本科生毕业论文（设计）
题 目: 汽车曲柄连杆机构设计 姓 名: 李锐 学 院: 机械工程学院 专 业: 机械电子工程
班 级: 机械电子130班
学 号: 1673130014 指导教师: 职称:
2014 年 10月 10日
目 录
摘要................................................................ 4 关键词.............................................................. 4 1 曲柄连杆机构受力分析.............................................. 5 1.1 曲柄连杆机构运动学.............................................. 5 1.1.1 活塞位移...................................................... 7 1.1.2 活塞的速度.................................................... 8 1.1.3 机构活塞加速度................................................ 9 1.2机构中各种作用力 ................................................ 9 1.2.1 气缸内工质的作用力............................................ 9 1.2.2 机构惯性力................................................... 10 1.3 本章小结....................................................... 17 2 活塞组的设计..................................................... 18 2.1 活塞的设计..................................................... 18 2.1.1 活塞的结构................................................... 18 2.1.2 活塞的工作条件和设计要求..................................... 18 2.1.3 活塞的材料................................................... 19 2.1.4 活塞头部的设计............................................... 20 2.1.5 活塞裙部的设计............................................... 25 2.2 活塞销的设计................................................... 27 2.2.1 活塞销的结构、材料........................................... 27 2.2.2 活塞销强度和刚度计算......................................... 28 2.3 活塞销座....................................................... 29 2.3.1 活塞销座结构设计............................................. 29 2.3.2 验算比压力................................................... 29 2.4 活塞环设计及计算............................................... 29 2.4.1 活塞环形状及主要尺寸设计..................................... 29 2.4.2 活塞环强度校核............................................... 30 2.5 本章小结....................................................... 31 3 连杆组的设计..................................................... 33 3.1 连杆的设计..................................................... 33 3.1.1 连杆的结构................................................... 33 3.1.2 连杆的工作情况、设计要求和材料选用........................... 33 3.1.3 连杆长度的确定............................................... 34 3.1.4 连杆小头的结构设计与强度、刚度计算........................... 34 3.1.5 连杆杆身的结构设计与强度计算................................. 37 3.1.6 连杆大头的结构设计与强度、刚度计算........................... 40 3.2 连杆螺栓的设计................................................. 42 3.2.1 连杆螺栓的工作负荷与预紧力................................... 42 3.2.2 连杆螺栓的屈服强度校核和疲劳计算............................. 42 3.3 本章小结....................................................... 43
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4 曲轴的设计....................................................... 44 4.1 曲轴的结构型式和材料的选择..................................... 44 4.1.1 曲轴的工作条件和设计要求..................................... 44 4.1.2 曲轴的结构型式............................................... 45 4.1.3 曲轴材料..................................................... 45 4.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计............................. 45 4.2.1 曲柄销的直径和长度........................................... 45 4.2.2 主轴颈的直径和长度........................................... 46 4.2.3 曲柄......................................................... 46 4.2.4 平衡重....................................................... 47 4.2.5 油孔的位置和尺寸............................................. 47 4.2.6 曲轴两端的结构............................................... 48 4.2.7 曲轴的止推................................................... 48 4.3 曲轴的疲劳强度校核............................................. 49 4.3.1 作用于单元曲拐上的力和力矩................................... 49 4.3.2 计算名义应力................................................. 53 4.4 本章小结....................................................... 55 致谢............................................................... 56 参考文献........................................................... 57
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汽车曲柄连杆机构设计
摘要：曲柄连杆机构由机体组、曲柄飞轮、活塞连杆组三部分组成。它是往复式内燃机中的动力传递系统。它的作用是提供燃料燃烧的场所，把燃料燃烧之后产生的气体作用在活塞顶上的膨胀压力转化成为曲轴旋转的转矩，不间断的输出机械动力。曲柄连杆机构的运动件主要包括活塞组、连杆组、曲轴与轴承组。在零部件设计过程中，首先要了解其工作情况以及对零件的要求并做出相应的分析，接着再根据内燃机的整体设计指标及工厂生产条件和环境选择适当的材料，并且采取恰当的措施用以满足所提出的要求。然后，决定出零件的主要尺寸，并进行相对应的强度、刚度等方面的校核计算。最后，应用CAD软件建立相应的几何模型。
关键词：曲柄连杆；结构设计；整体稳定性；强度校核；经济性
ABSTRACT：Connecting rod by the body's group, the crank flywheel, the piston connecting rod set of three parts. It is a power transmission system in reciprocating internal combustion engine. Its role is to provide the place of fuel combustion, the effects of the gas after the fuel burning in inflationary pressure at the top of the piston into the crankshaft rotating torque, continuous output mechanical power. Motion of crank connecting rod mechanism mainly includes the piston, connecting rod, and crankshaft and bearing group. In parts design process, first of all to understand its working situation and requirement for parts and make the corresponding analysis, then according to the overall design indexes and production condition of the internal combustion engine and the selection of proper material, and take appropriate measures to meet the proposed requirements. Then, decided to main dimensions of the parts, and the corresponding checking calculation of strength, stiffness, etc. Finally, the application of CAD software to establish the corresponding geometric model. Key words: The crank connecting rod; Structure design; Overall stability; Intensity; economy
引言 毕业设计是在学完了机械电子工程专业全部专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在毕业前对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练，更是一次毕业总结。因此，毕业设计在这两年的学习中占有十分重要的地位，要求每位毕业生都能发挥所能，搞好自己的设计，给自己的学业划上一个圆满的句号。
2014年11月-2014年12月在我校精工实习。实习期间，我十分重视对自己能力的提高，多次接触工程训练中心的老师，与他们交流技术经验，从他们身上学到很多技术经验，为做此次设计打下了很好的基础，也有利于以后的工作。
我也十分重视这次毕业设计，并希望通过这次设计对自己今后将从事的工作
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