【正文】 5 整體鑄造曲軸 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 組合曲軸 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 半組合曲軸 圖表 1— 1 另外，曲軸根據(jù)結(jié)構(gòu)和用途的不同又可分為曲拐軸、曲柄軸、偏心軸等。 曲軸的性能 整體鍛造曲軸尺寸緊湊、 質(zhì)量較輕、強(qiáng)度高、剛性好。但形狀復(fù)雜加工困難，平衡塊也不易與曲軸做成一體。整體鍛造曲軸一般采用模鍛和連續(xù)纖維擠壓鍛造。只有小量生產(chǎn)的曲軸，主要是曲軸半徑在 800mm 以下的大中型曲軸，才采用自由鍛。 整體鑄造曲軸的加工性能好，金屬切削量少，成本低，鑄造曲軸可以獲得較合理的結(jié)構(gòu)形狀，如橢圓形曲柄臂，桶形空心軸頸和卸載槽等。從而使應(yīng)力分布均勻，對提高曲軸的疲勞強(qiáng)度有顯著效果。鑄造曲軸的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大。 本次設(shè)計(jì)為整體鑄造曲軸 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 曲軸的結(jié)構(gòu) 曲軸一般由軸端、軸頸和曲柄臂三部分組成，曲軸內(nèi)應(yīng)開有 油孔，作為潤滑油的通道。 曲軸的軸端：軸心線與曲軸旋轉(zhuǎn)中心同心的軸向端部稱之為軸端。軸端一般作為曲軸的輸入（輸出）端，與帶輪、聯(lián)軸器、飛輪和驅(qū)動機(jī)等連接，要求連接牢固可靠。 曲軸的軸頸：軸頸包括主、支承軸頸和連桿軸頸。（圖 1— 2）安裝滑動軸承的軸頸要有足夠的承壓面積和較高的耐磨性保證供油和散熱。主軸頸與連桿軸頸重疊的部分 S稱之為重合度。（圖 1— 3）它對曲軸強(qiáng)度影響很大。 S 增加，曲軸剛性增加，截面變化緩和，應(yīng)力集中現(xiàn)象改善。應(yīng)盡量避免 S 等于或接近于零。 曲柄臂及曲拐：曲軸上連接主軸頸和連桿軸頸或連接相鄰連桿軸 頸的部位叫做曲柄臂。曲柄臂與連桿軸頸的組合體稱為曲拐。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 圖 1— 2 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 圖 1— 3 曲軸的應(yīng)用 曲軸的材料：曲軸一般由碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的。 曲軸的應(yīng)用：曲軸是發(fā)動機(jī)上的一個重要的旋轉(zhuǎn)機(jī)件。裝上連桿后，可承接活塞的往復(fù)運(yùn)動變成循環(huán)運(yùn)動。曲軸的兩個重要加工部位主軸頸和連桿軸頸，主軸頸被安裝在缸體上，連桿軸頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與氣缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 發(fā)動機(jī)的工作過程就是活塞經(jīng)過混合壓縮氣的爆燃，推動活塞作直線運(yùn)動，并通過連桿將力傳給曲軸，由曲軸將 直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動。而曲軸加工的好壞將直接影響發(fā)動機(jī)整體性能的表現(xiàn)。 曲軸在工作時，受氣體壓力，慣性力及慣性力矩的作用，受力大而且受力復(fù)雜，同時，曲軸又是高速旋轉(zhuǎn)件，因此，要求曲軸具有足夠的剛度和強(qiáng)度，具有良好的承受沖擊載荷的能力，耐磨損且潤滑良好。 在曲軸的機(jī)械加工中，采用新技術(shù)和提高自動化程度都不斷取得進(jìn)展。目前，國內(nèi)較陳舊的曲軸生產(chǎn)線多數(shù)由普通機(jī)床和專用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動化程度相對較低。粗加工設(shè)備一般采用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿軸頸。工序質(zhì)量穩(wěn)定性差，西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 容易產(chǎn)生較大的加工應(yīng)力，難以達(dá)到合理 的加工余量。精加工普遍采用 MQ8260 等普通曲軸磨床進(jìn)行粗磨、半精磨、精磨和拋光，通常靠人工操作，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，尺寸一致性差。 現(xiàn)在加工曲軸粗加工比較流行的工藝是：主軸頸采用車削工藝和高速銑削。連桿頸采用高速銑削，而且傾向于高速隨動銑削，全部采用干式切削。在對連桿頸進(jìn)行隨動磨削時，曲軸以主軸頸為軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并在一次裝夾下磨削所有連桿頸。在磨削過程中，磨頭實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動進(jìn)給，跟蹤著偏心回轉(zhuǎn)的連桿頸進(jìn)行磨削加工。 2 急?；芈返目刂? 曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 曲軸的主軸頸是曲軸的支承部分，通過主軸承支承在曲軸箱 的主軸承座中。主軸承的數(shù)目不僅與發(fā)動機(jī)氣缸數(shù)目有關(guān)，還取決于曲軸的支承方式。 曲軸的連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，在連接處用圓弧過渡，以減少應(yīng)力集中。 曲軸的曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接部分，斷面為橢圓形，為了平衡慣性力，曲柄處鑄有 (或緊固有 )平衡重塊。平衡重塊用來平衡發(fā)動機(jī)不平衡的離心力矩，有時還用來平衡一部分往復(fù)慣性力，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。曲軸前端裝有齒輪，驅(qū)動風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動爪等。為了防止機(jī)油沿曲軸軸頸外漏，在曲軸前端裝有一個甩油盤，在齒輪室蓋上裝有油封。曲軸的后端用來安裝飛輪，在后軸頸與 飛輪凸緣之間制成擋油凸緣與回油螺紋，以阻止機(jī)油向后竄漏。 另外， 曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù) (直列式發(fā)動機(jī) )； V 型發(fā)動機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半 。 曲軸的主要技術(shù)要求分析 主軸頸、連桿軸頸本身的精度即尺寸公差等級為 IT6，表面粗糙度 Ra 值在 ～ 之間。 軸頸長度公差等級在 IT9～ IT10 之間。軸頸的形狀公差如圓度、圓柱度控制在尺寸公差之半。 位置精度包括主軸頸與連桿軸頸的平衡度。一般為 100um 之內(nèi)不大于 200um； 曲軸各主軸頸的同軸度：小型高速曲軸為 ，中大型低速曲軸為 ～。 各連桿軸頸的位置度不大 于177。 20′。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 曲軸的材料和毛坯的確定 曲軸工作時要承受很大的轉(zhuǎn)矩及交變的彎曲應(yīng)力，容易產(chǎn)生扭振、折斷及軸頸磨損。因此要求用材應(yīng)較高的強(qiáng)度、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度和耐磨性。常用材料有 3 45 鋼或球墨鑄鐵 QT600— 3；對于高速、重載曲軸，可采用 40Cr、 42Mn2V 等材料。本設(shè)計(jì)采用球墨鑄鐵 QT600— 3。 曲軸的毛坯根據(jù)批量大小、尺寸、結(jié)構(gòu)及材料品種來決定。批量較大的小型曲軸采用模鍛；單件小批的中大型曲軸采用自用鍛造；而對于球墨鑄鐵材料則采用鑄造毛坯。 曲軸的機(jī)械加工工藝過程 曲軸 的尺寸精度、加工表面形狀精度以及位置精度的要求都很高，但剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給 曲軸 的機(jī)械加工帶來了很多困難，必須予以充分的重視。 曲軸 需要加工的表面有： 主軸頸、連桿軸頸、鍵槽、φ 5 φ 50 的外圓。由于使用了工藝搭子，銑鍵槽安排在切除工藝搭子后，磨削外圓安排在保留工藝搭子前。 根據(jù) 曲軸 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及機(jī)械加工的要求，加工順序大致可歸納為： 銑兩 端面； 車工藝搭子和鉆中心孔 ； 粗、精車三連桿軸頸；粗、精車各處外圓；精磨連桿軸頸、主軸頸和φ 5φ 50 外圓；切除工藝搭子、車 端面、銑鍵槽等。 曲軸的機(jī)械加工工藝路線 （ 1）、鑄造 （ 2）、熱處理 （ 3）、銑兩端面 （ 4）、車兩端工藝搭子外圓 （ 5）、鉆主軸頸中心孔 （ 6）、鉆連桿軸頸中心孔 （ 7）、檢驗(yàn) （ 8）、粗車三個連桿軸頸 （ 9）、精車三個連桿軸頸 （ 10）、車工藝搭子兩端面 （ 11）、粗車各處外圓 （ 12）、精車各處外圓 （ 13）、檢驗(yàn) 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文