shù)然后重點(diǎn)針對壓縮和膨脹過程進(jìn)行計(jì)算，繪制P-V圖并校核。2.1熱力循環(huán)基本參數(shù)的確定 根據(jù)參考文獻(xiàn)【汽車拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)】壓縮過程絕熱指數(shù)n=1.321.38，初步取n=1.35 膨脹過程絕熱指數(shù)n=1.231.28，初步取n=1.25 根據(jù)參考文獻(xiàn)【內(nèi)燃機(jī)學(xué)】汽油機(jī)壓縮比=612，初取=9 根據(jù)參考文獻(xiàn)【發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)】p=69，初取p=62.2P-V圖的繪制通常情況下，壓縮始點(diǎn)的壓強(qiáng)在Pa=（0.80.9）（為當(dāng)?shù)卮髿鈮毫χ担?，假定外?0.10MPa，選定Pa=0.09 MPa，將壓縮過程近似看作絕熱過程，由上一步n=1.35，并利用PV=const，利用前面計(jì)算所得單缸容積，可以在excel中繪出壓縮過程線?；旌蠚怏w在氣缸中壓縮后，經(jīng)等容加熱，利用值可得最大爆發(fā)壓力值，膨脹過程類似于壓縮過程，n由上一步取得1.25，繪出膨脹線。最后連接膨脹終點(diǎn)和壓縮始點(diǎn)。得出理論的P-V圖。簡化的條件為：假設(shè)工質(zhì)是理想氣體，其物理常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣物理常數(shù)相同。假設(shè)工質(zhì)是在閉口系統(tǒng)中作封閉循環(huán)。假設(shè)工質(zhì)的壓縮及膨脹是絕熱等熵過程。假設(shè)燃燒過程為等容加熱過程，工質(zhì)放熱為定容放熱。Pa=Pc, Pa=0.09MPa, Va=Vc+Vs, Vs=0.61L, =9,得Va=0.69L,Vc=0.076L Pc=1.75MPaPz=p* Pc=12.23MPa。Pz=Pb，Pb=0.785MPa。理論的P-V圖如下圖所示： 圖12.3 P-V圖的調(diào)整 實(shí)際的P-V圖和利用多變過程狀態(tài)方程繪制的P-V圖還存在一些差別，主要是點(diǎn)火提前角和配氣相位的原因。對上圖作以下調(diào)整：最大爆發(fā)壓力：P取理論水平的2/3，具體值為8.15MPa<8.5MPa，以此值與原圖形相交，水平線以上的部分去掉，余下部分作些調(diào)整。考慮到實(shí)際過程與理論過程的差異，最大爆發(fā)壓力發(fā)生在上止點(diǎn)之后1215，選擇最高爆發(fā)壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后12.點(diǎn)火提前角：據(jù)資料得常用的范圍是2030，經(jīng)調(diào)整后取26。排氣提前角：常使用的范圍是4080，經(jīng)調(diào)整后取60。調(diào)整后的P-V圖如下： 圖2由熱力學(xué)計(jì)算所繪制的示功圖為理論循環(huán)的示功圖，其圍成的面積表示的是汽油機(jī)所做的指示功數(shù)值由對示功圖積分后求得的面積來表示。由理論P(yáng)-V圖可求解出該示功圖下的指示功的大小。經(jīng)過計(jì)算后得： =N*Pm*0.02*1000=688JN為理論P(yáng)-V圖中的格子數(shù)，由圖知為86，Pm為每小格縱坐標(biāo)表示的壓強(qiáng)值為0.4MPa，0.02L表示每小格橫坐標(biāo)表示的容積值。所以汽油機(jī)的平均有效壓力： =*/=688*0.85/0.00061=0.959MPa代入公式得P=101.38KW其中為汽油機(jī)的機(jī)械效率，與前面計(jì)算的結(jié)果大致一樣，在4%以內(nèi)，故上面選取的參數(shù)和以后的相關(guān)計(jì)算在滿足制造的同時(shí)能夠前后一致。3.運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算3.1曲柄連桿機(jī)構(gòu)的類型在往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)中基本上采用三種曲柄連桿機(jī)構(gòu)：中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)，偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)和關(guān)節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)。其中中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用最廣泛。本次設(shè)計(jì)選擇中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)。3.2連桿比的選擇據(jù)【發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)】知，=1/31/5，車用發(fā)動(dòng)機(jī)多用小連桿，初選=1/4.3.3活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律 活塞位移：=0.25，為曲軸半徑，r=S/2=92/2=46mm 經(jīng)計(jì)算后X-圖如下： 圖3活塞速度：V=r（Sin+Sin2/2） =n/30 n=5200r/min r=0.046m經(jīng)計(jì)算后V-圖如下： 圖4活塞加速度：a=r（Cos+ Cos2）經(jīng)計(jì)算后a-圖如下： 圖53.4連桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律 連桿式做復(fù)合平面運(yùn)動(dòng)，即其運(yùn)動(dòng)是由隨活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及繞活塞銷的擺動(dòng)合成。連桿相對于氣缸中心的擺角為=arcsin（sin）經(jīng)計(jì)算后-圖如下： 圖64.動(dòng)力學(xué)計(jì)算4.1 質(zhì)量轉(zhuǎn)換沿氣缸軸線作直線運(yùn)動(dòng)的活塞組零件，可以按質(zhì)量不變的原則簡單相加，并集中在活塞銷中心。mp=mpi勻速旋轉(zhuǎn)的曲拐質(zhì)量，可以按產(chǎn)生離心力不變的原則換算，并集中在曲柄銷的中心mc=miri/rmi曲拐單元的質(zhì)量，ri各單元的旋轉(zhuǎn)半徑 做平面運(yùn)動(dòng)的連桿組，根據(jù)動(dòng)力學(xué)等效性的質(zhì)量，質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量守恒三原則進(jìn)行質(zhì)量換算。3個(gè)條件決定三個(gè)未知數(shù)，可用位于比較方便的位置上即連桿小頭，大頭和質(zhì)心處三個(gè)質(zhì)量來代替連桿。實(shí)際結(jié)果表明m與m、m相比很小，為簡化受力分析，常用集中在連桿小頭和大頭的2個(gè)質(zhì)量代替連桿。 0.253kg=0.202kg往復(fù)質(zhì)量：m= + m=1.8=0.455kg旋轉(zhuǎn)質(zhì)量：mr=m+ m=2.276kg其中D=92mm，l為活塞厚度l=8mm，活塞材料為共晶鋁合金：=2.7g/cm3，H為活塞高度H=（0.81.0）D=83.7mm4.2作用在活塞上的力作用在活塞銷中心的力，是P和的合力，P為氣體作用力，為往復(fù)慣性力4.2.1作用在活塞銷上的力氣體作用力在曲柄連桿中的傳遞情況如圖7，F(xiàn)對連桿產(chǎn)生拉力，還對氣缸產(chǎn)生側(cè)向力F=1/4D（P-P） P活塞頂上的壓力，-活塞背壓 側(cè)壓力 =Ptan 連桿力=P/cos 切向力= sin(+)=P 徑向力 =cos(+)=P 綜合應(yīng)用上述等式，求解出各力隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化曲線。把計(jì)算過程的相關(guān)數(shù)據(jù)收錄在附錄3中。引入的角是連桿和氣缸中心線方向的夾角，它和曲軸轉(zhuǎn)角滿足下列關(guān)系式：lsin=rsin 圖7 =-0.491() 圖8 P= + P 圖9 =Ptan 圖10 =P/cos 圖11=P 圖12 =P 圖134.2.2慣性力往復(fù)慣性力Fj在機(jī)構(gòu)中的傳遞情況與Fg很相似，F(xiàn)j也使機(jī)構(gòu)受負(fù)荷，也產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和傾覆力矩，由于Fj對汽缸蓋沒有作用，所以它不能在機(jī)內(nèi)自行抵消，是向外表現(xiàn)的力，需要由支承承受。 圖14旋轉(zhuǎn)慣性力Fr=mrr2，當(dāng)曲軸角速度不變時(shí)，F(xiàn)r大小不變，其方向總是沿著曲軸半徑向外。如果不用結(jié)構(gòu)措施（如平衡塊）消除，它也是自由力，使曲軸軸承和內(nèi)燃機(jī)承受支反力，它不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和傾覆力矩。4.3合成扭矩 在討論輸出合成扭矩時(shí)，要把氣體力和往復(fù)慣性力合成。雖然往復(fù)慣性力對輸出轉(zhuǎn)矩的平均值沒有影響，但對輸出轉(zhuǎn)矩瞬時(shí)值的影響很大。多缸內(nèi)燃機(jī)的總轉(zhuǎn)矩等于不同相位的各缸轉(zhuǎn)矩的疊加，對于發(fā)火間隔角均勻的內(nèi)燃機(jī)來說，總轉(zhuǎn)矩曲線是將各缸轉(zhuǎn)矩曲線錯(cuò)開一個(gè)相當(dāng)于發(fā)火間隔角（=720/i）的距離，然后疊加的結(jié)果，其變化周期就是。5.曲軸零件的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.1曲軸的工作條件，結(jié)構(gòu)形式和材料的選擇5.1.1曲軸的工作條件和設(shè)計(jì)要求 曲軸的基本工作載荷是彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷；對內(nèi)不平衡的發(fā)動(dòng)機(jī)，曲軸還承受內(nèi)彎矩和剪力；未采取扭轉(zhuǎn)振動(dòng)減振措施的曲軸還可能作用著幅值較大的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)彈性力矩。這些載荷都是交變性的，可能引起曲軸疲勞失效。實(shí)踐表明，彎曲載荷具有決定性作用，彎曲疲勞失效是主要的破壞形式。因此，曲軸結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的研究重點(diǎn)是彎曲疲勞強(qiáng)度，曲軸設(shè)計(jì)上要致力于提高曲軸的疲勞強(qiáng)度。 曲軸形狀復(fù)雜應(yīng)力集中相當(dāng)嚴(yán)重，特別是在連桿軸頸與曲柄臂的過渡圓角處和潤滑油孔出口附近的應(yīng)力集中尤為突出。曲軸的設(shè)計(jì)制造要特別注意，設(shè)法緩和應(yīng)力集中現(xiàn)象，強(qiáng)化應(yīng)力集中的部位。曲軸各軸頸在很高的比壓下，以很大的相對速度在軸承中發(fā)生滑動(dòng)摩擦。為了提高曲軸的使用壽命，應(yīng)使各摩擦表面耐磨，并匹配好適當(dāng)條件的軸瓦。曲軸的剛度亦很重要，所以設(shè)計(jì)曲軸時(shí)應(yīng)保證曲軸有盡可能高的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。曲軸是內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)件，其主要結(jié)構(gòu)的尺寸選擇，還要照顧到內(nèi)燃機(jī)強(qiáng)化，適當(dāng)留出發(fā)展余地。5.1.2曲軸的結(jié)構(gòu)形式曲軸從整體結(jié)構(gòu)上看可以分為整體式和組合式，從支承方式看，曲軸有全支承結(jié)構(gòu)和浮動(dòng)支承結(jié)構(gòu)，為了提高曲軸的彎曲強(qiáng)度和剛度，現(xiàn)代多缸內(nèi)燃機(jī)的曲軸都采用全支承結(jié)構(gòu)。5.1.3曲軸的材料 曲軸材料一般使用45，40Cr，35Mn2等中碳鋼和中碳合金鋼。軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理，最后進(jìn)行精加工。目前球磨鑄鐵由于性能優(yōu)良，加工方便，價(jià)格便宜廣泛的用于曲軸材料。本設(shè)計(jì)采用QT800.5.2曲軸主要尺寸的確定和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)5.2.1主要尺寸綜合以上考慮，確定主要尺寸如下：主軸頸：D1=（0.65-0.75）D=64.4mm L1=（0.3-0.45）D=39.56mm曲柄銷：D2=（0.6-0.65）D=57.96mm L2=（0.35-0.45）D=35.88mm曲柄臂：h=（0.18-0.25）D=20.24mm b=（0.75-1.2）D=90.16mm根據(jù)主軸頸長度和曲柄銷長度以及曲柄臂的厚度，確定缸心距為 L=2h+L1+L2=115.92mm5.2.2一些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)5.2.2.1油道布置 在確定主軸頸上油道入口和曲柄銷上油道出口的位置時(shí)，既要考慮到有利于供油又要考慮到油孔對軸頸強(qiáng)度的影響最小。曲柄銷油孔多數(shù)選擇在曲拐平面運(yùn)轉(zhuǎn)前方=的范圍內(nèi)。實(shí)驗(yàn)表明，若油孔偏向主軸頸圓角側(cè)，則主軸頸圓角發(fā)生裂紋的時(shí)間提前，甚至導(dǎo)致破壞。又曲軸的扭轉(zhuǎn)疲勞破壞大多數(shù)是從應(yīng)力集中的油孔邊緣或過渡圓角處開始的，因此應(yīng)盡量減少油孔處的應(yīng)力集中，油孔邊緣的過渡圓角半徑取得較大并進(jìn)行拋光。5.2.2.2曲軸兩端的結(jié)構(gòu) 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。曲軸后端設(shè)有法蘭或加粗的軸頸，飛輪與后端螺栓和定位銷連接。定位銷用來保證重裝飛輪時(shí)保持飛輪與曲軸的裝配位置。故定位銷的布置是不對稱的或只有一個(gè)。這種連接方式結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。 另外發(fā)動(dòng)機(jī)的各種輔助裝置的驅(qū)動(dòng)齒輪或皮帶輪及配氣正時(shí)齒輪也裝在曲軸前端。5.2.2.3曲軸的止推曲軸由于受熱膨脹而伸長或受斜齒輪及離合器等的軸向力會(huì)產(chǎn)生軸向移動(dòng)，為防止曲軸的軸向位移，在曲軸與機(jī)體之間設(shè)置止推軸承。止推軸承只能設(shè)置一個(gè)，以使曲軸相對于機(jī)體能自由地沿軸向作熱膨脹。曲軸軸向間隙應(yīng)保持=0.050.2mm，其他各主軸承端面間隙應(yīng)保證曲軸受熱伸長時(shí)能自由延伸。5.2.2.4過渡圓角主軸頸到曲柄臂的國度圓角半徑R對于曲軸彎曲疲勞強(qiáng)度影響很大，增加圓角對于提高曲軸疲勞強(qiáng)度非常有利，但對于表面耐磨性有不利影響，在保證耐磨條件下取最大圓角。一般R取為2mm。5.2.2.5平衡分析直列四缸機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣性力，一階往復(fù)慣性力，旋轉(zhuǎn)慣性力矩，一階往復(fù)慣性力矩，二階往復(fù)慣性力矩都可以平衡。具體分析如下：1）旋轉(zhuǎn)慣性力R Rrx=m*r*sin=0 Rry=m*r*Cos=0 Rr= (Rrx)+( Rry)1/2=02)一階往復(fù)慣性力P=-m*r*Cos=0 3)二階往復(fù)慣性力P =-m*r*Cos2=-4 m*r*Cos2=04）旋轉(zhuǎn)慣性力矩 M=Rrx*r*Cos=2 m*r*sin2=0 M= Rry r*sin=2 m*r*sin2=0 M=M-M=05）一階往復(fù)慣性力矩 M=P*r=-m*r*Cos=06）二階往復(fù)慣性力矩 M=P*r=-m*r*Cos=06.曲軸強(qiáng)度的校核6.1 曲軸的彎曲強(qiáng)度校核 圓角彎曲名義應(yīng)力= = (b:曲柄的寬度，h：曲柄厚度) =90.16*/6=6155.79 =*a其中a為曲柄中心到主軸頸中心的距離。a=29.9 =其中:曲柄銷承受的來自連桿力中沿曲柄銷半徑方向的力。 ：連桿旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力。根據(jù)連桿大小頭質(zhì)量和長度的關(guān)系式，一般情況下 ：=9:2，所以=4.5*0.202=0.909kg ：曲柄銷離心力。估算 =0.743kg :曲柄離心力。=0.56=0.56*0.743=0.416kg ：平衡重離心力。=0.5=0.5*0.416=0.208kg由于知道 = 其中 ，=6644.2*=6644.2*7.366=48941.2N(見附錄3) =6644.2*=6644.2*(-1.04)=-6910.0N(見附錄3) =（+2-2）r =(0.909+0.743+2*0.416-2*0.208)*0.046* =28182.9N =10379.2N =-17546.45N =*a=10379.2*29.9=310338.1mm =*a=-17546.45*29.9=-524638.9mm則=310338.1/6155.79=50.4MPa =-17546.45/6155.79=-8.52MPa :圓角彎曲名義應(yīng)力幅值 =29.46MPa ：平均應(yīng)力 =20.94MPa =)其中：有效總不均勻度系數(shù)，=1+*（-1） ：應(yīng)力集中敏感系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=0.7 則 =1+0.7*（1.46-1）=1.322 ：曲軸材料對稱循環(huán)彎曲疲勞極限。參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=350MPa ：強(qiáng)化系數(shù)，由于設(shè)計(jì)時(shí)選取的加工工藝為滾壓圓角，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=1.6 ：絕對尺寸影響系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=0.91 ：材料對應(yīng)應(yīng)力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=0.10則=350/(1.322*29.46/(1.6*0.91)+0.1*24.54)=11.86=350/11.86=29.5MPa :圓角彎曲形狀系數(shù)，=/= :標(biāo)準(zhǔn)曲軸的彎曲形狀系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=2.2 :軸頸重疊度影響系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=0.94 : 曲柄寬度影響系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=0.84 : 曲柄銷空心度影響系數(shù)， 參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=1 : 軸頸減重孔偏心距離影響系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=1 : 與圓角連接的曲柄銷中減重孔至主軸頸的距離l的影響系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=1.17所以=2.2*0.94*0.84*1*1*1.17=2.03 =/=50.4/2.03=24.8MPa<29.5MPa滿足，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。6.2曲軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核 ：圓角名義扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 =/其中：曲柄銷抗彎斷面系數(shù) =/32=3.14*/32=19105.8() ：曲柄銷圓角所受扭矩 =-r=()r 其中：曲柄銷承受的來自連桿力中沿曲柄銷半徑切向的力由前所述，可知=/4 其中 =/4=3.96*=26311.2N=/4=-0.962*=-6391.8N:主軸頸受到的支座支反力，對于對稱結(jié)構(gòu)的曲軸，=/2所以，=26311.2*46/2=605157.6Nmm =-6391.8*46/2=-204537.6Nmm =/=605157.6/19105.8=31.67MPa =/=-204537.6/19105.8=-10.7MPa =(31.67+10.7)/2=21.2MPa =(31.67-10.7)/2=10.49MPa =) 其中：材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=200MPa ：有效總不均勻度系數(shù)，1+*（-1）則1+0.7*（1.32-1）=1.73 ：應(yīng)力集中敏感系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知 ：因圓角半徑過小引起的固有應(yīng)力集中系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=1.32 ：強(qiáng)化系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=1.6 ：尺寸系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=0.89 ：材料對應(yīng)力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=0.05 =200/(1.73*29.46)/(1.6*0.89)+0.05*10.49=5.51 :圓角扭轉(zhuǎn)形狀系數(shù)，=/其中：軸線對稱之階梯軸的扭轉(zhuǎn)形狀系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=1.30 ：曲柄寬度影響系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=1.57 ：曲柄厚度影響系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=1.26 : 軸頸重疊度影響系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=0.89 ：軸頸空心偏心距影響系數(shù)，參考內(nèi)燃機(jī)手冊知=1.0 =1.30*1.57*1.26*0.89*1.0=2.23 =/=31.67/2.23=14.2MPa =200/5.51=36.3MPa14.2MPa 滿足， <該曲軸能達(dá)到設(shè)計(jì)使用的性能要求。 7小結(jié)通過這次汽車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，我對專業(yè)課的基礎(chǔ)知識進(jìn)行了深一層次的學(xué)習(xí)、整理，了解到隨著內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展與強(qiáng)化，曲軸的工作條件愈加嚴(yán)酷，所以設(shè)計(jì)上正確選擇曲軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸、材料與工藝變得越來越重要，以期獲得滿意的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。通過查閱各種設(shè)計(jì)手冊和教材，參考網(wǎng)絡(luò)資源，我終于完成了課程設(shè)計(jì)，收獲了很多。8參考文獻(xiàn)1 楊連生內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)北京：中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，19812 徐兀汽車發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)人民交通出版社3 唐增寶，何永然，劉安俊機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)武漢：華中科技大學(xué)出版社，19994 周龍保內(nèi)燃機(jī)學(xué)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20055 陳家瑞.汽車構(gòu)造. 人民交通出版社，20026 吳兆漢內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)北京：北京理工大學(xué)出版社，19907 沈維道工程熱力學(xué)北京：高等教育出版社，2002附 錄附表1 一些需要的參數(shù)活塞行程S（mm）活塞直徑D(mm)轉(zhuǎn)速n（r/min）往復(fù)慣性質(zhì)量mj(kg)壓縮比余隙容積Vc（L)929252000.45590.076曲柄半徑r(mm)連桿長度l(mm)半徑/長度比曲柄角速度（rad/s)進(jìn)氣壓力Pa（MPa)壓力升高比461840.25544.30.096多變指數(shù)n1多變指數(shù)n2氣缸總?cè)莘eVa(L)排量（L)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量mr(kg)活塞面積Fh（cm2)1.351.250.690.612.27666.5 附表2 運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算圖表對應(yīng)弧度X（m）V(m/s)a（m/s)氣缸體積（L）Pg（MPa）00.0000 0.0000 0.0000 17033.0068 0.0000 0.0760 0.0900 50.0873 0.0002 2.7255 16929.4002 -0.2421 0.0775 0.0900 100.1745 0.0009 5.4179 16620.5478 -0.1364 0.0818 0.0900 150.2618 0.0020 8.0446 16112.3002 0.1633 0.0890 0.0900 200.3491 0.0034 10.5745 15414.2406 0.2303 0.0989 0.0900 250.4363 0.0053 12.9781 14539.4385 -0.0331 0.1115 0.0900 300.5236 0.0076 15.2284 13504.1139 -0.2496 0.1265 0.0900 350.6109 0.0102 17.3010 12327.2241 -0.1073 0.1438 0.0900 400.6981 0.0131 19.1750 11029.9823 0.1874 0.1633 0.0900 450.7854 0.0163 20.8328 9635.3237 0.2144 0.1846 0.0900 500.8727 0.0198 22.2609 8167.3344 -0.0656 0.2076 0.0900 550.9599 0.0235 23.4493 6650.6588 -0.2526 0.2320 0.0900 601.0472 0.0273 24.3923 5109.9020 -0.0763 0.2575 0.0900 651.1345 0.0313 25.0879 3569.0466 0.2082 0.2838 0.0900 701.2217 0.0353 25.5380 2050.8971 0.1947 0.3108 0.0900 751.3090 0.0395 25.7479 576.5699 -0.0971 0.3382 0.0900 801.3963 0.0436 25.7263 -834.9577 -0.2511 0.3656 0.0900 851.4835 0.0477 25.4844 -2167.2279 -0.0440 0.3929 0.0900 901.5708 0.0518 25.0363 -3406.6014 0.2254 0.4198 0.0900 951.6581 0.0557 24.3976 -4542.4669 0.1717 0.4462 0.0900 1001.7453 0.0596 23.5855 -5567.3586 -0.1269 0.4718 0.0900 1051.8326 0.0633 22.6184 -6476.9765 -0.2451 0.4964 0.0900 1101.9199 0.0668 21.5148 -7270.1132 -0.0111 0.5199 0.0900 1152.0071 0.0702 20.2932 -7948.4889 0.2386 0.5422 0.0900 1202.0944 0.0733 18.9718 -8516.5034 0.1457 0.5631 0.0900 1252.1817 0.0762 17.5677 -8980.9113 -0.1546 0.5826 0.0900 1302.2689 0.0789 16.0969 -9350.4347 -0.2347 0.6005 0.0900 1352.3562 0.0814 14.5738 -9635.3237 0.0221 0.6169 0.0900 1402.4435 0.0836 13.0110 -9846.8820 0.2476 0.6316 0.0900 1452.5307 0.0856 11.4194 -9996.9716 0.1172 0.6446 0.0900 1502.6180 0.0873 9.8079 -10097.5126 -0.1797 0.6559 0.0900 1552.7053 0.0887 8.1834 -10159.9962 -0.2201 0.6655 0.0900 1602.7925 0.0899 6.5513 -10195.0246 0.0549 0.6733 0.0900 1652.8798 0.0908 4.9151 -10211.8936 0.2521 0.6794 0.0900 1702.9671 0.0915 3.2771 -10218.2315 0.0868 0.6838 0.0900 1753.0543 0.0919 1.6386 -10219.7054 -0.2016 0.6864 0.0900 1803.1416 0.0920 0.0000 -10219.8041 -0.2017 0.6873 0.0900 1853.2289 0.0919 -1.6386 -10219.7054 0.0868 0.6864 0.0902 1903.3161 0.0915 -3.2771 -10218.2315 0.2521 0.6838 0.0906 1953.4034 0.0908 -4.9151 -10211.8936 0.0549 0.6794 0.0914 2003.4907 0.0899 -6.5513 -10195.0246 -0.2201 0.6733 0.0925 2053.5779 0.0887 -8.1834 -10159.9962 -0.1797 0.6655 0.0940 2103.6652 0.0873 -9.8079 -10097.5126 0.1172 0.6559 0.0959 2153.7525 0.0856 -11.4194 -9996.9716 0.2476 0.6446 0.0981 2203.8397 0.0836 -13.0110 -9846.8820 0.0221 0.6316 0.1009 2253.9270 0.0814 -14.5738 -9635.3237 -0.2347 0.6169 0.1041 2304.0143 0.0789 -16.0969 -9350.4347 -0.1546 0.6005 0.1080 2354.1015 0.0762 -17.5677 -8980.9113 0.1457 0.5826 0.1125 2404.1888 0.0733 -18.9718 -8516.5034 0.2386 0.5631 0.1178 2454.2761 0.0702 -20.2932 -7948.4889 -0.0111 0.5422 0.1240 2504.3633 0.0668 -21.5148 -7270.1132 -0.2451 0.5199 0.1312 2554.4506 0.0633 -22.6184 -6476.9765 -0.1269 0.4964 0.1396 2604.5379 0.0596 -23.5855 -5567.3586 0.1717 0.4718 0.1496 2654.6251 0.0557 -24.3976 -4542.4669 0.2254 0.4462 0.1613 2704.7124 0.0518 -25.0363 -3406.6014 -0.0440 0.4198 0.1751 2754.7997 0.0477 -25.4844 -2167.2279 -0.2511 0.3929 0.1915 2804.8869 0.0436 -25.7263 -834.9577 -0.0971 0.3656 0.2110 2854.9742 0.0395 -25.7479 576.5699 0.1947 0.3382 0.2344 2905.0615 0.0353 -25.5380 2050.8971 0.2082 0.3108 0.2627 2955.1487 0.0313 -25.0879 3569.0466 -0.0763 0.2838 0.2970 3005.2360 0.0273 -24.3923 5109.9020 -0.2526 0.2575 0.3388 3055.3233 0.0235 -23.4493 6650.6588 -0.0656 0.2320 0.3900 3105.4105 0.0198 -22.2609 8167.3344 0.2144 0.2076 0.4530 3155.4978 0.0163 -20.8328 9635.3237 0.1874 0.1846 0.5307 3205.5851 0.0131 -19.1750 11029.9823 -0.1072 0.1633 0.6264 3255.6723 0.0102 -17.3010 12327.2241 -0.2496 0.1438 0.7434