曲轴是发动机最重要的机件之一，它的尺寸参数在很大程度上不但影响着发动机的整体和质量，而且影响着发动机的可靠性和寿命。主要是承受连杆传来的力，并将其转变为扭矩，然后通过飞轮输出，另外，还用来驱动发动机的配气机构及其他辅助装置。因此设计曲轴时要求：（1）有足够的耐疲劳载荷强度。以耐弯曲疲劳载荷为主。（2）有足够的承压面积，轴颈表面要耐摩擦。（3）尽量减少应力集中。（4）刚度要好，变形小，否则会使其他零件的工作条件恶化。 (二)连杆组设计 连杆组的功用是将作用在活塞上的气体压力传给曲轴，并将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动，与连杆大头一起作旋转运动，连杆杆身作复杂的平面运动。主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷。因此，在设计时应首先保证连杆具有足够的疲劳强度和结构刚度。 其中又分为连杆大头,连杆小头和连杆杆身设计。（1）连杆大头联结连杆和曲轴，要求有足够的强度和刚度，否则将影响薄壁轴瓦和连杆螺栓，甚至整机工作可靠性。为了便于维修，对于像本设计的高速柴油机，连杆必须能从气缸中取出，故要求大头在摆动平面内的总宽必须小 于气缸直径，大头的外型尺寸又决定了凸轮轴位置和曲轴箱形状，因此在设计连杆大头时，应在保证强度、刚度的条件下，尺寸尽量小，重量尽量轻。合理确定大头的结构尺寸和形状。(2)小头采用薄壁圆环型结构，它的形状简单，制造方便，材料能充分利用，受力时应力分布较均匀。小头到杆身的过渡采用单圆弧过渡。(3)连杆杆身在膨胀行程中承受作用在活塞上的气体压力的压缩作用，在吸气行程中承受往复惯性力的拉伸作用，当连杆受压时，有可能发生不稳定弯曲，此外当连杆作高速摆动运动时还要承受本身的横向惯性力的弯曲作用。 (三)活塞组设计 活塞组主要用来与气缸、气缸盖相配合形成一个容积变化的密闭空间，在这里完成内燃机的工作过程；同时活塞组也承受燃气压力，并把它传给连杆、曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，从而对外输出扭矩，以驱动汽车车轮转动.它由活塞、活塞环、活塞销等机件组 4
成。 活塞的主要作用是承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞顶部还有气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。由于活塞顶部直接与高温燃气周期性接触，燃气的最高温度可达2500K以上，因此活塞的温度也很高，例如活塞顶部的温度可高达600～700K。高温一方面使活塞的机械强度显著下降，另一方面使活塞材料的热膨胀量增大，容易破坏活塞与其相关零件的配合。活塞顶部在做功行程时，承受着燃气的带冲击性的高压力。对于汽油机活塞，瞬时的压力最大值可达3～6MPa。对于柴油机活塞，其最大值可达6～9MPa，采用增压时最大值可达13～15MPa。高压导致活塞的侧压力大，加速活塞外表面的磨损，也容易引起活塞的变形。 参考文献： [1]《Pro/ENGINEER Wildfire实用培训教程》清华大学出版社 [2]《AutoCAD2000使用指南》机械工业出版社 [3]《MATLAB6.0基础及应用》清源计算机工作室 [4]《机械设计手册》1~5册机械工业出版社 [5]《内燃机设计》天津大学出版社 [6]《内燃机学》机械工业出版社 [7]S1110柴油机曲轴等部分图样 3.2~3.15 文献阅读及调研报告 3.16~3.29 英文文献翻译 3.16-5.25 绘制S1110柴油机曲轴、活塞、连杆、连杆盖等零件图样、研究计划 三维造型 4.25-6.1 毕业设计论文撰写 6.1-6.9 毕业设计答辩 碳材质的，高速、高效加工在曲轴制造业的应用 连杆裂解加工技术 特色与创新 粉末冶金材料在曲柄连杆制造的应用 曲柄连杆机构的结构最优化设计 5
指导教师 意 见 指导教师签名： 年 月 日 系部意见 主任签名： 年 月 日
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