畢業(yè)設(shè)計（論文）基于ugautocad的摩托車發(fā)動機相關(guān)零部件的設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要III</b></p><p>　　AbstractIV</p><p><b>　　目 錄V</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p

2、><p>　　1.1 本課題研究的科學(xué)意義1</p><p>　　1.2 發(fā)動機的發(fā)展史及國內(nèi)外的發(fā)展概況1</p><p>　　1.3 本課題的主要內(nèi)容2</p><p>　　2 氣缸體的設(shè)計3</p><p>　　2.1 氣缸體的結(jié)構(gòu)設(shè)計3</p><p>　　2.2 氣缸體材料的選擇

3、3</p><p>　　2.3 氣缸體參數(shù)設(shè)計4</p><p>　　2.3.1 氣缸直徑4</p><p>　　2.3.2 氣缸形狀的設(shè)計5</p><p>　　2.3.3 氣缸工作容積、燃燒室容積和氣缸總?cè)莘e5</p><p>　　2.3.4 壓縮比6</p><p>　　2.3

4、.5 氣缸工作內(nèi)壓力與氣缸總推力7</p><p><b>　　2.4 氣缸蓋7</b></p><p><b>　　2.5 燃燒室9</b></p><p>　　3 連桿的設(shè)計10</p><p>　　3.1 連桿的組成11</p><p>　　3.1.1 小頭

5、12</p><p>　　3.1.2 桿身12</p><p>　　3.1.3 大頭12</p><p>　　3.2 曲柄連桿比12</p><p>　　3.3 連桿承受的載荷12</p><p>　　3.4 連桿的角位移、角速度、角加速度13</p><p>　　4 活塞的設(shè)計與運動

6、分析15</p><p>　　4.1 活塞的功用及工作條件15</p><p>　　4.2 活塞的材料16</p><p>　　4.3 活塞的主要參數(shù)16</p><p>　　4.4 活塞的運動分析16</p><p>　　4.4.1 活塞位移16</p><p>　　4.4.2 活

7、塞的速度17</p><p>　　4.4.3 活塞的瞬時速度18</p><p>　　4.4.4 活塞的最高速度18</p><p>　　4.4.5 活塞的平均速度19</p><p>　　4.4.6 活塞的加速度、最大加速度19</p><p>　　5 基于UG軟件的三維建模21</p>&

8、lt;p>　　5.1 UG軟件介紹21</p><p>　　5.2 UG軟件的優(yōu)勢及主要功能21</p><p>　　5.3 三維建模23</p><p>　　5.3.1 缸體的三維建模23</p><p>　　5.3.2 活塞的三維建模25</p><p>　　5.4 零件的裝配26</p&g

9、t;<p>　　5.4.1 裝配的概述26</p><p>　　5.4.2 活塞與活塞銷的轉(zhuǎn)配26</p><p><b>　　6 運動仿真28</b></p><p>　　6.1 運動仿真的簡介28</p><p>　　6.2 零件裝配圖的運動仿真28</p><p>　

10、　7 缸體的加工工藝規(guī)程設(shè)計31</p><p>　　7.1 確定毛坯的制造形式31</p><p>　　7.2 氣缸體的加工工藝特點31</p><p>　　7.3 基準(zhǔn)的選擇31</p><p>　　7.4 制定工藝路線31</p><p>　　7.5 加工余量及切削用量的確定32</p>

11、<p>　　8 結(jié)論與展望36</p><p><b>　　8.1 結(jié)論36</b></p><p>　　8.2 不足之處及展望36</p><p><b>　　致 謝37</b></p><p><b>　　參考文獻37</b></p>

12、<p><b>　　附 錄38</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 本課題研究的科學(xué)意義</p><p>　　摩托車[1]誕生至今已有100多年的歷史，而發(fā)動機已成為一種不可或缺的部分。發(fā)動機是一切機器的“心臟”，它直接影響著摩托車的運行狀況。發(fā)動機是一種能夠把其

13、它形式的能轉(zhuǎn)化為另一種能的機器，通常是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能。發(fā)動機既適用于動力發(fā)生裝置，也可指包括動力裝置的整個機器（如：汽油發(fā)動機、航空發(fā)動機）。摩托車發(fā)動機的技術(shù)要求高，維修相對復(fù)雜，且直接影響摩托車的耗油量、排放指標(biāo)、速度、安全性能等。所以，發(fā)動機的性能指標(biāo)、品質(zhì)、成本以及可靠性等，都對摩托車的發(fā)展起著至關(guān)重要的影響。所以對發(fā)動機的研究具有很大的科學(xué)意義，發(fā)動機研究的成功將對發(fā)動機行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。</p>

14、<p>　　1.2 發(fā)動機的發(fā)展史及國內(nèi)外的發(fā)展概況</p><p>　　回顧發(fā)動機[1]產(chǎn)生和發(fā)展的歷史，它經(jīng)歷了蒸汽機、外燃機和內(nèi)燃機三個發(fā)展階段。</p><p><b>　　外燃機</b></p><p>　　外燃機，就是說它的燃料在發(fā)動機的外部燃燒，1816年由蘇格蘭的R.斯特林所發(fā)明，故又稱斯特林發(fā)動機。發(fā)動機將這種燃燒產(chǎn)

15、生的熱能轉(zhuǎn)化成動能，瓦特改良的蒸汽機就是一種典型的外燃機，當(dāng)大量的煤燃燒產(chǎn)生熱能把水加熱成大量的水蒸汽時，高壓便產(chǎn)生了，然后這種高壓又推動機械做功，從而完成了熱能向動能的轉(zhuǎn)變。</p><p><b>　　內(nèi)燃機</b></p><p>　　明白了什么是外燃機，也就知道了什么是內(nèi)燃機。這種發(fā)動機與外燃機的最大不同之處就是在于發(fā)動機的燃料在發(fā)動機的內(nèi)部燃燒。一般情況在地

16、面上使用的多是外燃機，在空中使用的多是內(nèi)燃機。當(dāng)然有些汽車制造者出于創(chuàng)造世界汽車車速新紀(jì)錄的目的，也在汽車上裝用過噴氣式發(fā)動機，但這總是很特殊的例子，并不存在批量生產(chǎn)的適用性。</p><p><b>　　燃氣輪機</b></p><p>　　此外還有燃氣輪機，這種發(fā)動機的工作特點：是燃燒產(chǎn)生高壓燃氣，利用燃氣的高壓推動燃氣輪機的葉片旋轉(zhuǎn)，從而輸出動力。燃氣輪機使用范

17、圍很廣，但由于很難精細地調(diào)節(jié)輸出的功率，所以汽車和摩托車很少使用燃氣輪機，只有部分賽車裝用過燃氣輪機。</p><p>　　自1885年德國戴姆勒發(fā)明制造出世界上第一輛以汽油發(fā)動機為動力的摩托車以來，摩托車的發(fā)展已經(jīng)歷了100多年的滄桑巨變，原始摩托車，現(xiàn)存于德國慕尼黑科學(xué)技術(shù)博物館的真實造型，是德國人戴姆勒于1885年8月29日獲得專利發(fā)明優(yōu)先權(quán)的世界上第一輛摩托車。1930年以后，隨著科學(xué)技術(shù)的飛快發(fā)展，對于

18、摩托車的生產(chǎn)開始采用后懸掛避凝震系統(tǒng)、機械式點火系統(tǒng)、鼓式機械制動裝置、鏈條傳動等，使摩托車又攀上了新臺階。1936，美國美國哈利公司已經(jīng)能夠產(chǎn)生更高水平的摩托車，該車采用1000ml，OHV，27.93kw雙缸發(fā)動機，最大速度可以達到150公里/小時。大排量豪華摩托車擁有先進的汽車技術(shù)轉(zhuǎn)移到摩托車，摩托車在一個研究達到完美的境界。摩托車的發(fā)展已進入第四階段，高峰期。隨著技術(shù)的不斷改進，現(xiàn)在的摩托車的發(fā)展已進入高峰期，特別是在國外[2]

19、。</p><p>　　1951年8月以后，中國開始正式自行試制、生產(chǎn)摩托車，中國人民解放軍北京汽車制配六廠在當(dāng)時成功的完成了幾輛重型軍用摩托車的試制任務(wù)，中央軍委把這種摩托車命名為井岡山牌摩托車。井岡山牌摩托車的問世標(biāo)志著中國摩托車從此開辟了新紀(jì)元。近十年來，我國由于引進了大量的生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)，從而使發(fā)動機的工藝制造水平有了較大的提高，除此之外在測試設(shè)備方面也較多地使用計算機自動控制系統(tǒng)。</p>

20、;<p>　　我國摩托車發(fā)動機的主要零部件如氣缸、氣缸頭、磁電機、起動電機、離合器、空濾器、消聲器、機油泵、變速齒輪、進排氣閥等，在近幾年來基本上實現(xiàn)了專業(yè)化大批量生產(chǎn)，質(zhì)量相對較好。但技術(shù)含量高的零部件與進口件相比，還有一定的差距。這些零部件，不但質(zhì)量不穩(wěn)定且可靠性差，嚴重制約了發(fā)動機的質(zhì)量指標(biāo)的提高。</p><p>　　1.3 本課題的主要內(nèi)容</p><p>　　本文

21、設(shè)計的主要內(nèi)容有缸體、連桿、活塞的設(shè)計以及缸體的加工工藝規(guī)程的設(shè)計。對于缸體的設(shè)計主要是通過缸體的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料的選擇、參數(shù)設(shè)計來完成，連桿的設(shè)計主要是通過連桿的位移、結(jié)構(gòu)來完成，活塞的設(shè)計主要是通過活塞的參數(shù)設(shè)計及運動分析來完成，缸體的加工工藝規(guī)程主要是通過制定工藝路線和切削用量來完成。此外，本文還基于UG軟件對缸體、活塞等零件進行三維建模、裝配，并對裝配圖進行運動仿真分析。</p><p><b>

22、　　2 氣缸體的設(shè)計</b></p><p>　　氣缸體的作用除形成氣缸工作容積外，還具有作活塞運動導(dǎo)向，其圓柱形空腔稱為氣缸。</p><p>　　氣缸與氣缸蓋、活塞形成工作循環(huán)的空間。發(fā)動機工作時，在氣體燃燒壓力和缸壁內(nèi)外溫</p><p>　　差的作用下，氣缸體受到相當(dāng)大的熱應(yīng)力和機械應(yīng)力。此外，活塞組對氣缸的側(cè)壓力和滑動摩擦，使氣缸體發(fā)生磨損。&

23、lt;/p><p>　　氣缸體的設(shè)計要求有：</p><p>　　1）要有足夠的強度，以承受高溫下的熱應(yīng)力和機械應(yīng)力。并且要確保有足夠的剛度來保證氣缸體在任何情況下都盡可能的不發(fā)生變形。 </p><p>　　2）要有很好的抗耐磨性，可以在內(nèi)表面有一定的磨紋和貯油間隙，從而可以保證可靠的潤滑性能。

24、 </p><p>　　3)要制造簡單，維修方便，價格低廉。</p><p>　　2.1 氣缸體的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　氣缸體[3]采用單體式，曲軸箱設(shè)計成隧道式，使曲軸箱保持有一定的剛度。氣缸體的結(jié)構(gòu)為壓入式氣缸體，氣缸套為合金鑄鐵制造，壓入到鋁合金氣缸中，鑄鐵氣缸套具有較高

25、的耐磨性，鋁合金散熱片有較好的散熱效果。</p><p>　　氣缸體壁的結(jié)構(gòu)設(shè)計成凹形，頂部和下部較厚、中間較薄。因為氣缸蓋上的一部分熱量需要通過氣缸上部傳遞出去，為了更好地傳熱，將氣缸上部做得厚一些，同時，作支承也減少了此處的應(yīng)力集中。氣缸蓋與氣缸體的接觸面積約為活塞頂面積的35％～40％。在下部與曲軸箱支承的地方，為了提高強度，避免應(yīng)力集中，用大的圓弧逐漸加厚支承凸緣。</p><p>

26、;　　散熱片沿氣缸軸線方向的布置要從最佳散熱狀態(tài)出發(fā)，上端應(yīng)盡可能接近氣缸蓋底平面開始布置，這樣可使氣缸蓋的一部分熱量通過氣缸體上的散熱片傳向外界；而下端散熱片布置到活塞在下止點時活塞環(huán)所在的位置，以保證活塞環(huán)有效的冷卻。散熱片沿氣缸軸線布置的長度約占氣缸長度的45％～55％。</p><p>　　氣缸體與氣缸蓋和曲軸箱之間采用長螺栓直接連接。螺栓要用柔性螺栓，螺栓的布置應(yīng)盡可能均勻，每個螺栓所負擔(dān)的壓緊面積盡可

27、能相等，并靠近氣缸外壁。</p><p>　　2.2 氣缸體材料的選擇</p><p>　　由于氣缸壁表面經(jīng)常與高溫高壓燃氣接觸，活塞在氣缸內(nèi)作高速運動（最高速度可達100km/s）并施加側(cè)壓力，以及氣缸壁與活塞環(huán)外圓之間反復(fù)摩擦，而其潤滑條件較差，所以氣缸體必須耐高溫、耐高壓、耐腐蝕，還應(yīng)具有足夠的剛度和強度。</p><p>　　在現(xiàn)實生活中，一般老式的發(fā)動機用

28、的材料為鑄鐵，新型發(fā)動機用的是鋁合金，鋁合金在性能方面要比鑄鐵要好很多，所以本文設(shè)計的氣缸體采用的材料為鋁合金。鋁合金重量比較輕，并且能夠提高氣缸體散熱能力。如圖2.1所示為鋁合金和鑄鐵氣缸在輸出功率方面的比較。 </p><p>　　圖2.1 鋁合金與鑄鐵氣缸輸出功率</p><p>　　此外為提高其耐磨性，對氣缸體內(nèi)表面進行一些處理。有很多種鋁合金都比較適合于氣缸體，含Si量

29、比較低的亞共晶鋁合金，其耐熱性，耐磨性，剛性及強度很不理想，但為了改善其性能，我們可以利用材料強化法及表面改性法進行處理。</p><p>　　亞共晶[4]或共晶系的鋁合金為了提高其耐磨性要進行電鍍、噴鍍等表面處理技術(shù)。我國鋁合金氣缸通過鍍硬鉻以提高耐磨性已有不短的歷史，一般鍍鉻層為30—80um,硬度800以上。有些國家通過復(fù)合鍍，在Ni基體分散上SiC(Ni--SiC)以提高其耐磨性。有的公司在化學(xué)沉積Ni—

30、P層上分散上SiC與BN以提高耐磨性與耐粘著性。</p><p>　　現(xiàn)在我國廣泛使用的是ADC12鋁合金，此種合金一般采用高壓鑄造法。而日本開發(fā)利用現(xiàn)有設(shè)備的高壓鑄造過共晶鋁合金法來鑄造氣缸體。</p><p>　　2.3 氣缸體參數(shù)設(shè)計</p><p>　　2.3.1 氣缸直徑</p><p>　　氣缸直徑指的是氣缸的缸筒內(nèi)徑的值，一般有

31、兩個系列，正常的情況下，設(shè)計時選擇的是第一系列進行的。其內(nèi)徑就是活塞的外徑相當(dāng)，但是較外徑大一些。氣缸的內(nèi)徑與活塞相配合，是發(fā)動機的重要參數(shù)，許多主要的尺寸如曲柄銷直徑、氣門直徑、活塞結(jié)構(gòu)參數(shù)等，都要根據(jù)氣缸直徑來選取。</p><p><b>　　參數(shù)設(shè)計：</b></p><p>　　氣缸直徑已標(biāo)準(zhǔn)化，其直徑值按一個優(yōu)先系列合一個常用系列來選取。因此本文摩托車缸徑

32、為已知條件：D=56mm。</p><p>　　2.3.2 氣缸形狀的設(shè)計</p><p>　　當(dāng)發(fā)動機工作時，活塞會在氣缸內(nèi)做快速往復(fù)的運動，從而產(chǎn)生動力，此時活塞與氣缸套產(chǎn)生劇烈的摩擦，從而產(chǎn)生大量的熱能，所以在設(shè)計氣缸的形狀時要充分考慮到這一點，所以在設(shè)計氣缸的形狀時不能把氣缸設(shè)計成一個實體，這樣就不符合科學(xué)實際。本文設(shè)計中缸體的基本尺寸是長，寬，高，拔模角。如圖2.3是本文所設(shè)計的

33、形狀。</p><p><b>　　圖2.3 缸體形狀</b></p><p>　　本文在氣缸的周圍設(shè)計了一些散熱片，并且散熱片之間有一定的距離，這樣就方面于散熱。在缸體周圍的散熱片厚度，散熱片間的間距。氣缸凸出來，氣缸壁厚。</p><p>　　同時為了便于氣缸與氣墊、氣缸蓋等零件的連接，在氣缸上有一定的螺栓孔，便于連接。</p>

34、<p>　　2.3.3 氣缸工作容積、燃燒室容積和氣缸總?cè)莘e</p><p>　　上止點和下止點之間的氣缸容積，稱為氣缸工作容積（也稱為總排量），如圖2.4所示。氣缸工作容積與氣缸直徑的平方、活塞沖程的大小成正比。氣缸直徑越大、工作容積越大、發(fā)動機的功率也就增大。</p><p>　　圖2.4 氣缸燃燒室容積與工作室容積</p><p>　?。╝）燃燒

35、室容積 （b）工作室容積</p><p>　　氣缸工作容積計算公式容積為：</p><p>　　(2.1) </p><p>　　式中： ——氣缸工作容積(ml);</p><p>　　D —— 氣缸直徑（mm）; </

36、p><p>　　S —— 活塞行程（mm）； </p><p>　　N —— 氣缸數(shù)目。</p><p>　　這里所設(shè)計的氣缸為單氣缸，所以N=1。</p><p><b>　　參數(shù)設(shè)計：</b></p><p>　　因為設(shè)計要求的是單缸發(fā)動機的排氣量=150ml，那么活塞行程為：</p>

37、;<p><b>　　(2.2) </b></p><p>　　本文所設(shè)計的氣缸長度為138mm，能夠滿足活塞的運動行程。</p><p>　　同時我們又知道活塞行程s=2r。其中r為曲軸半徑，所以：</p><p><b>　　2.3.4 壓縮比</b></p><p>　　氣缸總?cè)?/p>

38、積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到上止點時，可燃混合氣在氣缸內(nèi)被壓縮多少倍?；钊幱谙轮裹c時氣缸有最大容積，用Va表示；活塞處于上止點時氣缸內(nèi)的容積稱為燃燒室容積，用Vc表示。壓縮比為：</p><p><b>　　(2.3)</b></p><p>　　為幾何壓縮比，它表示活塞從下止點移動到上止點時氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度?；钊挥谙轮裹c時進氣

39、門或進、排氣口尚未關(guān)閉，故有時須用有效壓縮比的概念。指內(nèi)燃機進、排氣門(口)開始全部關(guān)閉瞬時的氣缸容積與氣缸壓縮容積之比。凡未經(jīng)特別指明的壓縮比均指幾何壓縮比。壓縮比對內(nèi)燃機性能有多方面的影響。壓縮比越高，熱效率越高，但隨壓縮比的增高，熱效率增長幅度越來越小。壓縮比增高使壓縮壓力、最高燃燒壓力均升高，故使內(nèi)燃機機械效率下降。汽油機壓縮比過高容易產(chǎn)生爆震。發(fā)動機壓縮比過低會使壓縮終點溫度變低，影響冷起動性能。壓縮比能使內(nèi)燃機排氣中有害成分

40、（如NOX、烴類、CO等）的含量發(fā)生變化。</p><p>　　本文在此處設(shè)計的壓縮比為 。</p><p>　　2.3.5 氣缸工作內(nèi)壓力與氣缸總推力</p><p>　　氣缸工作內(nèi)壓力是一個變量，隨作功行程的開始，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3～5MPa。一般情況下，壓縮比越大，氣缸的內(nèi)壓力就越大。</p><p&g

41、t;　　氣缸總推力是指一個周期內(nèi)氣缸對外實際作功量。氣缸總推力的計算分為兩種情況。</p><p>　　1、系統(tǒng)運動時，氣缸總推力等于氣壓乘以活塞面積，實際中還要考慮效率系數(shù)，一般是0.3。計算公式為：</p><p><b>　　(2.4)</b></p><p>　　式中：F——氣功總推力（N）；</p><p>　

42、　——氣缸效率；一般＝0.3； </p><p>　　P——氣缸工作內(nèi)壓力（MPa）；</p><p>　　D ——氣缸直徑（mm）。 </p><p>　　由前面我們已經(jīng)知道，氣缸的內(nèi)壓力在3～5MPa，在這里我們?nèi)≈虚g值，所以P取4 MPa。因此：</p><p><b>　　(取=3.14)</b></p&g

43、t;<p><b>　　2.4 氣缸蓋</b></p><p>　　氣缸蓋用來封閉氣缸并構(gòu)成燃燒室。氣缸蓋用螺柱與氣缸體－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。氣缸蓋在內(nèi)燃機屬于配氣機構(gòu)，主要是用來封閉氣缸上部，構(gòu)成燃燒室，并做為凸輪軸和搖臂軸還有進排氣管的支撐，主要是把空氣吸到氣缸內(nèi)部，火花塞把可燃混合氣體點燃帶動活塞做功，廢氣從排氣管排出

44、。氣缸蓋是一個負荷嚴重而結(jié)構(gòu)又十分復(fù)雜的重要機件。要求其有足夠的強度、良好的耐熱性；同時材料還應(yīng)具有良好的澆鑄工藝性。氣缸蓋的結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛性。觸火面形狀應(yīng)符合圖紙要求。有足夠圓弧過度且光潔完整。受壓面和各種道腔應(yīng)分別符合規(guī)定的壓力試驗要求，各安裝座孔尺寸、形狀都應(yīng)符合精度要求。</p><p>　　氣缸蓋主要是通過螺栓與缸體連接，當(dāng)普通螺栓連接承受橫向載荷時，由于預(yù)緊力的作用，將在接合面間產(chǎn)生摩擦力來抵抗工作

45、載荷。這時，螺栓僅承受預(yù)緊力的作用，而且</p><p>　　預(yù)緊力不受工作載荷的影響，在連接承受工作載荷后仍保持不變。所以下面主要討論氣缸</p><p>　　蓋螺栓連接靜強度以及螺栓的疲勞強度。氣缸蓋螺栓連接靜強度計算公式如下[5]：</p><p><b>　　（2.5）</b></p><p>　　式中為螺栓所受

46、的預(yù)緊力，單位為N。</p><p>　　對螺栓的疲勞強度進行精確校核[5]：</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　（2.7） </p><p>　?。?.8） </p><p><b>　　（2.

47、9） </b></p><p>　　式中：――螺栓材料的對稱循環(huán)拉壓疲勞極限，Mpa；</p><p>　　――試件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時的材料常數(shù)，其值由試驗及下式?jīng)Q定：</p><p>　?。?.10） </p><p>　　根據(jù)試驗，對碳鋼0.1～0.2，對合金鋼0.2～0.3；&

48、lt;/p><p>　　――拉壓疲勞強度綜合影響系數(shù)；</p><p><b>　　S――安全系數(shù)；</b></p><p>　　――零件的疲勞極限；</p><p><b>　　――最大應(yīng)力；</b></p><p><b>　　――應(yīng)力幅。</b><

49、;/p><p><b>　　參數(shù)設(shè)計：</b></p><p>　　由于有密封性，，根據(jù)去中間值法，在此處取。在前面已經(jīng)計算出,所以：</p><p>　　則 （2.11）</p><p>　　材料選用10.9級的合金鋼，根據(jù)《機械設(shè)計》第

50、八版表5-8 螺栓、螺釘和螺柱的性能等級取，</p><p>　　靜載荷時，，所以： </p><p><b>　?。?.12） </b></p><p>　　由公式（2.5）得：</p><p>　　則 </p><p><b>　　變載

51、荷時：</b></p><p><b>　　對于合金鋼螺栓，～</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　查《機械設(shè)計》第八版附表3-6得，,。本文取</p><p>　　由公式（2.6）得：</p><p>　　則

52、 </p><p><b>　　2.5 燃燒室</b></p><p>　　燃燒室[6]的作用在于：通過進氣門吸入混合氣體加以壓縮、燃燒之后，再通過排氣門將燃燒過的氣體排出，燃燒室的形狀極其重要，是決定發(fā)動機各種性能的重要因素之一。發(fā)動機的主要性能，如動力性、燃油經(jīng)濟性、排氣的成分等，都與燃燒室的形狀有關(guān)。</p>

53、<p>　　按照燃燒室的形狀，可以把燃燒室分成以下幾種類型。</p><p>　?、僭∨栊稳紵遥盒螤詈唵?，容易布置火花塞。</p><p>　?、谛ㄐ稳紵遥簩ζ偷男镣橹狄筝^低，容易實現(xiàn)高壓縮比。</p><p>　?、郯肭蛐稳紵遥哼M排氣口的形狀平滑，但是火花塞的布置收到制約。</p><p>　?、芏嗲蛐稳紵遥汉桶肭?/p>

54、形燃燒室相比，火花塞的布置比較容易，而且可以布置多氣門。</p><p>　?、菸菁剐稳紵遥汉苋菀撞贾枚鄽忾T，適用于高性能發(fā)動機。 </p><p>　　本章有關(guān)計算結(jié)果如表2-1所示。</p><p>　　表2-1 氣缸相關(guān)參數(shù)的計算結(jié)果</p><p><b>　　3 連桿的設(shè)計</b></p>&

55、lt;p>　　連桿的作用是將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率。的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，并把作用在活塞上的力傳給曲軸以</p><p>　　輸出功率。連桿一般情況下選用中碳合金鋼或中碳鋼，當(dāng)然除此之外也可采用低碳合金鋼模鍛成形，并且進行機加工。</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

56、軸承與曲柄銷相連。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。摩托車單缸汽油機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><b>　　3.1 連桿的組成</b></p><p>　　如圖3.1所示，連桿由小頭、大頭和桿身組成[6]，通常由非調(diào)質(zhì)碳素鋼、鉻鋼、鉻鉬鋼鍛造或粉末冶金鑄造而成。小頭分為兩種，一種是直接壓

57、入活塞銷：另一種是壓入襯套，且在小頭頂部或桿身上設(shè)有油孔。此外也可在大頭設(shè)有噴油孔，向缸套或活塞噴油，進行潤滑和冷卻。此時噴油孔口處要加厚或倒角，避免引起應(yīng)力集中。</p><p>　　圖3.1 連桿各部位名稱</p><p>　　大頭的尺寸取決于連桿軸頸的尺寸。通常大頭由孔中心線水平切開，裝入半圓形滑動軸承，大頭內(nèi)攻有內(nèi)螺紋，用高強度螺釘連接。大頭為了準(zhǔn)確定位，通常在螺栓上設(shè)有定位銷或在

58、螺栓上增加定位結(jié)構(gòu)。最近，為了提高生產(chǎn)性和定位精度，也采用了斷口定位法，將大頭分割，取消定位銷。另外有的出于組裝需要，不分割大頭，采用滾針軸承。通常，由大頭的兩個側(cè)面和曲柄臂來確定連桿的推力方向。</p><p>　　設(shè)計連桿時，首先根據(jù)活塞、活塞銷、曲軸等確定小頭和大頭的孔徑、寬度和長度。然后根據(jù)負荷分析各處強度，最后確定其他尺寸。</p><p><b>　　3.1.1 小頭

59、</b></p><p>　　活塞及活塞銷的慣性力、活塞銷及襯套等壓入時的圓周方向應(yīng)力等作用于小頭部位。爆發(fā)力作用于下部。先求出這些負荷，然后再確定形狀，以保證足夠強度。</p><p><b>　　3.1.2 桿身</b></p><p>　　爆發(fā)力引起的壓縮力、慣性力引起的拉伸力、擺動引起中心周圍的彎矩等作用于連桿桿身。拉伸力和

60、壓縮力的最大值發(fā)生在上死點附近，彎矩的最大值發(fā)生在擺角最大時。</p><p><b>　　3.1.3 大頭 </b></p><p>　　為了減少對軸承產(chǎn)生的不良影響，必須對殼體剛性、安裝螺釘用锪孔處的強度、分割位置的開口負荷和螺釘強度進行仔細分析。要提高開口負荷，主要是提高螺釘分擔(dān)負荷，將螺栓做的盡量小，用盡可能大的軸向力連接。</p><p&

61、gt;<b>　　3.2 曲柄連桿比</b></p><p>　　曲柄連桿比是指曲柄半徑與連桿長度之比，簡稱為連桿比，用表示。由下式定義：</p><p><b>　　（3.1）</b></p><p>　　式中：――曲柄半徑，即曲柄銷中心到曲軸中心之間的距離；</p><p>　　――連桿長度，即

62、連桿大小頭軸線之間的距離。</p><p>　　連桿比不僅影響曲柄連桿機構(gòu)的運動特性，而且影響發(fā)動機的外形尺寸。值越大，連桿越矩，發(fā)動機的總高度（立式發(fā)動機）或總寬度（臥式發(fā)動機）越小。對于V形發(fā)動機，其總高度和總寬度都會減少。連桿過矩時易導(dǎo)致活塞在運動過程中與曲柄相碰。因此一般情況下現(xiàn)代摩托車發(fā)動機的連桿比，盡可能地采用矩連桿。</p><p><b>　　參數(shù)設(shè)計：</

63、b></p><p><b>　　取，那么連桿長度：</b></p><p>　　3.3 連桿承受的載荷</p><p>　　連桿承受的載荷主要是氣壓力和往復(fù)慣性力產(chǎn)生的交變載荷。其基本載荷是壓縮或拉伸。對于四行程發(fā)動機，最大拉伸載荷出現(xiàn)在進氣行程開始的上止點附近，其數(shù)值主要是活塞組和連桿計算斷面以上那部分連桿質(zhì)量的往復(fù)慣性力，即：<

64、;/p><p><b>　　（3.2） </b></p><p>　　式中： －－分別為活塞組和連桿計算斷面以上那部分的質(zhì)量。 </p><p>　　最大壓縮載荷出現(xiàn)在膨脹行程開始的上止點附近，其數(shù)值是最大爆發(fā)壓力產(chǎn)生的推力減上述的慣性力，即：</p><p><b>　?。?.3） </b><

65、;/p><p>　　式中：－－最大爆發(fā)壓力產(chǎn)生的推力。</p><p>　　3.4 連桿的角位移、角速度、角加速度</p><p>　　對于活塞[7]中心線通過曲軸中心線的如圖3.2所示的曲柄連桿機構(gòu)，曲柄半徑r與連桿長度的比值如前面公式（3.1）所示。</p><p>　　圖3.2 曲柄連桿機構(gòu)</p><p>　　則

66、 （3.4）</p><p>　　于是可以得到連桿的角位移 </p><p>　　當(dāng) 時，連桿角位移有最大值（取絕對值），即：</p><p><b>　　連桿的角速度:</b></p><p>

67、;<b>　?。?.5）</b></p><p>　　當(dāng)時，連桿角速度為最大值：</p><p><b>　　因為 </b></p><p>　　所以 rad/s </p><p>　　當(dāng)為90°和270°時，連桿角速度為0。<

68、;/p><p><b>　　連桿的角加速度：</b></p><p><b>　　（3.6）</b></p><p>　　當(dāng)和時，159270.8rad/s。</p><p>　　當(dāng)和時，連桿的角加速度為0。</p><p>　　4 活塞的設(shè)計與運動分析</p>&

69、lt;p>　　活塞構(gòu)成燃燒室的一部分。活塞通過往復(fù)運動將燃燒壓力轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)能量。在摩托車發(fā)動機中，活塞是第一個將燃料爆發(fā)力向外傳遞的零件，所以它也是第一個承受燃燒室內(nèi)高壓高溫強烈沖擊的零件。然而當(dāng)發(fā)動機無限接近于滿負荷工作時，頭部中心溫度將超過300℃，裙部的工作溫度也有150℃-180℃。鑒于活塞工作的特殊性，要求活塞具有較高的結(jié)構(gòu)強度和剛度，能承受高溫高壓，同時有較高的耐磨性、抗腐蝕性，在高溫下膨脹系數(shù)小、重量輕等。因此，摩托

70、車發(fā)動機上的活塞材料通常采用密度小、導(dǎo)熱性能好的高硅鋁合金鑄造。本文設(shè)計的活塞如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 活塞的剖視圖</p><p>　　4.1 活塞的功用及工作條件</p><p>　　活塞是曲柄連桿機構(gòu)的重要零件媒介，主要作用是承受燃燒氣體壓力和慣性</p><p>　　力，并將燃燒氣體壓力通過活塞銷傳給連桿，推動曲

71、軸旋轉(zhuǎn)對外做功。此外，活塞又是燃燒室的組成部分。</p><p>　　活塞是內(nèi)燃機中工作條件最嚴酷的零件。作用于活塞上的氣體壓力和慣性力都是周期變化的，燃燒瞬時作用于活塞上的氣體壓力很高，如增壓內(nèi)燃機的最高燃燒壓力可達14—16MPa。而且活塞還要承受在連桿傾斜位置時側(cè)壓力的周期性沖擊作用，在氣體壓力、往復(fù)慣性力和側(cè)壓力的共同作用下，可能引起活塞變形，活塞銷座開裂，活塞側(cè)部磨損等。由此可見，活塞應(yīng)有足夠的強度和剛

72、度，而且質(zhì)量要輕。</p><p>　　此外，活塞的運動速度和工作溫度高，潤滑條件差，因此摩擦損失大，磨損嚴重。要求應(yīng)具有良好的減摩性或采取特殊的表面處理。</p><p><b>　　4.2 活塞的材料</b></p><p>　　現(xiàn)代內(nèi)燃機廣泛使用鋁合金活塞。鋁合金導(dǎo)熱性好（比鑄鐵大3-4倍），密度?。s為鑄鐵的1/3）。因此鋁合金活塞慣性

73、力小，工作溫度低，溫度分布均勻，對改善工作條件減少熱應(yīng)力延緩機油變質(zhì)有利。目前所使用的鋁合金中都加入適當(dāng)?shù)墓瑁栽诒疚脑O(shè)計中活塞材料采用密度小、導(dǎo)熱性能好的高硅鋁合金鑄造。</p><p>　　此外，為了提高高硅鋁合金活塞的強度和硬度，并穩(wěn)定形狀尺寸，必須對活塞進行淬火和時效處理。</p><p>　　4.3 活塞的主要參數(shù)</p><p><b>　　

74、活塞缸徑為。</b></p><p><b>　　壓縮高度為。</b></p><p>　　頂岸（第一環(huán)槽至活塞頂端距離）。</p><p>　　采用三道環(huán)(其中兩道氣環(huán)，一道油環(huán))。</p><p>　　根據(jù)表4-1金屬的線性膨脹系數(shù)可知鋁的線性膨脹系數(shù)為23.2，單位1/℃。</p><

75、;p>　　表4-1 金屬的線性膨脹系數(shù)</p><p>　　4.4 活塞的運動分析</p><p>　　4.4.1 活塞位移</p><p>　　對于活塞[7]中心線過曲軸中心線的曲柄連桿機構(gòu)（如前面圖3.2所示），活塞的行程，根據(jù)活塞的運動規(guī)律，計算出活塞的位置隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律。 </p><p>　　活塞的位移為：

76、 </p><p><b>　　（4.1）</b></p><p>　　式中：－－為曲柄半徑和連桿長度比，前面已經(jīng)知道；</p><p><b>　?。瓰榍S半徑，。</b></p><p>　　最大位移量為： </p><p><b>

77、;　?。?.2）</b></p><p>　　由三角函數(shù)的性質(zhì)得 </p><p>　　由牛頓二項式，可將展開，則</p><p>　　圖4.2 活塞速度曲線</p><p>　　在實際計算中取前兩項已足夠精確。則活塞的位移可寫成：</p><p>　　位移X隨角度的變化關(guān)系可以用圖像表示如圖4.2所示。由

78、圖像和公式都可以看出，曲軸轉(zhuǎn)角從和時活塞的位移值，比從和時活塞的位移值大，而且值越大，其差值也越大。</p><p>　　4.4.2 活塞的速度</p><p>　　活塞速度的精確數(shù)值為：</p><p>　?。?.3） </p><p>　　對活塞的速度也可以進行近似計算，其近似值由對位移的近似計算式微分得到：</p&

79、gt;<p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　因此，活塞速度是兩個速度分量之和，可以看成是由和兩個簡諧部分組成。其圖像如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 活塞位移與曲線的轉(zhuǎn)角關(guān)系 </p><p>　　4.4.3 活塞的瞬時速度</p><p>　　根據(jù)活塞的位移規(guī)律，對曲

80、軸轉(zhuǎn)角求導(dǎo)得到活塞的瞬時速度V隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律：</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p>　　4.4.4 活塞的最高速度</p><p>　　當(dāng)時，此時活塞速度等于曲柄銷中心的圓周速度。但是這并不是活塞的最高速度?；钊谧罡咚俣葧r的曲柄轉(zhuǎn)角可以用v對微分求極值的方式求得：</p><p>&l

81、t;b>　　可以得到：</b></p><p><b>　　解此方程得：</b></p><p>　　（4.6） </p><p>　　因為時是不合理的，所以方程的合理根只能取 </p><p>　　

82、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)在偏向上止點一側(cè)。</p><p>　　不同的λ值其最大速度時的值也不同，λ值越大活塞速度的最大值也越大，相應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角也偏向上止點一側(cè)。</p><p>　　4.4.5 活塞的平均速度</p><p>　　活塞的平均速度是壓縮機的最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)之一，它直接反應(yīng)了往復(fù)

83、運動零件的高速性。曲柄旋轉(zhuǎn)一周時活塞的速度不斷發(fā)生變化，時快時慢，時正時負。</p><p>　?。?°～180°時v為正值；＝180°～360°時v為負值；＝0°、180°、360°時v＝0； ＝90°、270°時?；钊骄俣鹊谋磉_式為：</p><p><b>　　（4.7）<

84、/b></p><p>　　式中：S－－活塞行程； </p><p>　　n－－發(fā)動機轉(zhuǎn)速，本文n=3000 r/min； </p><p>　　T－－曲軸轉(zhuǎn)動一周所需要的時間。</p><p>　　活塞的平均速度雖然只能粗略地估計活塞運動的快慢，但它是表征發(fā)動機性能指標(biāo)的重要參數(shù)。它從一個方面反映樂發(fā)動機的強化程度，同時也在一定程度上

85、放映樂活塞和氣功之間相互摩擦的強烈程度。隨著活塞平均速度的提高，活塞和氣功磨損加劇。</p><p><b>　　參數(shù)設(shè)計：</b></p><p>　　活塞平均速度有公式（4.7）得：</p><p>　　4.4.6 活塞的加速度、最大加速度</p><p>　　根據(jù)活塞的瞬時速度規(guī)律，對曲軸轉(zhuǎn)角求導(dǎo)得到活塞的加速度j

86、隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律為：</p><p><b>　?。?.8）</b></p><p><b>　　（4.9）</b></p><p>　　從公式（4.8）和公式（4.9）中，我們可以得到活塞的加速度也可以看作是兩個簡諧運動之和，如圖4.4所示。</p><p>　　圖4.4 活塞加速度曲線<

87、;/p><p><b>　　活塞的加速度極值：</b></p><p>　　活塞加速度的極值是指活塞的最大正加速度和最大負加速度，由下式求得：</p><p>　　由此公式可以知道 或 </p><p>　　若，則或，從而相應(yīng)的加速度為：</p><p><b>　?。?.10）</

88、b></p><p>　　若，則，相應(yīng)的加速度為：</p><p>　　所以活塞的最大加速度（取絕對值）為：</p><p>　　5 基于UG軟件的三維建模</p><p>　　5.1 UG軟件介紹</p><p>　　UG[10]（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品

89、的一個產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。Unigraphics NX針對用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計的需求，提供了經(jīng)過實踐驗證的方案形式。UG同時也是用戶指南（user guide）和普遍語法（Universal Grammer）的縮寫；在DOTA中也被稱為幽鬼。</p><p>　　如今制造業(yè)面臨諸多的挑戰(zhàn)，我們只有通過開發(fā)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新，要完成成本的持續(xù)縮減以及收入和利潤

90、的逐漸增加。</p><p>　　多年來，美國通用汽車公司實施目前全球最大的虛擬產(chǎn)品開發(fā)項目一直都是UGS在支持，同時Unigraphics也是日本著名汽車零部件制造商的計算機應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并在全球汽車行業(yè)得到了很大的應(yīng)用。另外，UGS公司在航空領(lǐng)域也有很好的的表現(xiàn)：在美國的航空業(yè)，安裝了超過一萬套UG軟件，并且UG軟件的利用率也比較高；在北美汽輪機市場，UG軟件同樣占有80%之高的市場；除此之外在俄羅斯航空業(yè)，UG

91、軟件同樣具有很高的市場，市場占有率達到90%以上。在其他領(lǐng)域，比如說在發(fā)動機行業(yè)，UGS也占有領(lǐng)先地位，擁有如Pratt & Whitney和GE 噴氣發(fā)動機公司這樣的知名客戶。</p><p>　　5.2 UG軟件的優(yōu)勢及主要功能</p><p><b>　　優(yōu)勢：</b></p><p>　　UG軟件是當(dāng)今世界上在制造業(yè)上最先進的、

92、最全面的高端軟件?，F(xiàn)在社會中UG軟件被很多世界領(lǐng)先的制造商用來從事各個領(lǐng)域。當(dāng)然UG軟件更多的是用于汽車和航空方面。</p><p><b>　　主要功能：</b></p><p><b>　?、殴I(yè)設(shè)計</b></p><p><b>　?、飘a(chǎn)品設(shè)計</b></p><p>

93、<b>　　⑶仿真、確認和優(yōu)化</b></p><p><b>　?、萅C加工</b></p><p><b>　?、赡＞咴O(shè)計</b></p><p>　　⑹開發(fā)解決方案 [10]</p><p><b>　　5.3 三維建模</b></p>

94、<p>　　5.3.1 缸體的三維建模</p><p>　　通過UG軟件的命令建立缸體的基本外形[11-12]，具體如圖5.1所示。</p><p><b>　　圖5.1 缸體外形</b></p><p>　　因為活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動時會產(chǎn)生大量的熱，所以缸體必須具有很好的散熱效果，所以缸體的散熱片的設(shè)計很重要。在UG軟件中，我們

95、可以先選擇或創(chuàng)立正確的基準(zhǔn)面。運用命令創(chuàng)立基準(zhǔn)平面，然后再基準(zhǔn)平面上繪制草圖，繪制完草圖后退出草圖并進行拉伸。最后結(jié)果如圖5.2所示。</p><p>　　圖5.2 散熱片的建模</p><p>　　缸體在工作時必須被固定，所以在設(shè)計缸體時要設(shè)計固定裝置。利用UG軟件的草圖、拉伸、鏡像等命令。結(jié)果如圖5.3所示。</p><p><b>　　圖5.3 固定

96、裝置</b></p><p>　　氣缸的建模，直徑，貫通于整個零件。以上所有步驟最終結(jié)果如</p><p><b>　　圖5.4所示。</b></p><p><b>　　圖5.4 缸體</b></p><p>　　5.3.2 活塞的三維建模</p><p>　　

97、活塞的作用就是在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動，從而壓縮燃料提供動力，所以活塞要能夠與氣缸緊密配合，在本文活塞的最大外徑D=56mm，如圖5.5所示。</p><p><b>　　圖5.5 活塞外形</b></p><p>　　活塞內(nèi)部要通過活塞銷與連桿相連接，從而連桿在曲軸的帶動下使活塞作運動。所以在設(shè)計時要使活塞的內(nèi)部能夠與連桿相配合，并且要設(shè)計銷孔，以便于連接。如圖5.6所示

98、。</p><p><b>　　圖5.6 銷孔</b></p><p><b>　　5.4 零件的裝配</b></p><p>　　5.4.1 裝配的概述</p><p>　　裝配[13]是根據(jù)規(guī)定的技術(shù)要求將零件或部件進行配合和連接，使之成為半成品或成品的工藝過程。裝配是機器制造的最后環(huán)節(jié)，直接影

99、響機器的總體性能。</p><p>　　裝配精度是產(chǎn)品設(shè)計時根據(jù)使用性能要求規(guī)定的、裝配時必須保證的質(zhì)量指標(biāo)。產(chǎn)品的裝配精度所包括的內(nèi)容可根據(jù)機械的工作性能來確定，一般包括：</p><p>　?、畔嗷ノ恢镁?相互位置精度是指產(chǎn)品中相關(guān)零部件間的距離精度和相互位置精度。</p><p>　?、葡鄬\動精度 相對運動精度是指產(chǎn)品中有相對運動的零部件之間在運動方向

100、和相對速度上的精度。運動方向的精度常表現(xiàn)為部件間相對運動的平行度和垂直度。</p><p>　?、窍嗷ヅ浜暇?相互配合精度包括配合表面間的配合質(zhì)量和接觸質(zhì)量。配合質(zhì)量是零件配合表面之間達到規(guī)定的配合間隙或過盈的程度，它影響接觸強度，也影響配合質(zhì)量。</p><p>　　不難看出，各裝配精度間有密切的關(guān)系，相互位置精度是相對運動精度的基礎(chǔ)，相互配合精度對相對位置精度和相對運動精度的實現(xiàn)有

101、較大的影響。</p><p>　　保證裝配精度的工藝方法：</p><p>　　從保證機械產(chǎn)品精度的角度出發(fā)，常用的機械裝配方法有互換裝配法、分組裝配法、修配裝配法及調(diào)整裝配法。</p><p>　　裝配方法的具體選擇應(yīng)根據(jù)機器的使用性能、結(jié)構(gòu)特點和裝配精度要求，以及生產(chǎn)批量、現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)條件等因素綜合考慮。裝配尺寸鏈各環(huán)尺寸及公差需通過尺寸鏈的分析計算確定。<

102、;/p><p>　　5.4.2 活塞與活塞銷的轉(zhuǎn)配</p><p>　　活塞銷與活塞上的孔裝配時，要保證兩者之間的配合為過盈配合。本文設(shè)計的銷與孔的基本尺寸為，在冷態(tài)裝配時要求有的過盈量。所以裝配精度（過盈量）的公差。若按完全互換裝配法，將均等分配給活塞銷及銷孔，則尺寸分別為活塞銷和銷孔，精度等級相當(dāng)于級，顯然，制造很困難，也不經(jīng)濟。圖5.7為發(fā)動機活塞銷與與活塞上的銷孔的裝配關(guān)系。</

103、p><p>　　圖5.7 活塞銷與活塞的裝配關(guān)系 </p><p>　　采用分組裝配法，將原來公差同方向放大4倍，銷的尺寸為，孔的尺寸為，精度等級相當(dāng)于級，制造比較容易，也比較經(jīng)濟；按實際加工尺寸分為4組,分別用不同顏色標(biāo)記。裝配時相同顏色標(biāo)記的活塞銷和銷孔相配。具體分組情況見表5-1。</p><p>　　表5-1 活塞銷與活塞銷孔直徑分組</p>

104、<p><b>　　6 運動仿真</b></p><p>　　6.1 運動仿真的簡介</p><p>　　運動仿真模塊是CAE應(yīng)用軟件，用于運動機構(gòu)模型，分析其運動規(guī)律。該模型可以實現(xiàn)任何二維和三維機構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)分析，實現(xiàn)對于運動分析方案的管理及處理相關(guān)數(shù)據(jù)。</p><p>　　運動仿真模塊可以進行機構(gòu)的干涉分析，跟蹤零件

105、的運動軌跡，分析機構(gòu)中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。</p><p>　　實現(xiàn)運動仿真功能的步驟：1、建立場景；2、進行運動模型的構(gòu)建，包括設(shè)置連桿特性，設(shè)置運動副；3、進行運動參數(shù)的設(shè)置，同時電腦進行解決方案的運算并進行運動仿真動畫的輸出；4、結(jié)果的數(shù)據(jù)輸出和表格的輸出、變化曲線輸出，人為的進行機構(gòu)運動特性的分析。</p><p>　　6.2 零件裝配圖的運動仿真<

106、/p><p><b>　　操作步驟如下：</b></p><p>　　單擊菜單欄【起始】→【運動仿真】按鈕，進入運動仿真模塊。</p><p>　　擊運動仿真工具欄區(qū)的連桿特性和運動副模塊中的圖標(biāo) (連桿)，系統(tǒng)將會打開【連桿特性創(chuàng)建】對話框，建立連桿特性。</p><p>　　接下來要創(chuàng)建運動副，點擊連桿特性和運動副模塊中

107、的鉸鏈連接（運動副）按鈕后，將彈出一個對話框要求用戶選擇鉸鏈連接的類型，如圖6.1所示。</p><p>　　圖6.1 運動副的建立</p><p>　　進行運動參數(shù)的設(shè)置，提交運動仿真模型數(shù)據(jù)，同時進行運動仿真動畫的輸出和運動過程的控制，UG的運動分析類型有兩類：靜態(tài)分析和動力學(xué)分析。在這個設(shè)計里，選用動力學(xué)分析，如圖6.2所示，設(shè)置時間與步數(shù)。</p><p>

108、　　圖6.2 參數(shù)設(shè)置 圖6.3 動畫示意圖</p><p>　　點擊命令，即可進入動畫演示，如圖6.3所示。</p><p>　　運動分析結(jié)果的圖表輸出，點擊功能菜單區(qū)運動分析模塊中的生成圖表按鈕，將會生成圖表，如圖6.4所示。</p><p><b>　　圖6.4 時間表格</b>&l

109、t;/p><p>　　由圖6.4可以分析出，隨著零件的運動位移與時間成二次函數(shù)關(guān)系，隨著時間的增加，位移成拋物線式增長。</p><p>　　點擊列出運動連接命令，可以導(dǎo)出連接信息，如圖6.5所示。</p><p><b>　　圖6.5 連接信息</b></p><p>　　7 缸體的加工工藝規(guī)程設(shè)計</p>

110、<p>　　7.1 確定毛坯的制造形式</p><p>　　摩托車氣缸采用單體式，要求材料能夠耐高溫、質(zhì)量輕。故缸體的材料為鋁合金，毛坯為鑄造，生產(chǎn)類型為大批量。</p><p>　　7.2 氣缸體的加工工藝特點</p><p>　　氣缸的主要特點是尺寸較大，形狀較復(fù)雜，壁薄，有若干精度要求較高的平面和孔，還有許多連接其它零件的小孔。氣缸機械加工主要的特點

111、是加工平面主要用銑、磨等，孔加工主要用擴、鉸、磨等。</p><p>　　由于缸體的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此在加工過程中如何去保證各表面間的相互位置精度是重要問題，所以在加工中通常要考慮一下問題：</p><p>　?、倬庸さ膭澐?當(dāng)剛性好內(nèi)應(yīng)力小毛坯精度較高時，這時我們可以不劃分加工階段，可以先粗、精加工基準(zhǔn)面，然后再粗、精加工孔。但是當(dāng)粗加工能夠引起非常顯著的變形時，通常是交替進行平面和

112、孔的加工，即先粗加工后精加工以后。一個零件雖然有很多平面要進行加工但是面與面之間的加工精度是不同的。當(dāng)表面加工精度較高時，往往要經(jīng)過很多次的加工；當(dāng)表面加工精度低時，只需要經(jīng)過一兩次的加工就可以了。所以在制定工藝順序時，往往要抓住表面加工精度較高的這個問題。一個零件的工藝過程通常是以某些表面的加工為中心反復(fù)進行的，對于安排工藝順序的原則就是:基面先行，先主后次，先粗后精，先面后孔。</p><p>　?、诙ㄎ换鶞?zhǔn)

113、的選擇 選一個支撐面和兩個盡可能遠的孔。</p><p><b>　　7.3 基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　粗基準(zhǔn)的選擇原則[15]：</p><p>　?、偃绻仨毷紫缺ＷC工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為基準(zhǔn)。</p><p>　?、谌绻仨毷紫缺ＷC某重要表面的加工余量均勻，

114、則應(yīng)該選擇該表面作為粗基準(zhǔn)。</p><p>　?、哿慵嫌休^多地加工表面時，為使各加工表面得到足夠的加工余量，應(yīng)選擇毛坯上加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。</p><p>　　精基準(zhǔn)的選擇原則[15]：</p><p>　?、倩鶞?zhǔn)重合原則；②基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；③互為基準(zhǔn)原則；④自為基準(zhǔn)原則。</p><p>　　7.4 制定工藝路線</p&

115、gt;<p>　　因為缸體的精度要求較高，所以加工階段分為：粗加工階段，精加工階段。加工中包括銑、磨、擴、鉸等。</p><p><b>　　加工工藝路線如下：</b></p><p>　　工序1：備料、鑄造 鑄造、清理</p><p>　　工序2：熱處理

116、 時效處理</p><p>　　工序3：粗、半精銑外圓</p><p>　　工序4：粗、精銑上頂面</p><p>　　工序5：粗、精磨上頂面</p><p>　　工序6：粗、精銑下底面</p><p>　　工序7：粗、精磨下底面</p><p>　　工序8：粗、精鏜的孔

117、 </p><p><b>　　工序9：擴的孔</b></p><p><b>　　工序10：鉸的孔</b></p><p><b>　　工序11：擴的孔</b></p><p><b>　　工序12：鉸的孔</b></p><

118、;p><b>　　工序13：去毛刺</b></p><p>　　工序14：檢測入庫 入庫時涂上一層油</p><p>　　7.5 加工余量及切削用量的確定</p><p>　　機械加工余量[17]對工藝過程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工質(zhì)量，余量過大，不但增加機械加工勞動量，而且增加了

119、材料、刀具、能源的消耗，從而增加了成本，所以必須合理地安排加工余量。</p><p>　　綜合考慮書《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》關(guān)于加工余量的確定方面的知識，本文設(shè)定上頂面與下底面的加工余量為4mm，的孔的余量為5.5mm，的孔的加工余量為2mm，的孔的加工余量為2mm，外圓的加工余量為3mm。</p><p>　　切削用量是指切削速度、進給量(或進給速度)和背吃刀量(切削深度)，三者又稱為

120、切削用量三要素。</p><p>　　基本工時是機動時間和輔助時間的和。其中，機動時間為切削工件的時間，而輔助工時是為保證基本工藝過程的實現(xiàn)，必須進行的各種輔助性操作所消耗的時間，如機械加工工序中裝卸工件、進退刀、測量、自檢、轉(zhuǎn)換刀架、開停車等。</p><p>　　由于現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，機床的性能也越來越優(yōu)異，為了節(jié)約時間，上述加工工序可以在盡可能少的機床上完成。</p>&

121、lt;p>　　工序3 ：在粗銑、半精銑外圓時，銑床選用X5012銑床，刀具為的硬質(zhì)合金銑刀。</p><p><b>　?、糯帚娡鈭A時</b></p><p>　　根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》表4-58確定進給量，，，，則轉(zhuǎn)速為：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p&g