范文一:单缸柴油机
谈单四缸程冲油机原理与维柴修单缸四冲柴油程机(称下油机柴)一是压燃种发式动,机发动机入气吸缸的是纯的空净,气并缩压到很高的温,柴油度经射装喷以置高喷入气压缸与并温空气混合高火燃着,推动烧轴曲转旋将,化能学转变为机能械,而对从外功。作油柴的机优是:点油燃耗低,消低较有害废气的放。排在农村泛用作农业广械动机装置力。笔现以者19S5柴机为油例,谈单缸谈冲程柴四油机的原与理修维。
、柴油机的工一作原理
柴机油工的作是由进气、压缩、作和功排气这四个程来过成完,这四个过程构成了的个一工作循环。活走完塞个四过程,曲转两圈,轴对作功外一。次
1、
进冲程:气轴转曲一第个半(0 圈—o801 )o活,塞上止点由拉向止点下此,进时气打开门排,气关闭,气缸容门积大,产生增吸,新鲜空气经力开打进气的门吸入气内缸,至进直气冲程终,进气了门闭为止。关
、2缩压冲:程轴继续曲第二个半转(1圈0 8—3o60 o),动带塞由下活止推点上止点,此时向、进排门气关都,闭气缸内气体被压,缩温度、压不断力高升。塞到活达上止时点,缩压冲程结。这时束缸气内气压力体约为924—40902帕,千度约温为50—7100°c0为即喷入的将柴混油、气合和自燃化准了备好条件良。
3
、功冲程:作在压冲程结缩时束,油器将高压柴喷呈油状雾入喷燃烧室并,速迅宛与若气合混自,行火着烧,燃放出量热大能,使缸气压内突力增59至00880—0帕千温度升高到;800122—00o,由于这C进时排气、门然仍闭关,着高高温的压气体急剧胀膨以,大的压很力迫活塞从上止点使冲下止点向推动曲,转轴第三个圈(3半60—o540)。这样,o油和空气柴燃烧出发的热便转能成换活和塞轴曲的机械运,动其量从能轴末端曲飞轮上向的外出,完成传作了冲功。程
4、
气排程冲曲轴继:续第转个半四圈5(4o0—27o0,带动)活由塞止点推上下止。此时点排门打气开进,气仍关闭门。烧后的废燃气上行活塞在的动下推经气排排门出外,直缸活塞越过上到点止,排门气关闭排气,冲结束程。
二、单
柴油缸机构造的
柴油机构的造概起括由来个机构两四个和系统成,组即柄曲连构、杆气配机、供构系给润滑、系、冷却和起系动。系
一曲柄连杆机) 它构发是机实动工作现循,完环成量能转换的构,机用传以动递,力将塞活直的线往复动运变改为曲轴旋的转动运;在辅助程冲,时曲轴、飞由的轮转旋动转运为活变的直塞线往复运动
。
、机体1组 气缸由体、曲箱轴气、和气缸盖等组成缸。
2、活
塞 活塞组组
由活塞、塞环、活塞销和卡活等簧组成
。
3、
杆组 连连组由杆套衬连杆、、连杆瓦连杆、轴盖和连杆螺承等组母。成杆组连功的用能是连接活塞和曲轴,半将塞活的复往动变成运曲的轴转旋动或运将轴的曲旋运转动变活塞成的往复动运
。4、
轴飞轮曲 曲组飞轮轴组括曲轴包飞轮与两分部。
二配气机构)配气 机的功构是能照按油机的工柴作顺序时开闭定门,使气鲜新空气或(淆混非合气)及是诈骗犯主时气,缸并适时除废气。排在压和作缩冲程功中燃烧室使保密持,保封证燃机正内常作工。气机配构主要件有:1、气门零 由气门组气、门弹簧、门气管、弹簧导座及等锁组成2;、门气动传 包括组柱、推挺、摇杆臂、调整钉、螺摇轴臂、套锁螺紧等帽件零;、驱3动 包括凸组轴轮正和时轮齿。
三供给系) 供给的功用是清系除气中的空质杂,将并其入送气缸完成;油的燃储、存滤和清输送;按柴机油的的工作要,定求、定量、定时压地雾将燃油供入气缸状供给。系空气由清器、滤箱油燃、滤油清器输、泵、油喷泵油和喷器油等成。组
四)滑系润 滑润系是柴向油机摩擦面各提间清供洁润滑的油,减轻摩擦阻以和力零件的损磨通过润;油滑的循流环,动带走可件的零热和量擦所摩生磨屑,的冷却和净摩擦表化;减轻零件面摩擦噪音;壁缸活塞间与的润滑还油能帮助气缸密。它由机油封滤集、器油泵机机、油力压指器示等零件成组。
)五却冷系 却冷是将柴油系受机热零件吸收部分的量及热时散发到气中,以大证保柴油在最机宜适温度的状态工下作由。水箱气、盖缸套水气缸、体水套等件零组
成
六起)动 系动起的作系是用依外力靠作用,发使机动由止状静态转入工状作。包括态手摇和电打种。两
三柴油、的机整调
一气门间)隙的调 整气将缸盖下,拆转动轮,使飞飞上的“轮死点”上刻线对水箱准刻,置活塞于线缩压死点上位,置然松开并紧后母螺用起子,动旋整螺调,同钉时将薄规插厚气入杆门与臂摇打之间头(进气冷态门间隙为0.0—0.34米毫排气,门态间冷隙为0.—405.毫米进)行整。调整调时的紧松程为:用度指可手转以推杆,动但不能过松。确后正,将紧螺母并紧。并
二)油供前角的调整
1、拆
接喷下器一油端的压高管管接油螺母。
2、
动旋喷油泵一端的接压油管管接高母,螺将压高管旋转一个油置位,使高压管油喷油器接的口向,再将上管该螺母旋紧,然后接泵油用扳将手压油高内的管泵满油。
3
盘、动轮飞当。看到油从柴油管口始冒开时,立出停即止动盘,观
并察飞上轮油刻供线置是否对位水准上箱刻的线如,相差较大果记下供(提前角
是早还油晚),是应则整。调整步骤调下如:
关闭油①开关。
②箱齿轮将上室观察的盖孔拆板下并,将速调把置手适当位于置使,油喷处于中间齿位置
。
③拆下油喷上泵进的油管。
④旋
下喷泵油紧螺固栓,拉出喷油泵。
增加或⑤少垫减片行进调。整如提前角比求的早要,应则增加垫片;前角比提要求晚,那就减少的片垫。
⑥将喷油泵装上
,并拧紧紧固螺栓。上装油喷时,泵应特别注意,喷油泵调齿节上的杆齿杆柄一定要嵌凸在齿轮中调速室杆的槽子内杠。喷油装泵后,好项此工还须作过观察孔检通一次查以免差,而造错“成车”等事故。飞
调完毕后整照上述,第条3进校行一次,核不如符重,新调。
整四、判断
油机故柴的几障方种
法
柴 油机运行出中现故障,仔应分析故细产生障原因以,作出便正的确判,断为故的障排及除事故的预准备防条。检件时可修以下几种方法用。
1.耳 法 听利耳用朵细辨仔别柴油是机有金否的属击声敲及以它其正常的声音。不于由柴油产机不生常正响的声因很多,素且而同一由因素产而生的声,响因柴油机又温度高低、的荷负轻重的转、速快漫的等原因也有所不。因同在检查此时根,响声据的大,发小的部出,震动的程序位声,音连续是还是的断的间是,锐尖的还纯是哑的,速转时低音声大是还转速时高声大,是音大速转定稳时还大是猛速时加声大音是,无荷负听清得晰还有负荷是时声音得清晰听情况等逐步掌,握律规判,机断器故的。障
2.摸触 法手摸触,用油机柴各部的温、度压油管的震高动况情。等
3
.部停止法 分柴如机油生发机排故油障怀疑,是呼吸管气油过吸多起引,就的暂呼吸将管气掉,观拔是察还否有油机出排;若仍机油有排,说明不出是呼吸管有障,而故是它部其的故障。
位
4 .较比法 析分障时,对故一部某有件怀疑时,用标准部可件换替,比换件较前后作工情况,是有变化否如。果变有化,说被替明换下的部件有问题,来则否没问题。
5.观法 用察眼观察柴油睛各机运转部件和合接部位无松有情况动,排气颜是否色正常有无,水漏漏、气、油等漏。
6试.探证反法 是怀就某部疑有问题但位不能又定肯时,使可部该的工作位条或技件状态术变,改来判故断。如压缩障不足力向气缸套部,入几注机滴油,来变改压缩性。如能力增压大,明缸说套塞机构活有题;若问力压不加增说明气,门机有问题构。
范文二:10缸柴油机结构图
20 V 956 TB 33 型柴油机油底壳结构图
,汽缸头上还布置有汽缸启动阀,该型柴油机的启动空气阀布置在汽缸头的侧
面,因此从上表面看不出启动空气阀的位置。如右图中1 所示为启动空气阀。
油底壳主要用来贮存润滑油。由于它受力很小,通常采用薄钢板冲压或焊接而成,为
了保证润滑油泵能经常吸油,其后部的深度较大,整个底部呈斜面以保证供油充足。图七
示出了20 V 956 TB 33 型柴油机油底壳的结构。油底壳的底部装有放油螺塞12,3,2,5,
4 处的孔用来安装油位计XJV.0CL041,042 的一根测量管。
图八给出了其内封装的管路示意图。管路1 用来给油底壳补油,管路2,3 用于将油
壳内的油排出,在油底壳的自由端侧,安装着两台润滑油输送泵XJV0.AP010 ,020。
20 V 956 TB 33 型柴油机汽缸盖结构图
汽缸盖又称汽缸头,装在汽缸体的上部,用缸盖螺栓紧固在汽缸体上。其作用密封汽
缸上部,构成燃烧室。它的内部也有冷却水套、其端面上的冷却水孔与汽缸体的冷却水孔
相通,以便利用循环水来冷却燃烧室的高温部分。
汽缸盖的结构有多种多样的形式。有单缸式,即每一个汽缸有一个单独的汽缸盖,如
我们采用的柴油机就是这种方式。双缸式,即每两个汽缸共用一个汽缸盖。多缸式,即每
排汽缸共用一个汽缸盖,又称整体式。
汽缸盖通常是用铸铁铸造。中央为喷油器孔,左、右两侧分别有两个进气阀孔和排
气阀孔。它的内部有进、排气道、冷却水道及润滑油道,缸盖上还有供安装喷油嘴、进
气门、排气门、气门弹簧、气门座、气门导管及摇臂室等零件的孔和螺纹孔。
图五给出了汽缸盖内部进气、排气门、燃油喷射器及缸头内部的结构。从图上可以看
出,冷却水经过汽缸套与缸头之间的孔,流到汽缸头的冷却水腔室内,从而达到冷却缸头
的目的。
20 V 956 TB 33 型柴油机的汽缸体结构图
图一所示为20 V 956 TB 33 型柴油机的汽缸体结构图。该型柴油机采用两列汽缸,V
型对称布置的方式,每列十个汽缸,共二十个,V 型夹角600。曲轴采用下部轴承螺栓悬
吊固定的方式,这就要求固定螺栓必须要有很高的强度。该型机的汽缸体采用将所有缸体
铸成一体的整体式。机体上部为V 型,V 型上平面开有汽缸孔、气门推杆孔、机油孔及冷却水出水孔等。
汽缸体的前端与前端盖连接,中间加垫片,形成正时齿轮室,内装正时齿轮即传动机
构,而后端与联轴节相连,通过联轴节,与发电机轴相连。其下部与油底壳(油盘)连接,
中间加垫片,形成曲轴箱,内装曲轴主轴承及机油粗滤网。其右侧装凸轮轴(用于带动,
控制进气和排气门的开、关,以及柱塞式燃油喷射泵的动作)、轴套、燃油泵、机油泵、
燃油滤清器及水过滤器等。
范文三:单缸柴油机维修
谈单四冲程缸柴油原理与维修单缸机冲程四柴油(下机称柴机油是)一压种燃式动机,发发动机吸入气的缸是纯的空气净并压缩到,高很温的,度柴油喷射经置装高以压入气缸并与喷温高气空合混着燃烧火推动,轴旋转,将化学能转变曲机为能,械从而对作功外柴。油机的优是点燃:油消耗低较,的有害低废排放。气在村农广用泛农作机械动业装力。置现笔者以159柴S油机为例,谈单谈缸冲四柴油机的原程与理维。
修
一
柴、油的工机作原
理油机的柴工是由进作气压、、缩作和功气排四这个过来完程成的,四这过程个成构一个工了循环作活。走完四个塞过,曲程轴转圈两,外对作功一。次
1、进冲程:曲气转轴一个半第圈0(o 18—0 )o活塞由,上点止拉向下点,此时进止门打开,气气门关闭排,缸容积气大,产生增吸力,鲜新气经空开打进的气门入吸气内缸直,至进气冲程了终,气进关闭为止门。
2、
压缩冲程:曲继轴续转第二半圈个1(08o—3 06o ),带活动塞下止点由向上推止点此时进、排气,门关闭,气缸都气体内压缩,被温、度力不压升断高活塞。达到止点时上,压冲缩结束。这程气时缸内气压体力为29约0—44920帕,千温度为约70—10050c°即为喷入的柴将混油合气、化自和燃备准良好了件条。
3作功、程:冲压在缩冲结程时,喷油器束高将柴压油呈状喷入雾烧燃室,并速迅宛与气若混,自行着火燃烧,放合大出量热,使气缸能内力突压增至9500—880千0帕温度;升到高801—22000o,由C这于时进、气门仍排然闭关着,温高高的压体急剧膨胀气以很,大压力的使迫塞活上从止点向下冲点止,推动轴转曲第三个半圈3(06—o450)。o这,样油和空气燃烧柴出的热能便发换成转塞和活曲的机械轴运,其动量从曲轴能端末的飞上向外轮出,传成了作功冲完。程
4
、排气冲:曲轴程继转第四个半圈(5续4o0—72o)0带动活,塞由下止推上止点点此。排时气打门开,进门气关仍。闭燃后烧废的气上在活行塞推的下经排动气门出排缸,外到活塞直过越止上,点气排门闭关,气冲程结束。
排
二
、缸单柴油机构的造
柴
机的构油造括概来由两起个机构和个系统组四,即成柄连曲杆构配气、构机、给系供、润系、冷却滑系和动起。系
一)柄曲连机构 杆它是发机动实现作工循,环成能完转量的换机,用以构递动传力将,塞的活线往直复运改动变为轴曲旋转的运;在辅助动冲时,程由曲、轴轮的飞旋转动运转变活塞的直为往线运复动。
1、机体组由气缸 体、轴箱、曲气和缸缸气盖等组。
成2活塞组 活、组由活塞、塞活塞、活环塞和销簧卡组成等
。
3连杆、组连 组由杆套、衬连、杆连杆瓦连杆轴承盖、连和杆螺母等组。连杆成的功组用能连是接活塞曲轴,半和将塞的往复活运动成变曲轴的旋运转动将曲轴的或旋运动转成变塞的往活复运。动
4
曲轴飞、组轮 曲飞轴组轮包曲括与轴飞两轮部。
分
二)气机配 构配气构的功机是能照按柴机油工的顺序作时定闭开气门使新鲜,气(或混空淆是合气非)及诈骗时主犯气,缸适并排时废气除。在压缩和功作程冲使中烧燃保室密持,封证保内燃机常工正作。配气机主要零件有构1、气门组:由气 、气门弹簧、气门导管门弹簧、座及等锁成组2;气门传动、组 包括柱、推挺杆、摇臂调、整钉、摇臂轴螺套锁、螺帽紧等件;3、零动驱组 括凸包轮轴正时和齿。
三)供轮给 供给系系的功是清除空气用中的杂质,并将其入送气缸;完燃油成的储、滤存清输和送;按油柴的机工的作求要定时,定、、定量地将压状雾燃油供气入。供缸系由空给滤气清、油箱、燃器油清器滤输、泵油、油泵喷和喷油等器成组
。
四)润系 润滑滑是系向柴油机摩擦各面间提清洁的供润滑,以减油轻擦阻摩和零力的件磨;损通过滑润油循的环流动可带,走零件热量和的擦摩生所的屑磨,却冷净和摩化擦面表减轻;件零摩擦音噪;缸壁活与间塞润的油还能帮助气缸滑封。它密由油机滤集、机油器泵机、压力指油器等零件组示成
。)五却系 冷却冷系将柴是机受热油零吸收件部的热分量及散时发大到气中以,证柴油保机在最宜的适度温状态工作。下水由箱、气缸盖套、水缸体气套水零件组等成
六
起)动系起 动系作的用是靠外力作依用,使动发由机静止态状转入作工状。包态括摇手和电打两。种
、柴油三的机调
整
一)气门隙的调间 将整气盖缸拆下转动飞轮,使飞轮上,的上死点”“线刻对准箱水线,置刻塞活于缩上压点死置,然位松开并后螺紧,母起用旋子调整动螺钉同时将,厚规插薄入气杆门与摇打臂之间(头进气冷态间隙门为.30—004.毫,米气排门冷态隙为间04—.0.5毫)进米行整调调。时整松紧的度程为用手:指可以转推动杆,但不能松过。正确,后将并螺紧母紧。
并
二)
供油角的前调整
、拆1下喷接油一器端高压油的管管螺接母。
、旋动2接喷油泵端的一高油压管管接母螺,高将压管油转一个旋置位使,高压管油喷接油器的口向上,再该将管螺接旋母,紧然后用泵油手扳高压将油管的油内满。泵
、3动飞盘。当看到柴轮油从油口管始冒开出,时即停立盘止动并,察飞观上轮供油刻线位是否置对准水箱上刻线的如果,差较大(相下记油供提前
角是早是还),晚则调整。调应步整如骤:下
①关闭油
开关。箱
②将齿轮室
的观察上盖孔拆下,并将调板把速手于置当适置,使位油齿处于中间位置喷
。
拆下③油喷上泵的油进管
。
旋下喷④油固泵螺紧,拉出喷栓油泵
。
⑤增
加减或垫少进片行调。整提如角比前要求早的则应,增加垫片;提前角比求的要,那就晚少垫减片
。
⑥将喷油泵上,并装拧固紧紧螺栓。装喷油泵上时,特别注意,喷应泵油节调齿杆的齿杆凸柄一定上要嵌在齿室轮中调速杆杠槽的内。子喷油泵装好后,此项工还作通过须观察检查一次,孔以免差而造成错飞车”等事“故。
调整
毕完后照上,第3条进行述核一校,如不次,重符调新。
四整判、柴断油故障的机种方法几
油机运柴中行出故现障,仔细分应析障产生原故,以便因出正作的确断,为判障故排的除及事故预的防准备条。件修时可检以下用几种法方
。
.1耳听 法利耳用朵仔细辨柴油别机否有是属的金击声以及其它敲正不的常声。由于柴音机产油生正不常响声的因素很,多且由而一同素而因生产响的,又因柴油机声度温的高、低荷负轻的、重转速快漫等的因原有所也不同因。此在查时检根据响声,的大,发出小部的,震位的动程,声序音是连续的还是断的间是尖锐,的是还哑的纯,转低时速音大声是转速高时声还大音,大转是稳定速大还时猛是速加时声大音,是无荷负得听晰清还有是负荷声时音得清晰听等况情逐,步握掌规律判断,机的器障故。
2摸触法. 用手触,柴摸机各油的温度部、压高管油震的动况情。等
3.部分止停 如柴油法发生机排机油故,障疑是呼吸气怀管油吸多过起的引就暂将,呼吸管拔掉,气察观否是有还油机出排;仍有若机油排,出明不说是吸呼有故管障而是,它其位的故部。障
4 .比较 分法析障时,对故某一部件有疑时,怀可标准用件替换,比较部件换前工后作况情,是有否化。如果变变化有说,明被替换来的部件下有题问,否没问则题。
.观察5 法用睛眼观察柴机各油运转件和接合部位有部松无动情况,气排颜是否色正常,无漏水有、气、漏油漏。等
6试.探反法 证是怀就疑某部位问题有但又能肯不时定可,使该位的部工条作或技件状术态变改,来断故判。如障缩力不足压向气,套缸部注几入机滴,来改油变缩性压。如能力增压大,明说套活塞机缸有问构;若压力不题加,增明说气门机有构问题。
范文四:单缸柴油机修理
单缸柴油机修理
单缸柴油机烧瓦抱轴后,可用下法换瓦,必要时磨轴。此法简单易行,不必拆卸缸盖和活塞连杆组,也不必调整气门间隙,既省时又省力。
(1)若曲轴转不动,可先拆下飞轮上的传动带,撬平飞轮螺母锁片,将拆卸飞轮的专用扳手套在飞轮螺母上,用手锤顺时针方向敲击扳手手柄,一般情况下飞轮即可转动。
(2)拆卸齿轮室盖、齿轮以及后盖,拧下飞轮螺母,拉出飞轮。
(3)用合适的弯头套筒扳手拧出连杆螺钉,减压后转动曲轴使活塞处于上止点,然后拆下主轴承盖螺钉,顶出主轴承盖,伸手从后盖处拧下连杆螺钉,取出连杆盖,从机侧拉出曲轴,再用一根铁丝穿过连杆大头上的螺也后捆牢。
(4)根据曲轴轴颈的蚀损情况决定如何修整,并相应配瓦。
(5)按常规装完主轴瓦后装上曲轴,转动曲轴使曲拐向后,再拉动捆在连杆大头上的铁丝,使活塞连杆组向下止点运动,直至连杆大头和连杆轴颈相贴合。从后面向连杆大头与轴颈间插入上瓦片,下瓦片则压入连杆盖中,然后用手拧入连杆螺钉,再安装好主轴承盖。
(6)按规定扭矩拧紧连杆螺钉后,装复全部拆下的零部件。
范文五:单缸柴油机曲轴
材料力学课程设计
学号 :41091307
姓名: 吴茂坤
题目:单缸柴油机曲轴的强度设计
及刚度计算、疲劳强度校核 指导老师:李锋
2011.10.20
材料力学课程设计
目录
一、 课程设计的目的???????????????????????????????2 二、 课程设计的任务和要求?????????????????????????2 三、 设计题目?????????????????????????????????????3 四、 设计过程?????????????????????????????????????4
1、 画出曲轴的内力图??????????????????????????4
2、 设计曲轴颈直径d和主轴颈直径D ????????????6
3、 校核曲柄臂的强度??????????????????????????7
4、 校核主轴颈H-H截面处的疲劳强度????????????9
,5、 用能量法计算A-A截面的转角,,????????????9 yz
五、 设计的改进措施及方法?????????????????????????13 六、 程序计算部分?????????????????????????????????13 七、 设计体会????????????????????????????????????15 八、 参考文献????????????????????????????????????15
1
材料力学课程设计
一、课程设计的目的
材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后,能结合工程中的实际问题,运用材料力学的基本理论和计算方法,独立地计算工程中的典型零部件,以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。同时,可以使我们将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法,又提高了分析问题,解决问题的能力;既把以前所学的知识综合应用,又为后继课程打下基础,并初步掌握工程中的设计思想和设计方法,对实际工作能力有所提高。
1)使所学的材料力学知识系统化,完整化。让我们在系统全面复习的基础上,运用材料力学知识解决工程实际问题。
2)综合运用以前所学的各门课程的知识(高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等),使相关学科的知识有机地联系起来。
3)使我们初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法,为后续课程的学习打下基础。
二、课程设计的任务和要求
要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法,独立分析、判断设计题目的已知所求问题,画出受力分析计算简图和内力图,列出理论依据并导出计算公式,独立编制计算程序,通过计算机给出计算结果,并完成设计计算说明书。
2
材料力学课程设计 三、设计题目
某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构,材料为球墨铸铁(QT450-5)弹性常数为E、μ,许用应力为[σ],G处输入转矩为Me,曲轴颈中点受切向力Ft、
FthhFrFr径向力的作用,且=。曲柄臂简化为矩形截面,1.4??1.6,2.5??Db2
4, l3=1.2r,已知数据如下表:
,,/Mpa lm/,/Mpalm/EGpa/,, 1,12
0.11 0.18 150 0.27 120 180
nr/(/min),,rm/PkW/ ,,
0.05 0.78 10.5 100 0.06 (一) 画出曲轴的内力图。
(二) 设计曲轴颈直径d,主轴颈直径D。
) 校核曲柄臂的强度。 (三
(四) 校核主轴颈H-H截面处的疲劳强度,取疲劳安全系数n=2。键槽为端铣
加工,主轴颈表面为车削加工。
,(五) 用能量法计算A-A截面的转角,,。 yz
3
材料力学课程设计
四、设计过程
1、画出曲轴的内力图
(1) 外力分析
画出曲轴的计算简图,计算外力偶矩
p10.5Nm,Me=9549=9549*=1003 n100
MeFt==16717N ?r
FtFr ==8358N 2
再由平衡条件计算反力
Flr2在XOY平面内:==5188N FAy12ll,
Flr1 ==3170N FFy12ll,
Flt2FAz在XOZ平面内:==10376N 12ll,
Flt1FFz ==6341N 12ll,
(2) 内力分析
?主轴颈以EF的左端(1-1)截面最危险,受扭转和两向弯曲
M1XNm,= Me =1003
3lM1YFFzl2Nm,=*(–)=913 2
3lM1Zl2Nm,=*(–)=456 FFy2
?曲柄臂以DE段的下端(2-2)截面最危险,受扭转、两向弯曲和压缩
M2XNm,= Me =1003
3lM2YFFzl2Nm,=*(–)=913 2
4
材料力学课程设计
3lM2Zl2Nm,=*(–)=456 FFy2
FN2==3170N FFy
?曲轴颈以CD段中间截面(3-3)最危险,受扭转和两向弯曲
FAzNm,M3X=*r=623
FAzNm,M3Y=*l1=1141
Nm,M3Z=*l1=571 FAy
dMM,F内力图如下图(由可知,与梁的长度的关系总是比F和梁的长度关QQdx
l系高一个数量级。当(梁的跨度与截面高度之比)较大时,不需要对弯曲切应h
力进行强度校核,因此在内力图里没画出剪力图。弯矩图画在受压侧):
Nm,(单位: 力—N 力矩—)
Mx
623
1003
1003
1141y913M768
913
768
5
材料力学课程设计
571
456Mz384
456384
FN
51883170
2、设计曲轴颈直径d和主轴颈直径D
(1)主轴颈的危险截面为EF的最左端,受扭转和两向弯曲
根据主轴颈的受力状态,可用第三强度理论计算
22221MxMyMz,,()111=?[] ,r3,,1
321其中= 3D,,1
得D?49.5mm取D=50mm
(2)曲轴颈CD属于圆轴弯扭组合变形,由第三强度理论,在危险截面1-1中:
1222 ,,,,MMMrXYZ3333W3
222MMM,,XYZ333 ,3,d
32
32222,,,,,, 6231141571120MPa ,,3d,
dmm,49.4dmm,50得 故取
3、校核曲柄臂的强度
(1)(具体求解通过C语言可得,见六、程序计算部分)
hmm,72.32bmm,28.92由程序得h,b的最优值取为 ,。
6
材料力学课程设计
[1]查《材料力学》表3-1,利用插入法得 ,,0.258, ,,0.767(2)曲柄臂的强度计算
曲柄臂的危险截面为矩形截面,且受扭转、两向弯曲及轴力作用(不计剪力F),曲柄臂上的危险截面2-2的应力分布图如下图: Q
D根据应力分布图可判定出可能的危险点为,D,D。 123
D, 点: 点处于单向应力状态 D11
FMMNXZ222 ,,,,AWW222XZ
F6,M6,MFy2Z2X ,,,22hbhbhb
,,86.54[]MPa,
7
材料力学课程设计
所以点满足强度条件。 D1
, 点: 点处于二向应力状态,存在扭转切应力 DD22
M9132y ,,,,58.5MPa,229,,,0.25872.3228.9210,hb
点的正应力为轴向力和绕z轴的弯矩共同引起的 D2
FMNZ22 ,,,AW22Z
F6,MFy2Z ,,2hbhb
31706456,, ,,,,46.75[]MPa,,62972.3228.921072.3228.9210,,,,
由第三强度理论
2222 ,,,,,,,,,,,446.75458.5125.99[]MPar3
125.99120, ? ,,,100%4.996%5%120
所以D点满足强度条件。 2
, D点: D点处于二向应力状态 33
,,,'0.76758.544.87,,,,MPa
FMNX22 ,',,AW22X
F6,MFye ,,2hbhb
317061003, ,,,41.303MPa ,,62972.3228.921028.9272.3210,,,,
根据第三强度理论
2222 ,,,,''4'41.303444.8798.789[],,,,,,,MPar3
D 所以点满足强度条件。 3
综上,曲柄臂满足强度条件。
8
材料力学课程设计
4、校核主轴颈H-H截面处的疲劳强度
确定H-H截面上的各影响系数。
[2]查《材料力学课程设计指导书》附录得Q-450-5强度极限,,450MPa查《材b
[1][1]K料力学》图13-10b得=1.29, 查《材料力学》表13-3,车削加工, ,,0.9438,
已知 ,,180MPa ,,0.78 ,,0.05 n,2 ,1,,
FH处只受扭转作用
MM11,x,x,16,1003,,,,,,40.86MPa min33,9,WDp,,50.0,10
16
,,0 max
,min r,,,,
,max
所以,扭转切应力为脉动循环。
,min,40.86,,,, = ,,20.43MPa,,am22
安全系数
,,1180,n,,,5.2,n,2 ,1.29,20.43K,a,,,m,,0.05,20.43,,,0.78,0.9438
所以,H-H截面的疲劳强度足够。
,,5、用能量法计算A-A截面的转角, yz
,,采用图乘法分别求解A-A截面的转角,。 yz(1) 求:在截面A加一单位力偶矩。并作出单位力偶矩作用下的弯矩图M,yy
M与外载荷作用下的弯矩图如下(画在受压一侧): Myy
9
材料力学课程设计
1141y913M768
913
768
0.7450.497
1
0.497
11由平衡方程得 FFN,,,,,3.448AzFzll,,0.110.1812
l,,3B点的弯矩为,,,,,,,,,113.4480.110.0360.745 MFlNm,,BAz1,,2,,
l,,3E点的弯矩为,,,,,,,3.4480.180.0360.497 MFlNm,,EFz2,,2,,
由图乘法:
hmm,72.32bmm,28.92, 查表得 ,,0.249
4412,,,D,,501094 EIEpam,,,,,,1501045996.1916464
4412,,,d,,501094 EIEpam,,,,,,1501045996.1936464
39312,Ehb,150100.24972.3229.8210,,,,,4GIpam,,,,28199.29 t21210.27,,,,,,,,
nn,,MM''ciciii,, ,,,yEIGI,,11iiip
10
材料力学课程设计
1110.74512,,,,,,,,,,,,,,,,,0.110.0367680.7450.180.0369130.497,,,,,,,,EI2323,,,,1
110.7450.6210.7450.621,,,,,,,,,,,,,,0.03611417680.6217680.036,,,,,EI232,,,3
,,,20.6210.497,,,,10.6210.497,,,,,,,,,,11419130.0360.4979130.036,,,,,232,,,,
1 ,,,,,,7680.060.7459130.060.497,,GIt
,3 方向与单位力矩方向相同 ,,4.110rad
MM(2)求:在截面A加一单位力偶矩。并作出单位力偶矩作用下的弯矩图 ,zzz
M与外载荷作用下的弯矩图如下(画在受压一侧): z
571
456Mz384
456384
0.4970.745Mz
1
0.497
11
材料力学课程设计
FN
31705188
3.4483.448
MNm,,0.745MNm,,0.497同理得: FFN,,,3.448BEFyAy
由图乘法:
9682, EAEhbpam,,,,,,,,,1501072.3229.92103.2510
3312,hb72.3228.9210,,94 EIEpam,,,,,,1501021865.7021212
nn,,MFciiiNci ,,,,,zEIEAii,,11ii
1110.74512,,,,, ,,,,,,,,,,,,0.110.0363840.7450.180.0364560.497,,,,,,,,EI2323,,,,1
1 ,,,,,,3840.060.7454560.060.497,,EI2
110.7450.6210.7450.621,,,,, ,,,,,,,,,0.0365713840.6213840.036,,,,,EI232,,,3
,,,20.6210.497,,,,10.6210.497,,,,,,,,,,5714560.0360.4974560.036,,,,,232,,,,
1,,,,,,31700.063.44851880.063.448 ,,EA
,3 方向与单位力矩方向相同 ,,2.3810rad
12
材料力学课程设计 五、设计的改进措施及方法
针对曲轴设计及方法主要有三方面:
1、提高曲轴弯曲强度:
提高弯曲强度的主要措施有:合理安排曲轴受力情况及设计合理的界面等。但对于该曲轴只能采用合理安排曲轴的受力情况,在机械结构允许的情况下,可采取集中载荷适当分散或将集中力尽量靠近支座。
2、提高曲轴疲劳强度:
提高望去刚度的主要措施有:减缓应力集中及提高曲轴表面强度等。为了消
除或缓解应力集中,在设计曲轴时,应尽量避免出现方形直角或带有尖角的孔或槽,即在主轴颈和曲柄臂相连处应采用较大的过渡圆角。提高曲轴表面强度可通过两方面实现。一是从加工入手提高表面加工质量,可采用精细加工,降低表面粗糙度,如果将材料改为高强度钢就尤其要注意;二是增强表面强度,对曲轴中应力集中的部位如键槽处应采取某些工艺措施,即表面热处理或化学处理,如表面高频淬火、渗碳、氮化等或表层用滚压、喷丸等冷加工方法,这种方法的特点是使曲轴表面残余应力,减少表面出现微裂纹的机会,以提高曲轴的疲劳强度。 3、提高曲轴的弯曲强度:
提高弯曲强度的主要措施有:改善结构形式,减小弯矩数值,选择合理的截面及合理选材等,但对于该曲轴只能采用改善结构形式,减少弯矩的数值及合理选材。在机械结构允许的情况下,可合理设计和布置支座,即带轮可采用卸载装置,也可采用将集中载荷适当分散或尽量减少跨度,也可将材料改为弹性模量E较大的钢材,但这势必会增加费用。
六、程序计算部分
曲柄臂满足强度要求时必须有:
D,,,[]1点:
D,,,[]2r3点:
'D,,,[]r33点:
或者至少要满足:
,,,[],5%D[],1点:
,,,[]r3,5%D[],2点:
',,,[]r3,5%D[],3点:
13
材料力学课程设计
Shb,另外处于经济性考虑,应该尽量使截面积最小。
hb由以上分析可以编写计算机程序,计算出、的最优值。
hb计算最优、的C程序如下:
#include #include #define G 1000 /*换算常数*/ #define D 50 /*主轴颈直径D*/ #define Y 120 /*许用应力120MPa*/ void main() {float Mz,My,Mx,F; float Z1,Z2,Z3,Q2,Q3,Y2,Y3; float h,b,h1,b1; float a,r; float s,m=1.6*D*0.4*1.6*D; printf("input Mx,My,Mz,F:\n"); scanf("%f%f%f%f",&Mx,&My,&Mz,&F); for(h=1.4*D;h<=1.6*d;h=h+0.01) for(b="">=1.6*d;h=h+0.01)><=0.4*h;b=b+0.01) {if(h/b="">=2.5&&h/b<=3) (查表3-1),利用插入法确定a,r*/="" {a="0.213+0.018*h/b;">=3)> r=0.837-0.028*h/b;} if(h/b>=3&&h/b<=4)>=4)> {a=0.222+0.015*h/b; r=0.777-0.008*h/b ;} Z1=F/(b*h)+6*G*Mz/(b*b*h)+6*G*Mx/(b*h*h) ; /*计算D1点正应力*/ Z2=F/(b*h)+6*G*Mz/(b*b*h); /*计算D2点正应力*/ Z3=F/(b*h)+6*G*Mx/(b*h*h) ; /*计算D3点正应力*/ Q2=G*My/(b*b*h*a) ; /*计算D2点切应力*/ Q3=r*Q2; /*计算D3点切应力*/ Y2=sqrt(Z2*Z2+4*Q2*Q2); /*应用第三强度理论*/ Y3=sqrt(Z3*Z3+4*Q3*Q3); if((Z1-Y)/Y<0.05&&(y2-y)>0.05&&(y2-y)><0.05&&(y3-y)>0.05&&(y3-y)><0.05)>0.05)> {s=h*b; if(s printf("get the result:\n" ); printf("h=%5.2fmm\nb=%5.2fmm\ns=%7.2fmm^2",h=h1,b=b1,m); } 14 材料力学课程设计 运算结果: 七、设计体会 通过这次课程设计,自己独立完成了所有题目的解答过程,加深了对材料力学、CAD,C语言等知识的理解和运用能力,在设计的过程中,以设计题目为核心,系统地应用所学知识,全面地考虑问题,完成了曲轴的设计,真正得将所学知识用在了对实际问题的解决上,并通过和同学的讨论研究交流了不同的想法,达到了锻炼的目的。 八、参考文献, 【1】聂毓琴,孟广伟. 材料力学(第二版). 北京:机械工业出版社,2009.1 【2】聂毓琴,吴宏. 材料力学实验与课程设计. 北京:机械工业出版社,2006.6 【3】侯洪生. 计算机绘图实用教程. 北京:科学出版社,2005 【4】谭浩强. C程序设计(第三版).北京:清华大学出版社,2005.7 15