连杆机构设计__轨迹生成机构的运动设计

2025-07-05|版权声明|我要投稿

连杆机构设计__轨迹生成机构的运动设计(4篇)

1.连杆机构设计__轨迹生成机构的运动设计 篇一

黑龙江工程学院本科生毕业设计

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

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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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2.连杆机构设计__轨迹生成机构的运动设计 篇二

在闭式双点多连杆压力机中,滑块的运动特性曲线是由各杆件的尺寸和相对位置确定的,因为杆件数目较多,所以如何选择各杆件的长度及有关角度和位置的参数,以保证滑块具有符合工艺要求的最佳运动特性曲线,已成为设计多连杆的关键问题。传统的决定杆件尺寸的图解法和解析法由于设计工作量很大,精度不高,解析方程组的高度非线性以及设计变量和约束条件较多,很难获得满足约束条件的最优方案。但通过NX软件设计,在多模板下数据一致关联功能就能很好的处理多数据的测试优化。根据此类压力机的冲压工艺要求,确定目标是使滑块快进到距离下死点三分之一行程处时开始冲压,之后有一个较长且缓的冲压区域,冲压速度保证少于400mm/s,速度变化要较平缓[1]。

2 建立NX简化模型

闭式双点多连杆压力机由于多连杆结构的原因,滑块的运动特性随着各个尺寸变化没有定性的,复杂多变,增加滑块的运动特性曲线分析难度。而传统的图解法虽然可以对定量进行绘测,不过绘测耗时长,分析结果也不尽详细,更改尺寸时无法快速得出变化结果。而随着科技发展,采用三维软件分析复杂多连杆结构能够有效快速的得出变化分析结果,大大节省了时间,提高了分析效率,并且可以变量的去分析结果[2]。

NX软件具有在多模板下的数据一致相关性,这样确保了模型建立后,只要修改参数就能修改运动分析模型的参数,如此通过改变尺寸参数就能做到相应参数模型的运动分析;为了更有效地去分析多连杆机构,在此模型的同一方向上做出相应的一般曲轴连杆机构作为参照对比。在二维图上对应绘出对多连杆机构的机构运动简图,如图1所示,对应处标出尺寸和角度。对应在NX里绘出机构运动简图,步骤是先绘出草图结构,再对线段进行拉伸,得出三维机构运动简图(三维建模图(2))。按原设计数据,偏距L5=0,夹角B=0,意为两个固定转心和滑块中心都在一条直线上,对应其它杆长和夹角A按原结构代入尺寸。草图完成后拉伸成杆件;再在同一视图方向建立一般的曲轴连杆机构,并且对应的尺寸一致。

3 建立NX多连杆运动分析

三维模型建好后,从建模状态转入运动仿真状态,新建运动仿真,并对应建立连杆、运动副,定义L1杆转速为180度/秒,对应参照曲轴转速也为180度/秒,调整参照曲轴转动的初始角度位置(为后面参照用滑块的运动位移曲线作图时,下死点位置调到与多连杆滑块运动曲线下死点位置在同一时间点上),定义仿真时间2秒(机构完成一个运动周期),步数为360步(这样按步数就能对上对应的转角度),求解,并作图,作出两个机构各滑块运动位置幅值图,如图3所示,同样作图,得到滑块运动的的速度和加速度变化曲线图,就可对比分析。

4 通过改变多连杆的杆长和夹角来分析和优化

由图1可以看出影响滑块运动曲线的参数众多,不过有些参数受结构限制,可以确定可调的尺寸和尺寸范围,通过分析闭式双点多连杆压力机的机身结构和相关零件的位置尺寸,可以得知L5=0是不宜变化的,因为改变会它会使装模高度调节出现非线性变化,无法确保装模高度尺寸;而L是半行程长度,是设计始定参数故不作调节,L4是连杆长度,本身就做为装模高度调节,加上机身高度固定可变量少,故不作变化;可调的就只有其它尺寸和夹角,但杆长L1,L2,L3受传递力角度和四边形结构约束,只可作出微调,微调量在±20%内调节,在原模型上通过改变L0,L1,L2,L3,各杆长,对比发现滑块位移曲线变化没有出现变化成理想的滑块位移曲线的趋势,对应数据比较后,效果也不太理想;再可调的就是夹角A和B,首先多次增量变化夹角A,对比滑块位移曲线的变化发现也不太理想,最后在原模型上改变夹角B,发现下死点的时间点推后出现,并且出现比较理想的滑块位移曲线,在离下死点前三分之一行程区,滑块位移曲线出现较长时间的平缓冲压区,对应的滑块速度曲线在此区域也出现较低速且速度变化平缓,低速且变化平缓有利于做深拉伸工艺。再通对角B值的5°递增量,快速测试,得出增大B值负方向量时,下死点时间点推后出现,冲压时间区域增长,出现较理想滑块位移曲线。由于更改参数后再运动分析运算只要3分钟就能完成,大大提高解算时间,通过增量5°多次测试很快就找到B值的合适值,再通过调节L1、L2、L3各杆长的尺寸5mm增量观察微调效果,对比曲线变化找到了理想曲线,结果如图4。再作图,得到滑块运动的速度和加速度变化曲线图,并对比分析。

图形部分用Excel输出查看数据并对比,模型L为160mm,即行程为320mm,到下死点位置三分之一处为106.7mm,圆整定处定距离下死点在100mm处开始作冲压区(行程220mm处),以下是在同样转角速度180度/秒下,并且调节一般的曲轴连杆的转角初位置得出的数据如表1所示。

通过对比上表数据和滑块位移曲线可知,原模型多连杆机构冲压始速度比一般曲轴连杆机构的始速度减少18%,优化的多连杆机构冲压始速度比一般曲轴连杆机构的始速度减少46%,更利于深拉伸工艺;冲压时间上,原模型多连机机构冲压时间比一般曲轴连杆机构长60%,而优化的多连杆机构比一般曲轴连杆机构长40%,也较理想;在加速度变化上,优化的多连杆机构冲压时明显变化更缓,更利于提高冲压质量;而且优化的多连杆机构的回程时间明显加快,快进快回冲压区低速深冲压是优化后的结果,比原模型更利于深冲压工艺[3]。

5 结束语

本文主要介绍了通过对多连杆机构三维简略建型,参数化尺寸数据,建立运动分析,利用NX软件的数据关联一致性功能,通过递进修改参数,观察对比参数的变化对结果的影响,发现参数变化的趋势,再通过整合各参数的变化规律,调整符合目标结果的一组参数,来实现同一产品各种规格上的优化过程。

摘要:简略介绍利用NX软件对闭式双点多连杆压力机的传动机构进行简化建模,建立运动分析,绘制滑块运动曲线,通过调节各个参数,对滑块运动曲线图对比分析来进行优化。

关键词:机械设计,多连杆,优化设计

参考文献

[1]何德誉.曲柄压力机[M].北京:机械工业出版社,1987.

[2]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2002.

3.连杆机构设计__轨迹生成机构的运动设计 篇三

一、复习思考题

1、什么是运动副?运动副的作用是什么?什么是高副?什么是低副?

2、平面机构中的低副和高副各引入几个约束?

3、机构自由度数和原动件数之间具有什么关系?

4、用机构运动简图表示你家中的缝纫机的踏板机构。

5、计算平面机构自由度时,应注意什么问题?

二、填空题

1、运动副是指能使两构件之间既保持 接触。而又能产生一定形式相对运动的。

2、由于组成运动副中两构件之间的 形式不同,运动副分为高副和低副。

3、运动副的两构件之间,接触形式有 接触,接触和 接触三种。

4、两构件之间作 接触的运动副,叫低副。

5、两构件之间作 或 接触的运动副,叫高副。

6、回转副的两构件之间,在接触处只允许 孔的轴心线作相对转动。

7、移动副的两构件之间,在接触处只允许按 方向作相对移动。

8、带动其他构件 的构件,叫原动件。

9、在原动件的带动下,作 运动的构件,叫从动件。

10、低副的优点:制造和维修,单位面积压力,承载能力。

11、低副的缺点:由于是 摩擦,摩擦损失比 大,效率。

12、暖水瓶螺旋瓶盖的旋紧或旋开,是低副中的 副在接触处的复合运动。

13、房门的开关运动,是 副在接触处所允许的相对转动。

14、抽屉的拉出或推进运动,是 副在接触处所允许的相对移动。

15、火车车轮在铁轨上的滚动,属于 副。

三、判断题

1、机器是构件之间具有确定的相对运动,并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。()

2、凡两构件直接接触,而又相互联接的都叫运动副。()

3、运动副是联接,联接也是运动副。()

4、运动副的作用,是用来限制或约束构件的自由运动的。()

5、螺栓联接是螺旋副。()

6、两构件通过内表面和外表面直接接触而组成的低副,都是回转副。()

7、组成移动副的两构件之间的接触形式,只有平面接触。()

8、两构件通过内,外表面接触,可以组成回转副,也可以组成移动副。()

9、运动副中,两构件联接形式有点、线和面三种。()

10、由于两构件间的联接形式不同,运动副分为低副和高副。()

11、点或线接触的运动副称为低副。()

12、面接触的运动副称为低副。()

13、任何构件的组合均可构成机构。()

14、若机构的自由度数为 2,那么该机构共需 2 个原动件。()

15、机构的自由度数应小于原动件数,否则机构不能成立。()

16、机构的自由度数应等于原动件数,否则机构不能成立。()

四、选择题

1、两个构件直接接触而形成的,称为运动副。a.可动联接; b.联接; c.接触

2、变压器是。a.机器; b.机构; c.既不是机器也不是机构

3、机构具有确定运动的条件是。a.自由度数目>原动件数目; b.自由度数目<原动件数目; c.自由度数目 原动件数目

4、图 1-5 所示两构件构成的运动副为。a.高副; b.低副

5、如图 1-6 所示,图中 A 点处形成的转动副数为 个。a.1; b.2; c.3

五、例解 1.图示油泵机构中,1 为曲柄,2 为活塞杆,3 为转块,4 为泵体。试绘制该机构的机构运动简图,并计算其自由度。解: 2.图示为冲床刀架机构,当偏心轮 1 绕固定中心 A 转动时,构件 2 绕活动中心 C 摆动,同时带动刀架 3 上下移动。B 点为偏心轮的几何中心,构件 4 为机架。试绘制该机构的机构运动简图,并计算其自由度。解:分析与思考:图中构件 2 与刀架 3 组成什么运动副? 答:转动副。3.计算图 a 与 b 所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出)。a)解:滚子 D 为局部自由度,E、F 之一为虚约束。F3n–2PL–Ph3×4–2×5–11 b)解:A 处为复合铰链 F3n–2PL–Ph3×5–2×6–12 分析与思考:当机构的自由度

2、而原动件数为 1 时,机构能有确定的运动吗? 答:没有。4.计算图 a 与图 b 所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出)a)解:滚子 C 为局部自由度,E 处为复合铰链。F3n–2PL–Ph3×8–2×11–11。b)解:齿轮 I、J 之一为虚约束,A 处为复合铰链 F3n–2PL–Ph3×8–2×10–22。5.计算图 a 与图 b 所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出),并判断机构的运动是否确定,图中画有箭头的构件为原动件。a)解:A、B、C 处为复合铰链

F3n–2PL–Ph3×7–2×8–32。b)解:滚子 E 为局部自由度,滑块 H、I 之一为虚约束 F3n–2PL–Ph3×6–2×8–11,有确定运动。填空题答案

1、直接 几何联接

2、接触

3、点、线、面

4、面

5、点、线

6、绕

7、给定

8、运动

9、确定

10、容易 小 大

11、滑动 高副 低

12、螺旋

13、回转

14、移动

15、高判断题答案

1、√

2、×

3、×

4、√

5、×

6、×

7、√

8、√

9、×

10、×

11、×

12、√

13、×

14、√

15、×

16、√选择题答案

1、A

2、C

3、C

4、B

4.连杆机构设计__轨迹生成机构的运动设计 篇四

1.1 活塞连杆机构结构如图1所示。

活塞连杆机构主要由活塞、连杆、活塞销三大部分组成, 另外还有气环, 油环, 连杆螺栓, 连杆轴瓦, 连杆盖等小部件。

1.2 活塞连杆的工作环境分析

1.2.1 活塞的工作环境分析。

活塞用以承受气缸中气体压力, 将气体压力产生的作用力通过活塞销和连杆推动曲轴旋转。活塞顶部直接和高温燃气接触, 燃气温度可达2500K以上;又因为散热条件差, 其顶部工作温度高达600~700K, 且分布不均匀, 所以从上而下温度下降。高温一方面使活塞材料机械强度下降, 另一方面使活塞热膨胀增大, 破坏与相关零件的配合, 温度不均匀使活塞产生热应力。

活塞顶部在做功行程中承受3~9Mpa的压力, 高压易使活塞变形, 破坏配合联结, 由于活塞在气缸内速度的大小和方向不断变化, 产生很大的惯性力, 使活塞不同部分受到交变的拉伸、压缩、弯曲载荷, 产生交变机械应力。

活塞还受到燃气的化学腐蚀作用;活塞的润滑条件差, 磨损严重。基于其受载情况, 要求活塞具有足够的刚度和强度, 传力可靠;导热性能好, 要耐高温、耐高压、耐磨损;质量小, 尽可能减小往复惯性力。

1.2.2 连杆的工作环境分析。

连杆由连杆体、连杆盖、连杆轴瓦、连杆衬套和连杆螺栓组成。连杆小头通过活塞销与活塞相连, 连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连, 将活塞承受的气体压力传给曲轴, 使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动。连杆工作时承受从活塞传来的气体作用力、活塞组和连杆小头的往复惯性力, 连杆本身绕活塞销座变速摆动时的惯性力。这些力的大小和方向都是周期性变化的, 所以连杆承受压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。这就要求连杆有足够的刚度和强度, 并且重量尽量要轻。

1.2.3 活塞销的工作环境分析。

活塞销连接活塞和连杆小头, 并把活塞承受的气体压力传递给连杆, 在高温下承受较大的周期性冲击载荷, 润滑条件差, 因而要求足够的刚度和强度, 表面耐磨, 质量尽可能小。

2 活塞的精度设计

2.1 活塞的尺寸精度设计。活塞孔的精度采用6级公差等级, 与活塞销轴之间的配合为过渡配合, Φ20N6, 先查标准公差数值表, 知其标准公差IT6=13um, 然后再查孔的基本偏差数值表, 可知其上偏差ES=-15+Δ=-11um, 计算其另一极限偏差用公式EI=ES-IT6=-11-13=-24um。所以活塞孔的尺寸精度为

2.2 活塞的形状精度。

2.3 活塞的位置精度。

3 连杆的精度设计

3.1 连杆的尺寸精度设计。

连杆小头孔的精度采用6级公差等级, 与活塞销轴之间的配合为间隙配合, Φ20H6, 先查标准公差数值表, 知其标准公差IT6=13um, 然后再查孔的基本偏差数值表, 可知其上偏差ES=13um, 计算其另一极限偏差用公式EI=ES-IT6=13-13=0.所以连杆小头孔的尺寸精度为

3.2 连杆的形状精度。

小头孔的圆度公差为0.0008mm, 小头孔的圆柱度公差为0.009mm。

3.3 连杆的位置精度。

大、小头孔轴线的平行度为0.04/100。小头孔轴线与杆身轴线B的垂直度为0.015/100, 位置度为0.1mm。

4 活塞销的精度设计

4.1 活塞销的尺寸精度设计。活塞销轴的精度采用5级公差等级, 与活塞孔之间的配合为过渡配合, 与连杆小头孔之间的配合为间隙配合, Φ20h5, 先查标准公差数值表, 知其标准公差IT5=9um, 然后再查轴的基本偏差数值表, 可知其基本偏差es=0, 计算其另一极限偏差可用公式ei=es-IT5=0-9um=-9um。所以活塞销轴的尺寸精度为

4.2 活塞销的形状精度。

5 虚拟装配的原理及方法

5.1 虚拟装配的原理。

虚拟装配 (Virtual Assembly, VA) 一般地被定义为:无需产品或支撑过程的物理实现, 通过分析、先验模型、可视化和数据表达等手段, 利用计算机工具来安排或辅助与装配有关的工程决策。

虚拟装配是实际装配过程在计算机上的本质体现, 它和CAD技术相结合, 根据零件的装配约束关系, 利用计算机模型和仿真技术来实现产品的装配过程, 分析产品的装配性能, 解决设计与装配的对象在研制过程中难以实现的动态性能。虚拟装配系统允许设计者在设计时“虚拟操作”产品, 开发支持机械零件装配的模型、工具和环境, 辅助开发装配设计、维护设计和装配计划。

虚拟装配的主要技术有:

5.1.1 虚拟装配环境中的建模技术。

虚拟环境的建模是虚拟现实的核心内容, 建模技术的目的是获取实际环境中的三维数据, 并根据应用的需要, 利用获取的三维数据建立相应的虚拟模型。

5.1.2 装配规划技术。

装配规划的涵盖范围很广, 包括零部件的装配操作过程、工具夹具的使用、装配资源的合理配置等等, 其中装配顺序和路径是核心内容。

5.1.3 客观有效的可装配性评价。

将可行的装配方案进行装配复杂度、装配性效率等评价, 根据评价结果, 对装配方案进行改进并反馈到虚拟环境下进行验证, 从而选出最优的装配方案。基于规则或基于方案案, , 通通过过工工艺艺模模型型和和生生产产系系统统动动态态模模型型, , 精精确确地地预测技术可行性、装配成成本本、、工工艺艺质质量量和和生生产产周周期期等等。。

5.1.4 零部件的物理属性。

被装配零部件的物理属性 (例如速度、加速度、惯性等) 在虚拟环境中的表现和作用。由于软件的局限性, 虚拟环境中的物理属性一直都是一个技术难点。

5.2 虚拟装配系统的主要建模方法。

虚拟装配可以分为自顶向下 (top-down) 、自底向上 (down-top) 和自两侧向中间等三种装配形式。自顶向下的装配形式从产品功能要求出发, 先设计出初步方案及其结构草图图, , 建建立立约约束束驱驱动动的的产产品品模模型型;;通通过过设计计算, 确定每个设计参数, 然后进进行行零零件件的的详详细细设设计计, , 通通过过几几何何约约束束求解将零件装配成产品;对设计进行不断的修改, 直到得到满足功能要求的产品。自两侧向中间的装配形式从产品功能要求出发, 建立产品模型;在进行零件的详细设计前, 横向地寻找类似的零件进行总结;确定最后的参数, 完成零件的建立。

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