分析活塞曲柄连杆的受力

工程软件技能训练

课程设计说明书

院系名称： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职 称：

工程软件技能训练

课程设计任务书

学生姓名 指导教师姓名 题目名称 院系 职称 从事 专业 专业、班级 是否外聘 □是■否 曲柄连杆机构设计 设计内容： 学会利用AutoCAD、UG及ANSYS等工程应用软件对汽车零部件进行设计和分析，为将来的工程实际应用打下基础。 自选某品牌轿车发动机的曲轴活塞连杆组进行设计，要求对曲轴活塞连杆组进行设计和校核计算，利用UG软件完成三维设计及装配，利用ANSYS软件对曲轴、活塞及连杆进行静力学分析，并最终利用AutoCAD软件完成二维总装配图A1一张，曲轴、活塞及连杆的零件图A2三张。 设计完成后应提交的成果： 1、设计说明书1份，字数为3000字以上，主体包括绪论、零部件的结构设计及校核计算、UG三维设计及装配、ANSYS有限元分析。 2、二

河 南 工 业 职 业 技 术 学 院

Henan Polytechnic Institute

毕业设计（论文）

题 目： 基于UG曲柄滑块机构参数化设计及其运动学仿

真

班 级：机电0702

姓 名：李亚康

指导教师：季祥

基于UG的曲柄滑块机构参数化设计的运动学仿真

摘要

随着计算机技术的飞速发展，CAD已经广泛应用于零件设计和制造中，但一般的CAD软件都具有广而博的通用性，难以满足各类具体产品设计的需要，所以以通用CAD软件为基础，根据本单位的实际，进行不同程度的开发成为产品现代设计的重要内容。

连杆作为各种机械传动设备中的重要装置，具有压强小，磨损轻，易于加工和保证加工精度，以及能有本身几何形状保证运动副封闭等优点，有着非常广泛的应用前景。但其较难准确的实现任意预期运动规律，设计计算亦较繁复。为了提高设计效率，增加竞争优势，实现曲柄滑块机构的运动的精确建模显得尤为重要。

文运用三维实体造型软件UG，实现了曲柄连杆机构参数化精确建模。文中

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1、旋转曲轴，使所有的活塞在气缸筒内保持同一高度，用铲刀清洁气缸体上平面

2、将指定活塞连杆旋转到上止点位置，检查连杆是否有明显弯曲现象，检查活塞连杆组的序号是否与气缸体上的序号一致。

3、将指定活塞连杆旋转到下止点位置，用抹布清洁气缸（口述有无缸肩和积炭）。

4、翻转台架，使油底壳位置向上。

5、检查或设置装配标记（如果无原车标记，用记号笔在连杆和连杆轴承盖上做记号）。

6、用指针式扭力扳手和14#套筒分2次旋松连杆螺母，手旋并取下螺母。

7、用橡胶锤轻敲连杆螺栓，取出连杆盖（注意连杆轴承不要掉落），同时取下下盖上的连杆轴承。

成功是必须的

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8、套上连杆螺栓保护套

9、用榔头柄在合适的位置推出连杆活塞组（用左手在缸体上平面处扶持住）。

10、 取下连杆螺栓上的护套，取下连杆和连杆轴承盖上的连杆轴承，并按顺序摆放。

11、使用活塞环扩张器拆下两道压缩环，用手拆下组合油环，用铲刀清理活塞顶

面积炭。

12、用抹布清洁：

活塞连杆、活塞环、连杆轴承（两片，并注意原来的安装位置摆放）连杆轴承盖、连杆螺母、气缸筒和连杆轴颈。

13、用压缩空气吹净上述清洗零件。

14、目视检测：

气缸体无垂直

《曲柄连杆机构的维修》说课稿

尊敬的各位评委老师：大家好

今天，我的说课内容是《汽车发动机构造与维修》课程中的一节------曲柄连杆机构的维修，下面，我将从说教材、说学情、说教法及依据、说学法及依据、说教学过程及分析、说板书设计等几个方面进行讲述。 一、说教材

（一）分析本章节在教材中的地位与作用

本节课选自中等职业学校《汽车发动机构造与维修》教材第二章第一节。曲柄连杆机构是发动机二大机构之一，在发动机运转中有不可忽视的作用。之前，我们已经学习了曲柄连杆机构的构造与工作原理，为学习曲柄连杆机构的维修打下了基础，因此本节课不仅是前面章节的延续，同时也是培养学生维修基本技能的重要一节。 （二）教学目标及确立依据：

根据近年来汽车专业的教学改革，同时针对教学大纲的要求，结合教材，

本着面向全体，使学生全面主动发展的原则，本节课我确定目标如下的教学目标：

1. 知识与能力目标:

通过指导学生操作，使学生曲柄连杆机构的维修和检测方法。培养学生善于动手，勤于动脑的良好学习习惯

2. 过程与方法目标：通过创设工作情境、实物演示和分组操练的方法，让学生熟悉工作的流程和方法。 3. 情感态度与价值观目标 树立学生良好的职业道德意识

培养学

单元二 曲柄连杆机构

一．名词解释。

1. 活塞环端隙 2. 扭曲环 3. 全支承曲轴 4. 检视 5. 技术检验 6. 零件检验分类 7. 原厂规定 8. 大修允许 9. 使用极限 10. 活塞偏缸 11. 修理尺寸 12. 人工直观诊断法

二．填空题。

1. 曲柄连杆结构包括 、 、 三部分。

2. 上曲轴箱有三种基本结构形式，即 、 、 ，其中 刚度最小。

3. 活塞的结构按其作用可分为 、 、 、和 四部分组成，其中引导活塞运动和承受侧压力的是 。

4. 活塞环装入气缸后，其开口处的间隙叫 ，在环高方向上与环槽之间的间隙叫做 ，活塞环背面与环槽底部之间的间隙叫做 。

5. 扭曲环安装时，有内切口的环，其切口向 ；有外切口的环，其切口向 。

6. 连杆大头的装合有定位要求，常用的连杆大头定位方式有 定位、 定位、 定位和 定位。

7. 四缸四冲程发动机的作功程序一般是 或 ；六缸

第二章第一节

曲柄连杆机构概述

一、曲柄连杆机构的作用与组成 1、组成：

①气缸体曲轴箱组(机体组):缸体、缸盖、缸垫、 气门室罩、油底盘。②活塞连杆：活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆盖、连杆螺栓。 ③曲轴飞轮组：曲轴、飞轮。

2、作用：把高压气体作用在活塞顶部的压力转变为曲轴的扭矩，

通过传动系传给驱动轮。(即进行热功转换。)二、工作条件

1.热力负荷：因高温会使发动机零件失去工作能力。如烧伤、膨胀变形等。2.机械负荷：气体压力、惯性力、摩擦力。

3.高速、化学腐蚀：废气中的(CO、NOx、HC)与机件接触使之受到腐蚀。

三、曲柄连杆机构的受力情况 1 、气体作用力(气压力):作功行程 作用在活塞顶部的气压力 最大，其次是压缩行程。 作功行程：均布的合力FpFp2 作用于缸壁 Fp1 沿连杆方向作用于曲柄销上 Fp1 ① FR使主轴曲轴颈与主轴承产生压紧。 ① ②

② Fs除使主轴颈与主轴承产生压紧力还对曲轴形成扭矩T,推动曲轴旋转， T= Fs × r

压缩行程：F`p2 把活塞压向气缸另一侧

F`pF`p1

F`R F`s=>T`=F`s × r (旋转阻力矩，阻碍曲轴旋转)

气体作用力的后果：使活塞与气缸壁，曲轴主轴颈与主轴承

发动机活塞连杆组—活塞详解

活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成，如图2-10。

功用：活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。 工作条件：活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触，瞬时温度可达2500K以上，因此，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达600～700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大，汽油机高达3～5MPa，柴油机高达6～9MPa，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用；活塞在气缸内以很高的速度(8～12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。

要求：(1) 要有足够的刚度和强度，传力可靠；

(2) 导热性好，耐高压、耐高温、耐磨损；

(3) 质量小，重量轻，尽可能减小往复惯性力。

铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采用高强度铝合金，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。

构造：活塞可分为三部分，活塞顶部、活塞头部和

柴油发动机及其曲柄连杆机构

动力分析

目录

目录 ........................................................................ 1 第1章 绪 论 .............................................................. 3 1.1 研究意义 ............................................................. 3 1.2 发展现状 ............................................................. 3 1.3 研究方法与内容 ....................................................... 4 第2章 柴油机的热力学分析 .................................................. 5 2.1 柴油机的理论热循环 ...................................................

活塞连杆组拆装与测量教案

垫江一职中古春燕【课题】活塞连杆组拆装与测量

【课程性质】理论课与实验课相结合

【授课对象】汽车运用与维修专业

【巩固上讲内容】活塞连杆组的结构

【教学目的与要求】

知识目标：

1、了解活塞连杆组的组成并熟悉活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦的作用

2、能够熟练拆装活塞连杆组

3、能够正确使用外径千分尺测量活塞直径

4、使用塞尺和直尺测量活塞环“三隙”

能力目标：

培养学生实际动手操作能力以及理论与实际相结合的能力

情感目标：

强化专业学习的态度，激发技能学习的热情

【教学重点】

1、能够熟练拆装装活塞连杆组

2、能够正确使用外径千分尺测量活塞直径

3、使用塞尺和直尺测量活塞环“三隙”

【教学难点】

1、能够熟练拆装装活塞连杆组

2、能够正确使用外径千分尺测量活塞直径

3、使用塞尺和直尺测量活塞环“三隙”

【授课方法】

讲授法、多媒体教学法、演示法、现场教学法

【课时安排】2课时

【实训分组】每组6人，5组

【实训器材及设备】

1、CA6102发动机活塞连杆组件五套

2、常用工具、专用工具五套

【课时分布】

巩固上讲内容（活塞连杆组的结构）5分钟

活塞连杆组拆装与检验25分钟

活塞连杆组拆卸15分钟

用外径千分尺测量活塞直径5分钟

用塞尺和直尺测量活塞环“三隙”15分钟

安装活塞连杆组

第1部分 发动机零件

·1· 发动机零件

1.1 发动机曲轴造型设计

曲轴是发动机中重要的零件，效果图如图1-1。建立步骤如下：

图1-1

1. 建立新文件

（1） 设置工作目录为x:\ICE\。

启动Pro/E ，单击上侧工具栏中按钮，弹出如图1-2的新建对话框。文件类型选择零件，子类型为实体，文件名为crank 。不使用缺省模板。单击确定。在弹出如图1-3的对话框中选择mmns_part_solid ，单击确定。

图 1-2 图1-3

2. 用旋转工具制作曲轴的前端

装配设计

·2·（1）

单击右侧工具栏中按钮，打开旋转工具控制板。单击控制板上的“位置”按钮，单击“定义”按钮。

（2）弹出“草绘”对话框，如图1-4。选择FRONT面作为草绘平面。接受其余的默认设置，单击“草绘”，进入草绘模式。

图1-4

（3）绘制剖面，如图1-5所示。单击草绘工具栏中按钮，退出草绘模式。

图1-5

（4）确认旋转工具控制板中的旋转角度是360。

（5）单击确认按钮，生成曲轴的前端。如图1-6。

第1部分 发动机零件

·3·

图1-6

3. 制作第一缸曲柄

（1）

单击拉伸工具按钮，打开拉伸工具控制板。单击控制板上的“放置”

按钮，