发布时间 : 星期五 文章内燃机曲轴连杆机构设计 开题报告更新完毕开始阅读6644773dc8d376eeafaa3134
学生毕业设计（论文）开题报告
学 生 姓 名 学 部 （系） 设计（论文）题目 机械与电气工程学部 学 号 专业年级 指导教师 内燃机曲轴活塞机构的设计与仿真 一、设计（论文）选题的依据（选题的目的和意义、该选题在国内外的研究现状及发展趋势等） 1.1 目的和意义 内燃机五大核心零部件：缸体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴，并被形象地称之为“内燃机的心脏”。发动机工作时，曲轴与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转动力，传给底盘的传动机构。近年来由于环保的要求越来越严格，不仅对汽车排放有害气体及微粒的要求越来越高，而且对二氧化碳的排放也提出了相应的要求。汽车发动机在开发新技术的同时，也正在推进减重、减摩技术的实用化，与此同时控制噪声、振动的要求也日益严格，这种趋势今后将更加强化。本文从材料、形状、表面处理等角度出发介绍车用内燃机的关键零部件活塞及其减摩、降低振动和噪声技术的现状以及今后的发展趋势。平面曲柄滑块机构是一种常用的机构，有着广泛的应用。对这个问题做出深入的研究是有意义的。对于给定对应位移的平面曲柄滑块机构进行综合，通常采用位置矩阵法和图解法。利用位移矩阵法求解，需要求解非线性方程组。不仅要给出迭代初值，而且只能求出一个解。利用几何法作图法对于给定曲柄和滑块两对、三对对应位置关系设计曲柄滑块机构的问题，可以十分简单地加以解决。而对于复杂的问题，如要求曲柄和滑块实现四对五对对应位置，这时用作图法是难以实现的。在研究用曲柄滑块机构的相对极与曲柄转角及滑块位移的基础上，采用计算机符号推导，能导出了平面曲柄构综合问题的一元三次方程。从而不给初值就可以求出问题的全部解。连续法则通过构造初始方程，采用二次齐化技术求出了全部解。研究该机构的方法众多，不同的方法其侧重点不一样但是都具有很大的研究意义。 1.2 国内外研究现状 研究概况:近年来对平面曲柄滑块机构的研究，不论从研究范上还是方法上都有很大进展。已不再局限于单自由度机构的研究，也已经注意到对多自由度平面机构的研究，并已提出了一些有关这类机构的分析及综合的方法。在设计要求上已不再局限于运动学要求，而是同时兼顾机构的动力学特性，特别是对于高速机械，考虑构件弹性变形的运动弹性动力学也得到很快的发展。在研究方法上，优化方法和计算机辅助设计的应用已成为研究曲柄滑块机构的重要方法，并已相应地编制出大量的，适用范围广、计算机时少、使用方便的通用软件。随着计算机技术的发展和现代数学工具的日益完善，以前不容易解决的复杂平面曲柄滑块机构的设计问题，正在逐步得到解决。曲柄滑块机构是各种机器装置中一种常用的传动机构.然而,机构的运动学性能分析比较困难,难以在机构设计完成之后准确判定其性能.借助于功能强大的分析仿真软件MATLAB,可以方便的实现机构性能分析和动态仿真,降低分析的难度,有效提高设计工作效率、产品开发质量,降低开发成本.发展趋势:为适应生产发展的需要，当前在自控机构、机器人机构、仿生机构、柔性及弹性机构和机电光液综合机构等的研制声有很大进展。在机械的分析与综合中，也由只考虑其运动性能过渡到同时考虑其动力性能；考虑到机械在运转时，构件的振动和弹性变形，运动副中的间隙和构件的误差对机械运动及动力性能的影响；以及如何对构件和机械进一步作好动力平衡的问题等等。在连杆机构方面重视了对空间连杆机构、多杆多自由度机构、连杆机构的弹性动力学和连杆机构的动力平衡的研究，而其中就非常重视对曲柄滑块机构的研究。为了获得传动性能 好的曲柄滑块机构，在曲柄滑块机构运动规律的开发、选择和组合上作了很多工作。此外，为了适应现代机械高速度、快节拍、优性能的需要，还发展了高速高定位精度的分度机构，具有优良的综合性能的组合机构，以及各种机构的变异和组合等等。 30
1.3未来发展方向 汽车发动机的未来发展方向是高动力输出和低燃油耗，因此活塞在保持其高可靠性的同时要求其更轻、摩擦损失更低。对于汽油机活塞而言，采用超短裙的锻造铝活塞是未来的发展方向和目标，对于轿车用柴油发动机，使用铝基复合材料能很好地适应未来轿车柴油机的高爆发压力、高耐磨的设计要求。而对于重型车用柴油机而言，由于不能适应高爆发压力(大于20 MPa)的需要，锻钢活塞会逐渐地取代铝活塞而成为设计的主流。国内外曲柄连杆机构三大组成部分还是没有变。现在还是应用于内燃机领域，像五大机构两大系统或者六大机构两大系统这样的差别没什么实际意义。至于新的发展趋势，是材料发面的改进，比如碳材质的，还有从数量发面发展，如双曲柄连杆机构以至于以后的多连杆机构。而且，运动精度可靠性是曲柄连杆机构可靠性研究的一个重要方面。从汽车发动机连杆的发展趋向可看出：1.就连杆的使用性能与生产成本来看，钢锤锻连杆和铁基粉末锻造连杆已日趋接近，市场竞争将白热化。2.温压连杆的生产成本最低，至于使用性能汽车制造厂家能否接受尚待观察。毫无疑问，温压连杆一旦得到汽车制造厂家认可，将很快进入市场。3.铝基粉末锻造连杆若开发成功，一定会对汽车发动机的设计产生重大冲击，值得关注。4.从连杆的生产开展历程可看出，粉末冶金零件的开发与应用，和汽车制造业所追求的轻量化、改进零件性能、降低生产成本、保护环境等目标息息相关。因此，汽车制造业对粉末冶金零件的生产与发展应给予足够重视。 二、主要参考文献综述 1.杨家军，张卫国，机械设计基础，华中科技大学出版社2006.2 2.余林，李华，Pro/E辅助设计标准教材，北京理工大学出版社。北京2007.1 3.易彪，表Proe MXD 运动仿真与机构运动分析实例，苏州职业大学学报，第15卷第4期 2004 4.王凯，曹西京，基于Pro/E的机械产品机构运动的仿真设计，轻工机械，第24卷，第1期 2006. 5.郑立斌，陈全园等，四连杆机构运动仿真设计，景德镇高专学报，第22卷，第4期 2007 6.郑岳坪，伍丽峰，曲柄摇杆机构的运动仿真实现，广西工学院学报，第18卷第1期 2007 7.陈秀娟，基于Pro/E的凸轮机构运动仿真设计，机械工程与自动化，No.3 8.刘善林，胡鹏浩，张勇，基于UG的凸轮机构运动仿真研究，计算机应用技术，2007年第12期 三、设计（论文）的研究方案（拟采用的研究方法、准备工作情况及主要措施）、主要研究内容及预期目标 研究方案：首先查阅相关资料，进行传动方案的分析与拟定，电动机的选择，计算传动装置的运动和动力参数，传动件的设计计算，再进行力学性能的安全校核，然后进行内燃机曲轴活塞机构方案的参数计算，使内燃机曲轴活塞机构装配后能够正常的运动，最后利用三维软件对机构的三维建模、装配、运动仿真演示。 主要研究内容： 1. 内燃机曲轴活塞机构的方案设计计算 2．内燃机曲轴活塞机构的结构装配图设计 3．内燃机曲轴活塞机构的零件图设计与三维造型 4．内燃机曲轴活塞机构的Proe装配与运动仿真 5．内燃机曲轴活塞机构的仿真演示 预期目标：设计出内燃机曲轴活塞机构的结构，用proe画出机构的零件造型图，用三维仿真软件对运动机构进行运动学仿真并对设计结果进行可制造性分析。
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四、设计（论文）工作进展安排 论文查阅，熟悉课题 1周 内燃机曲轴活塞机构的方案设计计算 1周 内燃机曲轴活塞机构的装配图设计 2周 内燃机曲轴活塞机构的零件设计与三维造型 2周 内燃机曲轴活塞机构的装配与运动仿真 2周 论文撰写 1周 论文答辩 1周 五、指导教师意见 指导教师：（签名） 2016 年 月 日 六、毕业设计（论文）领导小组意见 学部（系）：（盖章） 2016 年 月 日
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