武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计
d?d2?2.5cm， 其中：r?14固定角?c?120°
计算???c截面拉伸力引起的法向力和弯矩为：
M2?M0?N0r(1?cos?c)?Pcr*f(?c)??265.1kgf·cm N2?Pc*f(?c)?N0co?sc?12.37kgf 由拉伸作用在外表面上的应力为： ?aj?[2M6r?h1?KN]*
h(2r?h)hb1内表面应力为： ?ij?[?2M6r?h1?KN]*
h(2r?h)hb1EF?0.8844，
EF?E'F' E——两岸材料弹性模量，E’——衬套材料弹性模量，
其中：K考虑衬套过盈配合影响系数，K? F——小头截面积，F?(d2?d1)b1，
F——衬套截面积，F'?(d1?d)b，一般b?b1， f(?c)?0.013， 固定角?c?120°，
d?d r?12?2.6cm，
4 b1——小头宽度，b1?4.0cm，
运用上述公式计算连杆小头在惯性拉伸符合作用下内外表面应力分布如下：内表面应力最大发生在??90°处，外表面最大应力在???c处 最大压缩力：Pc?Pz?P'jmax?pz任一截面上的弯矩和法向力为：
0°≤?≤90°时，M1?M0?N0r(1?cos?)
?D24?G'2?R(1??)=10879kgf g? N1?N0cos 16
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90°≤?≤?c时，M2?M0?N0r(1?cos?)?Pcr( N2?Pc(sin??1?sin??cos?) 2??sin??1?sin??cos?)?N0cos? 2??小头的安全系数仅考虑工艺因素对疲劳强度的影响，小头安全系数按下计算：
n???1z?a????m?''?=1.99 ??1z——材料在对称循环下的拉压疲劳极限，
?a——应力幅，?m——平均应力， ??——角系数，???2??1??0?0=0.5，
??1——材料在对称循环下的玩去疲劳极限，
?0——材料在脉冲循环下的弯曲疲劳极限，对于钢，?0?(1.4~1.6)??1
由于n>1.5，因此合格
小头应力按不对称循环变化，在固定角?c截面的外表面处应力变换最大，通常只计算该处安全系数：
循环最大应力 ?max??'a??aj 循环最小应力 ?min??'a??ac 应力幅 ?a?小头横向直径减小量：
3?P'jmaxdm(?c?90)?6 ?1??5.038*??0.0305，合格 106210EJ2??min?aj??ac?max?
226.2 连杆大头
连杆大头盖受惯性力拉伸负荷：P''jmax?G'?G2G2?G32R(1??)???R gg式中G'、G、G2、G3分别是活塞组、连杆组往复部分、连杆组旋转部分及连杆大头盖的重量。
??Pjmax[取a=40度。杆盖中央截面上的应力为：
0.023l10.4?]?19554.53N J'F?F'Z(1?)J 17
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式中：l1——螺栓中心线之间距离，
J、J’——连杆盖和轴瓦中央截面的惯性矩， F、F’——连杆盖和轴瓦的中央截面积， Z——连杆盖计算界面的抗弯断面模数 其值 在15000~20000N·m之间，合格。
7 小结
这次课程设计为期三周，总的来说我们收获颇多，充足的时间和班主任亲自来带领我们完成此次课程设计说明了学校学院对我们所学的学科的重视，而我也对我们的专业知识有了更加深刻的认知和思索。在设计过程中遇到很多难题，较之课本上的作业，自己动手设计所遇到的难题都是具体的，需要我们自己摸索并拿出确实可行的方案，这让我们都对发动机的设计有了立体化，专业化的意识。本次设计采用小组合作分工设计发动机的不同部位。我们小组开始进度很慢，但是通过慢慢适应以及不断合作交流，很快的进入节奏，马上就要毕业，对于毕业前有毕业设计和毕业后参加工作，这次的课程设计都有很重要的帮助作用。另一方面我们的班主任罗老师对我们的悉心指导和帮助也使我们能顺利完成本次设计。总之，这次发动机设计课程设计真正的让我学习和了解到发动机的全方面信息。
8 参考文献
【1】杨连生.内燃机设计.中国农业机械出版社.1981 【2】沈维道.工程热力学.高等教育出版社.2002
【3】吴兆汉.内燃机设计.北京理工大学出版社.1990.
9 附录
表1
压缩行程
做功行程
n2=1.30 体积Va/m3 压力p/MPa
1.2000 0.5700000000 1.1900 0.5762347244 1.1800 0.5825911271 1.1700 0.5890726444 1.1600 0.5956828401 1.1500 0.6024254116 1.1400 0.6093041958 1.1300 0.6163231759 1.1200 0.6234864881 1.1100 0.6307984291 1.1000 0.6382634639 1.0900 0.6458862338 1.0800 0.6536715650
18
n1=1.37
体积Va/m3 压力p/MPa
1.2000 0.1620000000 1.1900 0.1638679364 1.1800 0.1657734484 1.1700 0.1677176200 1.1600 0.1697015763 1.1500 0.1717264849 1.1400 0.1737935583 1.1300 0.1759040562 1.1200 0.1780592872 1.1100 0.1802606118 1.1000 0.1825094444 1.0900 0.1848072563 1.0800 0.1871555785
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1.0700 0.1895560046 1.0600 0.1920101939 1.0500 0.1945198750 1.0400 0.1970868493 1.0300 0.1997129946 1.0200 0.2024002694 1.0100 0.2051507172 1.0000 0.2079664707 0.9900 0.2108497571 0.9800 0.2138029031 0.9700 0.2168283404 0.9600 0.2199286115 0.9500 0.2231063763 0.9400 0.2263644183 0.9300 0.2297056524 0.9200 0.2331331320 0.9100 0.2366500574 0.9000 0.2402597848 0.8900 0.2439658353 0.8800 0.2477719055 0.8700 0.2516818778 0.8600 0.2556998324 0.8500 0.2598300599 0.8400 0.2640770742 0.8300 0.2684456279 0.8200 0.2729407269 0.8100 0.2775676482 0.8000 0.2823319576 0.7900 0.2872395294 0.7800 0.2922965679 0.7700 0.2975096302 0.7600 0.3028856515 0.7500 0.3084319721 0.7400 0.3141563667 0.7300 0.3200670767 0.7200 0.3261728449 0.7100 0.3324829536 0.7000 0.3390072662 0.6900 0.3457562723 0.6800 0.3527411376 0.6700 0.3599737580 0.6600 0.3674668190 0.6500 0.3752338618 0.6400
0.3832893545 1.0700 0.6616244783 1.0600 0.6697501980 1.0500 0.6780541630 1.0400 0.6865420373 1.0300 0.6952197216 1.0200 0.7040933658 1.0100 0.7131693820 1.0000 0.7224544584 0.9900 0.7319555743 0.9800 0.7416800155 0.9700 0.7516353913 0.9600 0.7618296525 0.9500 0.7722711102 0.9400 0.7829684563 0.9300 0.7939307854 0.9200 0.8051676175 0.9100 0.8166889237 0.9000 0.8285051518 0.8900 0.8406272554 0.8800 0.8530667244 0.8700 0.8658356173 0.8600 0.8789465968 0.8500 0.8924129671 0.8400 0.9062487147 0.8300 0.9204685522 0.8200 0.9350879649 0.8100 0.9501232617 0.8000 0.9655916298 0.7900 0.9815111936 0.7800 0.9979010786 0.7700 1.0147814804 0.7600 1.0321737395 0.7500 1.0501004223 0.7400 1.0685854092 0.7300 1.0876539900 0.7200 1.1073329682 0.7100 1.1276507736 0.7000 1.1486375867 0.6900 1.1703254722 0.6800 1.1927485273 0.6700 1.2159430423 0.6600 1.2399476771 0.6500 1.2648036549 0.6400 1.2905549751
19
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0.6300 0.6200 0.6100 0.6000 0.5900 0.5800 0.5700 0.5600 0.5500 0.3916487717 0.4003286823 0.4093468452 0.4187223171 0.4284755705 0.4386286250 0.4492051942 0.4602308477 0.4717331941 0.6300 0.6200 0.6100 0.6000 0.5900 0.5800 0.5700 0.5600 0.5500 1.3172486472 1.3449349491 1.3736677111 1.4035046312 1.4345076229 1.4667432015 1.5002829134 1.5352038131 1.5715889956 0.5400 0.4837420834 0.5400 0.5300 0.4962898352 0.5300 0.5200 0.5094114952 0.5200 0.5100 0.5231451223 0.5100 0.5000 0.5375321141 0.5000 0.4900 0.5526175740 0.4900 0.4800 0.5684507272 0.4800 0.4700 0.5850853936 0.4700 0.4600 0.6025805261 0.4600 0.4500 0.6210008259 0.4500 0.4400 0.6404174468 0.4400 表2 （摆角 体积 压力相关数据 在后面）
曲轴转角α 弧度值 活塞位移X 活塞速度v 0 0
0
0
5 0.087266463 0.000273877 1.77292448 10 0.174532925 0.00109218 3.524305259 15 0.261799388 0.002444981 5.233007211 20 0.34906585 0.004315945 6.878701822 25 0.436332313 0.006682636 8.442244444 30 0.523598776 0.009516937 9.90602114 35 0.610865238 0.01278557 11.25425637 40 0.698131701 0.016450707 12.47327389 45 0.785398163 0.020470649 13.55170462 50 0.872664626 0.024800567 14.48063669 55 0.959931089 0.02939327
15.25370473 60 1.047197551 0.0342 15.86711684 65 1.134464014 0.039171224 16.31961994 70 1.221730476 0.0442574 16.61240554 75 1.308996939 0.049409714 16.74895979 80 1.396263402 0.054580758 16.73486334 85 1.483529864 0.059725137
16.57754774 90
1.570796327
0.0648
16.28601632
1.6095281909 1.6491184293 1.6904647875 1.7336812274 1.7788915407 1.8262304151 1.8758446412 1.9278944816 1.9825552283 2.0400189780 2.1004966639
活塞加速度a
5755.953287 5720.941602 5616.571304 5444.819501
5208.924669 4913.303319 4563.436744 4165.731115 3727.354984 3256.058881 2759.982204 2247.452946 1726.785986 1206.085687 693.0583685 194.8399128 -282.1567266 -732.3699774 -1151.190657
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