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4.2.1 气缸内气体的作用力 21
4.2.2 曲轴连杆机构的惯性力 22
5 活塞组设计 23
5.1 活塞组的设计要求 23
5.2 活塞的材料 23
5.4 活塞裙部 25
5.5 活塞销的设计 26
5.5.1活塞销与销座的结构设计 26
5.5.2 活塞销强度和刚度校核 27
6 连杆组设计 28
6.1 连杆的设计 28
6.1.1 连杆的结构以及材料的选择 28
6.1.2连杆长度的确定 29
6.1.3 连杆小头以及连杆大头的设计 29
7 曲轴的设计 31
7.1 曲轴的结构型式和材料的选择 31
7.1.1 曲轴的工作条件和设计要求 31
7.1.2 曲轴的结构型式 31
7.1.3 曲轴的材料 32
7.2 曲轴的主要尺寸的确定 33
7.2.1 主轴颈的直径和长度 33
7.2.2 曲柄的设计 34
7.2.3 平衡重块的设计 34
8 基于UGNX的三文运动仿真 36
8.1 运动方案的创建步骤 36
8.2 创建连杆 36
8.3 创建运动副 38
8.3.1 运动副的创建步骤 38
8.3.2 连杆选择 39
8.3.3 本次使用的运动副类型 39
8.4 创建驱动 42
8.5 图表与电子表格 42
8.5.1 仿真结果 43
9 总结与展望 46
致谢 48
参考文献 49
1 绪论
1.1课题研究的意义
曲柄连杆机构是发动机的传递运动和动力的机构，通过它把活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。曲柄连杆机构是发动机中主要的受力部件，其工作可靠性就决定了发动机工作的可靠性。随着发动机强化指标的不断提高，机构的工作条件更加复杂。在多种周期性变化载荷的作用下，曲柄连杆机构设计成为关键性问题。由于目前市场对发动机的性能和质量要求越来越高，因而导致了曲轴、连杆及活塞研究、设计和制造技术的迅猛发展。
本次发动机机体的设计，是站在已有发动机的基础上的一次自主研发的尝试，通过运用先进的材料和合理的结构设计出一台自主开发的发动机机体，并使发动机得到优化，减轻发动机的质量，从机体这一方面使整车具有更好的动力性和经济性。
1.2 汽车工业发展与现状
2009年，我国的汽车销量以1350万的成绩，超过美国、日本和欧洲大陆，名列榜首。但是这些销量中的绝大多数品牌为与我国企业合作的跨国公司。造成这一局面的主要原因是我国缺少对汽车核心技术的掌握。所以目前汽车的核心技术和自主研发是我国汽车业所要努力的方向，对我国汽车业有着至关重要的意义。
据统计，我国规模以上汽车用柴油机曲轴生产厂家约108家，主要分布在山东、辽宁、江苏、浙江、安徽、湖南等省。与其他配件相比，曲轴企业的区域聚集特点更加明显，区域集中度比较高。之所以形成这种格局，一是由于这些区域工业基础雄厚，金属加工能力强;二是这些省份分布着重要的曲轴配套企业——柴油机厂。
全球主要曲轴生产商包括德国蒂森克虏伯、印度巴勒特、日本住友。其中德国蒂森克虏伯是世界第一大曲轴生产商，拥有铁矿、轧钢以及锻造加工等产业链的中上游全部资源，为美国康明斯以及其它主要汽车用汽柴油机生产商配套曲轴，每年可锻造曲轴毛坯约1200万支，加工曲轴成品约100万支。蒂森克虏伯一直筹划在中国投资设立公司，生产曲轴、连杆等汽车零部件，开拓中国市场。印度巴勒特也拥有和蒂森克虏伯相似的产业链资源，已经在全球建立了9个分厂，技术、资金和研发能力较高。日本住友为日本大型工业集团，其生产的曲轴主要给丰田、本田等大型汽车制造商配套。目前的国际市场竞争主要在这几个大型曲轴制造商中展开。