连杆体设计说明书（通用3篇）
连杆体设计说明书 篇1
连杆设计说明书
课程设计要求：
1.了解活塞、连杆、曲轴的设计基准、工艺基准、和加工基准。2.正确的表达零件的形状，合理布置试图。3.正确理解和标注尺寸公差和形位公差。4.能读懂图样上的技术要求。5.正确编写课程设计说明书。
6.熟练掌握AutoCAD绘制工程图纸。连杆的作用
连杆的作用是将活塞承受的力传给曲轴，并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等零件组成，连杆体与连杆盖分为连杆小头、杆身和连杆大头。连杆小头用来安装活塞销，以连接活塞。连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。一般做成分开式，与杆身切开的一半称为连杆盖，二者靠连杆螺栓连接为一体。连杆轴瓦安装在连杆大头孔座中，与曲轴上的连杆轴颈装和在一起，是发动机中最重要的配合副之一。常用的减磨合金主要有白合金、铜铅合金和铝基合金。
连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。连杆是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。传统连杆加工工艺中其材料一般采用45钢、40Ｃr或40MnB等调质钢。
连杆组
连杆组包括连杆体、连杆盖、小头衬套、连杆瓦、连杆螺栓、连杆螺母等。在三维造型时，可以将连杆体、盖、螺栓等作为一体，因小头衬套材料为铜铅合金，可以分开造型，然后组装成一体进行分析。
一般认为连杆小头随活塞组作往复运动，连杆大头作随曲拐作旋转运动，连杆杆身作复杂的平面运动。
将连杆组件的质量转换成集中于活塞销中心的往复质量m1和集中于曲柄销的旋转质量m2。根据力学原理：质量转换必须满足下列3个条件： ① 质量不变：简化前后的质量不变； ② 质心位置不变：系统质心与连杆组质心重合。
③ 系统对质心的转动惯量不变：简化的质量对质心的转动惯量之和应等于原来的转动惯量； 连杆的受力
连杆是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。
连杆螺栓
连杆螺栓是连接连杆大端与轴承座的至关重要的连接螺栓。连杆螺栓的受力：
二冲程柴油机的连杆螺栓：预紧力。
四冲程柴油机的连杆螺栓：预紧力，惯性力拉伸，大端变形产生附加弯矩； 材料：选用韧性好，强度高的优质碳钢或合金钢；
结构：耐疲劳的柔性结构(增加螺栓长度，减小螺栓杆部直径以增加螺栓柔 度)；精细加工螺栓螺纹；断面变化处及螺纹处采用大圆角过渡；保证螺 栓 头与螺母支承平面与螺纹中心线垂直。
连杆螺栓的类型：用螺帽连接与不用螺帽连接两类。
连杆螺栓的安装：必须严格按照说明书规定（安装预紧力的大小、预紧方法、预紧次序等）。
连杆损坏形式
连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。传统连杆加工工艺中其材料一般采用45钢、40Ｃr或40MnB等调质钢，但现在国外所广泛采用的先进连杆裂解（conrod fracture splitting）的加工技术要求其脆性较大，硬度更高，因此，德国汽车企业生产的新型连杆材料多为C70S6高碳微合金非调质钢、SPLITASCO系列锻钢、frACTIM锻钢和S53CV-FS锻钢等(以上均为德国din标准)。合金钢虽具有很高强度，但对应力集中很敏感。所以，在连杆外形、过渡圆角等方面需严格要求，还应注意表面加工质量以提高疲劳强度，否则高强度合金钢的应用并不能达到预期果。
对连杆的要求：
①连杆应耐疲劳、抗冲击，具有足够的强度和刚度。②连杆长度应尽量短，以降低发动机的高度和总重量。
③要求连杆轴承工可靠寿命长重量加工容易拆装维修方便。
连杆的工艺特点
(1)连杆体和盖厚度不一样，改善了加工工艺性。连杆盖厚度为31mm，比连杆杆厚度单边小3.8mm，盖两端面精度产品要求不高，可一次加工而成。由于加工面小，冷却条件好，使加工振动和磨削烧伤不易产生。连杆杆和盖装配后不存在端面不一致的问题，故连杆两端面的精磨不需要在装配后进行，可在螺栓孔加工之前。螺栓孔、轴瓦对端面的位置精度可由加工精度直接保证，而不会受精磨加工精度的影响。
(2)连杆小头两端面由斜面和一段窄平面组成。这种楔形结构的设计可增大其承压面积，以提高活塞的强度和刚性。在加工方面，与一般连杆相比，增加了斜面加工和小头孔两斜面上倒角工序；用提高零件定位及压头导向精度来避免衬套压偏现象的发生，但却增加了压衬套工序加工的难度。
(3)带止口斜结合面。连杆结合面结构种类较多，有平切口和斜切口，还有键槽形、锯齿形和带止口的。该连杆为带止口斜结合面。
精加工基准采用了无间隙定位方法，在产品设计出定位基准面。在连杆杆和总成的加工中，采用杆端面、小头顶面和侧面、大头侧面的加工定位方式；在螺栓孔至止口斜结合面加工工序的连杆盖加工中，采用了以其端面、螺栓两座面、一螺栓座面的侧面的加工定位方法。这种重复定位精度高且稳定可靠的定位、夹紧方法，可使零件变形小，操作方便，能通用于从粗加工到精加工中的各道工序。由于定位基准统一，使各工序中定位点的大小及位置也保持相同。这些都为稳定工艺、保证加工精度提供了良好的条件。
连杆加工的工艺流程
连杆加工的工艺流程是：拉大小头两端面——粗磨大小头两端面→拉连杆大小头侧定位面→拉连杆盖两端面及杆两端面倒角→拉小头两斜面→粗拉螺栓座面，拉配对打字面、去重凸台面及盖定位侧面→粗镗杆身下半圆、倒角及小头孔→粗镗杆身上半圆、小头孔及大小头孔倒角→清洗零件→零件探伤、退磁→精铣螺栓座面及R5圆弧→铣断杆、盖→小头孔两斜端面上倒角→精磨连杆杆身两端面→加工螺栓孔→拉杆、盖结合面及倒角→去配对杆盖毛刺→清洗配对杆盖→检测配对杆盖结合面精度→人工装配→扭紧螺栓→打印杆盖配对标记号→粗镗大头孔及两侧倒角→半精镗大头孔及精镗小头衬套底孔→检查大头孔及精镗小头衬套底孔精度→压入小头孔衬套→称重去重→精镗大头孔、小头衬套孔→清洗→最终检查→成品防锈。
设计小结
本次设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。它在我们大学四年的大学生活中占有重要的地位，因此，我对本次课程设计非常重视。
我们这次的设计、学习是分阶段进行的，还不能做到全局把握，面面俱到，因而不可避免地会出现一些问题和缺点。通过对本次课程设计过程及老师指点的回顾和总结，可以系统地分析一下整个设计、学习过程中所存在的问题。通过总结，还可以把平时听课时还没有弄懂、弄透的问题加以学习巩固，以获得更多的收获，更好的达到课程设计的预期目的和意义。
此次课程设计对给定的零件图分析并进行CAD绘图，考查了我们对零件图的读图能力以及CAD的使用能力，利用近两个星期的课程设计，加深了对所学知识的理解，有助于今后工作。本次课程设计使我更加熟练的掌握了AUTOCAD的使用方法，并获得了很多以前没有学到的使用技巧。
汽车曲柄连杆机构设计 篇2
摘要
本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考，对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。
首先，以运动学和动力学的理论知识为依据，对曲柄连杆机构的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析，并得到了精确的分析结果。其次分别对活塞组、连杆组以及曲轴进行详细的结构设计，并进行了结构强度和刚度的校核。再次，应用三维CAD软件：Pro/Engineer建立了曲柄连杆机构各零部件的几何模型，在此工作的基础上，利用Pro/E软件的装配功能，将曲柄连杆机构的各组成零件装配成活塞组件、连杆组件和曲轴组件，然后利用Pro/E软件的机构分析模块(Pro/Mechanism)，建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型，进行运动学分析和动力学分析模拟，研究了在不考虑外力作用并使曲轴保持匀速转动的情况下，活塞和连杆的运动规律以及曲柄连杆机构的运动包络。仿真结果的分析表明，仿真结果与发动机的实际工作状况基本一致，文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型、优化设计提供了一种新思路。
关键词：发动机；曲柄连杆机构；受力分析；仿真建模；运动分析；Pro/E
I
黑龙江工程学院本科生毕业设计
ABSTRACT
This article refers to by the Jeeta EA113 gasoline engine’s related parameter achievement, it has carried on the structural design compution for main parts of the crank link mechanism in the gasoline engine with four cylinders, and has carried on theoretical analysis and simulation analysis in computer in kinematics and dynamics for the crank link mechanism.First, motion laws and stress in movement about the crank link mechanism are analyzed in detail and the precise analysis results are obtained.Next separately to the piston group, the linkage as well as the crank carries on the detailed structural design, and has carried on the structural strength and the rigidity examination.Once more, applys three-dimensional CAD software Pro/Engineer establishing the geometry models of all kinds of parts in the crank link mechanism, then useing the Pro/E software assembling function assembles the components of crank link into the piston module, the connecting rod module and the crank module, then using Pro/E software mechanism analysis module(Pro/Mechanism), establishes the multi-rigid dynamics model of the crank link, and carries on the kinematics analysis and the dynamics analysis simulation, and it studies the piston and the connecting rod movement rule as well as crank link motion gear movement envelopment.The analysis of simulation results shows that those simulation results are meet to true working state of engine.It also shows that the simulation method introduced here can offer a new efficient and convenient way for the mechanism choosing and optimized design of crank-connecting rod mechanism in engine.Key words: Engine；Crankshaft-Connecting Rod Mechanism；Analysis of Force；Modeling of Simulation；Movement Analysis；Pro/E
II
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目录
摘要 ······································································································· I Abstract ································································································· II 第1章 绪论 ································································ 错误！未定义书签。
1.1 选题的目的和意义 ··············································· 错误！未定义书签。1.2 国内外的研究现状 ··············································· 错误！未定义书签。1.3 设计研究的主要内容 ············································ 错误！未定义书签。
第2章 曲柄连杆机构受力分析 ···································· 错误！未定义书签。
2.1 曲柄连杆机构的类型及方案选择 ····························· 错误！未定义书签。2.2 曲柄连杆机构运动学 ············································ 错误！未定义书签。
2.1.1 活塞位移 ·················································· 错误！未定义书签。2.1.2 活塞的速度 ··············································· 错误！未定义书签。2.1.3 活塞的加速度 ············································ 错误！未定义书签。2.2 曲柄连杆机构中的作用力 ······································ 错误！未定义书签。
2.2.1 气缸内工质的作用力 ··································· 错误！未定义书签。2.2.2 机构的惯性力 ············································ 错误！未定义书签。2.3 本章小结 ··························································· 错误！未定义书签。
第3章 活塞组的设计 ·················································· 错误！未定义书签。
3.1 活塞的设计 ························································ 错误！未定义书签。
3.1.1 活塞的工作条件和设计要求 ·························· 错误！未定义书签。3.1.2 活塞的材料 ··············································· 错误！未定义书签。3.1.3 活塞头部的设计 ········································· 错误！未定义书签。3.1.4 活塞裙部的设计 ········································· 错误！未定义书签。3.2 活塞销的设计 ····················································· 错误！未定义书签。
3.2.1 活塞销的结构、材料 ··································· 错误！未定义书签。3.2.2 活塞销强度和刚度计算 ································ 错误！未定义书签。3.3 活塞销座 ··························································· 错误！未定义书签。
3.3.1 活塞销座结构设计 ······································ 错误！未定义书签。
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3.3.2 验算比压力 ··············································· 错误！未定义书签。3.4 活塞环设计及计算 ··············································· 错误！未定义书签。
3.4.1 活塞环形状及主要尺寸设计 ·························· 错误！未定义书签。3.4.2 活塞环强度校核 ········································· 错误！未定义书签。3.5 本章小结 ··························································· 错误！未定义书签。
第4章 连杆组的设计 ·················································· 错误！未定义书签。
4.1 连杆的设计 ························································ 错误！未定义书签。
4.1.1 连杆的工作情况、设计要求和材料选用 ··········· 错误！未定义书签。4.1.2 连杆长度的确定 ········································· 错误！未定义书签。4.1.3 连杆小头的结构设计与强度、刚度计算 ··········· 错误！未定义书签。4.1.4 连杆杆身的结构设计与强度计算 ···················· 错误！未定义书签。4.1.5 连杆大头的结构设计与强度、刚度计算 ··········· 错误！未定义书签。4.2 连杆螺栓的设计 ·················································· 错误！未定义书签。
4.2.1 连杆螺栓的工作负荷与预紧力 ······················· 错误！未定义书签。4.2.2 连杆螺栓的屈服强度校核和疲劳计算 ·············· 错误！未定义书签。4.3 本章小结 ··························································· 错误！未定义书签。
第5章 曲轴的设计 ····················································· 错误！未定义书签。
5.1 曲轴的结构型式和材料的选择 ································ 错误！未定义书签。
5.1.1 曲轴的工作条件和设计要求 ·························· 错误！未定义书签。5.1.2 曲轴的结构型式 ········································· 错误！未定义书签。5.1.3 曲轴的材料 ··············································· 错误！未定义书签。5.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 ···················· 错误！未定义书签。
5.2.1 曲柄销的直径和长度 ··································· 错误！未定义书签。5.2.2 主轴颈的直径和长度 ··································· 错误！未定义书签。5.2.3 曲柄 ························································ 错误！未定义书签。5.2.4平衡重 ····················································· 错误！未定义书签。5.2.5 油孔的位置和尺寸 ······································ 错误！未定义书签。5.2.6 曲轴两端的结构 ········································· 错误！未定义书签。5.2.7 曲轴的止推 ··············································· 错误！未定义书签。5.3 曲轴的疲劳强度校核 ············································ 错误！未定义书签。
5.3.1 作用于单元曲拐上的力和力矩 ······················· 错误！未定义书签。
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5.3.2 名义应力的计算 ········································· 错误！未定义书签。5.4 本章小结 ··························································· 错误！未定义书签。
第6章 曲柄连杆机构的创建 ······································· 错误！未定义书签。
6.1 对Pro/E软件基本功能的介绍 ································· 错误！未定义书签。6.2 活塞的创建 ························································ 错误！未定义书签。
6.2.1 活塞的特点分析 ········································· 错误！未定义书签。6.2.2 活塞的建模思路 ········································· 错误！未定义书签。6.2.3 活塞的建模步骤 ········································· 错误！未定义书签。6.3 连杆的创建 ························································ 错误！未定义书签。
6.3.1 连杆的特点分析 ········································· 错误！未定义书签。6.3.2 连杆的建模思路 ········································· 错误！未定义书签。6.3.3 连杆体的建模步骤 ······································ 错误！未定义书签。6.3.4 连杆盖的建模 ············································ 错误！未定义书签。6.4 曲轴的创建 ························································ 错误！未定义书签。
6.4.1 曲轴的特点分析 ········································· 错误！未定义书签。6.4.2 曲轴的建模思路 ········································· 错误！未定义书签。6.4.3 曲轴的建模步骤 ········································· 错误！未定义书签。6.5 曲柄连杆机构其它零件的创建 ································ 错误！未定义书签。
6.5.1 活塞销的创建 ············································ 错误！未定义书签。6.5.2 活塞销卡环的创建 ······································ 错误！未定义书签。6.5.3 连杆小头衬套的创建 ··································· 错误！未定义书签。6.5.4 大头轴瓦的创建 ········································· 错误！未定义书签。6.5.5 连杆螺栓的创建 ········································· 错误！未定义书签。6.6 本章小结 ··························································· 错误！未定义书签。
第7章 曲柄连杆机构运动分析 ···································· 错误！未定义书签。
7.1 活塞及连杆的装配 ··············································· 错误！未定义书签。
7.1.1 组件装配的分析与思路 ································ 错误！未定义书签。7.1.2 活塞组件装配步骤 ······································ 错误！未定义书签。7.1.3 连杆组件的装配步骤 ··································· 错误！未定义书签。7.2 定义曲轴连杆的连接 ············································ 错误！未定义书签。7.3 定义伺服电动机 ·················································· 错误！未定义书签。
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7.4 建立运动分析 ····················································· 错误！未定义书签。7.5 进行干涉检验与视频制作 ······································ 错误！未定义书签。7.6 获取分析结果 ····················································· 错误！未定义书签。7.7 对结果的分析 ····················································· 错误！未定义书签。7.8 本章小结 ··························································· 错误！未定义书签。
结论 ············································································ 错误！未定义书签。参考文献 ····································································· 错误！未定义书签。致谢 ············································································ 错误！未定义书签。附录 ············································································ 错误！未定义书签。
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实验五平面连杆机构创新设计实验 篇3
一、实验目的
设计平面机构，并对所设计的机构进行拼接，完成机构特有的运动特性。
二、实验仪器
8个创新组合实验台
三、实验要求
（1）每组设计两种不同的机构，其中一种机构从选题部分设计题目中进行选择，另一种机构自行命题，可以来源于参考书、网络或者现实生活中的机构，要求至少有两种基本连杆机构。要求在设计过程中利用一种创新设计方法对方案进行分析。
（2）每种机构都能实现其特定的运动特性。例如，牛头刨床要实现急回运动。通过查阅资料确定机构的运动特性。
（3）在报告上绘制初始方案的机构运动简图。
（4）实验报告请自行打印，将设计方案在课前准备好，填写到报告上。（5）每班分成7-8组，每组3-4人。
（6）实验时自备三角板、圆规和草稿纸等文具。
四、选题部分设计题目：（每组任选一个）
蒸汽机机构、精压机机构、牛头刨床机构、插床机构、筛料机构、行程放大机构。
机构具体要求：
（一）蒸汽机机构：
要求：1.实现活塞的往复运动；
2.运动传递由电机→曲柄→……→滑块。
（二）精压机机构
要求：构件平稳下压，物料受载均衡
（三）牛头刨床主切削运动机构
要求：具有急回特性,运动传递由电机→齿轮减速→导杆→……→滑块
（四）插床机构 要求：1.具有急回特性。
2.插刀实现大行程往复运动。
3.运动传递由电机→齿轮减速→原动件曲柄→……→输出件插刀
（五）筛料机构
要求：1.具有急回特性。
2.加速度变化较大。
（六）行程放大机构：
要求：实现行程放大
五、报告要求
选题报告要求：
（一）选题机构名称；
（二）选题机构运动要求及特点；
（三）利用功能分析法及设计目录对设计方案进行简单分析；
（四）设计的机构简图；
（五）实验中机构运动状况分析；
（六）改进后的机构简图。
自命题报告要求：
（一）命题机构名称；
（二）命题机构运动要求及特点；
（三）对设计方案进行简单分析；
（四）所设计的结构简图；
（五）实验中机构运动状况分析；