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连杆工艺设计及有限元分析(有cad原图).rar

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    连杆 工艺 设计 有限元分析 cad 原图
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    本科毕业设计论文题 目连杆工艺设计及有限元分析专业名称 机械设计及其自动化 学生姓名 梁 乐 指导教师 李 郁 毕业时间 二零一四年六月 毕业 任务书设 计 论 文一、题目连杆的工艺设计及有限元分析二、指导思想和目的要求连杆生产和加工是汽车业的重中之重,工艺技术也成为一个国家制造业发展的标志,利用良好的工艺技术可以完成很多以前不能完成任务,而且加工的准确性精度和耐用度都可以得到很好的保证。本次毕设题目来源于生产实践,利用 CAD 画出零件图然后进行工艺路线的编制,随后用 PROE 建模导入 ANSYS 做有限元分析。三、主要技术指标1. 零件图 3 张;2. 三维建模零件 1 个;3. 辅助加工程序 1 份;4. 毕业设计论文 1 份;四、进度和要求 1.收集资料 2 周2.外文翻译 2 周3.画出零件图 2 周4.工艺编制 2 周5.有限元分析 2 周6.编写说明书(论文) 2 周7.准备并完成答辩 2 周五、主要参考书及参考资料西北工业大学明德学院本科毕业设计论文I[1] 朱焕池. 《机械制造工艺学》. 北京:机械工业出版社.2003.4[2] 邓文英. 《金属工艺学》 (第五版下). 高等教育出版社.2008.4[3] 阎光明. 《现代制造工艺基础》. 西安:西北工业大学出版社.2007.5[4] 刘治映. 《毕业设计(论文)写作导论》. 长沙:中南大学出版社.2006.6[5] 焦小明. 《机械加工技术》. 北京:机械工业出版社.2005.7[6] 龚桂义. 《机械设计课程设计图册》 (第三版).高等教育出版社.2010.4[7]刘英. 《机械制造技术基础》.北京:机械工业出版社, 2008.9[8] 戴枝荣 . 《工程材料及机械制造基 》.北京: 高等教育出版社,2003.5(171-178) [9]王凡. 《实用机械制造工艺设计手册》.北京:机械工业出版社,2008.5[10]上海市金属切削技术协会.金属切削手册.上海:上海科学技术出版社,1982[11]周昌治. 《机械制造工艺学》 ,重庆:重庆大学出版社 .1994.10,(180-183)[12]柯建宏. 《机械制造技术基础课程设计》. 武汉:华中科技大学出版社,2008.1[13]陈宏钧. 《典型零件机械加工生产实例》.北京:机械工业出版社,2004.8[14]黄如林. 《切削加工简明实用手册》.北京:化学工业出版社 ,2004.4[15]梁柄文. 《机械加工工艺与窍门》.北京:机械工业出版社 ,2003.10[16]王启义. 《机械制造装备设计 》.北京:冶金工业出版社,2002.4,(160-202)[17] 《金属机械加工工艺人员手册》修订组编.金属机械加工工艺人员手册,上海: 上海科学技术出版社,1981.10[18]贾亚洲. 《金属切削机车概论》.北京:机械工业出版社, 1996.5(23-53)[19]梁炳文. 《机械加工工艺图集》.北京:北京航空航天大学出版社, 1991.10[20]濮良贵,纪名刚. 《机械设计》 (第七版) .北京:高等教育出版社,2001.6西北工业大学明德学院本科毕业设计论文II[21]徐大湧. 《现代制造工程》 (月刊).编辑单位:现代制造工程杂志社,2010 年第 1 期学生 梁乐 指导教师 李郁 系主任 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文0摘要连杆是发动机内部的重要零件,连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。连杆的作用是把活塞和 曲轴联接起来,使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动,以输出动力,因此,连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能,而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。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。本次毕业设计针对汽车发动机连杆进行工艺设计编制及有限元分析。涉及连杆的选材、确定毛坯、拟定工艺路线、选择工艺设备。本论文通过CAD,PROE,ANSYS 等对连杆进行了绘制与分析,并且对连杆的加工工艺进行了编制。得到了工艺过程和连杆的有限元分析。关键字:连杆,工艺编制,有限元分析西北工业大学明德学院本科毕业设计论文1ABSTRACTInternal parts of the engine is an important link, the link is to effect reciprocation of the piston into rotary motion of the crankshaft, and the piston acting on the gas pressure to the crank set. Role of the piston rod and the crankshaft are coupled together, the reciprocating linear motion of the piston into rotary motion of the crank to the output power, therefore, the connecting rod will directly affect the precision of the performance of the diesel engine, and the process selection is direct The main factors that affect the accuracy. Link at work, in addition to withstand the pressure generated by combustion of gas, but also to withstand the longitudinal and transverse inertia force. Thus, the link to work in a complex stress state. Both by alternating tension and compression stresses, but also by bending stresses.The graduation project preparation process design and finite element analysis for automotive engine connecting rod. Selection involves connecting rod to determine the rough, develop process route, select process equipment. In this thesis, CAD, PROE, ANSYS, etc. on the link were drawn and analyzed, and the process for connecting rod were prepared. And by a process of finite element analysis of the connecting rod.KEY WORDS: connecting rod,process planning ,finite element analysis西北工业大学明德学院本科毕业设计论文2目 录第一章 绪 论 ....................................................- 5 -1.1 课题研究的意义 ..........................................- 5 -1.2 国内外现状 ..............................................- 5 -1.3 论文的章节安排 ..........................................- 6 -第二章 连杆的工艺编制 ...........................................- 8 -2.1 连杆的结构分析 ..........................................- 8 -2.1.1 连杆的作用 ........................................- 8 -2.1.3 连杆的工艺分析 ....................................- 8 -2.1.4 连杆的材料和毛坯选择 .............................- 10 -2.2 连杆机械加工工艺过程 ...................................- 11 -2.3 连杆工艺过程的安排 .....................................- 12 -2.3.1 两个影响加工精度的主要因素 .......................- 12 -2.3.2 确定合理的夹紧方法 ...............................- 13 -2.3.3 定位基准的选择 ...................................- 13 -2.3.4 连杆大小头孔的加工 ...............................- 15 -2.3.5 连杆螺栓孔的加工 .................................- 15 -2.4 连杆加工工艺应考虑的问题 ...............................- 16 -2.4.1 工序安排 .........................................- 16 -2.4.2 定位基准 .........................................- 16 -2.4.3 夹具使用 .........................................- 16 -2.4.4 粗精加工时切削用量的选择原则 .....................- 17 -2.5 连杆机械加工工艺路线 ...................................- 18 -2.6 各工序的加工余量 .......................................- 27 -第三章 连接受载荷情况下的有限元分析 ...........................- 29 -3.1 连杆的有限元分析过程和结果 .............................- 29 -西北工业大学明德学院本科毕业设计论文3第四章 全文总结 ...............................................- 45 -致 谢 .........................................................- 46 -参考文献 .......................................................- 47 -毕业设计小结 ...................................................- 48 -西北工业大学明德学院本科毕业设计论文4第一章 绪 论1.1 课题研究的意义 随着科学技术的发展,我们的生活越来越便捷。例如普遍的汽车,汽车发动机有五大件:缸体、曲轴、连杆、凸轮轴、缸盖。在今天,汽车工业的高速发展, “小体积、大功率、低油耗”的高性能发动机对连杆提出更新、更高的要求。作为高速运动件,重量要轻,减小惯性力,降低能耗和噪声,强度、刚度要高,并具有较高的韧性,连杆比要大,连杆要短。连杆是发动机内部的重要零件,连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。所以,连杆除上下运动外,还左右摆动作复杂的平面运动。连杆工作时,主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷,要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度。同时,由于连杆既是传力零件,又是运动件,不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力,须综合材料选用、结构设计、热处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性。连杆在机器中应用之广以及它在机器中的作用和地位不言而喻。因此,本课题所研究的连杆加工工艺是非常有意义的。1.2 国内外现状汽车发动机连杆是一套曲柄连杆机构。而曲柄连杆机构是往复式内燃机中的动力传递系统。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动部分。在作功冲程中,它将燃料燃烧产生的热能活塞往复运动、由曲轴旋转运动转变为机械能,对外输出动力;在其它冲程中,则依靠曲柄和飞轮的转动惯性、通过连杆带动活塞上下运动,为下一次作功创造条件。曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。(1)机体组:气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱、汽缸套及油底壳西北工业大学明德学院本科毕业设计论文5(2)活塞连杆组:活塞、活塞环、活塞销、连杆(3)曲轴飞轮组:曲轴、飞轮、扭转减振器、平衡轴高强度,轻量化,低成本是汽车发动机连杆的用材料的发展趋势,我国发动机锻钢连杆制造技术与国外差距不大,但连杆轻量化方面还是相当落后。为保证连杆的疲劳强度,要求连杆的材料要具有良好的综合力学性能及工艺性能,以往连杆材料几乎普遍采用碳素调制钢和冶金调制钢,20 世纪 70 年代由于石油危机为节省资源,欧美和日本开始大量应用非调制钢,并取得很大进展。随着汽车工业制造技术的发展,对于汽车发动机的动力性能越来越高,而连杆强度刚度对提高发动机的动力性及可靠性至关重要,因此国内外各大汽车公司对发动机连杆用材料和制造技术的研究都非常重视。在满足性能指标的前提下,连杆的材料和制造技术关联很大,非调制钢的应用就是考虑节省调制工序。近年来,采取裂解连杆体和连杆盖分界面的技术可以大幅减少机械加工工序,由此开发了高强度低韧性的高碳非调制钢和粉末冶金锻件以满足工艺要求。目前连杆的主要用料有以下几种:碳素钢合金钢,非调制钢,粉末冶金连杆,钛合金连杆。我国各大汽车集团的主机厂发动机锻钢连杆制造技术与国外差距不大,不论从锻件的强度表面强化技术,还是尺寸精度及产品稳定性方面,都接近国外发达国家水平。国内虽然近年来技术有所提升,但还存在一些问题,锻件成型及空冷技术的落后,产品性能不稳定。在连杆轻量化方面,我国还相当落后,钛合金连杆,纤维强化铝合金连杆,粉末冶金锻造连杆的研究还没有展开,是今后要开展的课题。1.3 论文的章节安排根据论文选题的要求,作者在近三个月的论文阶段,基于PRO/E,AutoCad 软件平台,在导师的认真指导下完成了大量的工作,对计算机辅助数控加工进行了深入的研究,在此基础上并对连接板凹模进行仿真模拟加工。这些内容在论
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