活塞组的结构设计与计算 2

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1、目录摘要IIIAbstractIV1前言11.1选题背景和意义11.2论文的主要工作1295系列柴油机活塞的设计22.1活塞的工作条件和设计要求22.1.1活塞的机械负荷42.1.2活塞组的作用与特点52.1.3活塞的润滑52.1.4设计要求62.2活塞的材科62.3活塞头部的设计72.3.1压缩高度的确定72.3.2活塞顶和环带断面92.3.3环岸的强度校核92.3.4活塞头部与气缸的配合112.3.5提高活塞头部及第一道环工作可靠性的结构措施112.4活塞裙部的设计122.4.1裙部的尺寸和稍孔的位置122.4.2裙部的膨胀控制132.4.3活塞裙的配合间隙14395系列

2、柴油机活塞销和活塞销座的选型设计153.1活塞销和销座的强度和刚度153.1.1活塞销尺寸的确定153.1.2活塞销座的设计173.2活塞销和销座的耐磨性17353.2.1承压面积173.2.2配合间隙和润滑183.3活塞销的结构、材料和工艺18495系列柴油机活塞环的设计194.1活塞环的工作情况194.1.1活塞环的密封作用194.1.2活塞环的不正常运动——颤振204.2活塞环的计算214.2.1均压环的自由形状214.2.2活塞环的弹力、应力与结构参数的关系234.2.3活塞环参数的选择与验算254.2.4活塞环材料的检验254.3活塞环断面形状的设计264.3.1桶

3、面环264.3.2扭曲环264.3.3锥面环264.4油环的设计274.4.1普通槽孔式油环284.4.2弹簧胀圈油环284.4.3钢片组合油环295结束语30谢辞31参考文献3235摘要柴油机活塞是柴油机重要运动件之一,由于它所处的工作条件相当严酷,即高温、高负荷、高速运动、润滑不良和冷却困难等,使其成为柴油机常见故障较多的零件之一。随着柴油机技术水平的提高,高速柴油机活塞的研制和运用,气缸内平均有效压力、最高燃气压力和温度均急剧地提高,使活塞处在更严酷的工作环境中。活塞已成为柴油机强化的一个最大障碍。这就给设计高速柴油机活塞的人员提出了一个这样的课题,如何在提高发动机性能

4、的前提下,提高活塞工作的可靠性和耐久性。分析表明：通过合理的活塞设计，可以有效的提高活塞工作的可靠性，以及活塞的耐久性，，充分发挥180F柴油机活塞的耐久性。本次设计的任务主要是180F柴油机活塞组的设计，包括活塞头，活塞环，活塞销座，活塞裙部，活塞销的设计。其中180F柴油机活塞活塞头部设计是本次设计重中之重，因为它承受周期性变化的气压力直接作用，机械符合高达62000牛顿的机械负荷；活塞在汽缸内工作时，活塞头部承受瞬变高温燃气的作用，燃气的最高温度高达2000-2500度，而且活塞头部温度梯度分布极不均匀，这就造成活塞头部热应力分布不均，180F柴油机活塞组头部承受极大热

5、负荷。本次设计活塞头部通过采用耐高温，热膨胀系数小，比重小的共晶铝硅合金材料以及合理的头部高度设计，将有效减轻活塞机械负荷和热负荷，增强活塞寿命以及耐磨性。关键字：柴油机；活塞；活塞裙；活塞销351前言1.1选题背景和意义活塞组主要用于发动机，它的工作情况在很大程度上影响了发动机的工作可靠性和使用的耐久性。活塞组要求有可靠的密封性，从而保证活塞式发动机的正常运转。活塞组包括活塞、活塞销和活塞环。其中活塞的设计是本次设计的重要内容。由于活塞组零件工作的条件都是在高温情况下，并且在很高的机械负荷下做高速滑动。同时由于周期性运动中连杆产生摆动，作用在活塞上的力传给连杆时，活塞还受一

6、个交变侧压力，致使活塞不断撞击缸套，常导致活塞裙部变形。一般的活塞设计要在保证强度和刚度的情况下，向着结构简单、轻巧，且截面变化处的过度要圆滑，从而减少应力集中[1]。现代发动机向着大功率高负荷方向发展，在高强度情况下更容易磨损，提高活塞组零件的工作可靠性和耐久性至关重要。本次设计基于此，活塞的设计是本次设计工作的重中之重。1.2论文的主要工作（1180F柴油机活塞组的工作条件分析和设计；（2）180F柴油机活塞的结构设计与计算，包括活塞设计要求，材料选择，活塞头部的设计与计算（压缩高度的确定，活塞顶和断面的设计，环岸的强度校核，头部与汽缸的配合等），活塞裙部的设计与计算；（

7、3）180F柴油机活塞销和活塞销座的结构设计与计算，包括活塞销和活塞销座的尺寸确定，材料选择，强度和刚度计算；（4）180F柴油机活塞环的结构设计与计算。352180F柴油机活塞的设计2.1活塞的工作条件和设计要求图2-1活塞的受力简图2.1.1活塞的机械负荷活塞组在工作中受周期性变化的气压力直接作用，一般在膨胀冲程上止点附近达到最大值PP=F(p-1)=D(p-1)10（牛顿）（2-1）式中F——活塞投影面积(厘米)；D——气缸直径(毫米)；p——气缸内工质的最高燃烧压力(巴)，可由实测发动机示功图得