1、摘要 I 摘 要 本文对单缸柴油机的主要零部件（活塞）进行了结构设计计算，并对活塞进 行了有关运动学和动力学的理论分析与实体模型的创建（运用 Pro/E） 。 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。其次对活 塞组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 建立了活塞的几何模型，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 组件进行装配并进行运动仿真分析。 关键字关键字：受力分析
2、；运动分析；Pro/E 建模 目录 II 目录 第 1 章 引言 . 1 1.1 选题背景 1 1.2 研究目标和意义 1 1.3 研究主要内容 2 第 2 章 活塞运动规律的研究 . 3 2.1 活塞位移. 4 2.2 活塞的速度 5 2.3 活塞的加速度 5 第 3 章 活塞组的设计 . 6 3.1 活塞的设计 6 3.1.1 活塞的工作条件和设计要求 6 3.1.2 活塞的材料 7 3.1.3 活塞头部的设计 7 3.1.4 活塞裙部的设计 12 3.2 活塞销的设计 15 3.2.1 活塞销的结构、材料 15 3.2.2 活塞销强度和刚度计算 15 3.3 活塞销座 16 3.3.1
3、活塞销座结构设计 16 3.3.2 验算比压力 17 3.4 活塞环设计及计算 17 3.4.1 活塞环形状及主要尺寸设计 17 3.4.2 活塞环强度校核 17 3.5 本章小结 19 第 4 章 活塞的建模 . 20 4.1 对 Pro/E 软件基本功能的介绍 . 20 4.2 活塞的建模 20 4.2.1 活塞的特点分析 20 目录 III 4.2.2 活塞的建模思路 20 4.2.3 活塞的建模步骤 21 结束语 26 参考文献 27 致谢 28 第 1 章 引言 1 第1章 引言 1.1 选题背景 多刚体动力学模拟是近十年发展起来的机械计算机模拟技术，提供了在设计 过程中对设计方案进
4、行分析和优化的有效手段，在机械设计领域获得越来越广泛 的应用。它是利用计算机建造的模型对实际系统进行实验研究，将分析的方法用 于模拟实验，充分利用已有的基本物理原理，采用与实际物理系统实验相似的研 究方法，在计算机上运行仿真实验。目前多刚体动力学模拟软件主要有 Pro/Mechanics，Working model 3D，ADAMS 等。多刚体动力学模拟软件的最大优 点在于分析过程中无需编写复杂仿真程序，在产品的设计分析时无需进行样机的 生产和试验。对内燃机产品的部件装配进行机构运动仿真，可校核部件运动轨迹， 及时发现运动干涉；对部件装配进行动力学仿真，可校核机构受力情况；根据机 构运动约束及保证性能最优的目标进行机构设计优化，可最大限度地满足性能要 求，对设计提供指导和修正 2。目前国内大学和企业已经已进行了机构运动、动力 学仿真方面的研究和局部应用，能在设计初期及时发现内燃机曲柄连杆机构干涉， 校核配气机构运动、动力学性能等，为设计人员提供了基本的设计依据 3-4。 目前国内外对发动机曲柄连杆机构的动力学分析的方法很多，而且已经完善 和成熟。其中机构运动学分析是研究两个或
