汽车曲柄连杆机构设计
汽车曲柄连杆机构毕业设计
汽车曲柄连杆机构毕业设计
本篇毕业设计旨在研究汽车曲柄连杆机构的设计与优化。
汽车曲柄连杆机构是汽车发动机的核心部件之一，对发动机的性能和寿命有着重要的影响。
本文将从曲柄连杆机构的构成、工作原理、动力学分析等方面展开研究，探讨如何对曲柄连杆机构进行优化设计，提高发动机的功率、效率和可靠性。
首先，本文将介绍曲柄连杆机构的基本结构和工作原理。
曲柄连杆机构由曲轴、连杆、活塞等几个部件组成，通过曲轴的旋转运动将活塞的往复运动转换成旋转运动，从而带动汽车轮胎转动。
同时，本文将分析曲柄连杆机构的动力学特性，包括振动、载荷传递、磨损等方面的问题，以及对性能的影响。
其次，本文将探讨曲柄连杆机构的优化设计。
通过对曲柄连杆机构的结构、材料、制造工艺等方面进行分析，从而找到优化的方向，提高发动机的功率、效率和可靠性。
本文将针对不同的优化目标，如降低曲柄连杆机构的重量、提高曲轴的刚度、减少磨损等方面进行深入探讨。
最后，本文将对曲柄连杆机构的实际应用进行分析。
通过对不同车型的曲柄连杆机构进行比较，得出不同设计方案的优缺点，为实际应用提供指导。
同时，本文还将讨论曲柄连杆机构在不同工况下的适应性，如高速、重载等情况下的应用。
综上所述，本文将对汽车曲柄连杆机构的设计和优化进行全面研究，为提高发动机性能、降低成本、提高可靠性等方面提供参考。
汽车构造(曲柄连杆机构)
裙部表面的保护
1）镀锡
油膜破坏时，起润滑作用；又可加速磨合作用。
2）涂石墨(柴油机） 易脆断可加速磨合，自润滑。 3）表面粗糙化 有规律的粗糙化，可加速磨合，沟谷可存
机油润滑。
（4）活塞裙部形状
销座方向
裙部受侧压力的作用， 导致活塞发生变形 工作时向里变形
工作时，活塞受热膨胀，由于销座方向的金属材料较多， 所以膨胀量较大。所以在生产时先将活塞制成椭圆形， 短轴在销座轴方向。
制造时 变形后
开槽活塞（汽油机）
二、活塞环
（一）气环
1.作用： （1）密封：防止气缸内的气体窜入油底壳； （2） 传热：将活塞头部的热量传给气缸壁； （3）辅助刮油、布油。
活塞环安装三隙
侧隙
背隙
端隙
气环的密封
气环的泵油作用
气环的泵油作用
气环断面形状：
（2）刮油油片环（轴普向通衬环环组径合向环衬）环
3、原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用 在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使 活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过 上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触 处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换 向。
（四）连杆
功用： 将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动
为曲轴的旋转运动。 组成：
二、气缸盖
功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。 工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷
很大。 材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。
气缸盖的分解图
捷达轿车气缸盖总成
二、燃烧室
（三）气缸垫
1、功用：安装在气缸盖 和气缸体之间，保证 气缸盖与气缸体接触 面的密封，防止漏气、 漏水和漏油。
Pc
汽车曲柄连杆机构
连杆弯曲和扭曲
由于承受过大的冲击载荷或安装不正确，连杆可能出现弯 曲或扭曲，导致运转不平稳，增加发动机噪音和振动。
活塞环槽磨损
活塞环槽在使用过程中，由于摩擦和高温作用，导致环槽 磨损，使活塞环的定位失效，增加漏气和窜油的可能性。
故障诊断方法
听诊诊断
振动诊断
通过听曲柄连杆机构运转时的声音，判断 是否存在异常响动或杂音，初步判断故障 部位。
包括曲轴、连杆、活塞、活塞销等，确保其运转 正常。
定期调整气门间隙
保证气门开闭自如，防止因气门间隙不当引起的 故障。
ABCD
定期更换润滑油
保持曲柄连杆机构的良好润滑状态，减少磨损和 摩擦。
定期检查冷却系统
确保发动机得到良好的冷却，降低运转温度，防 止过热引起的故障。
05 曲柄连杆机构的发展趋势与展望
04 曲柄连杆机构的常见故障与维修
CHAPTER
常见故障分析
曲轴轴颈磨损
曲轴在长期运转过程中，轴颈表面受到摩擦和疲劳作用， 逐渐产生磨损，导致曲轴变细、轴颈圆度超差，影响发动 机的正常运转。
活塞销座孔磨损
活塞销座孔在长期使用过程中，由于润滑不良或承受较大 压力，导致座孔磨损，影响活塞销的定位和运动，进而影 响曲柄连杆机构的正常工作。
和使用寿命。
03 曲柄连杆机构的优化设计
CHAPTER
材料选择与热处理
要点一
总结词
材料的选择和热处理工艺对曲柄连杆机构的性能和寿命具 有重要影响。
要点二
详细描述
在材料选择方面，应考虑材料的机械性能，如强度、韧性 和耐磨性。常用的材料包括铸铁、合金钢和铝合金等。铸 铁具有高强度和耐磨性，适合承受高负荷的曲柄连杆机构 ；合金钢经过适当的热处理可以提高其机械性能，适用于 要求高强度和耐磨性的场合；铝合金轻巧且具有良好的耐 腐蚀性，适用于需要减轻重量的曲柄连杆机构。
曲柄连杆机构
捷达、 奥迪
燃烧室影片
制作：周均
重庆电子工程职业学院
汽车发动机构造与维修
油底壳
功用：储存机油并封闭曲轴箱。
结构、材料：薄钢板冲压而成；底部装有放油螺塞， 有的螺栓带有磁性。
制作：周均
重庆电子工程职业学院
汽车发动机构造与维修
2.2
机体检修
气缸体与气缸盖常见损伤 常见损伤形式有裂纹、磨损和变形等；
气缸体与气缸盖检修
重庆电子工程职业学院
汽车发动机构造与维修
单元二 曲柄连杆机构
教学目标
能描述曲柄连杆机构的组成、各主要零部件的构造 和装配连接关系 能描述曲柄连杆机构的装配要求与装配方法 会进行曲柄连杆机构的装配与调整
会进行易损零件检测、修理和更换
能对常见故障进行分析、判断和排除
制作：周均
重庆电子工程职业学院
汽车发动机构造与维修
制作：周均
气缸垫影片
重庆电子工程职业学院
汽车发动机构造与维修
燃烧室
名称 特点
结构紧凑、火焰行程短、燃 烧速率高、热损失小、热效 率高 结构简单、紧凑、散热面积 小、热损失少；火花塞置于 燃烧室最高处，火焰传播距 离长
示意图
应用 桑塔纳、 夏利、富 康
半球形
楔形
切诺基
盆形
工艺性好、成本低、进排气 效果不如半球形燃烧室
惯性力也等于零。
制作：周均
重庆电子工程职业学院
汽车发动机构造与维修
离心惯性力PC
旋转机件的圆周运动产
生离心惯性力(偏离曲轴轴
线的曲柄、连杆轴颈和连
杆大头绕曲轴轴线旋转时)，
方向背离曲轴中心向外。 离心力加速轴承与轴颈的 磨损，也引起发动机振动 而传到机体外。
汽油机曲柄连杆机构设计—连杆
课程设计任务书目录1汽 油 机 设 计 参 数-------------------------------------------------------------------------- 2 2汽 油 机 基 本 结 构 参 数 选 用-------------------------------------------------------------- 3似热计算-------------------------------------------------------------------------------- 43.7 汽 油 机 性 能 指 标 计 算---------------------------------------------------------------- 10 4 连 杆 三 维 建 模---- 43.2换气过 程计算算---------- 43.3压缩过 程计算算---------- 53.4燃烧过 程计算算---------- 63.5膨胀过 程计算算---------- 83.1 燃 料 燃 烧 热 学 计 算3.6 示 功图绘制2114.1 连杆基本尺寸-------------------------------------------------------------------------- 114.2 连杆的建模过程----------------------------------------------------------------------- 114.3 连杆大头盖的建模过程------------------ 145动力计算----------- 175.1活塞位移、速度、加速度--------------- 175.2活塞连杆作用力分析--------------------- 185.3曲柄销载荷和连杆轴承载荷------------ 206参考文献----------- 2附录1 汽油机设计参数1 、功率Pe 有效功率是汽油机基本性能指标。
《汽车构造》第二章曲柄连杆机构
3）按排列形式分
直列式（＜6缸），V型＞8缸），水平对置式 优缺点： 优缺点： 直列式：结构简单、长度、 高度较大（垂直、倾斜、 水平）。 V型：刚度大、缩短发动 机的长度、高度、质量。 水平对置式：高度最小、 使轿车和大客车总布置更 方便。
(c)水平对置式 水平对置式
(a)直列式 直列式
(b)V型 型
2.活塞的变形与防治措施 2.活塞的变形与防治措施
活 塞 受 力 情 况
采用的措施： 采用的措施：
（1）冷态下,将活塞裙部加工成断面为长轴垂直于活塞销的 椭圆。
采用的措施： 采用的措施：
（2）上小下大的阶梯形、近似圆锥形、阶梯型或 桶形（任何情况下都能得到良好润滑，但加工困难）。
采用的措施： 采用的措施：
扭曲环
锥面环
梯形环
桶面环
气环的泵油作用
活塞 汽 汽 活塞
缸
缸
2.油环 2.油环 种类 普通油环
上刮片
组合油环
示 意 图
刮片
油环的刮油作用
2.2.3 活塞销
作用： 作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受 的气体压力传递给连杆。 材料与工艺: 材料与工艺:优质低碳钢，表面淬火、精磨。
1.活塞销的形状 1.活塞销的形状
1.连杆的结构 1.连杆的结构
连杆主要由连杆 小头、连杆杆身、连 杆螺栓、连杆大头、 连杆轴瓦和连杆盖等 组成
2.1 机体组
机体是构成发动机的骨架，是 发动机各机构和各系统的安装基础， 其内、外安装着发动机的所有主要 零件和附件，承受各种载荷。因此， 机体必须要有足够的强度和刚度。 机体组由汽缸体、曲轴箱、 汽缸盖、汽缸垫和油底壳等固定机 件组成。
图2-1 机体组的组成部件 1—汽缸盖； 2—汽缸体； 3—汽缸垫； 4—汽缸体—曲轴箱； 5—油底壳
汽车构造实验：发动机曲柄连杆机构和配气机构实验报告
实验一:发动机曲柄连杆机构和配气机构1.实验目的：掌握曲柄连杆机构的布置，主要部件的安装位置和相互关系；理解配气机构的组成，共用和工作原理。
通过拆装发动机，初步帐务发动机曲柄连杆机构，配气机构的组成，共用，结构特点及拆装要点。
2.实验设备和工具：凌志400；时代超人；大众polo；螺丝刀；老虎钳；扳手3.实验的步骤: 1.在老师的带领下，观看了凌志400发动机的工作状态，并初步了解了发动机的各部分组成有曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、点火系、润滑系、冷却系起动系等组成。
2.老师讲解了有关曲柄连杆机构、配气机构的结构及其功用3. 拆装1台柴油机，初步了解曲柄连杆机构、配气机构各零部件的名称、位置、相互关系及构造特点，摇转曲轴，以了解各零部件的相互关系、运动规律和特点。
拆卸时，先拆除发动机外表的所有附件。
如：空气滤清器、进排气管、水箱、电气设备、燃油供给系统、机油滤清器等等，然后拆卸气门室盖，拆下配气机构零部件，卸下气缸盖以及油底壳，必要时，还须拆卸正时齿轮室和飞轮等。
而后进行曲柄连杆机构的拆卸。
安装时，应逆拆卸顺序进行。
安装飞轮时，需用专用扳手上紧螺母，并用手锤敲击扳手柄的尾端，直到上紧为止。
观察并研究曲柄连杆机构的组成与各零、部件的结构特点：气缸、缸体、缸盖、曲轴箱等机体零件的总体布置,不同型号发动机机体零件的结构特点。
不同类型燃烧室的组成和结构特点。
活塞连杆组的组成，各部分的功用、型式和结构特点。
连杆小头、活塞销和活塞销座间的固定方法。
比较不同型号发动机活塞环的类型、数量和断面形状。
整体式曲轴和组合式曲轴结构上的区别。
曲轴各部分的作用和结构特点，曲轴轴向游动量的限制方法，平衡重的作用与位置。
连杆轴承和主轴承的类型、数量结构特点、定位方法和紧固方式。
曲轴与飞轮的连接方法，飞轮上各记号的意义。
曲轴箱通气管的作用、位置和构造。
4.原理描述：我们最常见的两种发动机为汽油发动机和柴油发动机，一般而言，汽油机由两大机构和五大系统组成，即曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和起动系统组成；柴油机两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统和起动系统组成，柴油机是压燃的，不需要点火系统。
汽车曲柄连杆机构设计--毕业设计
毕业设计摘要本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考，对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。
首先，以运动学和动力学的理论知识为依据，对曲柄连杆机构的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析，并得到了精确的分析结果。
其次分别对活塞组、连杆组以及曲轴进行详细的结构设计，并进行了结构强度和刚度的校核。
再次，应用三维CAD软件：Pro/Engineer建立了曲柄连杆机构各零部件的几何模型，在此工作的基础上，利用Pro/E软件的装配功能，将曲柄连杆机构的各组成零件装配成活塞组件、连杆组件和曲轴组件，然后利用Pro/E软件的机构分析模块(Pro/Mechanism)，建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型，进行运动学分析和动力学分析模拟，研究了在不考虑外力作用并使曲轴保持匀速转动的情况下，活塞和连杆的运动规律以及曲柄连杆机构的运动包络。
仿真结果的分析表明，仿真结果与发动机的实际工作状况基本一致，文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型、优化设计提供了一种新思路。
关键词：发动机；曲柄连杆机构；受力分析；仿真建模；运动分析；Pro/EI毕业设计II毕业设计ABSTRACTThis article refers to by the Jeeta EA113 gasoline engine’s related parameter achievement, it has carried on the structural design compution for main parts of the crank link mechanism in the gasoline engine with four cylinders, and has carried on theoretical analysis and simulation analysis in computer in kinematics and dynamics for the crank link mechanism.First, motion laws and stress in movement about the crank link mechanism are analyzed in detail and the precise analysis results are obtained. Next separately to the piston group, the linkage as well as the crank carries on the detailed structural design, and has carried on the structural strength and the rigidity examination. Once more, applys three-dimensional CAD software Pro/Engineer establishing the geometry models of all kinds of parts in the crank link mechanism, then useing the Pro/E software assembling function assembles the components of crank link into the piston module, the connecting rod module and the crank module, then using Pro/E software mechanism analysis module (Pro/Mechanism), establishes the multi-rigid dynamics model of the crank link, and carries on the kinematics analysis and the dynamics analysis simulation, and it studies the piston and the connecting rod movement rule as well as crank link motion gear movement envelopment. The analysis of simulation results shows that those simulation results are meet to true working state of engine. It also shows that the simulation method introduced here can offer a new efficient and convenient way for the mechanism choosing and optimized design of crank-connecting rod mechanism in engine.Key words: Engine；Crankshaft-Connecting Rod Mechanism；Analysis of Force；Modeling of Simulation；Movement Analysis；Pro/EIII毕业设计目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................I II 第1章绪论 (1)1.1 选题的目的和意义 (1)1.2 国内外的研究现状 (1)1.3 设计研究的主要内容 (3)第2章曲柄连杆机构受力分析 (4)2.1 曲柄连杆机构的类型及方案选择 (4)2.2 曲柄连杆机构运动学 (4)2.1.1 活塞位移 (5)2.1.2 活塞的速度 (6)2.1.3 活塞的加速度 (6)2.2 曲柄连杆机构中的作用力 (7)2.2.1 气缸内工质的作用力 (7)2.2.2 机构的惯性力 (7)2.3 本章小结 (14)第3章活塞组的设计 (15)3.1 活塞的设计 (15)3.1.1 活塞的工作条件和设计要求 (15)3.1.2 活塞的材料 (16)3.1.3 活塞头部的设计 (16)3.1.4 活塞裙部的设计 (21)3.2 活塞销的设计 (23)3.2.1 活塞销的结构、材料 (23)3.2.2 活塞销强度和刚度计算 (23)3.3 活塞销座 (24)3.3.1 活塞销座结构设计 (24)毕业设计3.3.2 验算比压力 (24)3.4 活塞环设计及计算 (25)3.4.1 活塞环形状及主要尺寸设计 (25)3.4.2 活塞环强度校核 (25)3.5 本章小结 (26)第4章连杆组的设计 (27)4.1 连杆的设计 (27)4.1.1 连杆的工作情况、设计要求和材料选用 (27)4.1.2 连杆长度的确定 (27)4.1.3 连杆小头的结构设计与强度、刚度计算 (27)4.1.4 连杆杆身的结构设计与强度计算 (30)4.1.5 连杆大头的结构设计与强度、刚度计算 (33)4.2 连杆螺栓的设计 (35)4.2.1 连杆螺栓的工作负荷与预紧力 (35)4.2.2 连杆螺栓的屈服强度校核和疲劳计算 (35)4.3 本章小结 (36)第5章曲轴的设计 (37)5.1 曲轴的结构型式和材料的选择 (37)5.1.1 曲轴的工作条件和设计要求 (37)5.1.2 曲轴的结构型式 (37)5.1.3 曲轴的材料 (37)5.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 (38)5.2.1 曲柄销的直径和长度 (38)5.2.2 主轴颈的直径和长度 (38)5.2.3 曲柄 (39)5.2.4 平衡重 (39)5.2.5 油孔的位置和尺寸 (40)5.2.6 曲轴两端的结构 (40)5.2.7 曲轴的止推 (40)5.3 曲轴的疲劳强度校核 (41)5.3.1 作用于单元曲拐上的力和力矩 (41)毕业设计5.3.2 名义应力的计算 (45)5.4 本章小结 (47)第6章曲柄连杆机构的创建 (48)6.1 对Pro/E软件基本功能的介绍 (48)6.2 活塞的创建 (48)6.2.1 活塞的特点分析 (48)6.2.2 活塞的建模思路 (48)6.2.3 活塞的建模步骤 (49)6.3 连杆的创建 (50)6.3.1 连杆的特点分析 (50)6.3.2 连杆的建模思路 (50)6.3.3 连杆体的建模步骤 (51)6.3.4 连杆盖的建模 (52)6.4 曲轴的创建 (52)6.4.1 曲轴的特点分析 (52)6.4.2 曲轴的建模思路 (52)6.4.3 曲轴的建模步骤 (53)6.5 曲柄连杆机构其它零件的创建 (55)6.5.1 活塞销的创建 (55)6.5.2 活塞销卡环的创建 (55)6.5.3 连杆小头衬套的创建 (55)6.5.4 大头轴瓦的创建 (55)6.5.5 连杆螺栓的创建 (56)6.6 本章小结 (56)第7章曲柄连杆机构运动分析 (57)7.1 活塞及连杆的装配 (57)7.1.1 组件装配的分析与思路 (57)7.1.2 活塞组件装配步骤 (57)7.1.3 连杆组件的装配步骤 (58)7.2 定义曲轴连杆的连接 (59)7.3 定义伺服电动机 (60)毕业设计7.4 建立运动分析 (60)7.5 进行干涉检验与视频制作 (61)7.6 获取分析结果 (62)7.7 对结果的分析 (64)7.8 本章小结 (64)结论 (65)参考文献 (66)致谢 (67)附录 (68)毕业设计第1章绪论1.1 选题的目的和意义曲柄连杆机构是发动机的传递运动和动力的机构，通过它把活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。
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摘要本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考，对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。
首先，以运动学和动力学的理论知识为依据，对曲柄连杆机构的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析，并得到了精确的分析结果。
其次分别对活塞组、连杆组以及曲轴进行详细的结构设计，并进行了结构强度和刚度的校核。
再次，应用三维CAD软件：Pro/Engineer建立了曲柄连杆机构各零部件的几何模型，在此工作的基础上，利用Pro/E软件的装配功能，将曲柄连杆机构的各组成零件装配成活塞组件、连杆组件和曲轴组件，然后利用Pro/E软件的机构分析模块(Pro/Mechanism)，建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型，进行运动学分析和动力学分析模拟，研究了在不考虑外力作用并使曲轴保持匀速转动的情况下，活塞和连杆的运动规律以及曲柄连杆机构的运动包络。
仿真结果的分析表明，仿真结果与发动机的实际工作状况基本一致，文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型、优化设计提供了一种新思路。
关键词：发动机；曲柄连杆机构；受力分析；仿真建模；运动分析；Pro/EABSTRACTThis article refers to by the Jeeta EA113 gasoline engine’s related parameter achievement, it has carried on the structural design compution for main parts of the crank link mechanism in the gasoline engine with four cylinders, and has carried on theoretical analysis and simulation analysis in computer in kinematics and dynamics for the crank link mechanism.First, motion laws and stress in movement about the crank link mechanism are analyzed in detail and the precise analysis results are obtained. Next separately to the piston group, the linkage as well as the crank carries on the detailed structural design, and has carried on the structural strength and the rigidity examination. Once more, applys three-dimensional CAD software Pro/Engineer establishing the geometry models of all kinds of parts in the crank link mechanism, then useing the Pro/E software assembling function assembles the components of crank link into the piston module, the connecting rod module and the crank module, then using Pro/E software mechanism analysis module (Pro/Mechanism), establishes the multi-rigid dynamics model of the crank link, and carries on the kinematics analysis and the dynamics analysis simulation, and it studies the piston and the connecting rod movement rule as well as crank link motion gear movement envelopment. The analysis of simulation results shows that those simulation results are meet to true working state of engine. It also shows that the simulation method introduced here can offer a new efficient and convenient way for the mechanism choosing and optimized design of crank-connecting rod mechanism in engine.Key words: Engine；Crankshaft-Connecting Rod Mechanism；Analysis of Force；Modeling of Simulation；Movement Analysis；Pro/E目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 选题的目的和意义 (1)1.2 国内外的研究现状 (1)1.3 设计研究的主要内容 (3)第2章曲柄连杆机构受力分析 (4)2.1 曲柄连杆机构的类型及方案选择 (4)2.2 曲柄连杆机构运动学 (4)2.1.1 活塞位移 (5)2.1.2 活塞的速度 (6)2.1.3 活塞的加速度 (6)2.2 曲柄连杆机构中的作用力 (7)2.2.1 气缸内工质的作用力 (7)2.2.2 机构的惯性力 (7)2.3 本章小结 (14)第3章活塞组的设计 (15)3.1 活塞的设计 (15)3.1.1 活塞的工作条件和设计要求 (15)3.1.2 活塞的材料 (16)3.1.3 活塞头部的设计 (16)3.1.4 活塞裙部的设计 (21)3.2 活塞销的设计 (23)3.2.1 活塞销的结构、材料 (23)3.2.2 活塞销强度和刚度计算 (23)3.3 活塞销座 (24)3.3.1 活塞销座结构设计 (24)3.3.2 验算比压力 (24)3.4 活塞环设计及计算 (25)3.4.1 活塞环形状及主要尺寸设计 (25)3.4.2 活塞环强度校核 (25)3.5 本章小结 (26)第4章连杆组的设计 (27)4.1 连杆的设计 (27)4.1.1 连杆的工作情况、设计要求和材料选用 (27)4.1.2 连杆长度的确定 (27)4.1.3 连杆小头的结构设计与强度、刚度计算 (27)4.1.4 连杆杆身的结构设计与强度计算 (30)4.1.5 连杆大头的结构设计与强度、刚度计算 (33)4.2 连杆螺栓的设计 (35)4.2.1 连杆螺栓的工作负荷与预紧力 (35)4.2.2 连杆螺栓的屈服强度校核和疲劳计算 (35)4.3 本章小结 (36)第5章曲轴的设计 (37)5.1 曲轴的结构型式和材料的选择 (37)5.1.1 曲轴的工作条件和设计要求 (37)5.1.2 曲轴的结构型式 (37)5.1.3 曲轴的材料 (37)5.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 (38)5.2.1 曲柄销的直径和长度 (38)5.2.2 主轴颈的直径和长度 (38)5.2.3 曲柄 (39)5.2.4 平衡重 (39)5.2.5 油孔的位置和尺寸 (40)5.2.6 曲轴两端的结构 (40)5.2.7 曲轴的止推 (40)5.3 曲轴的疲劳强度校核 (41)5.3.1 作用于单元曲拐上的力和力矩 (41)5.3.2 名义应力的计算 (45)5.4 本章小结 (47)第6章曲柄连杆机构的创建 (48)6.1 对Pro/E软件基本功能的介绍 (48)6.2 活塞的创建 (48)6.2.1 活塞的特点分析 (48)6.2.2 活塞的建模思路 (48)6.2.3 活塞的建模步骤 (49)6.3 连杆的创建 (50)6.3.1 连杆的特点分析 (50)6.3.2 连杆的建模思路 (50)6.3.3 连杆体的建模步骤 (51)6.3.4 连杆盖的建模 (52)6.4 曲轴的创建 (52)6.4.1 曲轴的特点分析 (52)6.4.2 曲轴的建模思路 (52)6.4.3 曲轴的建模步骤 (53)6.5 曲柄连杆机构其它零件的创建 (55)6.5.1 活塞销的创建 (55)6.5.2 活塞销卡环的创建 (55)6.5.3 连杆小头衬套的创建 (55)6.5.4 大头轴瓦的创建 (55)6.5.5 连杆螺栓的创建 (56)6.6 本章小结 (56)第7章曲柄连杆机构运动分析 (57)7.1 活塞及连杆的装配 (57)7.1.1 组件装配的分析与思路 (57)7.1.2 活塞组件装配步骤 (57)7.1.3 连杆组件的装配步骤 (58)7.2 定义曲轴连杆的连接 (59)7.3 定义伺服电动机 (60)7.4 建立运动分析 (60)7.5 进行干涉检验与视频制作 (61)7.6 获取分析结果 (62)7.7 对结果的分析 (64)7.8 本章小结 (64)结论 (65)参考文献 (66)致谢 (67)附录 (68)第1章绪论1.1 选题的目的和意义曲柄连杆机构是发动机的传递运动和动力的机构，通过它把活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。
因此，曲柄连杆机构是发动机中主要的受力部件，其工作可靠性就决定了发动机工作的可靠性。
随着发动机强化指标的不断提高，机构的工作条件更加复杂。
在多种周期性变化载荷的作用下，如何在设计过程中保证机构具有足够的疲劳强度和刚度及良好的动静态力学特性成为曲柄连杆机构设计的关键性问题[1]。
通过设计，确定发动机曲柄连杆机构的总体结构和零部件结构，包括必要的结构尺寸确定、运动学和动力学分析、材料的选取等，以满足实际生产的需要。
在传统的设计模式中，为了满足设计的需要须进行大量的数值计算，同时为了满足产品的使用性能，须进行强度、刚度、稳定性及可靠性等方面的设计和校核计算，同时要满足校核计算，还需要对曲柄连杆机构进行动力学分析。
为了真实全面地了解机构在实际运行工况下的力学特性，本文采用了多体动力学仿真技术，针对机构进行了实时的，高精度的动力学响应分析与计算，因此本研究所采用的高效、实时分析技术对提高分析精度，提高设计水平具有重要意义，而且可以更直观清晰地了解曲柄连杆机构在运行过程中的受力状态，便于进行精确计算，对进一步研究发动机的平衡与振动、发动机增压的改造等均有较为实用的应用价值。