发动机曲轴设计原创性

南昌大学科学技术学院学士学位论文

Fxi?Ti?L0?Mi?Mi?12

L0式中：Z—作用在曲柄销上的径向力；

T—作用在曲柄销上的切向力；

Pr—连杆旋转质量、曲柄销、曲柄臂的总的离心惯性力；

已知Pr??6923.799N，由上述公式可计算得到各个支座反力，其计算结果如下表所示：

表5 各工况下曲拐平面内支座反力计算结果 （单位：N） 工况 一 二 三 四

表6各工况下曲拐平面的垂直平面内支座反力计算结果 （单位：N） 工况 一 二 三 四 Fy1 -3635.44 536.81 -8599.58 -400.74 Fy2 535.35 -8599.19 -401.13 -3636.71 Fy3 -401.19 -3635 -537.38 Fy4 8599.57 -401.3 -3635.74 -537.38 Fy5 -3461.9 -3461.9 -3461.9 -3461.9 8600.9 Fx1 -512.1 1182.97 -1519.9 905.5 Fx2 1182.52 -1519.73 905.46 -511.83 Fx3 905.46 511.83 -1182.52 -1519.73 Fx4 -1519.9 905.5 -512.1 1182.93 Fx5 0 0 0 0

可见，各支座在曲拐平面内的值比曲拐平面的垂直面内的值大得多。 4.2发动机曲轴应力的计算

应力计算的任务是求出曲拐上曲柄销圆角处的名义应力幅??、??和名义应力的平均值?m、

?m。现选择对第三缸曲拐进行名义应力计算：

曲轴材料：QT900-2，极限强度[?b]?900MPa，对称循环弯曲疲劳极限[??1]?0.35?b，对称循环扭转疲劳极限[??1]?0.25?b，单拐计算模型见下图：

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图16-7单拐计算模型

4.2.1弯曲应力

首先由上面计算可知，最大支反力Fy3max?8600.9N，对应的支承弯矩M3,4?93.32N?m，最小支反力Fy4min??3635.74N，对应的支承弯矩M4,3??32.38N?m，然后对曲柄臂中央处弯矩进行计算， 计算的弯矩最大值为：

Mymax?Fy3max?a1?M3,4?8600.9?0.026?93.32?130.3N?m 弯矩最小值为：

Mymin?Fy4min?a1?M4,3??3635.74?0.026?32.38??62.15N?m

曲柄臂抗弯截面模量为：

Wy?圆角名义弯曲应力为：

11?bh2??89.3?18.082?4865.2mm3 66?nmax?MmaxW?130.34865.2?26.78MPa ?nmin?MminW??62.154865.2??12.77MPa

最后得到，圆角弯曲应力幅和平均应力为：

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4.2.2扭转应力

由上述计算可知，单拐扭矩M3max?39.71N?m，M3min??39.17N?m，对应的曲拐垂直平面内支反力Fx3,3??1182.52N，对应的曲拐垂直平面内支反力Fx3,2?511.83.N。

然后计算圆角承受的扭矩：

Mxmax?M3max?Fx3,3?r?39.71?(?1182.52)?0.04023?87.28N?m Mxmin?M3m?Fx3,2?r??39.17?511.83?0.04023??18.58N?m

曲柄销抗扭截面系数为：

Wx?11??d3????47.83?21433.5mm3 1616计算结果

远远小于许用值，则校核合格。

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第五章JX493ZQL曲轴飞轮的设计

5.1飞轮的作用

由于曲轴所发出的扭矩M?是个周期变化的量，当它大于有效阻力矩时，曲轴就加速，反

之就减速，造成曲轴转速的波动，减小这种波动的措施有两种：一是增加内燃机的气缸数，另一措施是在曲轴上加装飞轮。在本次设计中，我们在曲轴上加装了飞轮。 5.2飞轮的设计与计算

在飞轮的设计计算中，我们先根据经验定出其外径D1、内径D2和厚度b，然后在根据经验公式对其进行校核。

表7不同缸数i四冲程

发动机的扭矩不均匀系数 i 1 2 3~4 6

?和盈亏功系数?

? 10~20 8~15 5~10 1.5~3.5 15

? 1.1~1.8 0.5~0.8 0.2~0.4 0.06~0.1