车辆与动力工程学院毕业设计说明书
一、最大弯曲应力计算 活塞销中央截面的弯矩为 M?P?(l?2lP?1.5l1) （3-6） 12空心销的抗弯断面系数为W?0.1(1??4)d13， 其中 ??d218??0.51 d135所以弯曲应力为 ??MW 即 ??P?(l?2lP?1.5l1)1.2d(1??)314 （3-7）
?2、最大剪切应力计算
8126.478?(80?2?38?1.5?38)?16.78MPa 341.2?35?(1?0.51)最大剪切应力出现在销座和连杆小头之间的截面上。横断截面的最大剪切应力发生在中性层上，其值按下式计算：
?max?0.85P?(1????2)d(1??)214 （3-8）
0.85?8126.478(1?0.51?0.512)?10.7MPa =
352(1?0.514)已知许用弯曲应力[?]?230~500MPa；许用剪切应力[?]?120~220MPa，那么校核合格。
§3.3 活塞销座
§3.3.1 活塞销座结构设计
活塞销座用以支承活塞，并由此传递功率。销座应当有足够的强度和适当的刚度，使销座能够适应活塞销的变形，避免销座产生应力集中而导致疲劳断裂；同时要有足够的承压表面和较高的耐磨性。
活塞销座的内径d0?35mm，活塞销座外径d一般等于内径的1.4~1.6倍，取d?1.5d0?52.5mm，
活塞销的弯曲跨度越小，销的弯曲变形就越小，销—销座系统的工作越
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可靠，所以，一般设计成连杆小头与活塞销座开挡之间的间隙为4~5mm，但当制造精度有保证时，两边共2~3mm就足够了，取间隙为3mm。 §3.3.2 验算比压力
销座比压力为：
q?P?8126.478? ?27.6MPa?[q] （3-9）
2d0(l?lP)2?35?(80?38)一般[q]?40~60MP。a
§3.4 活塞环设计及计算
§3.4.1 活塞环形状及主要尺寸设计
该发动机采用三道活塞环，第一和第二环为气环，第三环为油环。 第一道活塞环为桶形扭曲环，材料为球墨铸铁，表面镀铬。桶形环与缸筒为圆弧接触，对活塞摆动适应性好，并容易形成楔形润滑油膜。
第二道活塞环为鼻形环，材料为铸铁，鼻形环可防止泵油现象，活塞向上运动时润滑效果好。
第三道是油环，是钢带组成环，重量轻，比压高，刮油能力强。 活塞环的主要尺寸为环的高度b、环的径向厚度t。气环b?1.5~3mm，油环b?3~5mm，取b1?1.5mm，b2?1.75mm，b3?3mm。活塞环的径向厚度t，一般推荐值为：当缸径D为50~100mm时，取t?0t/D?0.45~0.6，5.D40.5mm?§3.4.2 活塞环强度校核
活塞环在工作时，因剪应力和轴向力影响较小，所以只计算弯矩。活塞环的平均半径与径向厚度之比r0/t一般都大于5，所以可按直杆弯曲正应力公式计算[9]。
一、工作状态下的弯曲应力 活塞断面的最大弯矩为：
Mma?x。
p0bD(D?t) （3-10） 4由此可得最大弯曲应力?max为：
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?max?MmaxWp0bD(D?t)2 （3-11） ?2bt6对于断面均压环其开口间隙S0与活塞环平均接触压力p0之间有如下关系：
p0?0.1414ES0tDD(?1)3tt （3-12）
将式（3-12）带入（3-11）并整理得：
?maxS0t?0.424EMPa （3-13） D(?1)2t式中：
E—材料的弹性模量，对合金铸铁E?1.2?105MPa；
S0—活塞环的开口间隙，S0?0.2~0.5mm，取为S0?0.3mm；
D—气缸直径，mm；
t—活塞环径向厚度，mm 则 ?max0.34.05?0.424?1.2?105?10.44MPa 。 80.985(?1)24.05活塞环工作时的许用弯曲应力为200~450MPa，则校核合格。
二、套装应力
活塞环往活塞上套装时，要把切口扳得比自由状态的间隙还大，对于均压环，此时的正对切口处的最大套装弯曲应力为：
??max1S0?3.93?t （3-14）?E
Dm(?1)2t1?式中：m—与套装方法有关的系数，根据套装方法的不同，其值为1~2，一般取m?1.57，
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则 ??max10.3)?3.93?4.05?49.22MPa ??1.2?10580.9851.57(?1)24.05(1?因环的套装时在常温下进行的，承受的应力时间甚短，所以套装应力的许用值大于工作应力的许用值10~30%，所以校核合格。
§3.5 本章小结
在活塞的设计过程中，分别确定了活塞、活塞销、活塞销座和活塞环的主要的结构参数，分析了其工作条件，总结了设计要求，选择合适的材料，并分别进行了相关的强度和刚度校核，使其符合实际要求。
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第４章 连杆组的设计
§4.1 连杆的设计
§4.1.1 连杆的工作情况、设计要求和材料选用
一、工作情况
连杆小头与活塞销相连接，与活塞一起做往复运动，连杆大头与曲柄销相连和曲轴一起做旋转运动。因此，连杆体除有上下运动外，还左右摆动，做复杂的平面运动。
二、设计要求
连杆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在足够的疲劳强度和结构钢度。如果强度不足，就会发生连杆螺栓、大头盖或杆身的断裂，造成严重事故，同样，如果连杆组刚度不足，也会对曲柄连杆机构的工作带来不好的影响。
所以设计连杆的一个主要要求是在尽可能轻巧的结构下保证足够的刚度和强度。为此，必须选用高强度的材料；合理的结构形状和尺寸。
三、材料的选择
为了保证连杆在结构轻巧的条件下有足够的刚度和强度，采用精选含碳量的优质中碳结构钢45模锻，表面喷丸强化处理，提高强度。 §4.1.2 连杆长度的确定
设计连杆时首先要确定连杆大小头孔间的距离，即连杆长度l它通常是用连杆比??r/l来说明的，通常??0.25~0.3125，取??0.3，r?65mm，则
l?65/0.?3 21。6m§4.1.3 连杆小头的结构设计与强度、刚度计算
一、连杆小头的结构设计
连杆小头主要结构尺寸如图4.1所示，小头衬套内径d1和小头宽度B1已在活塞组设计中确定，d1?31mm，B1?26.388mm。
为了改善磨损，小头孔中以一定过盈量压入耐磨衬套，衬套大多用耐磨锡青铜铸造，这种衬套的厚度一般为??2~3mm，取??2.2mm，则小头孔直
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