125摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) ………………………………………………………………………………3</p><p>　　引言…………………………………………………………………………………………5</p><p>　　原理部分……………………………………………………………………………………6<

2、/p><p>　　1 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理 ……………………………………………………………………6</p><p>　　1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)性能術(shù)語(yǔ)與參數(shù) ………………………………………………………………6</p><p>　　1.2 四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理 ………………………………………………………8</p><p>　　1.3 二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理

3、………………………………………………………………10</p><p>　　摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)部分………………………………………………………12</p><p>　　1 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體 …………………………………………………………………………12</p><p>　　1.1 汽缸直徑………………………………………………………………………………13</p>

4、<p>　　1.2 氣缸工作容積、燃燒室容積和氣缸總?cè)莘e…………………………………………13</p><p>　　1.3 壓縮比…………………………………………………………………………………14</p><p>　　1.4 氣缸工作內(nèi)壓力、氣缸總推力………………………………………………………14</p><p>　　1.5 氣功蓋……………………………

5、……………………………………………………15</p><p>　　1.6 燃燒室…………………………………………………………………………………16</p><p>　　2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力分析與平衡………………………………………………17</p><p>　　2.1 曲柄連桿比……………………………………………………………………………17</p>

6、<p>　　2.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)…………………………………………………………………17</p><p>　　2.3 連桿的角位移、角速度、角加速度…………………………………………………18</p><p>　　3 活塞運(yùn)動(dòng)分析 ………………………………………………………………………19</p><p>　　3.1 活塞位移 ………………………………

7、………………………………………………19</p><p>　　3.2 活塞速度分析 …………………………………………………………………………20</p><p>　　3.3 活塞的加速度 …………………………………………………………………………22</p><p>　　3.4 熱力強(qiáng)度 ………………………………………………………………………………23</p&g

8、t;<p>　　4 活塞組…………………………………………………………………………………24</p><p>　　4.1 活塞 ……………………………………………………………………………………24</p><p>　　4.2 氣環(huán) ……………………………………………………………………………………28</p><p>　　4.3 油環(huán) ……………………

9、………………………………………………………………31</p><p>　　4.4 活塞銷(xiāo) …………………………………………………………………………………32</p><p>　　5 連桿、曲軸組…………………………………………………………………………34</p><p>　　5.1 連桿 ……………………………………………………………………………………34<

10、/p><p>　　5.1.1連桿承受的載荷………………………………………………………………………34</p><p>　　5.1.2連桿小頭的安全系數(shù)…………………………………………………………………35</p><p>　　5.1.3連桿大頭的強(qiáng)度驗(yàn)算…………………………………………………………………36</p><p>　　5.2曲軸銷(xiāo)的設(shè)計(jì)

11、……………………………………………………………………………38</p><p>　　5.3 曲軸 ……………………………………………………………………………………38</p><p>　　5.3.1 組合式曲軸 …………………………………………………………………………39</p><p>　　設(shè)計(jì)小結(jié) …………………………………………………………………………………4

12、4</p><p>　　附圖…………………………………………………………………………………………46</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………49</p><p>　　機(jī)械零件畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　　題目：設(shè)計(jì)南方NF—125摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸部件</p><p

13、>　　a、技術(shù)參數(shù)和原始數(shù)據(jù)</p><p><b>　　b、設(shè)計(jì)參數(shù)系列</b></p><p>　　c、設(shè)計(jì)參數(shù)代號(hào)（組數(shù)）組合選定</p><p>　　沖程數(shù)4 冷卻方式：風(fēng)冷 總排量 180ml 壓縮比6：1 工作阻力1.3Mpa</p><p>　　d、畢業(yè)設(shè)計(jì)基本要求</p&

14、gt;<p>　　1、全面了解南方NF—125型摩托車(chē)基本結(jié)構(gòu)、原理、性能，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸部件，所得數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)或參考。</p><p>　　2、 了解二沖程、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸工作原理，著重分析變速、原理、結(jié)構(gòu)、零件材料、機(jī)加工及熱處理工藝。</p><p>　　3、分析該發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸部件的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力分析，確定其極限狀態(tài)。</p><p>　　4、

15、按所選技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸部件結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?） 按有關(guān)理論、資料進(jìn)行計(jì)算、校核，確定結(jié)構(gòu)參數(shù)。如：曲軸、連桿、活塞、汽缸等零部件之間的布局。</p><p>　?。?） 繪制發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體部件裝配圖一張。要求用零號(hào)圖紙。圖形、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求、明細(xì)表、字體等必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4457.(1—4)-84,GB4458.(1—4)-84及其它相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。</p>

16、<p>　?。?） 繪制關(guān)鍵零件工作（零件）圖兩張，用二號(hào)或三號(hào)圖紙。要求視圖布局合理，表達(dá)準(zhǔn)確無(wú)誤且符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　?。?） 按機(jī)械零件畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)要求，完成一萬(wàn)字幅的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。要求格式正確，字跡工整清晰，一律用</p><p><b>　　碳素墨水書(shū)寫(xiě)。</b></p><p>　?。?） 零件圖可用

17、微機(jī)繪制，零號(hào)裝配圖一律用手工繪制。</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程重要的綜合性與實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，用時(shí)2.5周，是一門(mén)獨(dú)立的考查課程。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的知識(shí)，分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題，進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)的知識(shí)。作為機(jī)械類(lèi)工科學(xué)生，完成了此項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)，也就為完成本科學(xué)業(yè)及將

18、來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目常選用通用機(jī)械的傳動(dòng)裝置，例如以齒輪減速器為主體的機(jī)械傳動(dòng)裝置。其主要內(nèi)容包括：傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)；傳動(dòng)零件、軸、軸承、聯(lián)軸器等的設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇；裝配圖和零件圖設(shè)計(jì)；編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。近幾年來(lái)，通過(guò)與兄弟院校的交流與探討，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證和可行性分析，結(jié)合本地區(qū)特點(diǎn)，選擇以摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)和變速部分為主的新設(shè)計(jì)課題，設(shè)計(jì)方法采用常規(guī)手段與微機(jī)輔助

19、相結(jié)合。題目和教學(xué)方法的改革有如下一些特點(diǎn)：</p><p>　　1.新題目較經(jīng)典課題更具復(fù)雜性和體現(xiàn)時(shí)代氣息，涉及的機(jī)構(gòu)及零部件增多，所覆蓋的知識(shí)面更廣泛，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度加大，設(shè)計(jì)時(shí)要求學(xué)生綜合考慮諸多因素，自己分析和解決問(wèn)題，可以幫助學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。</p><p>　　2.熟悉掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)通過(guò)計(jì)算、給圖，進(jìn)一

20、步熟悉和運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行全面的機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　3.設(shè)計(jì)過(guò)程能理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)生們對(duì)新穎實(shí)用的內(nèi)容更感興趣，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主觀能動(dòng)性。</p><p><b>　　發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理</b></p><p>　　1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)性能術(shù)語(yǔ)與參數(shù)</p&

21、gt;<p><b>　　1、汽缸</b></p><p>　　汽缸內(nèi)孔直徑(簡(jiǎn)稱缸徑)用符號(hào)D表示，單位為</p><p><b>　　2．上止點(diǎn)、下止點(diǎn)</b></p><p><b>　　(1)止點(diǎn)</b></p><p>　　活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極

22、限位置，稱為止點(diǎn)。</p><p><b>　　(2)上止點(diǎn)</b></p><p>　　活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心的最遠(yuǎn)位置</p><p><b>　　(3)下止點(diǎn)</b></p><p>　　活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心的最近位置</p><p><b>　　3．沖程</

23、b></p><p>　　上止點(diǎn)和下止點(diǎn)間的距離(簡(jiǎn)稱沖程)用符號(hào)S表示，單位為mm。</p><p><b>　　S＝2r</b></p><p>　　式中 r——曲柄半徑(即由曲軸旋轉(zhuǎn)中心至曲柄銷(xiāo)中心的距離)。</p><p><b>　　4．汽缸工作容積</b></p>

24、<p>　　活塞在汽缸內(nèi)由上止點(diǎn)移動(dòng)至下止點(diǎn)所掃過(guò)的空間容積，稱為汽缸工作容積，</p><p>　　Vh表示，單位為ml。</p><p>　　若為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，則汽缸工作容積為各缸工作容積之和，用符號(hào)v’h表示，單位為ml。</p><p>　　V’h=ivh 式中 i——汽缸數(shù)。</p><p><b>　　5

25、．燃燒室容積</b></p><p>　　活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方由活塞、汽缸蓋所圍成的空間容積，稱為燃燒室容積。用符號(hào)Vc表示，單位為ml。</p><p><b>　　6．氣缸容積</b></p><p>　　活塞位于下止點(diǎn)時(shí)．活塞上方的全部空間容積，稱為汽缸總?cè)莘e。用符號(hào)Vn表示，單位為ml。</p><

26、p><b>　　Va＝Vh+Vc</b></p><p><b>　　7．壓縮比</b></p><p>　　汽缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，稱為壓縮比。用符導(dǎo)表示。</p><p><b>　　8．工作循環(huán)</b></p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、對(duì)外輸出功率時(shí)，要

27、不斷重復(fù)地進(jìn)(掃)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣，這一工作過(guò)程稱為工作循環(huán)。</p><p><b>　　9．發(fā)動(dòng)機(jī)功率</b></p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，曲軸實(shí)際對(duì)外輸出的功率，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)功率，也稱為有效功率。用符號(hào)Pe表示，單位為kw。；</p><p>　　式中Pe——發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出扔矩，N·M。</p>&l

28、t;p>　　n——發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相應(yīng)轉(zhuǎn)速，r／min</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)明的功率值，稱為標(biāo)定功率。</p><p>　　10．有效燃油消耗率(俗稱比油耗)</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)單位有效功在1小時(shí)內(nèi)的耗油量稱為有效燃油消耗率。用符號(hào)ge表示,單位為g／kw*h。</p><p>　　式中 Gb――單位時(shí)間的耗油量，g／s

29、 。</p><p>　　11．升功率 </p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)在標(biāo)定工況下，每升汽缸工作容積所發(fā)出的有效功率，稱為升功率。用符號(hào)Nl表示，單位為kw／L。升功率是評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能與強(qiáng)化程度的重要指標(biāo)。</p><p>　　式中 —標(biāo)定功率，kw。</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)(或節(jié)氣門(mén))保持一定開(kāi)度，其扔矩、功率隨轉(zhuǎn)速變化而

30、變化的曲線稱為速度特性曲線。油門(mén)(或節(jié)氣門(mén))全開(kāi)時(shí)的速度特性曲線，稱為外特性曲線(曲線1)，曲線2、3為油門(mén)(或節(jié)氣門(mén))部分開(kāi)度時(shí)的速度特性曲線。</p><p>　　功率Pe外特性曲線I：由功率的計(jì)算公式可知，功率Pe與Me*n。成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)速M(fèi)從很低的數(shù)值增加時(shí)，Me增加，因而Pe迅速增大，直至Mmax點(diǎn)。繼續(xù)提高n，Me雖有些降低，但Me·n的乘積是增大的，因此Pe仍繼續(xù)增大，但增加得不如前一段那

31、樣快。在M增至np時(shí)，Me*n值最大，因此Pe達(dá)到最大值(Pemax)。此后，由于Me急速下降，使Me*n減小，因而Pe曲線發(fā)生轉(zhuǎn)折，Pe顯著下降，ge顯著增加。通常，摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定功率為(0.8～0.9)Pmax，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速n作為標(biāo)定轉(zhuǎn)速。</p><p>　　1.2 四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理</p><p>　　在闡述四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理之前，先來(lái)介紹什么叫活塞的上止點(diǎn)、下

32、止點(diǎn)和活塞沖程:</p><p>　　活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置，稱為止點(diǎn)?；钊\(yùn)動(dòng)到離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)時(shí)的位置稱為上止點(diǎn)，如圖1-2-1（a）所示；活塞運(yùn)動(dòng)到離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近時(shí)的位置成為下止點(diǎn)，如圖1-2-1（b）所示。上止點(diǎn)和下止點(diǎn)之間的距離，稱為活塞沖程，以S表示。曲軸轉(zhuǎn)一周，活塞要走兩個(gè)沖程。</p><p>　　四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是：曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，活塞往復(fù)移動(dòng)

33、兩次，完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒、排氣四個(gè)工作</p><p>　　過(guò)程，如圖1-2-2所示。</p><p>　　進(jìn)氣沖程：進(jìn)氣沖程開(kāi)始時(shí)，活塞在上止點(diǎn)，燃燒室內(nèi)充滿了前一工作循環(huán)所殘留的廢氣。當(dāng)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，燃燒室的容積變大，形成真空度，同時(shí)通過(guò)齒輪帶動(dòng)凸輪旋轉(zhuǎn)，使凸輪的凸起部分頂開(kāi)進(jìn)氣門(mén)。燃油通過(guò)化油器與空氣混合形成可燃混合氣進(jìn)入氣缸【圖1-2-2（a）】。</p>

34、;<p>　　壓縮沖程：活塞自下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)【圖1-2-2（b）】，此時(shí)凸輪的凸起部分已經(jīng)轉(zhuǎn)了過(guò)去，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉。由于凸輪只轉(zhuǎn)過(guò)1/4周，所以排氣門(mén)仍關(guān)閉著。隨著活塞向上移動(dòng)，燃燒室容積減少，可燃混合氣被壓縮。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，燃燒室中的可燃混合氣壓力為0.6~0.9MPa，溫度升到300℃左右，壓縮沖程完成。</p><p>　　(3) 燃燒沖程：在壓縮沖程接近上止點(diǎn)時(shí)【圖1-2-2（c）】

35、，燃燒室中的可燃混合氣被火花塞發(fā)生的電火花點(diǎn)燃，可燃混合氣迅速爆發(fā)燃燒，氣體壓力急劇升高，達(dá)到3.0~4.5MPa,溫度高達(dá)2000℃左右。活塞受到高壓氣體的推動(dòng)，由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)做功。此時(shí)，進(jìn)、排氣門(mén)均關(guān)閉。</p><p>　?。?） 排氣沖程：由于飛輪的慣性，使曲軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)【圖1-2-2（d）】。這時(shí)，凸輪頂開(kāi)排氣門(mén)，廢氣通過(guò)排氣門(mén)排出，直到活塞運(yùn)動(dòng)

36、到上止點(diǎn)為止，完成了一個(gè)工作循環(huán)。</p><p>　　從四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理中可知，在全部四個(gè)沖程中，進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉一次，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周（720°），活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)各兩次。在所有4個(gè)沖程中，只有第三沖程（燃燒沖程）是做功沖程，其余都是輔助沖程。發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，首先需要有外力將曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以便進(jìn)行進(jìn)氣和壓縮。當(dāng)可燃混合氣爆發(fā)燃燒推動(dòng)活塞做功后，由于曲軸和飛輪的慣性，其他兩個(gè)沖程才得以繼續(xù)進(jìn)行。<

37、;/p><p>　　1.3 二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理</p><p>　　活塞連續(xù)運(yùn)行兩個(gè)沖程(即曲軸旋轉(zhuǎn)一周)完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)，稱為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。</p><p>　　下面以一種利用密封的曲軸室作為掃氣泵的單缸二沖程汽油機(jī)為例，對(duì)照其工作原理圖1-3-1和示功圖1-3-2來(lái)介紹它的基本工作過(guò)程。</p><p>　　圖1-3-1 單缸二沖

38、程汽油機(jī)工作原理圖</p><p>　　1．火花塞 2．燃燒室 3．汽缸 4．排氣口 5．掃氣口 6．進(jìn)氣閥 7．進(jìn)氣口 8．曲軸箱</p><p>　　第一沖程——輔助沖程</p><p>　　輔助沖程是活塞自下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)，事先已充人活塞上方汽缸內(nèi)的可燃混合氣被壓縮，同時(shí)，來(lái)自化油器的新鮮可燃混合氣又被吸人活塞下方密封的</p><p&g

39、t;　　曲柄室內(nèi)的過(guò)程。如圖1-2-2(a)所示，當(dāng)輔助沖程開(kāi)始時(shí)，活塞位于下止點(diǎn)(d點(diǎn))，汽缸內(nèi)己充入可燃混合氣和上一工作循環(huán)未排凈的殘余廢氣。曲軸旋轉(zhuǎn)通過(guò)連桿帶動(dòng)活塞向上止點(diǎn)移動(dòng)，活塞首先關(guān)閉掃氣口(A點(diǎn))，結(jié)束曲軸箱向汽缸內(nèi)的掃氣。緊接著活塞關(guān)閉排氣口(“點(diǎn))，結(jié)束汽缸內(nèi)殘余廢氣和極少量可燃混合氣的排出，將封閉在汽缸內(nèi)的混合氣壓縮，其壓力和溫度隨之升高，在活塞接近上止點(diǎn)(c點(diǎn))時(shí)，火花塞發(fā)出的火花點(diǎn)燃被壓縮的混合氣，從而完成壓縮過(guò)

40、程。</p><p>　　如圖1-2-2(a)所示，在壓縮過(guò)程進(jìn)行的同時(shí)，活塞下方密封的曲軸箱容積逐漸擴(kuò)大，從而形成真空度，在外界大氣壓的作用下，新鮮的可燃 </p><p>　　圖1-3-2 單缸二沖程汽油機(jī)示功圖</p><p>　　混合氣使自化油器被吸人曲軸箱，進(jìn)行著進(jìn)氣過(guò)程。</p><p>　　在示功圖1-

41、3-2上，曲線d—h－a。段表示部分換氣過(guò)程；曲線a—c段表示壓縮過(guò)程；曲線d—h—a—c段表示輔助沖程。</p><p>　　第二沖程——做功(燃燒膨脹)沖程</p><p>　　做功沖程是活塞自上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，活塞下方進(jìn)行著可燃混合氣預(yù)壓的過(guò)程。</p><p>　　如圖1-2-2(b)所示，當(dāng)做功沖程開(kāi)始時(shí)，活塞位于上止點(diǎn)(c點(diǎn))，燃燒室內(nèi)可燃混合氣燃燒，

42、汽缸內(nèi)的高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)著活塞向下止點(diǎn)移動(dòng)做功，活塞對(duì)曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣進(jìn)行預(yù)先壓縮?；钊谙滦羞^(guò)程中，首先開(kāi)啟排氣口(6點(diǎn))，開(kāi)始排出廢氣(這時(shí)的排氣稱為先期排氣)，如圖1-2-2(c)所示。緊接著活塞開(kāi)啟掃氣口(／點(diǎn))，曲軸搞內(nèi)已被預(yù)先壓縮的可燃混合氣被導(dǎo)人汽缸上部，即開(kāi)始進(jìn)行掃氣，如圖1-2-2(d)所示，此時(shí)，掃氣和排氣兩個(gè)過(guò)程是重疊進(jìn)行的。</p><p>　　在示功圖1-3-2上．曲線c—z段表示燃

43、燒過(guò)程；曲線z—b段表示膨脹(做功)過(guò)程；曲線b—f表示先期排氣過(guò)程；曲線b—f—d段表示部分換氣過(guò)程；二沖程沒(méi)有單軸的進(jìn)、排氣沖程，其換氣(排氣和掃氣)是在下止點(diǎn)前后進(jìn)行的，即在b—f—d—h—a段完成的。</p><p>　　做功沖程結(jié)束時(shí)，活塞又回到下止點(diǎn)。至此，單缸二沖程汽油機(jī)只經(jīng)歷了活塞往復(fù)各一次共兩個(gè)沖程，完成了進(jìn)氣和掃氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣等過(guò)程，完成一個(gè)工作循環(huán)。在示功圖1-3-2上表示為封閉曲

44、線d—h—a—c—z—b—f—d。</p><p>　　同單缸四沖程汽油機(jī)一樣，單缸二沖程汽油機(jī)做功沖程結(jié)束后，曲軸依靠飛輪的慣性作用繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述各個(gè)過(guò)程又依次重復(fù)進(jìn)行，使單缸二沖程汽油機(jī)能連續(xù)地對(duì)外輸出功率。</p><p>　　摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體</b></p><p&

45、gt;<b>　　氣缸體</b></p><p>　　氣缸體的作用除形成氣缸工作容積外，還用作活塞運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，其圓柱形空腔稱為氣缸。</p><p>　　由于氣缸壁表面經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)饨佑|，活塞在汽缸內(nèi)作高速運(yùn)動(dòng)（最高速度可達(dá)100km/s）并施加側(cè)壓力，以及氣缸壁與活塞環(huán)幾活塞外圓表面之間反復(fù)摩擦，而其潤(rùn)滑條件由較差，所以氣缸體必須耐高溫、耐高壓、耐腐蝕，還應(yīng)具有足

46、夠的剛度和強(qiáng)度。</p><p>　　氣缸體的材料一般用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵，為了提高氣缸的耐磨性，可以在鑄鐵中加入少量的合金元素，如鎳、鉻、鉬、磷、硼等。</p><p>　　汽缸內(nèi)壁按二級(jí)精度珩磨加工，其工作表面有較高的關(guān)潔度，并且形狀和尺寸精度也都比較高。</p><p>　　為了保證氣缸壁表面能在高溫下正常工作，必須對(duì)汽缸體和氣缸蓋隨時(shí)加以冷卻。發(fā)動(dòng)機(jī)有風(fēng)冷和水冷兩種

47、。用風(fēng)冷卻時(shí)，在汽缸體和氣缸蓋外表面鑄有許多散熱片，易增大冷卻面積，保證散熱充分。用水冷卻時(shí)在汽缸體內(nèi)制有水套。</p><p><b>　　1.1 氣缸直徑 </b></p><p>　　氣缸直徑是指氣缸內(nèi)徑，與活塞相配合，是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要參數(shù)，許多主要的尺寸如曲柄銷(xiāo)直徑、氣門(mén)直徑、活塞結(jié)構(gòu)參數(shù)等，都要根據(jù)氣缸直徑來(lái)選取。</p><p>&l

48、t;b>　　參數(shù)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　氣缸直徑已標(biāo)準(zhǔn)化，其直徑值按一個(gè)優(yōu)先系列合一個(gè)常用系列來(lái)選取。因此根據(jù)有關(guān)資料可確定氣缸的直徑為： D=68mm</p><p>　　1.2 氣缸工作容積、燃燒室容積和氣缸總?cè)莘e</p><p>　　上止點(diǎn)和下止點(diǎn)之間的氣缸容積，稱為氣缸工作容積（也稱為總排量）（圖1.2.1）。氣缸工作容積與

49、氣缸直徑的平方、活塞沖程的大小成正比。氣缸直徑越大、工作容積越大、發(fā)動(dòng)機(jī)的功率也就相應(yīng)地增大。</p><p>　　氣缸工作容積的計(jì)算公式為</p><p><b>　　(1.2-1)</b></p><p>　　式中：——?dú)飧坠ぷ魅莘e(ml);</p><p>　　D—— 氣缸直徑（mm）; </p>&

50、lt;p>　　S —— 活塞行程（mm;）</p><p>　　N —— 氣缸數(shù)目。</p><p><b>　　參數(shù)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　因設(shè)計(jì)要求的是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量</p><p>　　為180ml，那么其活塞行程為：</p><p>　　同時(shí)活塞行程S =2r；r為曲

51、軸半徑</p><p><b>　　那么：</b></p><p><b>　　1.3 壓縮比</b></p><p>　　氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，稱為壓縮比。壓縮比表示活塞由下止點(diǎn)到上止點(diǎn)時(shí)，可燃混合氣在氣缸內(nèi)被壓縮多少倍。此處壓縮比=6：1。</p><p>　　1.4 氣缸工作內(nèi)壓力、氣

52、缸總推力</p><p>　　氣缸工作內(nèi)壓力是一個(gè)變量，隨作功行程的開(kāi)始，數(shù)值急劇下降。高質(zhì)量的氣缸在跳火燃燒的瞬間，內(nèi)壓力可達(dá)3～5MPa。</p><p>　　氣缸總推力是指一個(gè)周期內(nèi)氣缸對(duì)外實(shí)際作功量。其計(jì)算式為：</p><p><b>　　(1.4-1)</b></p><p>　　式中：F——?dú)夤偼屏Γ∟）

53、;</p><p>　　——?dú)飧仔?；一般?0％;——?dú)飧坠ぷ鲀?nèi)壓力（MPa）；</p><p>　　D ——?dú)飧字睆剑╩m）。 </p><p><b>　　參數(shù)設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　氣功工作內(nèi)壓力：</b></p><p><b>　?。?/p>

54、</b></p><p><b>　　1.5 氣功蓋</b></p><p>　　氣功蓋用螺柱與氣缸體－曲軸箱或氣缸體固連在一起。為了增加密封性，氣缸體和氣缸蓋之間加有氣缸襯墊。氣缸蓋的作用主要是封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁共同形成燃燒室。燃燒室有很多種形式，不同形式的燃燒室氣功蓋的結(jié)構(gòu)又有所不同。</p><p>　　四行程

55、頂置氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上有進(jìn)、排氣門(mén)座及氣門(mén)導(dǎo)管，并設(shè)有進(jìn)氣道和排氣道，裝有進(jìn)、排氣管等。對(duì)氣缸蓋螺栓連接靜強(qiáng)度計(jì)算：</p><p><b>　　(1.5-1)</b></p><p>　　對(duì)螺栓的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行精確校核：</p><p>　　(1.5-2)　　 (1.5-3)</p><p>　　(1.5-4)

56、 　　　　 (1.5-5)</p><p>　　式中：——螺栓材料的對(duì)稱循環(huán)拉壓疲勞極限。 </p><p>　　——試件的材料特性，即循環(huán)應(yīng)力中平均應(yīng)力的折算系數(shù)，對(duì)于合金鋼為0.2～0.3</p><p>　　——拉壓疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)</p><p><b>　　——安全系數(shù)</b></

57、p><p><b>　　參數(shù)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　由于有密封性，=1.5～1.8F，此處可取</p><p><b>　　則</b></p><p>　　材料可選10.9級(jí)的合金鋼，查表得：，</p><p>　　靜載荷時(shí)，S=1.5,所以　　</p>

58、<p><b>　　則 </b></p><p><b>　　變載荷時(shí)：</b></p><p>　　對(duì)于合金鋼螺栓，～ </p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　查表得：，。取</b></p&g

59、t;<p>　　則 ,即，所以 </p><p>　　可取D=8.5mm </p><p><b>　　1.6 燃燒室</b></p><p>　　燃燒室的種類(lèi)較多，有鍥形、盆形、菱形、半球形等燃燒室。半球形燃燒室結(jié)構(gòu)呈半球形，比起鍥形、盆形燃燒室更為緊湊，面容比最小。因進(jìn)、排氣門(mén)分別置于氣缸軸線的兩側(cè)，故其配氣

60、機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。但有利于促進(jìn)燃料的完全燃燒和減少排氣中的有害成分，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)性和排氣凈化有利。</p><p>　　有關(guān)計(jì)算結(jié)果： 表1</p><p>　　氣缸的材料：質(zhì)灰鑄鐵</p><p>　　2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力分析與平衡</p><p><b>　　2.1 曲柄連桿比</b><

61、/p><p>　　曲柄連桿臂時(shí)指曲柄半徑與連桿長(zhǎng)度之比，簡(jiǎn)稱為連桿比，用表示。由下式定義</p><p><b>　　(2.1-1)</b></p><p>　　式中：——曲柄半徑，即曲柄銷(xiāo)中心到曲軸中心之間的距離；</p><p>　　——連桿長(zhǎng)度，即連桿大小頭軸線之間的距離。</p><p>　　

62、連桿比不僅影響曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性，而且影響發(fā)動(dòng)機(jī)的外形尺寸。值越大，連桿越矩，發(fā)動(dòng)機(jī)的總高度（立式發(fā)動(dòng)機(jī)）或總寬度（臥式發(fā)動(dòng)機(jī)）越小。對(duì)于V形發(fā)動(dòng)機(jī)，其總高度和總寬度都會(huì)減少。連桿過(guò)矩時(shí)易導(dǎo)致活塞在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與曲柄相碰。因此一般情況下現(xiàn)代摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿比，盡可能地采用矩連桿。</p><p><b>　　參數(shù)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　取λ＝1/4；

63、 那么連桿長(zhǎng)度： l＝ r/λ= 25.5/(1/4) =102 mm</p><p>　　2.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)</p><p>　　曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)是研究曲柄連桿機(jī)構(gòu)各主要零件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，分析其作用力和力矩及發(fā)動(dòng)機(jī)的平衡和曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的一門(mén)科學(xué)。</p><p>　　在計(jì)算時(shí)，曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)可以近似看成等速轉(zhuǎn)動(dòng)，這是因?yàn)楦咚侔l(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定工況下工作時(shí)，由于扭

64、轉(zhuǎn)的不均勻性而引起的曲軸旋轉(zhuǎn)角速度的變化不大。</p><p>　　曲軸的角速度可以寫(xiě)為</p><p><b>　　ω＝ </b></p><p>　　式中：n——曲軸轉(zhuǎn)速，。</p><p>　　曲柄銷(xiāo)中心的切向速度和向心加速度分別為：</p><p>　?。?

65、(2.2-1)</p><p>　?。?(2.2-2)</p><p>　　式中：r——曲軸半徑，m。</p><p>　　在討論連桿、活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，不用時(shí)間t表達(dá)，而是用曲軸轉(zhuǎn)角，并且規(guī)定：將活塞處于上止點(diǎn)位置所對(duì)應(yīng)的曲軸位置作為曲軸轉(zhuǎn)角的起點(diǎn)（即＝0），因而，活塞的速度、加速度的方向朝著曲軸中心線方向?yàn)檎?，背離曲軸中心線方向?yàn)樨?fù)。

66、</p><p><b>　　參數(shù)設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　曲柄的角速度：</b></p><p>　　曲柄銷(xiāo)中心的切向速度和向心加速度分別為：</p><p><b>　　＝ </b></p><p><b>　?。?

67、 </b></p><p>　　2.3 連桿的角位移、角速度、角加速度 </p><p>　　對(duì)于活塞中心線通過(guò)曲軸中心線的曲柄連桿機(jī)構(gòu)（圖2.3.1）。曲柄半徑r與連桿長(zhǎng)度l的比值：λ＝r/l</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　sin ＝sin (2.3-

68、1)</p><p>　　于是可得到連桿的角位移</p><p>　?。?</p><p>　　當(dāng)＝90°和270°時(shí)連桿的角位移為最大，即 圖2.3.1曲柄連桿機(jī)構(gòu) </p><p>　?。絘rcsin（1/4）=14.48 rad/s</p>&

69、lt;p>　　連桿擺動(dòng)的角速度 </p><p>　　當(dāng)為0°和180°時(shí)，連桿角速度為最大值，rad/s</p><p>　　當(dāng)為90°和270°時(shí)，連桿角速度為0。</p><p><b>　　連桿擺動(dòng)的角加速度</b></p><p>　　當(dāng)和時(shí)，159270.8ra

70、d/</p><p>　　當(dāng)和時(shí)，連桿的角加速度為0。</p><p><b>　　3 活塞運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p><b>　　3.1 活塞位移</b></p><p>　　對(duì)于活塞中心線過(guò)曲軸中心線的曲柄連桿機(jī)構(gòu)（圖2.3.1）。活塞的行程S＝2r，活塞的位移 (3.1-1

71、)</p><p>　　最大位移量： mm</p><p>　　由牛頓二項(xiàng)式，可將展開(kāi)，則</p><p>　　在實(shí)際計(jì)算中取前兩項(xiàng)已足夠精確。則活塞的位移可寫(xiě)成</p><p>　　位移X隨λ和的變化關(guān)系可以用圖像表示（圖3.1.2）.由圖像和公式都可以看出：曲軸轉(zhuǎn)角從0°和90°時(shí)活塞的位移值，比從90°和

72、180°時(shí)活塞的位移值大，而且λ值越大，其差值也越大。</p><p>　　3.2 活塞速度分析</p><p>　　活塞速度的精確數(shù)值為</p><p><b>　　(3.2-1)</b></p><p>　　對(duì)活塞的速度也可以進(jìn)行近似計(jì)算，其近似值由對(duì)位移的近似計(jì)算式微分得到：</p><

73、;p><b>　　(3.2-2)</b></p><p>　　因此，活塞速度是兩個(gè)速度分量之和，可以看成是由和兩個(gè)簡(jiǎn)諧部分組成。其圖像如圖3.1.1所示。</p><p>　　3.2.1活塞的最大速度</p><p>　　當(dāng)＝90°時(shí)v＝rω，此時(shí)活塞速度等于曲柄銷(xiāo)中心的圓周速度。但這并不是活塞的最大速度?；钊谧畲笏俣葧r(shí)的曲柄

74、轉(zhuǎn)角可以用對(duì)微分求極值的方式求得：</p><p><b>　　即</b></p><p><b>　　解此方程得：</b></p><p><b>　　(3.2.1-1)</b></p><p>　　因?yàn)闀r(shí)不合理的，所以方程的合理根只能取

75、(3.2.1-2)</p><p><b>　　(3.2.1-3)</b></p><p>　　由式可以看出：活塞在最大速度式的小于90°或大于270°。即活塞的最大速度出現(xiàn)在偏向上止點(diǎn)一側(cè)。</p><p>　　不同的λ值其最大速度時(shí)的值也不同，λ值越大活塞速度的最大值也越大，相應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角也偏向上止點(diǎn)一側(cè)。</p&

76、gt;<p>　　3.2.2活塞平均速度</p><p>　　曲柄旋轉(zhuǎn)一周時(shí)活塞的速度不斷發(fā)生變化，時(shí)快時(shí)慢，時(shí)正時(shí)負(fù)。＝0°～180°時(shí)v為正值；＝180°～360°時(shí)v為負(fù)值；＝0°、180°、360°時(shí)v＝0°；</p><p>　　＝90°、270°時(shí)v＝rω。<

77、/p><p>　　活塞的平均速度 </p><p>　　式中：S——活塞行程； n——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速； T——曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間。</p><p>　　活塞的平均速度雖然只能粗略地估計(jì)活塞運(yùn)動(dòng)的快慢，但它是表征發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的重要參數(shù)。它從一個(gè)方面反映樂(lè)發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化程度，同時(shí)也在一定程度上放映樂(lè)活塞和氣功之間相互摩擦的強(qiáng)烈程度。隨著活塞平均速度的提

78、高，活塞和氣功磨損加劇。</p><p><b>　　參數(shù)設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　活塞平均速度：</b></p><p>　　3.3 活塞的加速度</p><p>　　活塞加速度的精確值由下式求出</p><p>　　(3.3-1) &

79、lt;/p><p>　　活塞加速度的近似值由下式求出 </p><p><b>　　(3.3-2)</b></p><p>　　因此活塞加速度也可以看作是兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)之和，如圖3.2.2.1所示。</p><p>　　3.3.1活塞加速度的極值</p>

80、;<p>　　活塞加速度的極值是指活塞的最大正加速度和最大負(fù)加速度，由下式求得：</p><p><b>　　或 </b></p><p>　　若 ，＝0°或 ＝180°相應(yīng)的加速度為</p><p>　　或 (3.3.1-1)</p><p>　　若 則 ，相應(yīng)的加速度為：

81、</p><p><b>　　參數(shù)設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　活塞最大正加速度</b></p><p><b>　　3.4 熱力強(qiáng)度</b></p><p>　　材料受熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形，如果變形受到限制就會(huì)在材料中產(chǎn)生熱應(yīng)力。在熱負(fù)載的反復(fù)作用下，熱應(yīng)力會(huì)使材料受

82、到疲勞破壞。比如一旦發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的溫度分布不均勻?qū)a(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，就容易導(dǎo)致其產(chǎn)生裂紋。熱力強(qiáng)度是指材料抵抗熱疲勞破壞的能力。</p><p>　　各種材料在受熱變形受到限制時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力大小可用熱應(yīng)力特性（）表示，其中材料的熱膨脹系數(shù)，E為彈性模量，為導(dǎo)熱系數(shù)。為了比較材料的熱力強(qiáng)度，用材料的拉伸強(qiáng)度與（）相比得到熱力強(qiáng)度系數(shù)。熱應(yīng)力特性（）愈小，熱應(yīng)力愈小，熱力強(qiáng)度系數(shù)愈大，熱力強(qiáng)度愈大。由此可見(jiàn)：材料的導(dǎo)

83、熱性愈好，膨脹系數(shù)愈小，高溫疲勞強(qiáng)度愈搞.</p><p>　　有關(guān)計(jì)算結(jié)果 表3</p><p>　　連桿材料： 45號(hào)鋼。</p><p><b>　　4 活塞組</b></p><p><b>　　4.1 活塞</b></p><p

84、>　　活塞一般呈圓柱形，其結(jié)構(gòu)如圖4.1.1所示?；钊c氣缸為間隙配合，自阿氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其主要作用式承受氣缸中的氣體壓力</p><p>　　所造成的作用力，并將這些力通過(guò)活塞銷(xiāo)傳</p><p>　　給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)；活塞頂部還與氣</p><p>　　缸壁、氣缸蓋共同組成燃燒室。由于活塞頂部直接與高溫高壓燃?xì)饨佑|，燃?xì)獾淖罡邷囟瓤蛇_(dá)2500K，

85、因此活塞的溫度很高，頂部中心的溫度可達(dá)600～700K。高溫一方面使活塞材料的機(jī)械強(qiáng)度顯著下降（在600K溫度下約下降50%）,另一方面還會(huì)使活塞的熱膨脹量增大，影響活塞與相關(guān)零件的配合?；钊敳吭谧鞴π谐虝r(shí)承受這燃?xì)鈳_擊性的壓力。對(duì)于汽油機(jī)活塞，瞬時(shí)最大壓力值高達(dá)3～5MPa。對(duì)于柴油機(jī)瞬時(shí)最大壓力值可達(dá)6～9MPa,采用增壓時(shí)則更高。高壓導(dǎo)致活塞的側(cè)壓力大，引起活塞變形，加速或活塞外表面的磨損?；钊跉夤χ凶鞲咚偻鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，其承受的

86、氣壓力和慣性力呈周期性變化，因此活塞的不同部位分別受到交變的拉伸、壓縮或彎曲載荷；并且由于活塞的溫度各部位極不均勻，使活塞的內(nèi)部產(chǎn)生一定的熱應(yīng)力。所以要求活塞的質(zhì)量盡可能小，熱膨脹導(dǎo)熱性能好和耐磨。目前廣泛采用的活塞材料使共晶硅鋁合金。</p><p>　　4.1.1活塞的壓縮高度</p><p>　　活塞頂面至活塞銷(xiāo)中心之間的距離稱為活塞的壓縮高度，如圖4.1中的H1 。</p&g

87、t;<p>　　現(xiàn)代摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的壓縮高度希望取較小的值，以減少活塞的尺寸和重量。要減少活塞的壓縮高度應(yīng)從兩方面入手；一要降低火力的高度；二要減少活塞環(huán)的數(shù)量和厚度。</p><p>　　一般情況下，四行程發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的壓縮高度取H1 ＝0.45～0.57D。</p><p>　　4.1.2火力岸高度</p><p>　　第一道活塞環(huán)槽的上邊至活塞頂

88、面的距離稱為活塞的火力岸高度，如圖4.1中的H4 。</p><p>　　減少H4會(huì)增強(qiáng)第一道環(huán)的導(dǎo)熱能力，從而</p><p>　　可以降低活塞頂部的溫度，防止爆燃。一般來(lái)說(shuō)，火力岸高度的大少要根據(jù)試驗(yàn)后確定。</p><p><b>　　4.1.3環(huán)帶高度</b></p><p>　　第一道環(huán)的上邊至最后一道環(huán)下邊之

89、間的距離稱為環(huán)帶高度，如圖4.1中的H3。</p><p>　　減少環(huán)帶高度也就減少了活塞的壓縮高度，從而減少了活塞的慣性力和摩擦損失，這對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和使用壽命很有好處。減少環(huán)帶高度必須減少活塞環(huán)數(shù)或減少活塞環(huán)的厚度及環(huán)岸高度b?，F(xiàn)代四行程發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用二道氣環(huán)和一道油環(huán)。氣環(huán)的厚度一般為0.8～1.5mm。環(huán)岸要求有足夠的強(qiáng)度，使其在最大氣壓下不致被損壞。第一道環(huán)的環(huán)岸高度b1 一般為1.5～2.5c（c

90、指環(huán)槽高度），第二道環(huán)的環(huán)岸高度b2為1～2c。</p><p>　　4.1.4環(huán)岸的強(qiáng)度校核</p><p>　　在爆發(fā)壓力作用下，第一道氣環(huán)緊壓在第一環(huán)岸上。第一環(huán)岸的受力情況如圖4.1.4所示，在P1、P2合力的作用下，環(huán)根產(chǎn)生很大的彎曲和剪切應(yīng)力，擋這些應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限時(shí)，環(huán)岸就會(huì)產(chǎn)生斷裂。</p><p>　　由試驗(yàn)可知；當(dāng)P1≈0.9Pmax，P2

91、≈0.2Pmax時(shí)，可以</p><p>　　把環(huán)岸看成一個(gè)厚度為b、內(nèi)外圓直徑為D’和D的圓環(huán)形</p><p>　　板，并沿內(nèi)圓柱面固定。然后把環(huán)岸看成簡(jiǎn)單的懸臂梁進(jìn)行估算。Pmax為最大爆發(fā)壓力。</p><p>　　設(shè)D’=0.9D,作用在環(huán)岸根的應(yīng)力為：</p><p>　?。?.1.4-1） </p><p&g

92、t;　　式中：——活塞環(huán)槽深。</p><p>　　環(huán)岸根部危險(xiǎn)斷面的抗彎斷面系數(shù)的近似值為</p><p><b>　　（4.1.4-2）</b></p><p>　　環(huán)岸根部危險(xiǎn)斷面上的彎曲應(yīng)力為</p><p><b>　?。?.1.4-3）</b></p><p>　

93、　環(huán)岸根部危險(xiǎn)斷面的剪切應(yīng)力 為</p><p><b>　?。?.1.4-4）</b></p><p>　　合應(yīng)力 </p><p>　　考慮倒鋁合金活塞在高溫下的強(qiáng)度下降及岸根的應(yīng)力集中，其許應(yīng)力取</p><p>　　參數(shù)計(jì)算：環(huán)岸根部危險(xiǎn)斷面上的彎曲應(yīng)力為<

94、/p><p>　　環(huán)岸根部危險(xiǎn)斷面的剪切應(yīng)力 為</p><p><b>　　合應(yīng)力</b></p><p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　有關(guān)活塞的尺寸設(shè)計(jì)結(jié)果： 表4.1</p><p>　　活塞的材料： 高硅鋁合金</p>

95、<p><b>　　見(jiàn)附圖一</b></p><p><b>　　4.2 氣環(huán)</b></p><p>　　氣環(huán)安裝在氣缸頭部的活塞環(huán)槽中。其作用使保證活塞與氣缸壁之間的密封，防止氣缸中的高溫高壓燃?xì)獯罅柯┤肭S箱；另外，活塞頂部的熱量大部分右氣環(huán)傳給氣缸壁，再由冷卻水或空氣帶走。</p><p>　　在氣環(huán)所

96、起的密封和導(dǎo)熱兩大作用中，主要是密封作用。因?yàn)槊芊夂茫f(shuō)明氣環(huán)與氣缸壁貼河緊密，導(dǎo)熱自然會(huì)好。如果氣環(huán)的密封性不好，高溫燃?xì)鈱⒅苯訌臍猸h(huán)與氣缸壁之間的縫隙中漏入曲軸箱，活塞環(huán)直接與漏出的高溫高壓燃?xì)饨佑|。此時(shí)不但由于氣環(huán)與氣缸壁結(jié)合不嚴(yán)不能很好地導(dǎo)熱，相反使氣環(huán)地吸熱量增加，最后必將導(dǎo)致活塞河活塞環(huán)被燒壞。</p><p>　　活塞環(huán)地厚度在保證強(qiáng)度河可靠性地情況下越薄越好，薄的活塞環(huán)有利于減少活塞的壓縮高度，有

97、利于減輕活塞重量；降低活塞環(huán)于氣缸之間的摩擦損失；遏制活塞環(huán)的振動(dòng)。</p><p>　　目前廣泛采用的活塞環(huán)材料使合金鑄鐵（在優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵中加入銅、鉻、鉬等合金元素）。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化，活塞環(huán)特別使第一環(huán)，承受著很大的沖擊載荷河熱負(fù)荷，因此要求活塞材料除了耐熱、耐磨以外，還應(yīng)有高的強(qiáng)度和沖擊韌性?，F(xiàn)代摩托車(chē)強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)常采用合金彈簧鋼（如60Si2CrA，其硬度為HRc45－55）制造活塞環(huán)。</p>

98、<p>　　為了提高活塞環(huán)的耐磨性，第一道環(huán)的工作表面常常鍍有多孔性鉻。多孔性鉻層強(qiáng)度高，并能儲(chǔ)存少量機(jī)油，可以提高潤(rùn)滑性能。這種環(huán)的工作壽命比普通環(huán)高2～3倍。其余氣環(huán)一般鍍錫，以改善其磨合性。此處還可以用噴鉬來(lái)提高活塞環(huán)的耐磨性。</p><p>　　4.2.1氣環(huán)的工作狀態(tài)</p><p>　　活塞環(huán)裝入后與活塞環(huán)槽的上端面或下端面之間留有一定的間隙，這個(gè)間隙稱為活塞環(huán)的

99、邊隙；活塞環(huán)與活塞環(huán)的底部也留有一定的間隙，稱為背隙，以防止活塞環(huán)受熱膨脹而卡死在活塞環(huán)槽中。第一道的邊隙一般為0.02～0.1mm，第二道環(huán)的邊隙一般為0.02～0.08mm。</p><p>　　活塞環(huán)隨活塞在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞環(huán)在活塞槽中的位置并不是固定的。在進(jìn)氣行程中活塞環(huán)向下移動(dòng)，由于氣環(huán)與氣缸壁之間的摩擦阻力及活塞環(huán)本身的運(yùn)動(dòng)慣性，活塞環(huán)與活塞槽的上端面接觸；在壓縮行程和排氣行程中活塞和活塞環(huán)（

100、指第一道環(huán)）有高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)向下移動(dòng)，使之和壓縮行程一樣，活塞環(huán)與活塞環(huán)槽的下端面接觸。</p><p>　　4.2.2氣環(huán)的類(lèi)型</p><p>　　氣環(huán)的類(lèi)型比較多，有矩形斷面氣環(huán)、扭曲環(huán)、錐面環(huán)、梯形環(huán)、桶面環(huán)、L形環(huán)、組合式氣環(huán)。</p><p>　　4.2.3活塞環(huán)的高度</p><p>　　活塞環(huán)的高度即活塞環(huán)的軸向尺寸。<

101、;/p><p>　　活塞環(huán)的高度b增大，環(huán)的導(dǎo)熱性能提高，但也會(huì)增大環(huán)的質(zhì)量，是慣性力增大，從而，一方面是環(huán)撞擊活塞環(huán)槽的力加大核摩擦面加大；另一方面導(dǎo)致活塞環(huán)處在懸浮狀態(tài)的時(shí)間延長(zhǎng)（相對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角），造成漏氣量增加。因此，活塞環(huán)高度有減少的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)摩托車(chē)氣環(huán)的高度一般為b＝1～2.5mm.</p><p><b>　　4.2.4自由端距</b></p>&

102、lt;p>　　自由端距是指活塞環(huán)在自由狀態(tài)時(shí)活塞環(huán)開(kāi)口兩端頭之間的距離，用S。表示。根據(jù)前述，可知：S。與徑向壓力P。、環(huán)的徑向厚度t、材料的彈性模數(shù)E有關(guān)。當(dāng)材料選定以后，材料的彈性模數(shù)E就定下來(lái)了，只要適當(dāng)選擇t核S。就可以。S。增大，P。增加，其應(yīng)力也增加。若S。減少，P。也減少，最大工作應(yīng)力減少，但套裝應(yīng)力會(huì)增大，因此S。只能在較少的范圍內(nèi)變動(dòng)。對(duì)于灰鑄鐵活塞環(huán)一般</p><p>　　S./d＝1

103、3％～14％（d為氣缸直徑）；對(duì)于鋼活塞環(huán)一般為S./d＝7％～9％。</p><p><b>　　4.2.5徑向厚度</b></p><p>　　徑向厚度（用t表示）影響徑向壓力P。的大小，在b、E確定以后，影響彈力的因素有S。和t，即環(huán)的彈力可用S。和t來(lái)調(diào)整。</p><p>　　增加t值可減少環(huán)在環(huán)槽中的撞擊，并改善環(huán)的導(dǎo)熱作用，但t值

104、增大，活塞環(huán)槽的槽深加大，是活塞頭部的壁厚增大，質(zhì)量加大，并增加了安裝難度。</p><p><b>　　4.2.6開(kāi)口間隙</b></p><p>　　活塞環(huán)進(jìn)氣缸以后，在冷態(tài)下應(yīng)留有一定的開(kāi)口間隙，以便在正常工作狀態(tài)下兩端頭互部相碰。環(huán)的溫度是變化的，故在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JID），德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（DIN）和美國(guó)汽車(chē)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SAE）中，均規(guī)定在100°C的溫度下

105、來(lái)測(cè)量活塞環(huán)的開(kāi)口間隙，其規(guī)定值如下表所示。</p><p>　　有關(guān)活塞環(huán)的尺寸設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)： 表4.2</p><p>　　活塞環(huán)的材料： 60Si2CrA，其硬度為HRc45－55</p><p><b>　　4.3 油環(huán)</b></p><p>　　四行程汽油機(jī)的潤(rùn)滑油存放在曲軸箱中，通過(guò)飛漲潤(rùn)滑氣缸壁。由于大量的

106、潤(rùn)滑油不均勻地飛到氣缸壁上，光靠氣環(huán)還不能式氣缸壁鋪上一層均勻的油膜，同時(shí)刮下氣缸壁上多余的機(jī)油，防止機(jī)油竄入燃燒室，所以四行程發(fā)動(dòng)機(jī)至少設(shè)有一道油環(huán)。</p><p>　　油環(huán)安裝在氣環(huán)的下方，其作用是在氣缸壁上鋪涂一層均勻的機(jī)油膜，潤(rùn)滑氣缸壁以減少活塞，活塞環(huán)與氣缸壁的磨損和摩擦力；刮除氣缸壁上多余的機(jī)油，防止機(jī)油竄入氣缸內(nèi)燃燒，形成積炭。此外，油環(huán)可以起封氣的輔助作用。</p><p&g

107、t;　　油環(huán)分普通油環(huán)和組合油環(huán)兩大類(lèi)。</p><p><b>　　4.3.1普通油環(huán)</b></p><p>　　普通油環(huán)的材料一般是合金鑄鐵。其外圓面的中間切有一道凹槽，把油環(huán)分為上唇和下唇，在凹槽的底部加工有若干鉻排油小孔或狹縫。普通油環(huán)根據(jù)上下唇的倒角分布和大小有五種型式（圖4.3.1.1）；異向外倒角環(huán)的上下唇的外側(cè)都有倒角，上唇的刮油能力較下唇強(qiáng)；同向上

108、倒角環(huán)的上下唇</p><p>　　的上側(cè)都有倒角，上下唇的刮油能力都較強(qiáng)；異向內(nèi)倒角環(huán)的上唇的下側(cè)給上唇的上側(cè)都有倒角，上唇的刮油能力較差；雙鼻式環(huán)的上下唇的下側(cè)都制有刮油槽，上下唇都有很強(qiáng)的刮油</p><p>　　能力；單鼻式環(huán)下唇的下側(cè)制有</p><p>　　刮油槽，下唇有很強(qiáng)的刮油能力。</p><p>　　油環(huán)的上唇上端面外緣一

109、般都有倒角，使油環(huán)在向上運(yùn)動(dòng)時(shí)能形成油楔，以減少摩擦和磨損。下唇的下端面除異向外倒角之外一般部倒角，或倒有很少的倒角，這樣可以增將向下刮油的能力。</p><p>　　油環(huán)的刮油作用如圖4.3.1.2所示。活塞向上向下運(yùn)動(dòng)時(shí)都可以鋪油和刮下多余的機(jī)油，刮下的油從排油小孔或狹縫中流入曲軸箱。</p><p>　　4.3.2 組合式油環(huán)</p><p>　　組合式油環(huán)如

110、圖4.3.2所示，由三個(gè)刮油鋼片，一個(gè)徑向襯環(huán)及一個(gè)軸向襯環(huán)組成。軸向襯環(huán)2夾在第二、三刮油片之間。徑向襯環(huán)3將三個(gè)刮油片緊壓在氣缸壁上。這種油環(huán)的有點(diǎn)是：刮油片很薄，對(duì)氣缸壁的比壓大，因而刮油作用強(qiáng)；三個(gè)刮油片各自軸立，故對(duì)氣缸的適應(yīng)性較好，易于磨合；質(zhì)量小，因而產(chǎn)生的慣性力??；回油通路大，更易于刮油和鋪油。因此組合油環(huán)在高速發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用較廣。缺點(diǎn)是零件多，三個(gè)</p><p>　　刮油片又必須鍍鉻，否則滑動(dòng)性

111、不好，因此組合環(huán)的制造成本高。</p><p><b>　　4.4 活塞銷(xiāo)</b></p><p>　　活塞銷(xiāo)的作用是連接活塞與連桿小頭，將活塞承受的氣壓了傳給連桿?；钊N(xiāo)在高溫下承受很大的周期性的沖擊載荷，潤(rùn)滑條件又較差，因而要求活塞銷(xiāo)有足夠的剛度合強(qiáng)度，表面耐磨，質(zhì)量小。</p><p>　　活塞銷(xiāo)一般用低碳鋼或低碳合金鋼（如20Cr）制造

112、，經(jīng)表面參碳淬火處理，以提高表面硬度，使中心具有一定的沖擊韌性。表面需進(jìn)行精磨和拋光。</p><p>　　活塞銷(xiāo)是一個(gè)空心的圓柱體，其內(nèi)孔形狀有圓柱形、兩端截錐形以及兩端截錐與中間一段圓柱形的組合形等。圓柱形孔容易加工，但為了保證一定的剛度，中間的孔不能過(guò)大，因而其質(zhì)量較大。兩端錐孔形的活塞銷(xiāo)的質(zhì)量較小，有接近等強(qiáng)度梁的要求（活塞銷(xiāo)所承受的彎矩在中部最大），但孔的加工校復(fù)雜。組合式結(jié)構(gòu)則介于二者之間。</

113、p><p>　　活塞銷(xiāo)與活塞銷(xiāo)座的配合為滑動(dòng)配合，以便發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中活塞銷(xiāo)可以在活塞銷(xiāo)座孔中緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，以使活塞銷(xiāo)各部分的磨損比較均勻，但間隙也不能過(guò)大，一般為0.01~0.02mm?；钊N(xiāo)裝入銷(xiāo)座孔中后兩端用卡環(huán)限位?；钊N(xiāo)與連桿小頭的連接，采用滾針軸承和軸套。</p><p>　　4.4.1活塞銷(xiāo)的剛度</p><p>　　活塞與活塞銷(xiāo)在受到氣壓力之后都會(huì)變形，由

114、于兩者變形的不協(xié)調(diào)，使銷(xiāo)與活塞銷(xiāo)座的接觸很不均勻，銷(xiāo)孔內(nèi)繃上緣出現(xiàn)尖峰負(fù)荷Pmax和相應(yīng)的應(yīng)力集中，如圖4.4.1.1所示。如果活塞銷(xiāo)的剛度不好，銷(xiāo)座又較硬實(shí)，往往會(huì)在A處產(chǎn)生斷裂。 在計(jì)算活塞銷(xiāo)的剛度時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可作如下假定：</p><p>　　1?；钊N(xiāo)上的負(fù)荷分布是：由連桿小頭產(chǎn)生的均勻負(fù)荷；由活塞銷(xiāo)座產(chǎn)生的作用在支承面中點(diǎn)的集中載荷，如圖4.4.1.2所示。

115、 </p><p>　　2．B1＝0．5L。 圖4.4.1.1 活塞與活塞銷(xiāo)的變形</p><p>　　3. 活塞銷(xiāo)長(zhǎng)度 L= =；即活塞的縱向斷面正好填滿活塞外圓。 則活塞銷(xiāo)的彎曲變形量可用下式表示：</p><p><b>　　mm</b&

116、gt;</p><p>　　式中：D一氣缸直徑； d1一活塞銷(xiāo)直徑； L一活塞銷(xiāo)長(zhǎng)度；</p><p>　　Pz一氣缸內(nèi)最大壓力； δ一活塞銷(xiāo)壁厚。</p><p>　　圖4.4.1.2活塞銷(xiāo)的受力模型</p><p>　　一般情況下活塞銷(xiāo)作的剛度大，對(duì)銷(xiāo)的撓曲性變差，變形量應(yīng)取小一些。一般汽油機(jī) f≤0.0004。</p>

117、<p>　　設(shè)計(jì)參數(shù)：長(zhǎng)度L=59cm</p><p><b>　　直徑d=15cm</b></p><p>　　活塞銷(xiāo)壁厚δ=2cm</p><p><b>　　見(jiàn)附圖二</b></p><p><b>　　5 連桿、曲軸組</b></p>&l

118、t;p><b>　　5.1 連桿</b></p><p>　　連桿的作用是將活塞承受的力傳給曲軸，從而推動(dòng)曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，其兩端給安裝一個(gè)軸承，分別連接活塞銷(xiāo)于曲軸銷(xiāo)。</p><p>　　連桿一般用中碳鋼或中碳合金鋼，還可以采用低碳合金鋼（如20Cr、20MnB、20CrMo）模鍛成形，然后進(jìn)行機(jī)械加工。中碳鋼制造的連桿一般要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；低碳合金鋼制成

119、的連桿大小頭內(nèi)孔要進(jìn)行滲碳淬火等表面處理，淬火硬度為HRc60～65。</p><p>　　連桿于活塞連接的部分稱為連桿小頭，與曲軸銷(xiāo)連接的部分稱為連桿大頭，中間的部分稱為桿身。</p><p>　　為了潤(rùn)滑活塞銷(xiāo)和軸承，自阿連桿小頭鉆有集油孔或銑有油槽，用以收集發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被激漲起來(lái)的機(jī)油，以便潤(rùn)滑。</p><p>　　連桿桿身通常做成“工”字形斷面，以保證在合

120、適的剛度和強(qiáng)度下有最小的質(zhì)量。</p><p>　　連桿大頭有剖分式和整體式兩種。整體式連桿倒頭相應(yīng)的曲軸采用組合式曲軸，用軸承與曲柄銷(xiāo)相連。連桿大頭的內(nèi)孔表面有很高的關(guān)潔度，以便與連桿軸瓦（或滾針軸承）緊密結(jié)合。</p><p>　　摩托車(chē)單缸汽油機(jī)一般采用整體式連桿，大、小頭內(nèi)分別裝有滾柱或滾針軸承。</p><p>　　5.1.1 連桿承受的載荷</p&