曲柄连杆设计文献综述
摘要：
曲柄连杆机构由机体组、曲柄飞轮、活塞连杆组三部分组成。它是往复内燃机中的动力传递系统。他的作用是提供燃料燃烧的场所，把燃料燃烧之后产生的气体作用在活塞顶上的膨胀压力转化为曲轴旋转的转矩，不间断的输出机械动力。曲柄连杆机构的运动件主要包括活塞组、连杆组、曲轴飞轮组。在零部件设计过程中，首先要了解其工作情况以及对零件的要求并做出相应的分析，接着再根据内燃机的整体设计指标及工厂生产条件和环境选择适当的材料，并且采取适当的措施用以满足所提出的要求。然后，决定出零件的主要尺寸，并进行相应的强度、刚度等方面的校核计算。最后，应用CAD、UG等软件建立相应的几何模型。
关键词：曲柄连杆；结构设计；整体稳定性；强度校核；经济性
Abstract:
Connecting rod by the body’s group, the crank flywheel, the piston connecting rod set of three parts. It is a power transmission system in reciprocating internal combustion engine. Its role is to provide the place of fuel combustion, the effects of the gas after the fuel burning in inflationary pressure at the top of the piston into the crankshaft rotating torque, continuous output mechanical power. Motion of crank connecting rod mechanism mainly includes the piston, connecting rod, and crankshaft and bearing group. In parts design process, first of all to understand its working situation and requirement for parts and make the corresponding analysis, then according to the overall design indexes and production condition of the internal combustion engine and the selection of proper material, and take appropriate measures to meet the proposed requirements. Then, decided to main dimensions of the parts, and the corresponding checking calculation of strength, stiffness, etc. Finally, the application of CAD software to establish the corresponding geometric model。
Keywords: The crank connecting rod; Structure design; Overall stability; Intensity; economy
引言：
自从汽车诞生100多年以来，汽车技术的飞速，汽车数量的不断增多，汽车已经改变的人们的生活方式，提高了人们的生活水平，因为汽车的出现也缩短了世界的距离。而汽车发动机中的曲柄连杆机构作为一种重要的组成部分，显得尤为重要。只有了解了发动机的结构和原理，以及曲柄连杆机构的受力，才能分析曲柄连杆机构中各种力的作用情况。因此设计好曲柄连杆机构，对延长发动机的使用寿命，提高发动机的综合性能，扩大发动机的应用领域，有着积极作用。
本文主要研究的内容是：
1， 曲柄连杆机构受力分析；连杆是内燃机的主要运动受力部件之一，它在工作中所受的各种外载荷复杂且成周期性变化，机械负荷严重，工作条件恶劣。因此，连杆的可靠性一直是人们内燃机研究和改进过程中关注的热点问题。在分析连杆的应力和应变时，考虑这些外力和复杂运动因素，将得到更加符合实际的结果，这样能为进行连杆可靠性的优化设计提供准确的理论依据。连杆是内燃机的主要构件和主要运动件，其结构形状和和受载状况均很复杂。连杆的可靠性和寿命在很大程度上影响着内燃机的可靠性和寿命。如果连杆设计的不合理，使用中会出现应力集中或者局部强度或刚度不足，使连杆杆身发生形变导致连杆失效，轻则影响曲柄连杆机构的失效，使机械效率下降；重则会破坏活塞的密封性能，使排放恶化，甚至造成活塞拉缸，使发动机无法正常工作。
2， 活塞组的设计；目前，由于石油资源紧缺和环境污染，提高汽车发动机燃油效率、减少尾气排放已显得日益重要。车用燃油发动机的两大组件为活塞(主要是活塞与活塞环)和缸套，它们对材质的要求各有差异。活塞要求其所用材料具备高硬度、高耐磨性、耐高温、抗高温磨蚀以及稳定的热膨胀系数等特性；缸套则要求其材料具有耐高温、耐磨、耐压以及质轻等性能。发动机性能的改善，势必对活塞和缸套在选材及加工方面提出更高的要求。目前，活塞和缸套的材料以铝合金为主，活塞环则以铸铁材料为主；在加工工艺方面主要通过铸造和表面处理来加工活塞组件和缸套。
随着汽车整车对发动机的动力性、经济性、环保性及可靠性的要求越来越严格，活塞已发展成为集轻质高强度新材料、异型外圆复合型面、异型销孔等多项新技术于一体的高技术含量的产品，以保证活塞的耐热性、耐磨性、平稳的导向性和良好的密封功能，减少发动机的摩擦功损失，降低油耗、噪声和排放。为满足以上的功能要求，通常将活塞的外圆设计成异型外圆(中凸变椭圆)，即垂直于活塞轴线的横剖面为椭圆或修正椭圆，且椭圆度沿轴线方向按一定的规律变化，椭圆度精度达0.005mm；活塞纵剖面的外轮廓为高次函数的拟合曲线，轮廓精度为0.005～0.01mm；为提高活塞的承载能力，以提高发动机的升功率，通常将高负荷活塞的销孔设计成微内锥型或正应力曲面型(异型销孔),销孔尺寸精度达IT4级，轮廓精度为0.003mm。活塞制造技术与汽车发动机行业的发展紧密相关，活塞加工工艺及方法的改进与创新决定了活塞质量，先进适用的加工设备是活塞质量的重要保证。因此，在了解活塞结构性能的前提下，制定优良工艺方法，选择适用加工设备，并不断克服目前活塞加工中存在的问题，才能使活塞在使用过程中发挥最大的功用
3， 连杆组的设计；连杆是汽车发动机中的主要传动机构之一，连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。连杆除上下运动外,还左右摆动作复杂的平面运动.连杆工作时,主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷,要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度.因此，连杆盖的加工精度将直接影响柴油机或发动机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。
4， 曲轴的设计；曲轴是发动机上一个重要的选装机件，装上连杆后，可承接活塞的上下（往复）运动变成循环运动。曲轴主要有两个主要加工部位：主轴颈和连杆颈。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头连接，连杆小头孔与气缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构，发动机工作过程就是：活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转化为选装运动。而曲轴设计的好坏将直接影响发动机的整体性能。
正文：
在整个设计过程中,我们将学习到很多的知识。 （1）我们必须仔细了解零件结构，认真分析零件图,培养我们独立识图能力,增强我们对零件图的认识和了解,通过对零件图的绘制,不仅能增强我们的绘图能力和运用CAD软件的能力。 （2）制订工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位误差分析等。在整个设计中也是非常重要的,通过这些设计,不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程、加工尺寸的确定,而且让我们知道工艺路线和加工余量的确定,必须与工厂实际的机床相适应。 这对以前学习过的知识的复习,也是以后工作的一个铺垫。
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