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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流曲柄连杆机构开题报告.精品文档.河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院： 车辆与动力工程学院 2013年 4月9日课题名称4102C柴油机曲轴连杆活塞组改进设计学生姓名孟飞专业班级热发091课题类型工程设计指导教师马志豪职称教授课题来源生产1.设计（或研究）的意义一百多年来，柴油机技术得以全面的发展，应用领域起来越广泛。大量研究成果表明，柴油机是目前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能的机型。柴油发动机的优点是功率大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方，每个工作循环也经历进气、
2、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却较汽油低，因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。不同之处主要是，柴油发动机气缸中的混合气是压燃的，而不是点燃的。柴油发动机工作时进入气缸的是空气，气缸中的空气压缩到终点时，温度可达500-700，压力可达4050个大气压。活塞接近上止点时，发动机上的高压泵以高压向气缸中喷射柴油，柴油形成细微的油粒，与高压高温的空气混合，柴油混合气自行燃烧，猛烈膨胀，产生爆发力，推动活塞下行做功，此时的温度可达1900-2000，压力可达60-100个大气压，产生的功率很大。柴油机被广泛应用于船舶动力、发电、灌
3、溉、车辆动力等广阔的领域，尤其是在车用动力方面的优势最为明显，全球车用动力“柴油化”趋势业已形成。据专家预测，在今后20年，甚至更长的时间内柴油机将成为世界车用动力的主流。世界汽车工业发达国家政府对柴油机发展也给予了高度重视，从税收、燃料供应等方面采取措施促进柴油机的普及与发展。人们逐渐认识到柴油机是保持汽车大批量、低成本生产中解决环保与节能双重压力最有效、最经济的手段之一。柴油机的发展将着重于改进燃烧过程，提高机械效率，减少散热损失，降低燃料消耗率；开发和利用非石油制品燃料、扩大燃料资源；减少排气中有害成分，降低噪声和振动，减轻对环境的污染；采用高增压技术，进一步强化柴油机，提高单机功率；研
4、制复合式发动机、绝热式涡轮复合式发动机等；采用微处理机控制内燃机，使之在最佳工况下运转；加强结构强度的研究，以提高工作可靠性和寿命，不断创制新型柴油机。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述国内外曲轴连杆活塞组三大组成部分还是没有变。现在还是应用于内燃机领域，像五大机构两大系统或者六大机构两大系统这样的差别没什么实际意义。曲轴连杆活塞组从数量发面发展，如双曲轴连杆活塞组以至于以后的多连杆机构。目前，车用发动机曲轴材质有球墨铸铁和钢两类。至于新的发展趋势，曲轴应该是材料方面的改进，比如碳材质的，高速、高效加工在曲轴制造业已有相当程度的应用，并成为主要发展方向，相信曲轴制造技术在将来会有更新
5、、更快的发展。随着汽车制造技术的发展，连杆制造技术和工艺也随之发生了很大的变化。连杆裂解加工技术作为一项制造新工艺，于二十世纪九十年代在汽车工业发大的国家发展起来，目前裂解连杆的材料主要有粉末冶金，锻钢和球墨铸铁。粉末冶金材料具有良好的脆性断裂性能，连杆裂解加工技术早期广泛采用这种材料。其优点是粉末锻造毛坯精度高，不需毛坯粗加工。但粉末冶金连杆制造成本交高，其抗疲劳强度低于锻钢强度。铸造连杆的低塑性和易脆性非常适合裂解加工技术的应用。但是锻造连杆重量偏差大，力学性能差，使使用受到了限制。锻钢连杆尺寸精度高，组织结构于力学性能好，在传统连杆制造业中应用最为广泛，尤其用于负荷大、转速高的发动机以及
6、要求连杆具有高疲劳强度和可靠性的场合。目前，欧洲、北美、和日本已开发出用于裂解加工的锻钢连杆材料，国内也有类似的材料。，而国内活塞裙部型面设计，主要是经验对比设计，然后通过装机实验来进行修正，也有的利用在活塞裙部涂复合材料层后进行额定工况的磨合试验，然后对磨合的裙部外形尺寸进行精密测量和拟合，来确定裙部型面，这种方法耗时，而且大量的实验使得成本提高。开发周期长，已不能满足用户的要求。八十年代国外有关研究有:利用有限元法对柴油机活塞进行了数值分析，详细论述了有限元方法在柴油机设计中的应用，给出了温度场、热变形、机械变形以及应力场，反映了一般柴油机活塞在这方面的变化趋势柴油机的总体设计是在注重节约
7、能源的同时又加强了对排放性的要求，提高了产品的适用性。对于毕业设计要求，是通过发动机曲轴连杆活塞组的改进设计来提高发动机的动力性、经济性、降低有害物排放。3.对于曲轴连杆活塞组的设计要求：曲轴连杆活塞组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，曲轴连杆活塞组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轴连杆活塞组设计的关键性问题。通过设计，确定发动机曲轴连杆活塞
8、组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，还需要对曲轴连杆活塞组进行动力学分析。4.设计研究的主要内容：对内燃机运行过程中曲轴连杆活塞组受力分析进行深入研究，其主要的研究内容有：（1）对曲轴连杆活塞组进行运动学和动力学分析，分析曲轴连杆活塞组中各种力的作用情况，并根据这些力对曲轴连杆活塞组的主要零部件进行强度、刚度等方面的计算和校核，以便达到设计要求；（2）分析曲轴连杆
9、活塞组中主要零部件如活塞，曲轴，连杆等的工作条件和设计要求，进行合理选材，确定出主要的结构尺寸，并进行相应的尺寸检验校核，以符合零件实际加工的要求。3. 课题设计（或研究）的内容1.方案选择主要参数选择，及其依据。2.气缸盖设计绘制曲轴、连杆、活塞零件图并说明其设计思想。3.气缸盖主要尺寸公差分析对于曲轴、连杆、活塞零中的主要尺寸公差，对于其对发动机影响进行分析。4. 设计（或研究）方法1）、要查阅相关的书籍资料和各种期刊，以及近几年来有关4102C型直列四冲程柴油机的相关知识。2）、了解国内外该机型的一些主要设计参数以及基本要求，确定自己设计的主要结构参数。3）、在设计过程中，要与小组成员一起经过仔细讨论，要团结合作，确定主要零部件的结构方案。5. 实施计划第56周 查阅资料，撰写与修改开题报告，分析、选择总体设计方案。第714周 总体与零部件设计、绘图与设计第15周 撰写说明书，翻译外文资料第16周 毕业答辩1、内燃机工程杂志2005年至今；2、内燃机学报杂志2005年至今；3、SAE Transactions 2005年至今；4、内燃机设计万欣主编；5、内燃机学周龙保主编；6、内燃机标准汇编等；7、柴油机设计手册编辑委员会柴油机设计手册 上册；8、陈家瑞汽车构造；指导教师意见指导教师签字： 年 月 日教研室意见教研室主任签字： 年 月 日