柴油機設(shè)計(活塞連桿組)

1、387柴油機設(shè)計(活塞連桿組摘要本文主要介紹387柴油機活塞連桿組的設(shè)計。在本次設(shè)計中,考慮到387柴油機主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的中小型機械,環(huán)境往往較為惡劣,需要內(nèi)燃機具有較好的動力性能為農(nóng)機產(chǎn)品提供足夠的動力。本次設(shè)計在387柴油機基礎(chǔ)上加大了活塞的工作行程,改球形燃燒室為W形燃燒室,使其動力性與經(jīng)濟性都有所提高。但由于工作行程的加大,平衡性變差,噪音與震動加大,在設(shè)計時對其采取一定的措施。燃燒系統(tǒng)采用直噴型,易啟動,節(jié)能效果明顯,可使經(jīng)濟性和動力性大大提高。發(fā)動機轉(zhuǎn)速為3000r/min左右,12h標(biāo)定功率約27kW,符合當(dāng)今低速汽車對轉(zhuǎn)速及功率的需求。通過參數(shù)及工藝性能的控制可使燃油消耗

2、率保持在245g/kW.h以內(nèi)。本文著重討論了活塞連桿組部位的設(shè)計要求及特點。本人主要任務(wù)是設(shè)計387柴油機的活塞連桿組,首先根據(jù)柴油機的性能指標(biāo)對柴油機主要的性能參數(shù)進(jìn)行了選擇。然后在參照387柴油機的活塞連桿組進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在闡述活塞連桿組設(shè)計過程的同時也對主要零部件的設(shè)計要點作了總結(jié)。本說明書中重點論述了387柴油機活塞連桿組的設(shè)計依據(jù)與設(shè)計過程。關(guān)鍵詞:柴油機,活塞,連桿THE DESIGN OF 387 DIESEL ENGINE (PARTS OFPISTON GROUPABSTRACTThis paper mainly introduces the design of the 3

3、87 diesel engine parts of piston group. In this design, considering the 387 diesel engines are mainly applied in small and medium-sized machinery, agricultural production environment is bad, need often has better performance for internal machinery products provide enough power. The Diesel 387 which

4、designed this time is on the basis of the old Diesel 387 and increasing the piston stroke, with its power performance and economical efficiency enhanced. However, because of the work itinerary increased, its balance became worse, noise and vibration also increased. So in this design, I have to take

5、some certain measures. Combustion Chamber using injection type, easy to start, energy saving effect, and can make the efficiency and performance improved greatly. The engine speed is 3000r/min, about 27kW/12h calibration power, speed and the current low power of the car needs. Through the parameters

6、 and process performance control can make fuel consumption in 245g/kW.This paper discusses the design requirements and characteristics of the cylinder important parts。My main task is to design 387 engine parts of piston group. On the first, according to the diesels performanc e target, I should to c

7、hoose the main performance mark of the diesel. Then in the light of the design of 387 diesel parts of piston group to design the structure. When explained the process of the parts of piston group design, I also summarized the main parts. This thesis focused on expounding the foundation and process o

8、f the 387 diesel engine parts of piston group design.KEY WORDS:diesel engine, the piston, the connecting rod,目錄第一章前言 (1§1.1 柴油機技術(shù)概述及發(fā)展趨勢 (1§1.1.2 柴油機技術(shù)的發(fā)展趨勢 (1§1.2 我國柴油機技術(shù)的發(fā)展 (2第二章整體設(shè)計 (4§2.1 柴油機設(shè)計的總體要求 (4§2.2 柴油機的設(shè)計要求 (4§2.3 387柴油機簡介 (5§2.4 柴油機主要零部件的設(shè)計 (6§2.4

9、.1 活塞 (6§2.4.2 連桿 (6§2.4.3 曲軸飛輪組 (7§2.4.4 氣缸蓋 (8§2.4.5 機體組 (8第三章活塞組零件的參數(shù)選擇 (10§3.1 活塞組的工作條件 (10§3.1.1機械負(fù)荷 (10§3.1.2熱負(fù)荷 (10§3.1.3活塞高速滑動,潤滑不良 (10§3.2 活塞的設(shè)計 (11§2.2.2 活塞的材料 (11§3.2 活塞頭部的設(shè)計 (11§3.2.4 活塞裙部的設(shè)計 (14§3.3 活塞銷的設(shè)計 (16§3.4 塞環(huán)和

10、活塞環(huán)槽的設(shè)計 (17§3.4.1 活塞環(huán)的工作情況和設(shè)計要求 (17§3.4.2 活塞環(huán)的組合和結(jié)構(gòu) (18§3.4.3 活塞環(huán)和環(huán)槽的參數(shù)選擇 (19§3.5 活塞組的重量 (21第四章活塞的應(yīng)力分析和強度校核 (21§4.1、活塞的校核 (22§4.2、活塞銷的受力與校核 (23§4.3、活塞環(huán)的校核 (25第五章連桿組零件參數(shù)的選擇 (27§5.1 連桿的工作情況 (27§5.2 連桿的材料 (27§5.3 連桿長度的確定 (27§5.4 連桿小頭的設(shè)計 (28§5.

11、4.1、小頭結(jié)構(gòu)形式 (28§5.4.2、小頭尺寸 (28§5.4.3、連桿襯套 (29§5.5 連桿桿身的設(shè)計 (30§5.6 連桿大頭的設(shè)計 (31§5.6.1、連桿大頭的剖分形式 (31§5.6.2、連桿大頭的定位方式 (31§5.6.3、連桿大頭的主要尺寸 (32§5.7 連桿組的重量及慣性力 (32第六章連桿的受力分析和強度校核 (33§6.1連桿小頭 (33§6.2連桿大頭 (37§6.3連桿桿身 (37結(jié)論 (39參考文獻(xiàn) (40致謝 (41第一章前言活塞式內(nèi)燃機自19世

12、紀(jì)60年代問世以來,經(jīng)過不斷改進(jìn)和發(fā)展,已是比較完善的機械。它熱效率高、功率和轉(zhuǎn)速范圍寬、配套方便、機動性好,所以獲得了廣泛的應(yīng)用。全世界各種類型的汽車、拖拉機、農(nóng)業(yè)機械、工程機械、小型移動電站和戰(zhàn)車等都以內(nèi)燃機為動力。海上商船、內(nèi)河船舶和常規(guī)艦艇,以及某些小型飛機也都由內(nèi)燃機來推進(jìn)。世界上內(nèi)燃機的保有量在動力機械中居首位,它在人類活動中占有非常重要的地位。§1.1 柴油機技術(shù)概述及發(fā)展趨勢1882年德國人狄賽爾(Rudolf Diesel提出了柴油機工作原理,1896年制成了第一臺四沖程柴油機。一百多年來,柴油機技術(shù)得以全面的發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。大量研究成果表明,柴油機是目前

13、被產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的各種動力機械中熱效率最高、能量利用率最好、最節(jié)能的機型。裝備了最先進(jìn)技術(shù)的柴油機,升功率可達(dá)到3050kW/l,扭矩儲備系數(shù)可達(dá)到0.35以上,最低燃油耗可達(dá)到198g/kW²h,標(biāo)定功率油耗可達(dá)到204g/kW²h;柴油機被廣泛應(yīng)用于船舶動力、發(fā)電、灌溉、車輛動力等廣闊的領(lǐng)域,尤其在車用動力方面的優(yōu)勢最為明顯,全球車用動力“柴油化”趨勢業(yè)已形成。在美國、日本以及歐洲100%的重型汽車使用柴油機為動力。在歐洲,90%的商用車及33%的轎車為柴油車。在美國,90%的商用車為柴油車。在日本,38%的商用車為柴油車,9.2%的轎車為柴油車。據(jù)專家預(yù)測,在今后20年,

14、甚至更長的時間內(nèi)柴油機將成為世界車用動力的主流。世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家政府對柴油機發(fā)展也給予了高度重視,從稅收、燃料供應(yīng)等方面采取措施促進(jìn)柴油機的普及與發(fā)展。§1.1.2 柴油機技術(shù)的發(fā)展趨勢現(xiàn)代高性能柴油機由于熱效率比汽油機高、污染物排放比汽油機少,作為汽車動力應(yīng)用日益廣泛。西歐國家不但載貨汽車和客車使用柴油發(fā)動機,而且轎車采用柴油機的比例也相當(dāng)大。最近,美國聯(lián)邦政府能源部和以美國三大汽車公司為代表的美國汽車研究所理事會正在開發(fā)的新一代經(jīng)濟型轎車同樣將柴油機作為動力配置。經(jīng)過多年的研究、大量新技術(shù)的應(yīng)用,柴油機最大的問題煙度和噪聲取得重大突破,達(dá)到了汽油機的水平4。現(xiàn)在,科技的發(fā)展日

15、新月異,柴油機新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用所需要的時間也越來越短。§1.2 我國柴油機技術(shù)的發(fā)展我國柴油機產(chǎn)業(yè)起步相對較晚,但是自20世紀(jì)80年代以來有了較快的發(fā)展。隨著一批先進(jìn)機型和技術(shù)的引進(jìn),我國柴油機總體技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到國外80年代末90年代初水平,一些國外柴油機近幾年開始采用的排放控制技術(shù)在少數(shù)國產(chǎn)柴油機上也有應(yīng)用。最新開發(fā)投產(chǎn)的柴油機產(chǎn)品的排放水平已經(jīng)達(dá)到歐排放限值要求,一些甚至可以達(dá)到歐排放限值要求。但我國柴油機產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展仍然面臨著許多問題,與國外柴油機相比還有一定的差距。我國柴油機產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展面臨著許多問題:(1柴油機行業(yè)投入不足,嚴(yán)重制約了生產(chǎn)工藝水平、規(guī)模發(fā)展和自主開發(fā)

16、能力的提高;(2柴油品質(zhì)差、柴油標(biāo)準(zhǔn)的修訂嚴(yán)重滯后于汽車工業(yè)發(fā)展的需要,對柴油機技術(shù)的發(fā)展及各種新技術(shù)、改善柴油機排放措施的應(yīng)用造成障礙;(3我國柴油機技術(shù)的落后、產(chǎn)品質(zhì)量差以及車輛使用中維修保養(yǎng)措施不力,導(dǎo)致低性能高排放柴油機在使用中對城市環(huán)境和大氣質(zhì)量造成不良的影響。隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格,光靠增壓中冷技術(shù)已不能滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求,這就需要更新的柴油機電控噴射技術(shù)來支持?，F(xiàn)在國內(nèi)的柴油機電控噴射系統(tǒng)正處在開發(fā)階段。比如上海內(nèi)燃機研究所、無錫油泵油嘴研究所等正在積極研究之中。無錫油泵油嘴研究所已把部分成果應(yīng)用到雙燃料機上實現(xiàn)了天然氣和液化石油氣的電控化,目前正進(jìn)行匹配試驗。根據(jù)目前我國發(fā)

17、動機的狀況,提高我國柴油機技術(shù)水平急需解決下列的關(guān)鍵技術(shù):1、關(guān)鍵零部件技術(shù):如油泵油嘴和增壓中冷。2、燃油品質(zhì):優(yōu)質(zhì)低硫的柴油是柴油機滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)的前提。3、電控技術(shù):柴油機電控技術(shù)對于發(fā)動機綜合性能的優(yōu)化和提高至關(guān)重要。4、排放后處理關(guān)鍵技術(shù):如廢氣再循環(huán)技術(shù)(EGR,微粒捕集技術(shù)以及NOx催化轉(zhuǎn)化技術(shù)。5、整機開發(fā)及匹配技術(shù):如柴油機燃油、進(jìn)氣及燃燒系統(tǒng)的匹配與優(yōu)化技術(shù),重型車用及轎車用柴油機技術(shù)。6、柴油機的制造、工藝及材質(zhì)等技術(shù)。隨著中國機械工業(yè)的發(fā)展,特別是制造工藝水平的提高,相信中國的內(nèi)燃機工業(yè)也會有一個很大的提高。第二章整體設(shè)計§2.1 柴油機設(shè)計的總體要求

18、在結(jié)構(gòu)設(shè)計和總體布置設(shè)計時,要求盡可能采用一般鋼材,零部件的工藝性要好,要適合于大量生產(chǎn)。它們的附屬系統(tǒng)(如供油系、起動機、三濾、散熱器等往往都是專業(yè)化生產(chǎn)的。這就更嚴(yán)格地要求符合“三化”的規(guī)定。而且要求這些柴油機的重量輕、體積小、質(zhì)量好、效率高、機構(gòu)簡單、使用方便,此外對于發(fā)動機的啟動性和制造工藝性以及使用維修方便性的要求也是很重要的。例如動力性與經(jīng)濟性,重量輕與使用壽命長,性能指標(biāo)與制造成本等等。在柴油機的排放方面,由于柴油機排出有害氣體(NO X、CO、HC等連同噪音、臭味等共同構(gòu)成了人類環(huán)境的污染源之一。國外已經(jīng)嚴(yán)格控制發(fā)動機的排放,為其制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),我國現(xiàn)在采用歐洲排放標(biāo)準(zhǔn),法規(guī)規(guī)

19、定到2008年一些較大城市(如北京、上海實行歐排放標(biāo)準(zhǔn),其它地區(qū)逐年實現(xiàn)。§2.2 柴油機的設(shè)計要求柴油機的總體設(shè)計是在注重節(jié)約能源的同時又加強了對排放性的要求,提高了產(chǎn)品的適用性。根據(jù)柴油機的設(shè)計要求對其主要參數(shù)進(jìn)行選擇。作為農(nóng)用機械動力的387柴油機,因其配套種類繁多,其性能、結(jié)構(gòu)和使用情況隨地區(qū)不同而差別懸殊,且大部分農(nóng)用柴油機工作環(huán)境惡劣,同時使用負(fù)荷不均,有時超負(fù)荷,有時負(fù)荷較低,而且可能性連續(xù)工作幾十個小時以上,故柴油機的設(shè)計要求如下:1、使用的可靠性和耐久性,這是作為農(nóng)用柴油機的重要要求,因此選用較低的活塞平均速度和平均有效壓力,目前多數(shù)為四沖程柴油機。2、要有好的經(jīng)濟

20、性,造價低廉,燃油和機油消耗率低。3、易起動、好操縱、維修方便,適合于農(nóng)村的使用條件。4、要有好的動力性,柴油機發(fā)出的功率要能夠滿足使用的要求。5、空氣、燃油、機油濾清器的過濾面積要大,且容易清洗和更換。§2.3 387柴油機簡介387柴油機主要用于輪式拖拉機動力,經(jīng)過一定改裝和調(diào)整后,可用于排灌動力、發(fā)電機組和小型載重汽車上。其特點是結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、性能好。387柴油機的技術(shù)參數(shù):型式:直噴、直列、三缸、立式、水冷、四沖程、形燃燒室活塞行程/氣缸直徑: 104/87標(biāo)定功率/轉(zhuǎn)速: 27/3000 (kW/r/min壓縮比: 15 :1燃油消耗率:245(g/kW.h潤滑方式:壓

21、力及飛濺復(fù)合式啟動方式:電啟動氣缸蓋和機體都是整體鑄造的,機體下平面與曲軸線相平,因此結(jié)構(gòu)輕巧。采用干式氣缸套,因此機體現(xiàn)剛度好。缸套材料為高磷合金鑄鐵,壁厚為3毫米?；钊晒桎X合金鑄造,頭部共有兩道氣環(huán)和一道油環(huán)?；钊N是浮式的。連桿用鋼鍛制成,具有平切口連桿大頭。兩個連桿螺栓加工有定位帶以保證連桿蓋的定位。球鐵曲軸是全支承的,不帶平衡塊,其軸向定位設(shè)在后軸承上。曲軸后端凸緣用螺釘將甩油盤和飛輪固定在一起。曲軸的前端裝有皮帶輪和起動爪。主軸瓦和連桿軸瓦都是高錫鋁合金薄壁軸瓦。凸輪軸布置在機體的上部,具有三個支承。氣門、搖臂直接由較長的菌形挺柱驅(qū)動。這樣可使氣門機構(gòu)的剛性加大。氣門上都設(shè)有兩個

22、氣門彈簧座和兩個氣門彈簧。潤滑系統(tǒng)中,有轉(zhuǎn)子式機油泵,固定在第一主軸承蓋上,經(jīng)中間齒輪由曲軸齒輪驅(qū)動。冷卻系中的離心水泵和風(fēng)扇都是由曲軸皮帶輪直接驅(qū)動的。柴油機采用電起動,為了適應(yīng)冬季冷起動的需要,在進(jìn)氣管內(nèi)裝有起動預(yù)熱器。為了適應(yīng)拖拉機工作的,387型柴油機采用帶有一級旋風(fēng)的紙質(zhì)空氣濾清器,具有較高的濾清效率。§2.4 柴油機主要零部件的設(shè)計§2.4.1 活塞活塞是在惡劣的條件下工作的。首先,它承受著很大的機械負(fù)荷?；钊斏献饔糜胁粩嘧兓臍怏w壓力。對于柴油機來說,氣體壓力的最大值P max一般是在7 8MPa。目前,由于高增壓強化,柴油機的最高氣體爆發(fā)壓力已達(dá)到1718

23、MPa,有的甚至更高。同時,在高速內(nèi)燃機中,循環(huán)的變化頻率很高。這樣就使作用在活塞上的載荷是具有沖擊性的?；钊跉飧桌镒龈咚龠\動,還會產(chǎn)生很大的往復(fù)慣性力。為了減小活塞組的往復(fù)慣性力,設(shè)計活塞時要盡量減小結(jié)構(gòu)質(zhì)量,選用密度小、強度高的材料。其次,活塞在工作中承受著很高的熱負(fù)荷?；钊斉c燃燒室中最高溫度為18002600,熱量通過對流以及熱輻射等方式傳到活塞頂。由于柴油機燃燒的特點,使活塞受熱強度分布不均勻,此外還因為在有效燃燒期中氣體介質(zhì)具有較高的密度和紊流的作用,也使得燃?xì)鈧鹘o活塞的熱量增加。為了防止活塞受熱部分溫度過高,一般都力求減小燃?xì)庀蚧钊膫鳠崃坎⑹沽魅牖钊臒崃磕芎芎玫纳⒆?。再?

24、活塞沿氣缸作高速滑動,活塞裙部受側(cè)向力的作用,在潤滑不良的情況下,常常造成活塞、活塞環(huán)和氣缸之間的劇烈磨檫和磨損。所以,活塞的設(shè)計任務(wù)就是根據(jù)活塞的功用,適應(yīng)內(nèi)燃機強化程度提高的需要,從活塞各部分結(jié)構(gòu)尺寸的選定和造型設(shè)計、活塞的材料和表面處理、必要的計算和試驗等方面入手,正確解決活塞的工作能力、可靠性、壽命和機械負(fù)荷、熱負(fù)荷、磨損之間的矛盾,并在實踐中不斷加以考核和改進(jìn)?；钊脑O(shè)計要點包括:活塞頭部的設(shè)計,活塞銷座的設(shè)計,活塞裙部及其側(cè)面形狀的設(shè)計。§2.4.2 連桿連桿(組一般由連桿體、大頭蓋、連桿螺栓、軸瓦和連桿小頭襯套等組成。連桿把活塞和曲軸連接起來。連桿小頭與活塞銷連接,并與

25、活塞一起作往復(fù)運動;連桿大頭與曲軸的曲柄銷連接,和曲軸一起作旋轉(zhuǎn)運動;連桿的其余部分作復(fù)雜的平面運動。作用在活塞上的力經(jīng)連桿傳給曲軸。連桿主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷。連桿必須具有足夠的結(jié)構(gòu)剛度和疲勞強度。也就是說在力的作用下,桿身應(yīng)該不致被顯著壓彎;連桿大小頭孔不致顯著失圓。在設(shè)計時候應(yīng)遵循以下的原則14:1、在保證具有足夠強度和剛度的前提下,盡可能減輕重量,以降低慣性力;2、盡量縮短長度,以降低發(fā)動機的總體尺寸和總重量;3、結(jié)構(gòu)簡單,尺寸緊湊,可靠耐用;4、大小頭軸承工作可靠,耐磨性好;5、連桿螺栓疲勞強度高,連接可靠;6、易于制造,成本低。很顯然,為了增加連桿的強度和剛度

26、,不能簡單地依靠加大結(jié)構(gòu)尺寸來達(dá)到,因為連桿重量的增加使慣性力增加。必須從材料選用、構(gòu)形設(shè)計、熱處理及表面強化等方面采取措施。§2.4.3 曲軸飛輪組曲軸組由曲軸、飛輪、平衡重以及傳動齒輪等構(gòu)成。曲軸是發(fā)動機中最重要的機件之一,是由一個或者多個彼此間錯開一定角度的曲柄,加上功率輸出端和自由端組成,它是發(fā)動機最主要的部件之一。它的尺寸參數(shù)在很大程度上不僅影響著發(fā)動機的整體尺寸和重量,而且也在很大程度上影響著發(fā)動機的可靠性與壽命。曲軸的功用是把活塞的往復(fù)運動通過連桿轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)運動以輸出柴油機所產(chǎn)生的功率,并驅(qū)動柴油機的配氣機構(gòu)、噴油泵、機油泵、水泵及其他的附件。在曲軸的設(shè)計方面有幾點要注

27、意,首先,因為曲軸在工作中要承受扭轉(zhuǎn)力矩的作用,因此曲軸在設(shè)計時必須注意的解決的主要問題是保證軸頸與軸承工作可靠并且耐用,再者要有足夠的抗彎剛度,還有在工藝上也應(yīng)注意,設(shè)計盡量簡單,只要保證足夠的轉(zhuǎn)動慣量的情況下減小飛輪的質(zhì)量。飛輪的主要功用是儲存做功沖程的能量,克服輔助沖程的阻力以保證曲軸旋轉(zhuǎn)運動的均勻性,是內(nèi)燃機工作平穩(wěn)。曲軸組的設(shè)計要點包括:曲柄銷,主軸頸,曲柄,平衡重,油孔的位置和尺寸的設(shè)計以及飛輪的設(shè)計。§2.4.4 氣缸蓋氣缸蓋的工作條件是非?？量痰?它要承受燃燒氣體的高溫高壓的作用。設(shè)計時要注意以下的幾點5:1、氣缸蓋要與足夠的剛度。2、要布置好進(jìn)、排氣道和氣缸蓋的螺栓

28、。3、要組織好氣缸蓋的冷卻,以防氣缸蓋的溫度過高以及溫度分布不均產(chǎn)生熱應(yīng)力過大。4、各個零部件以及氣門機構(gòu)要拆裝方便。氣缸蓋的設(shè)計包括:氣缸蓋形式的選擇,氣門數(shù)的確定,缸蓋螺栓數(shù)量的選擇與布局,進(jìn)排氣道的設(shè)計與布局,以及氣缸蓋冷卻的措施的設(shè)計。具體詳細(xì)見第三章。§2.4.5 機體組機體部分包括:氣缸體、曲軸箱、機座(或油底殼、主軸承蓋等零件。一般柴油機的氣缸體與曲軸箱合為一體?？偡Q為機體。而機體又有機座式機體與無機座式機體之分。機體結(jié)構(gòu)和受力情況復(fù)雜。它是安裝運動件和附件的支承架,通常又是支承柴油機的安裝基礎(chǔ)。當(dāng)柴油機工作時,機體承受著大小和方向作周期性變化的氣體力、慣性力和力矩的作

29、用。機體的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須保證它有足夠的強度和剛度;曲軸箱部分的形狀和尺寸要盡可能緊湊。水道和油道設(shè)計時一定要注意,以及各部分的外輪廓的設(shè)計。因此,為保證柴油機可靠和耐久性的工作,應(yīng)考慮下列設(shè)計要求8:1、根據(jù)柴油機的用途,合理選擇機體結(jié)構(gòu),保證有足夠的剛度強度。2、依據(jù)受力情況,合理設(shè)計受力部位的結(jié)構(gòu)和形狀,使作用力集中在某些限定區(qū)域內(nèi)。機體壁的圓角和厚度,應(yīng)無急劇變化,以免應(yīng)力集中。3、要求尺寸小,重量輕,結(jié)構(gòu)簡單。4、目前柴油機的設(shè)計,趨向于將油、水和空氣管道、水泵外殼等零件鑄入機休內(nèi),使機體外部管子的數(shù)量和長度,安排得較少和較短。這樣,既增加加機體剛度,亦可使外形布置緊湊和簡潔。5、注意噪

30、聲的降低和考慮標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化問題。6、機體的接近性要好(即易接近氣缸蓋、運動件和附件等,便于零件和部件的裝拆、維修和搬運。7、工藝性好,成本低廉;材料宜取,價廉材廣第三章活塞組零件的參數(shù)選擇§3.1 活塞組的工作條件§3.1.1機械負(fù)荷活塞組受到氣體壓力P、往復(fù)慣性力P j,及側(cè)壓力P N的周期性沖擊力的作用。目前,強化柴油機的最高爆發(fā)壓力P z已達(dá)140kgf/cm2,使活塞產(chǎn)生很大的機械應(yīng)力和變形。§3.1.2熱負(fù)荷活塞頂面承受瞬變高溫燃?xì)獾淖饔?燃?xì)庾罡邷囟瓤蛇_(dá)18002600,所以活塞頂溫度很高,而且溫度分布很不均勻。尤其是在直接噴射式柴油機活塞頂

31、上都有相當(dāng)深的凹坑,活塞實際受熱面積大大增加,其熱負(fù)荷更加嚴(yán)重。熱負(fù)荷是發(fā)動機強化的一個重要障礙?；钊麥囟冗^高將有以下不良影響:(1活塞的熱應(yīng)力和熱變形過大。(2溫度超過300-350時,鋁活塞材料的強度急劇下降。(3第一道環(huán)槽溫度超過180220時,易引起潤滑油變質(zhì)結(jié)膠,致使活塞環(huán)卡死。§3.1.3活塞高速滑動,潤滑不良活塞在側(cè)壓力作用下,在氣缸內(nèi)高速滑動,而缸壁一般均靠飛濺潤滑,因此潤滑條件差,磨損嚴(yán)重,易使活塞和活塞環(huán)磨損失效。§3.2 活塞的設(shè)計§2.2.2 活塞的材料本設(shè)計活塞的材料采用硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%13%的共晶硅鋁合金。這種材料中加入的硅可使線膨

32、脹系數(shù)降低,并提高了耐磨性、耐熱性和改善鑄造性能。所以這種材料的活塞線膨脹系數(shù)小,質(zhì)量輕,強度和剛度適中,熱穩(wěn)定性好,耐磨性好,在中等溫度下抗疲勞性好,體積穩(wěn)定性好。§3.2 活塞頭部的設(shè)計活塞頭部包括活塞頂和環(huán)帶部分,其主要功用是承受氣體壓力,并通過銷座把它傳給連桿,同時與活塞環(huán)一起配合氣缸密封工質(zhì)。因此,活塞的設(shè)計要點是:1.尺寸盡可能緊湊,因為一般壓縮高度縮短一個單位,整個發(fā)動機高度可以縮短1.52個單位,并顯著減輕活塞重量。而壓縮高度則直接受頭部尺寸的影響。2.保證溫度不過高,溫差小,防止產(chǎn)生過大的熱變形和熱應(yīng)力,為活塞的正常工作創(chuàng)造良好的條件,并避免頂部熱疲勞開裂。3.保證

33、它具有足夠的機械強度和剛度,以避免開裂和產(chǎn)生過大變形。一、主要尺寸的選擇要點1.活塞高度H1活塞高度取決于下列因素;(1對柴油機高度尺寸的要求(與柴油機用途有關(guān)(2轉(zhuǎn)速n;(3燃燒室形狀及尺寸;(4活塞裙部承壓面積。應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)布置合理和所需的承壓面積條件下,盡量選擇較小的活塞高度。2目前發(fā)展趨勢:不斷縮短活塞高度,特別是高速柴油機。近十年來,由于成功地減活塞環(huán)數(shù)目,使活塞高度H縮短約10%。2.壓縮高度H1壓縮高度H1,決定活塞銷的位置。H1取決于第一道活塞環(huán)至頂面的距離h、環(huán)帶高度H5及上裙高度H4。在保證氣環(huán)良好工作的條件下,宜縮短H1,以力求降低整機的高度尺寸。H1/D3.頂岸高度h(

34、即第一道活塞環(huán)槽到活塞頂?shù)木嚯x1h越小第一道環(huán)本身的熱負(fù)荷也越高。應(yīng)根據(jù)熱負(fù)荷及活塞冷卻狀況確定h,使第一道活塞環(huán)約工作溫度不超過允許極限(約1802200。2在保證第一道環(huán)工作可靠的條件下,盡量縮小h,以力求降低活塞高度和重量。3h/D的一般范圍如下:高速槳油機鋁活塞0.140.20組合活塞0 .070.204.活塞環(huán)的數(shù)目及排列1括塞環(huán)數(shù)目一般為:高速機氣環(huán)23道,油環(huán)12道;中速機氣環(huán)34道,油環(huán)2道(少數(shù)用一道2發(fā)展趨勢:減少環(huán)數(shù)。目前中小型高速柴油機采用三環(huán)結(jié)構(gòu)(二道氣環(huán)、一道油環(huán)的日益增多,并已開始應(yīng)用雙環(huán)活塞。近代中速柴油機采用四道環(huán)。環(huán)數(shù)減少后,須從活塞及活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)上采取措施

35、,以確保良好的密封性能和防竄油性能。3油環(huán)布置:采用一道油環(huán)時,油環(huán)裝在銷孔上方。采用二道油環(huán)時,一般是在銷孔上方和活塞底下部各布置一道油環(huán),但也有的大缸徑柴油機活塞,二道油環(huán)均裝在銷座上部,這既能減少機油竄入燃燒室,又保證裙部有比較充分的潤滑。5環(huán)槽尺寸環(huán)槽的軸向高度(名義尺寸等于活寒環(huán)的軸向高度b。十環(huán)槽底徑D'取決于活塞環(huán)的背面間隙(即活塞環(huán)內(nèi)圓面與環(huán)槽底之間的間隙,背盈大小與活塞的熱膨脹有關(guān),并對環(huán)的背壓有一定影響。D'可按下式估算氣環(huán)槽D' = D-(2tKD +0.5(mm油環(huán)槽D' = D-(2tKD +1.5(mm式中D活塞名義直徑;t活塞環(huán)的徑

36、向厚度;K系數(shù),鋁活塞K=0.006,鑄鋁活塞K=0.004。環(huán)槽底部的過渡圓角一般為0.20.5mm。6.環(huán)岸高度1第一環(huán)岸(第一道氣環(huán)下面的環(huán)岸溫度較高,承受的氣體壓力最大,又容易受環(huán)的沖擊而斷裂。所以第一環(huán)岸高度h1一般比其余環(huán)岸高度要大一些。2必須保證環(huán)岸有足夠的機械強度,并進(jìn)行驗算。3環(huán)岸高度的范圍鋁活塞高速機h1/D=0.040.06高速大功率h1/D=0.040.06鋼頂組合括塞h1/D=0.0250.0357.活塞頂厚度各是根據(jù)活塞頂部應(yīng)力、剛度及散熱要求來決定的,小型高速柴油機的鋁活塞,如滿足頂部有足夠的傳熱截面,則頂部的機械強度一般也是足夠的。熱應(yīng)力隨活塞頂厚度增加而增大,

37、活塞頂厚度(特別是鋼頂只要厚到能承受燃?xì)鈮毫纯?。s的一般范圍小型高速h1/D=0.040.06高速大功率h1/D=0.040.06鑰頂組合活塞h1/D=0.040.06鑄鐵活塞h1/D=0.040.06 圖3-1二、燃燒室本設(shè)計采用型的燃燒室。燃燒室的形狀和尺寸:1、根據(jù)喉口側(cè)面角,可將型的燃燒室分成開口型(>90°,直口型(=90°及收口型(<90°三種,收口型d較小(一般k d/D=0.50.65k本設(shè)計采用=90°的直口型,因為喉口的熱負(fù)荷很高,這樣做是為了防止喉口開裂,便于制造。一般d/D=0.50.65,取k d/D=0.55,即

38、k d=30mmk2、在型的燃燒室的底部設(shè)計一隆起的凸尖,這樣是為了幫助形成渦流及使燃燒室與油束相配合。這里應(yīng)特別注意的是油束和燃燒室的正確配合,油束射程不足或過大都會使混合不均勻,影響排煙極限。3、燃燒室、噴油器和氣缸最好是同心布置,但由于本次設(shè)計的特殊情況,將燃燒室中心線向噴油器的一側(cè)偏離。一般偏移量De/<0.1,即e<8.7,取e=3.75mm。燃燒室的尺寸如圖2-2所示。 圖3-2 燃燒室的主要尺寸§3.2.4 活塞裙部的設(shè)計裙部主要起導(dǎo)向作用,并承受氣體側(cè)壓力。設(shè)計活塞裙部時,必須注意保證裙部在工作時具有正確的幾何形狀,以期得到小的比壓,有利于防止拉缸。保證活

39、塞得到良好的導(dǎo)向,具有足夠的實際承壓面積,能形成足夠厚的潤滑油膜,既不因間隙過大發(fā)生敲缸,引起噪音和加速損傷,也不因間隙過小而在氣缸中咬住,導(dǎo)致事故。因此,活塞裙結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基本思想時如何在發(fā)動機不同工況下始終保持它與氣缸有最合適的間隙。1.裙部長度H21選取H2應(yīng)使裙部比壓在許可范圍之內(nèi)。2H2/D的一般范圍如下:高速柴油機0 .650 .68中速柴油機 1.01.1綜合考慮取0.65,即裙部長度為60mm。3上、下裙長應(yīng)有恰當(dāng)?shù)谋壤?上裙長度H4過小,易產(chǎn)生尖峰負(fù)荷,造成活塞拉毛及擦傷。一般的比例如下:H3=(0.650.75H29.裙部壁厚bo 鋁活塞(包括鋼頂鋁裙的組合活塞裙部最小壁厚

40、一般為(0.030.06D。薄壁裙部對減輕活塞重量有利,但又需保證裙部有足夠的剛性,則可沒置加強筋(7-1計算。二、銷孔中心的位置要合理的決定銷孔中心線在裙部的位置,使分配在活塞銷中心線的上、下裙部比例恰當(dāng),以避免活塞傾斜而引起活塞局部的劇烈磨損,活塞下裙的長度一般為整個裙部長度的60%70%,取下裙長度為46mm,為活塞裙部長度的60%。三、裙部與缸套的配合間隙1、裙部受力和變形分析首先,活塞受到側(cè)向力的作用。承受側(cè)向力作用的裙部表面,一般只是在兩個銷孔之間的弧形表面,裙部被壓扁。其次,由于活塞頂上的爆發(fā)壓力和慣性力的聯(lián)合作用,使活塞頂在活塞銷座的跨度內(nèi)發(fā)生彎曲變形。再次,由于溫度升高引起的

41、熱膨脹,其中銷座部分因壁厚較其他部分要厚,所以熱膨脹比較嚴(yán)重。這三種情況共同作用的結(jié)果都使活塞在工作時沿銷座方向漲大,使得裙部截面的形狀變成“橢圓”形,使得在橢圓形長軸方向上的兩個端面與氣缸間的間隙消失,以致造成拉毛現(xiàn)象。這種現(xiàn)象尤其是受熱膨脹影響比較大。為了避免拉毛現(xiàn)象,在活塞裙部和缸套之間要預(yù)先留出較大的間隙。當(dāng)然如果間隙太大,又會造成敲缸現(xiàn)象。§3.3 活塞銷的設(shè)計活塞銷承受氣體壓力和活塞組慣性力的作用,這些力的大小和方向,在發(fā)動機工作時是隨曲軸轉(zhuǎn)角做周期性變化的。這種承載情況易使活塞銷產(chǎn)生疲勞破壞。在設(shè)計活塞銷時應(yīng)使銷具有足夠高的機械強度和耐磨性,同時還要有較高的疲勞強度。本

42、設(shè)計是高速柴油機,所以活塞銷的質(zhì)量要盡量輕,以減小往復(fù)運動慣性力。活塞銷直徑d 和銷座間隔b ,d 和B 的選擇主要是考慮活塞銷座的承載壓力及活塞銷的剛度間題,應(yīng)滿足下列要求:1選擇d 和B 時應(yīng)驗算銷座比壓和連桿小頭軸承比壓,使這兩項平均比壓均在允許范圍之內(nèi)。2校檢活塞銷的彎曲變形和橢圓變形,d 的選取應(yīng)保證活塞銷的變形在許可范圍內(nèi)。3d 的一般范圍中小型高速柴油機,一般d/D<0.4d ,若d/D 太大,則使活塞銷外表面至活塞頂內(nèi)表面的距離(即所謂延伸長度過小,給活塞連桿組設(shè)計帶來困難。強化柴油機趨向于用較大的活塞直徑,d 0.4d 。一、結(jié)構(gòu)和尺寸 圖3-5 活塞銷主要尺寸活塞銷的

43、結(jié)構(gòu)如圖2-5所示,材料選用20Cr 。 對于柴油機活塞銷的尺寸一般為:外徑d 1=(0.310.40D , 取d 1=0.35D 即d 1=26mm ,根據(jù)對活塞銷尺寸公差的設(shè)計經(jīng)驗,取銷子的外徑為00.00926-。內(nèi)徑d 2=(0.450.65d 1 ,取d 2=0.6d 1=14。長度L=(0.80.9D , 取L=0.8D=70。二、活塞銷的固定方式本設(shè)計的活塞銷用浮式銷,即銷在活塞銷座和連桿小頭中都可轉(zhuǎn)動。浮式銷的工作表面相對滑動速度較小,摩擦產(chǎn)生的熱量也相應(yīng)減小,磨損較小且均勻,延長了銷的壽命。浮式銷在運轉(zhuǎn)中不易被卡住,裝配時不需要加熱就可以用手推入活塞的銷孔內(nèi)。從而簡化了裝配工

44、藝。為了防止浮式銷的軸向竄動,用彈性擋圈來進(jìn)行軸向固定。擋圈采用矩形截面的,因為它的強度高。§3.4 塞環(huán)和活塞環(huán)槽的設(shè)計§3.4.1 活塞環(huán)的工作情況和設(shè)計要求一、活塞環(huán)的工作情況活塞環(huán)(尤其是氣環(huán)的工作條件十分惡劣,它不但在應(yīng)力狀態(tài)下承受著高溫、高壓的氣體作用,而且在氣缸中做高速往復(fù)滑動,產(chǎn)生很大的磨擦和磨損。而摩擦產(chǎn)生的熱量又加熱了環(huán)本身,這就使環(huán)的工作條件更加惡化。第一道環(huán)直接和高溫燃?xì)饨佑|,溫度接近或超過520K,其余的環(huán)溫度一般也在473K以上。在這樣高的溫度下,很難得到良好的潤滑,而且機油在高溫下結(jié)焦、炭化,也會進(jìn)一步惡化環(huán)的工作條件。二、活塞環(huán)的設(shè)計要求1、

45、降低環(huán)的高度,減少環(huán)數(shù),盡量減少摩擦損失2、密封性能好3、刮油能力強,除改進(jìn)油環(huán)結(jié)構(gòu)外,要求氣環(huán)也能起控制機油作用4、具有足夠的強度5、熱穩(wěn)定性好,即在高溫時能保證環(huán)的彈力和形狀6、磨合性能及抗結(jié)膠性能良好7、合適的環(huán)槽間隙,減小環(huán)對環(huán)槽的沖擊實現(xiàn)這些要求主要時靠采用良好的材料合表面處理,正確選擇環(huán)的截面形狀、尺寸、運動間隙以及適當(dāng)?shù)墓ぷ骱习惭b應(yīng)力,采用合理的加工方法合加工要求等措施來達(dá)到。§3.4.2 活塞環(huán)的組合和結(jié)構(gòu)一、活塞環(huán)的組合基于盡量減少環(huán)數(shù)以降低活塞高度的原則,本設(shè)計就采用二道氣環(huán)和一道油環(huán)。二、活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)1、第一道氣環(huán)的材料和結(jié)構(gòu) 圖3-6 第一道氣環(huán)的截面形狀為提

46、高第一氣環(huán)在高溫時的抗結(jié)膠能力,第一環(huán)采用桶面梯形環(huán),梯形頂角為15°,如圖26所示。這樣設(shè)計有兩個好處。一是因為它是梯形的,所以當(dāng)活塞在側(cè)壓力的交替作用下,梯形環(huán)在環(huán)槽內(nèi)徑向移動,使環(huán)的側(cè)隙時大時小,將環(huán)槽中的結(jié)膠擠出。這樣可以防止在熱負(fù)荷很高時,第一環(huán)粘結(jié)使環(huán)與缸壁接觸壓力徒增造成拉缸,或者造成竄氣竄油。二是因為它是桶面的,這樣可保證良好的潤滑,避免棱緣負(fù)荷,密封性和磨合性也好。但梯形環(huán)也有壞處,那就是磨損后高速運動中的環(huán)易產(chǎn)生環(huán)振,為此選擇耐振性好的球墨鑄鐵。球墨鑄鐵有較高的抗彎強度,一般在1300MPa以上,工作時不易折斷。而且有較高的彈力和較好的熱穩(wěn)定性,這樣的優(yōu)點正好符合

47、活塞環(huán)設(shè)計所要求的。為了使第一道環(huán)在高溫時有較高的抗粘著性能,在環(huán)的外表面鍍Cr。2、第二道氣環(huán)的材料和結(jié)構(gòu) 圖3-7 第二道氣環(huán)的截面形狀第二道氣環(huán)采用錐面環(huán),外表面錐角是1°±30,這樣形狀的環(huán)常用作第一道環(huán)以下的活塞環(huán)。其結(jié)構(gòu)如圖2-7所示。它可以提高表面接觸應(yīng)力,易于磨合,活塞上行易于在氣缸壁上形成油膜,下行刮油作用良好。它兼有氣環(huán)和油環(huán)的作用。而且由于它的接觸面小,所以可以提高與氣缸壁的接觸應(yīng)力,有利于密封和磨合。此道環(huán)用灰鑄鐵制成,表面全部氧化。3、油環(huán)的材料和形式采用灰鑄鐵的彈簧脹圈油環(huán),其內(nèi)襯螺旋彈簧材質(zhì)為彈簧鋼。這種油環(huán)是在開槽油環(huán)背后加置彈簧脹圈,從而環(huán)

48、的徑向壓力Po(一般Po>8kgf/cm2,保證油環(huán)與氣缸壁均勻而穩(wěn)定的貼合,能減小磨損和降低機油消耗量。同時在環(huán)的工作表面鍍Cr,提高它的耐磨性和抗腐蝕性。§3.4.3 活塞環(huán)和環(huán)槽的參數(shù)選擇一、活塞環(huán)的參數(shù)活塞環(huán)的主要參數(shù)包括軸向高度h,徑向厚度t,自由開口間隙s,閉口間隙s。軸向高度h的選擇可參考經(jīng)驗所統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來選擇,潤滑條件越好,轉(zhuǎn)速越高,則h值選的小點。采用薄環(huán)的優(yōu)缺點是:減低活塞高度和重量;減少摩擦損失和環(huán)對環(huán)槽的沖擊;對氣缸不均勻磨損的適應(yīng)性好。同時它也有自己的缺點:易于折斷;影響活塞散熱;制造較困難。所以環(huán)的高度不能做的太低。 圖3-8 活塞環(huán)的尺寸及配合間隙

49、1、第一道氣環(huán) 尺寸如圖2-8所示。根據(jù)經(jīng)驗確定梯形環(huán)在基準(zhǔn)直徑上的軸向高度h=2mm 。 一般對于缸徑D=80150mm 的柴油機,D/t=2228,取D/t=22,則t=4.6mm 。因為此道環(huán)是球墨鑄鐵,對于這種材料S/D=0.080.10,取S/D=0.10,則開口間隙S=10mm 。閉口間隙0S =0.005D=0.5mm 。2、第二道氣環(huán)選軸向高度h=2.5mm ,D/t=22,則t=4.6mm 。對于灰鑄鐵S/D=0.130.14 取S/D=0.13,則開口間隙S=13mm 。閉口間隙0S =0.005D=0.5mm 。3、油環(huán)根據(jù)同類型機的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定軸向高度h=5mm 。取D

50、/t=22,則t=4.6mm 。 對于灰鑄鐵S/D=0.130.14 取S/D=0.13,則開口間隙S=13mm 。閉口間隙0S =0.005D=0.5mm 。二、環(huán)槽與活塞環(huán)的間隙活塞環(huán)在環(huán)槽中運動,因此在環(huán)槽的徑向和軸向方向上,都應(yīng)該有適當(dāng)?shù)拈g隙。軸向間隙不能過大,因為當(dāng)環(huán)在環(huán)槽中上下運動時,環(huán)和環(huán)槽之間發(fā)生碰撞。間隙大,碰撞也大。增加可環(huán)和槽的機械負(fù)荷。此外,間隙大也不利于密封。同一臺發(fā)動機上,由于各處溫度不同,各道環(huán)與槽的端面間隙1是不相同的,在上面的環(huán)靠近燃燒室,溫度較高,其值應(yīng)取大一些。 高1一般在下列范圍:第一環(huán)1=0.080.20 , 取1=0.09 mm ; 第二環(huán)1=0.0

51、60.15 , 取1=0.08 mm ; 油環(huán)1=0.030.08 , 取1=0.03 mm ; 對于徑向間隙2,其一般范圍是:氣環(huán):0.70.32,取第一、第二環(huán)的徑向間隙2均為0.5mm ; 油環(huán): 1.50.52,取其2為0.8mm 。對于四沖程的鋁合金活塞,活塞的比重量是23/4.19.0cm g D G =,估算取1.1,即活塞重量為1100g,再加上活塞銷和活塞環(huán)等的重量,取活塞組的重量為1300g 。第四章 活塞的應(yīng)力分析和強度校核活塞平均速度 :sm Sn C m /830000200012030=其中S 活塞行程 n 轉(zhuǎn)速 活塞平均有效壓力:MPaC iD p p me .7

52、081.0(1785.010411785.0232=其中i p 氣缸數(shù)目沖程數(shù)發(fā)動機功率根據(jù)平均有效壓力e p 查表估計出活塞上的最高爆發(fā)壓力為2/105cmkgf p z = 圖4-1 活塞頂?shù)暮穸?、活塞頂?shù)臋C械應(yīng)力2221/5.2463.125.5(7568.02(68.0cmkgf D p z u =如圖3-1所示,活塞頂?shù)牡撞坑屑訌娊?所以機械應(yīng)力的許用值是2/500cmkgf 。由此知活塞頂?shù)臋C械應(yīng)力強度是可靠的。 2、對第一環(huán)岸進(jìn)行校核 彎曲應(yīng)力:232321874.5(104.575(1013.18/16w z D p kgf cmh -=剪切應(yīng)力:221/2.71410(14

53、.3cmkgf h D p z =-總應(yīng)力: 2222/0.7282.71438.1133cm kgf w =+=+= 其中 第一環(huán)岸的高度1h對于像本設(shè)計的的鋁合金活塞,許用總應(yīng)力2/400300cm kgf =,所以第一環(huán)岸的強度足夠。3、裙部比壓 最大側(cè)壓力:222max /75.58875401.0(40cm kgf p D N z =裙部比壓:2max 12588.758.53/0.870.069N q kgf cm D H =其中裙部長度2H裙部比壓允許值為59 2/cm kgf ,故1q 在允許的范圍內(nèi),是安全的。 4、活塞銷座比壓222/2.3910215.0035.02754

54、2cm kgf D dlp q z ='其中銷座的工作長度活塞銷直徑l d 。允許值為22/600400cm kgf q =,故2q 在允許的范圍內(nèi)。是安全的。§4.2、活塞銷的受力與校核1、活塞銷的最大剪切應(yīng)力活塞銷的最大剪切應(yīng)力出現(xiàn)在銷座和連桿小頭之間的截面上。其值按下面的公式計算:1(1(85.0422max -+=d P其中 jpin Z P P P -=塞組零件的慣性力除活塞銷以外的全部活jpin P 。kgfR g G G P pinjpin1.44722506.0278.01(81.917.03.11(22=+-=+-=其中 活塞組重量G ;活塞銷的重量pin

55、G 。則 k g f P P P j p i nZ 4.54401.4475.5887=-=-= 可得到:2422422max /8506.01(5.36.06.01(4.544085.01(1(85.0cmkgf d P =-+=-+=其中的尺寸如圖3-2所示。 圖4-2 活塞銷的計算簡圖活塞銷材料選用20Cr 。其彈性模量為24kgf/cm 10202198=GPa E 下列計算所用到的尺寸請參照上圖3-2。 2、彎曲變形:2222444440(211758.7 5.858.280.01360(6020210(2.6 1.4z p D a a b f m mE d d -=-許用彎曲變形

56、mmD f 015.0100015.0=,故彎曲變形在允許的范圍內(nèi)。3、橢圓變形232303430( 3.147587(35180.003320(3202021080(3518z p D d d d m mEl d d +=-許用的橢圓變形mmD 025.0100100(5.0100025.0=-+=故橢圓變形在允許的范圍內(nèi)。 4、縱向彎曲應(yīng)力214402244(2(258.534.27587351664/3518z a b p D d d dkgf cm-=-=-5、橫向彎曲應(yīng)力20220222(316(37587(35211577.8/1680(3518z p D d d l d d kgf cm +=-+=-6、總應(yīng)力221/14.2293cm kgf =+=許用總應(yīng)力為2/50003500cm kgf = ,故總應(yīng)力在允許的范圍內(nèi),是安全的。§4.3、活塞環(huán)的校核校核氣環(huán):(1對于第一道氣環(huán),其最大彎曲應(yīng)力是:對于球墨鑄鐵,取彈性模量E=180GPamax 22104.60.4240.4241800.385385(1(87 4.61S t EG Pa M