主要零部件的设计和强度校核参考

1、曲轴的尺寸及强度校核一、曲轴的尺寸设计曲轴的结构尺寸如下图所示:4主要零部件的设计和强度校核二、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II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，1、 2、 3、，冉找出与1、 2、 3、相应的法向力Rx、Rx,切向力T、T和输入扭矩M在表1中，列出根据n级气缸所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

2、要，根据曲轴结构尺寸图和表1中的数据，按1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。计算结果列入表2。表1曲轴所受外力序号曲轴旋转位置特点曲柄转角（度）n级列I级列M （公斤厘米）NBz（公斤）NBy（公斤）Nez（公斤）Ney（公斤）M 0（公斤）R = R2（公斤）T = T（公斤）RX = RX1（公斤）T =T1（公斤）1n列综合活塞力最大绝对值40225927592399266637884725973-865-88002输入扭矩最大值2802283051195261039627891187-56-74603输入扭矩最小值340615-2861927-89

3、6-8274-222103-109050704n列法向力最大值30253826253230278730668639843-1331-100505n列法向力最小值110-9221388572861-2093150表2 曲轴内力序号轴旋转位置特点曲柄转角Qi（度）曲轴截曲i-i绕y轴弯矩Miy（公斤厘米）绕z轴弯矩Miz（公斤厘米）绕x轴弯矩Mix（公斤厘米）轴力Qi静强度计算用1n列综合活塞取大绝对值409-95197776631164一8-8-940222341537415342输入扭矩最大值2809-97731043331318一8-8217219981268313

4、9疲劳强度计算用2输入扭矩最大值2809-9一一31318一3输入扭矩最小值3409-9一一-8995一4n列法向力最大值308-8-4676一一一5n列法向力最小值1108-8-5272一一一刚度计算用1n列综合活塞取大绝对值403。- 3。00一一9。- 9063295404一一60- 60-3696-7061一一40- 4000一一2强度计算1）静强度计算以9-9截面和8-8-截面为例，按n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特点曲柄转角Qi（度）曲轴截回i-i危险点安全系数n许用安全系数n是否1n列综合活塞最大绝

5、对值409-915一一一8-8短轴端点一一一5亚长轴端点一一一5亚矩形角点一一一5亚2输入扭矩最大值2809-9一一一亚8-8短轴端点一一一5亚长轴端点一一一5亚矩形角点一一一2252）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n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疲劳强度计算结果序号轴旋转位置特点曲柄转角a（公斤/曲轴仰2）i-ia（公斤/厘米2）a（公斤/厘米2）KK安全系数n许用安全系数n是否2输入扭矩最大值2809-91033输入扭矩最小值3404n列法向力最大值308-8145n

6、列法向力最小值110连杆的尺寸设计及强度校核、连杆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:LI工I连杆主要尺寸的确定如表一所示表一连杆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RCmS 14R 722已知行程，S=143连杆长度LCmL理工350.2热力计算已知 =4曲柄销直径DCmD=10查1表5-135大头孔直径DiCmDi =查1表5-136小头衬套内径dCmd=查1表5-137小头衬套宽度bCmb=(1d=6查1表5-118小头衬套厚度SCmS=d=9小头孔直径d1Cmd1 =查1表5-1310杆体中间直径

7、dmCmdm (1.65 2.45)VP 41 式 5-4511杆体中间面积Fm2 cmd2 Fm m 12.57 412近小头处杆体直径dCmd = dm =13近大头处杆体直径dCmd =dm =14连杆宽度BCmB=查1表5-1315大头处截卸A-A面积FaCmFa = Fm =16截面A-A的厚度SaCmc FaSa B17大头处截卸B-B面积Fb2 cmFb = Fm =18截面B-B的厚度SbCmFbSb =B19小头处截面C-C面积Fc2 cmFc = Fm =20截面C-C的厚度ScCmc Fc Sc =B21连杆螺栓直径doCmd0 =选M2422螺栓定位部分直径d2Cmd2

8、 =d0+=23螺栓弹性部分直径d3cmd3 = () d1查 GB196-6324两连杆螺栓间距离l 0Cm1 o=14查i表5-1325螺栓在大头体内长度11Cm11=D=626螺栓在大头盖内长度1 2Cm12=d=627连杆螺栓个数Z个2查1表5-13、连杆的强度校核连杆材料选用45锻钢，连杆螺栓材料选用40Cr钢，根据相关公式校核连杆强度，详见表二：表二序号名称代号单位公式、参数的选择和计算说明1小头衬套的比压Pkg / cm2P 4032P _ 122 27Jx查 1 式5-498杆体的长度LicmD1d1L1 L 1229惯性矩Jy4 cm333,H h B H h B b H B

9、 b Jy=128查1附录表1810垂直于连杆摆动平面纵弯应力“CBkg / cm2“l2CB巴人查 1 式5-5011在连杆摆动平面总应力12 kg / cm 1pcb =3488001200查 1 式5-5112垂直于连杆摆动平面总应力2i/ 2kg / cm 2pcb =8001200查 1 式5-5213大头盖截面A-A的抗弯截面模数W3 cmWA bSA 13查1附录表1814截面A-A甯曲应力Bkg / cm2P(l f)b26986008004Wa查 1 式5-5715大头盖截面B-B的抗弯截面模数WB3 cmbsBWB 116查1式附W 1816tw B-B重心到连杆螺栓轴线距

10、离bcm从图中量得b=17tw B-B与连杆螺a度从图中量得a = 40栓轴线的夹角18tw B-B甯曲应力Rkg / cm2b -Pb- 4952Wb查 1 式5-5819截面B-B拉应力P2 kg / cmPsin ap 73p2Fb查 1 式5-5920fW B-B男应力kg / cm2P cos a87 2Fb查 1 式5-6021fW B-B总应力2 kg / cm、22J( p b)4594600800查 1 式5-6122小头处截面C-C的抗弯截面模数WC3 cmWc巡6查1附录表1823小头侧壁中心间距lcm从图中测得，或1dl SD24tW C-C甯曲应力C2 kg / cm

11、P(l当C - 6166008008WcC查 1 式5-6425fW D-D甯曲应力Bkg / cm2d7788Wd小头圆形WdWc26fW D-D拉应力P2 kg / cmp1602Fd小头圆形Fd Fc27fW D-D总应力kg / cm2pd 938338动载荷是最大应力max2 kg / cm4Q max 21692df39动载荷是最小应力minkg / cm24T min21517d340应力幅a2 kg / cmmaxmina241对称循环12 kg / cm1 = 3400查1附录抗拉疲劳极限三42应力集中系数kk = 4查 1 表4-1943尺寸系数=查 1图4-12344应力

12、循环对称系数=查1附录三45应力幅安全系数Ha-1minHa(一)a3400 0.1 1517,= 440.187.50.7646最大应力安全系数n21() minn()(min 2 a)42 34000.11517=0J640.11517 2 87.50.76=5惯性力的平衡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。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：kg(2)活塞质量：I级为kgII级为kg(3)活塞杆质量：I级为kg II级为kg(4)十字头质量：I级为kg II级为kg(5)曲轴半径：r= m(6)径长比：=(7)压缩机的角速度：=rad/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，mt = mp + m则，msi mpi+ mn= + + += kgms2 mp2+ mi2= + + += 25.4