主要零部件的设计和强度校核

1、-唱®K呂彷疋舉蛆gsffi“I sswssffi Tbsuits® 寸二、曲轴的校核1.受力分析1）被校核曲轴的结构尺寸如图所示。靠近轴承B的一列布置口级气缸，靠近轴承C的一列布置I级气缸。2 ）按照强度计算和刚度计算的需要，从动力计算提供的各列活塞力表、切向力表和法向力表，找出曲轴的几个特殊旋转位置,在列确定的几个曲轴特殊旋转位置。3 ）根据曲轴结构尺寸图和表1中的已知数据,按1表5-2公式计算支反力，计算结果填入表1。4 ）按照强度计算和刚度计算的需要,根据曲轴结构尺寸图和表1中的数据，按表5-3公式,计算曲轴在各个特殊旋转位 置时有关截面上的弯矩、扭矩、轴力。计算结

2、果列入表2。表：！曲轴所受外力序号曲轴旋转墮特点曲柄转角Q （度）II级列I级列M （公 斤厘米）（公斤）Nr.（公斤）Nu（公斤）Nc、（公斤）Mo（公斤）Rx' = Rxi（公斤）T' = T（公斤）Rx = Rx（公斤）T = T（公斤）1II列综合活塞力最大绝对值40225927592399266637884725973-865-88002输入扌最大值2802283051195261039627891187-56-74603输入扌最小值340615-2861927-896-8274-222103-109050704II列法向力最大值3025382625323027873

3、0668639843-1331-100505II列法向力最小值110-9221388J4121211200-572861-2093150表2曲轴内力序号轴旋转位置曲柄转角Qi曲轴截面i-i绕y轴弯矩绕z轴弯矩绕X轴弯矩轴力特点（度）Miy（公斤厘米）Mz（公斤厘米）Mix（公斤厘米）Q«静强附1II列综合活塞最409-95197776631164算用大绝对值8-8-940222341537415342输入扭矩最大值2809-977310433313188-82172199812683139疲劳强度计算用2输入扭矩值2809-9313183输入扭矩最小值3409-9-89954II列法

4、向力最大值308-8-46765II列法向力最小值1108-85272刚度计算用1II列综合活塞最大绝对值403o- 3o009o - 9o632954046o - 6o-369670614（ - 4）002强度计算1）静强度计算以9-9截面和8-8-截面为例，按”式5-29、5-24、5-26、5-27、5-28进行计算，计算结果列入表3。表3静强度计算结果序号轴旋转位置曲柄转角曲轴截面危险点安全系数许用安全是否特点Qi 1-1n系数安全（度）1II列综合活塞最大绝对值409-9154.5安全8-8短轴端点15.85安全长轴端点12.15安全矩形角点1&25安全2输入扭矩最大值280

5、9-914.94.5安全8-8短轴端点19.35安全长轴端点14.55安全矩形角点225安全2）疲劳强度计算以9-9截面和8-8截面所在过渡圆为例，过渡圆角半径为5毫米，按”式5-35、5-54、5-51. 5-33、图5-49、5-50、5-51进行计算,计算结果列入表4。表4獗劳强度计算结果序号轴旋转位置特点曲柄转角6（公斤曲轴Ta（公斤/厘米彳）（Ja（公斤/厘米2£Kg安全系数许用安全系数是否安全 1-1n”2输入扭矩最大值2809-9102.62.5安全3输入扭矩最小值3404II列法向力最大308-8145.95II列法向力最小1104.2连轩的尺寸设

6、计及强度校核连轩的尺寸设计根据计算得连杆各主要尺寸,画出连杆结构图,如下所示:连杆主要尺寸的确定如表一所示表一连轩的主要尺寸序号名称代号单位公式、参数的选择和计算说明1最大活塞力PKgP=4032已知条件2曲柄半径RCmc S 14 rR = = = 7 2 2已知行程,S=143连杆长度LCmL-R - 7 -35/I 0.2热力计算已知几=0.24曲柄销直径DCmD=10查W表5-135大头孔直径£)1CmD =10.7查表5-136小头衬套内径dCmd = 5.5查W表5-137小头衬套克度bCmb=(l1.4)d=6查g表5-118小头衬套厚度SCmS=(0.060.08)d

7、=0.3859小师直径dCmJi=6.3查g表5-1310杆体中间直径dmCm厶= (1652.45)存 =4g式 5-4511杆体中间面积Fmcm2皿一爭-12.5712近小头处杆体直径d'Cm=0.9 厶=3.613近大头处杆体直径d"Cmd" =1.1 dm =4.414连杆尧度BCmB=5.5查i表 5-1315大头处截面A-A面积FaCmFi =(1.38-1.6)=20.116截面A-A的厚度SaCmSa = =3.7B17大头处截面B-B面积Fbcm2Fb =(1314) Fm =17.618截面B-B的厚度SbCmsS.5B19小头处截面C-C面积F

8、ccurFc =(0.8 1.0)凡=12.5720截面C-C的厚ScCm5c = =2.5B度21连杆螺曲径doCmdo =2.4选M24x 1.522螺栓定位部分直径diCmd2 = do+(O.lO.2)=2.623螺栓弹性部分直径chcmch = ( 0.9-0.92 ) di=0.92x2.2=2.1查 GB1966324两连杆螺栓间距离/oCm/o=14查i表 5-1325螺栓在大头体內长度/!Cm/i=(0.550.65)D=626螺栓在大头盖内长度12Cm/2=(0.55 0.65)D=627连杆螺栓僚Z个2查g表5-13二连轩的强度校核连杆材料选用45锻钢,连杆螺栓材料选用4

9、0Cr钢,根据相关公式校核连杆强度，详见表二：表二序名称代号单位公式、参数的选择和计算说明1小头衬套的比压Pkg/cm2P 4032P 一 一 -122 <130-150 dh 5.5x6查式5-462杆体的惯性粋1cm1=5=1查|附录表183柔度LL 28“=28i 14杆体拉应力6kg/cm2Pbp = 321 F机查式5-485系数CC= 1.52X10-1查表5-14 连杆材料45锻钢6惯性矩J.cnfT BH' bh' 3.1x53-2x23Jx= 1812 12查|附录表187连杆摆动平面纵弯应力bcBkg/cm2/2b” PC厂 27查式5-498杆体的长

10、度厶cmb=L - = 19.52 29惯性矩J、4 cmT (H _/】)B(H _h)(B_bY + H (B-b)' y 12=8查l附录表810垂育于连杆摆动平面纵弯应力bcBkg/cm2b =PC 上-=73CB4人查式5-5011在连杆摆6kg/cm25 = bp + cCB = 348 v 800 1200查式动平面总5-51应力12垂育于连(72kg/cm2<r2 =片 +=328.3 <800-1200查i式杆摆动平5-52面总助13大头盖截面A-A的 抗弯截面 模数Wacnr些 _ bS； _ 136查W附录表814截面A-A弯曲应力6kg/cm2PQ-

11、牛%一2 一698<6008004叫查式5-5715大头盖截面B-B的 抗弯截面 模数WbcnvWb-BS-11“ 6查|式附录表1816截面B-Bbcm从图中呈得b=2.7重心到连杆螺栓轴线距离17截面B-B 与连杆螺 栓轴线的夹角a度从图中呈得“=40°18截面B-B弯曲应力6kg/cm2Pb-495 2%查式5-5819截面B-B拉应力bpkg/cm2Psina “6 = 73'2Fp查式5-5920截面B-B剪应力Tkg/cm2r-Pc°Sf/=872Fb查i式5-6021截面B-B总应力(Jkg/cm2b = J(bp+bJ+4F = 594<

12、600 800查式5-6122小头处截 面C-C的 抗弯截面 模数Wccm'BS；.Wc 一 6 -5.76查|附录表1823小头侧壁中心间距lcm从图中测得，或/ =/+S°=8.824截面C-C弯曲应力bekg/cm2-3 616v600800(8VVC查式5-6425截面D-D弯曲应力%kg/cm2Pl% _ 778叫小头圆形26截面D-D拉应力bpkg/cm2pb = 160» 2心小头圆形Fd = Fc27截面D-D总应力(Jkg/cm2b = + cD = 938 v 8001000查1式5-6728连杆大头PikgPi =1235由本章第薄壁瓦过五节轴

13、瓦盈力计算得出29连杆螺栓预警力Tkg丁/+(2.1 2.5)=5254 z查式5-7430扳手上的扭矩Mkg cmM =£7=1891查式5-7531螺栓轴向力Qkg肚(2.4 + 2.8)5859z查i式5-7832每个螺栓拉应力6kg/cm2b =器=1692螺栓上最小截面直径2.133螺栓抗扭截面模数3 cm叱=0.2/； = 1.8534系数§g=0.1查|公式4-7435剪切应力1kg/cm2r -飘-68236每个螺栓总应力(Jkg/cm2b = Jb； +3” =206437安全系数n戸=西=388>153b38动载荷是最大应力%kg/cm2% =芈=

14、1692 nd*39动载荷是最小应力kg/cm24T"硏"51740应力幅kg/cm2(T . b maxw 87.5241对称循环kg! cm2j = 3400查i附录抗拉疲劳三极限42应力集中灯4 = 4查i表系数4-1943尺寸系数£a = 0.76查i图4-12344应力循环屮。=0.1查i附录对称系数三45应力幅安人5“全系数(二+0M%3400-0.1x1517(4 +0x87.51。76 ',46最大应力n2%+(严-0丿碍讪n - 6安全系数K£a2x3400 + (“Oily气17U 1 I丄 J 丄 /0.76丿(°

15、 +01、x(1517 + 2x87.5)10.76 '= 1.6 > 1.25惯性力的平衡5.1旋转惯性力的平衡在该设计中，由于连杆的大小相等，以及曲轴结构特点,可得到旋转质量相 等,旋转惯性力为零,即1=0,那么可以不设置平衡重。5.2往复惯性力的平衡如右运动图所示,按3式2-39计算一、二阶往复惯性力。1、已知条件：(1)连杆质量：1L9 kg(2 )活基质量：I级为20.9 kgII 级为 14.3 kg(3 )活塞杆质量：I级为1.9 kg口级为1.7 kg(4)十字头质量：I级为5.2 kgII级为 5.2 kg(5 )曲轴半径：r二0.07 m(6)径长比：2 = 0.25(7 )压缩机的角速度：。=89.74 rcul/s2、计算一、二阶往复惯性合力按3式2-37计算往复运动部分的总质量为，m = g + 0.35m则+ 0.35 加I = 20.9 + 1.9 + 5.2 + 0.35 x 11.9 = 32.2 kgtTLi = /7?p2 + 0.35 m/2 = 14.3 + 1.7 + 5.2 + 0.35 x 1