毕业设计125cc 摩托车风冷发动机曲柄连杆机构设计学生姓名： 学号： 系 部：专 业：指导教师：二〇一四年六月六日颜人帅 102012237 机械工程系 机械电子工程 刘嘉诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名：年月日毕业设计任务书设计题目：125cc摩托车风冷发动机的曲柄连杆机构设计系部：机械工程系专业：机械电子工程学号：102012237学生：颜人帅指导教师（含职称）：刘嘉（讲师）专业负责人：张焕梅1．设计的主要任务及目标（1）根据某款125cc摩托车的技术指标完成对相应发动机曲柄连杆机构的设计；（2）完成零部件的建模及运动仿真。
2．设计的基本要求和内容（1）完成对摩托车发动机曲柄连杆机构的设计并撰写设计说明书一份；（2）完成仿真模型一份；（3）完成零件图及装配图一份。
3．主要参考文献《机械设计》高等教育出版社《发动机设计》机械工业出版社《汽车设计》清华大学出版社4．进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1 开题准备2013.12.15-2014.3.012 完成曲柄连杆机构的设计2014.3.01-2014.4.153 完成软件建模仿真2014.4.16-2014.5.304 完成说明书撰写2014.6.01-2014.6.105 提交设计，答辩2014.6.11-2014.6.20125cc摩托车风冷发动机曲柄连杆机构设计摘要：本文以铃木GP125摩托车发动机的相关参数作为参考，对125cc摩托车风冷发动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校核分析与计算机仿真分析。
本文分别对活塞组、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零件图与几何模型，装配成功后进行运动仿真。
通过设计建模，校核以及运动仿真，得出的结论基本符合设计思路与理论值。
完成了设计方案上的要求。
关键词：曲柄连杆机构，受力分析，仿真建模，运动分析Design of air engine crank connecting rod mechanism ofmotorcycleAbstract：Based on the related parameters Suzuki GP 125 motorcycle engin as a reference, The main components of air-cooled engine 125cc motorcycle crank linkage structural design calculations carried out, and carried out on the crank linkage theory about kinematics and dynamics analysis and computer simulation analysis check.This paper analysis the structural design on piston, connecting rod and crankshaft group, and the structural strength and rigidity check. Application of 3D CAD software: Pro/Engineer established the spare parts diagram and geometric model of the crank and connecting rod mechanism again, After the success of the assembly motion simulation and finite element simulation model.Through the design modeling，Check and movement simulation，Conclusion basic conform to the design thought and the theoretical pleted the design requirements.Through the design modeling, check and motion simulation, conclusion basic conform to the design thought and the theoretical value. Completed the design requirements.Key word: Crank Mechanism，Stress Analysis，Simulation Modeling，Motion Analysis目录1 绪论 (1)1.1 研究课题的目的和意义 (1)1.2 曲柄连杆结构国内外研究现状 (1)1.3 设计研究的主要内容 (4)2 发动机结构参数与热力学计算 (5)2.1 发动机结构形式 (5)2.2 发动机主要结构参数计算 (5)2.3 热力学计算 (6)2.3.1 作出P-V图 (6)3 活塞组设计 (9)3.1 活塞设计 (9)3.1.1 活塞材料的选择 (9)3.1.2 活塞结构尺寸设计 (10)3.1.3 活塞与气缸的配合间隙 (13)3.1.4 活塞质量m的估算 (13)23.1.5 活塞三维建模 (14)3.2 活塞环设计 (14)3.2.1 材料选择 (14)3.2.2 结构尺寸设计 (15)3.2.3 活塞环与环槽的装配间隙 (16)3.3 活塞销设计 (16)3.3.1 材料选择 (16)3.3.2 结构尺寸设计 (16)3.3.3 活塞销的配合间隙 (17)3.3.4 活塞销三维建模 (17)3.4 卡簧设计 (17)3.4.1 材料选择 (18)3.4.2 结构尺寸设计 (18)3.4.3 卡簧与其接触零件的配合 (18)3.5 活塞组校核 (18)3.5.1 环岸校核 (18)3.5.2 活塞销强度和刚度计算 (20)4 连杆设计 (22)4 连杆设计 (22)4.1连杆材料的选择 (22)4.2 连杆结构尺寸设计 (22)4.2.1 连杆长度的确定 (22)4.2.2 连杆小头结构尺寸确定 (22)4.2.3 连杆杆身结构设计 (23)4.2.4 连杆大头结构设计 (24)4.2.5 连杆三维模型 (25)4.3 连杆滚针轴承的选用 (25)4.4 连杆大小头的装配公差 (25)4.5 连杆校核 (25)4.5.1 连杆小头校核 (25)4.5.2 连杆杆身强度校核 (33)4.5.3 连杆大头校核 (35)5 曲轴设计 (38)5.1 曲轴材料的选择 (38)5.2 曲轴结构尺寸设计 (38)5.2.1 曲柄臂厚度h的确定 (38)5.2.2 曲柄销结构尺寸的确定 (39)5.2.3 主轴颈尺寸的确定 (39)5.2.4 主轴其他尺寸细节 (39)5.2.5 曲轴装配模型 (40)5.3 曲柄销的配合公差 (40)5.4 曲轴校核 (41)5.4.1 曲轴的弯曲强度校核 (41)5.4.2 曲轴的扭转强度校核 (43)6 运动学计算以及基于PRO/E的运动仿真分析 (46)6.1 活塞位移分析 (46)6.1.1 活塞位移的理论分析 (46)6.1.2 活塞位移的仿真分析 (46)6.2 活塞速度分析 (47)6.2.1 活塞速度V的理论分析 (47)6.2.2 活塞速度V的仿真分析 (48)6.3 活塞加速度分析 (48)6.3.1 活塞加速度a的理论分析 (48)6.3.2 活塞加速度a的仿真分析 (49)总结 (50)参考文献 (51)致谢 (52)1 绪论1.1 研究课题的目的和意义曲柄连杆机构是往复式内燃机中的动力传递系统，是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动部分。
从发动机实用性出发，对其曲柄连杆机构进行设计，在满足特定工况的疲劳强度和刚度条件下，达到良好的生产效益和经济效益[1]。
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。
但现今发动机曲柄连杆机构仍存在一些不足之处，有些结构强度远大于实际工况下所承载的强度，而也有一些低于实际工况下的承载强度。
前者造成了不必要的材料浪费，加大了生产成本，降低了经济效益；后者引起发动机寿命降低，有时会引发事故。
因此在设计过程中保证曲柄连杆机构具有足够的疲劳强度和刚度且达到最大经济效益成为曲柄连杆机构设计的关键性问题[2]。
在本次设计中，125cc摩托车风冷发发动机曲柄连杆机构为例，通过具体给定的参数来确定其曲柄连杆机构的总体结构，同时进行强度、刚度等方面的校核计算以及运动仿真，根据计算结果选取适当的材料，做到材料既不浪费又能满足实际使用性能的需求，获得良好的生产经济效益。
1.2 曲柄连杆结构国内外研究现状曲柄连杆机构是发动机中直接将燃油的化学能转化为机械能的运动机构，它将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并通过曲轴输出发动机的功率，是发动机最主要的运动机构[3]。
曲柄连杆机构包括连杆组、活塞组及曲轴组三部分。
（1）连杆组的研究现状连杆的计算分析在早期多采用经验公式，有限元理论和方法提出后，迅速在连杆分析上得到广泛应用。
连杆的有限元分析模型从最早的曲梁模型，到20世纪七八十年代的平面连续模型，再到90年代至今的三维实体模型。
近年来，国内外许多学者对内燃机连杆的有限元分析进行了大量的研究，归纳起来主要是以下几个方面：有限强度应力分析、动响应分析、可靠性分析和优化分析。
连杆应力有限元静态分析]5[。
如果连杆强度不够会出现断裂，刚度不足就会使大头孔变形失圆，使大头轴承润滑条件受到破坏，导致轴承发热而烧损。
常规的计算方法是对连杆小头、杆身和大头分别按均匀平面曲梁和直梁计算，由于没有考虑截面的变化以及载荷和计算公式的简化，计算精度较差。
20世纪80年代末到90年代初采用常单元插值、线性单元插值、和边界元等方法对连杆进行平面应力应变分析。
王明武等在摄动随机有限元法分析连杆应力方面进行了深入的研究。
岳东鹏等对杆在静态计算中的边界条件和载荷进行了更加符合实际的处理。
连杆的动响应分析[4]。
动响应分析是利用MSC.Adams 软件，对连杆进行仿真运算，到连杆的动响应特性，它推动了连杆由传统静态设计向动态设计的发展。
连杆的可靠性分析。
连杆的可靠性设计是根据已知载荷和材料强度，运用概率统计理论，确定连杆的可靠度，把连杆失效的发生控制在可接受的水平。