【正文】 曲軸的 能 量 的一部分貯存起來，用以 在其它行程中克服阻力，帶動曲柄連桿機構越過上 、下止點，保證曲軸的旋轉角 速度和輸出扭矩盡可能均勻，并使發(fā)動機 可能克服短時間的超負荷，此外，在結構上飛輪又往往用作汽車傳動系中摩擦離合器的驅動件。 在曲軸制造方面，我國的曲軸生產存在整體規(guī)模小，專業(yè)化程度低，企業(yè)設備陳舊，產品設計和工藝落后，性能和可靠性差，品種雜亂和通用化程度低等問題，而在國外，曲軸的生產已經很專業(yè)化，廣泛的采 用了數控技術及自動線，生產線一般由幾段獨立的自動化生產單元組成。 本文主要完成了對 2110 型柴油機的總體方案的選擇，曲軸飛輪組的設計。 常用軸承材料 ............................................................... 25 167。 飛輪的作用 ..................................................................... 20 167。 潤滑油道 ......................................................................... 16 167。 曲軸的設計步驟 ............................................................ 12 167。 2110 型柴油機的主要參數的選擇 ................................ 7 167。 經濟性指標 ........................................................... 5 167。 內燃機的總體設計要求 ..................................... 3 167。本文綜合性的對曲軸飛輪組的設計問題進行了研究。與 2100 系列柴油機相比，2110 柴油機主要在發(fā)動機機體、氣缸蓋、活塞連桿總成、曲軸、燃油系統(tǒng)等方面進行了優(yōu)化、強化設計，使發(fā)動機在動力性、經濟性等方面有較大的提高，也實現了增加其運用范圍的目的。畢業(yè)設計說明書 I 2110 柴油機 (曲軸飛輪 )設計 摘 要 2110 柴油機是在 2100 柴油機的基礎上自行改進與開發(fā)研制的新型、中等功率、節(jié)能的柴油機。 本文主要介紹了 2110 柴油機的總體設計思想的確定以及曲軸飛輪組零件的設計過程。 關鍵詞：柴油機，曲軸，飛輪， UG畢業(yè)設計說明書 II THE DESIGN OF 2110 DIESEL ENGINE(CRANKSHAFT and FLY WHEEL) ABSTRACT On the basis of the 385 diesel engine, 2110 diesel engine improve to a new style, which is highspeed, mediumpower and energysaving diesel engine. At present, the models have been widely used in China39。 內燃機設計工作中的 “三化 ” ............................. 3 167。 可靠性和耐久性指標 ........................................... 5 167。 2110 型柴油機的總體布置 ............................................. 8 167。 曲軸的結構型式及其選擇 ............................................ 12 167。 曲軸平衡塊 ..................................................................... 18 167。 飛輪的設計與計算 ........................................................ 21 第五章 主軸承設計 ...................................................................... 24 畢業(yè)設計說明書 IV 167。 軸瓦的瓦背材料 ............................................................ 26 167。專題部分曲軸飛輪組的設計主要包括了曲軸的設計，飛輪的設計以及飛輪的平衡計算。在曲軸的 鍛造方 面，廣泛的采用 CAD/CAM 技術，引入管理信息系統(tǒng)和集成生產系統(tǒng)，實現了鍛造生產從原材料、工藝和工藝裝備最佳方案的選擇和整個過程的控制。 近幾年的畢業(yè)設計說明書 2 飛輪設計主要集中在飛輪的基本三維建模及有限元分析、飛輪的拓撲優(yōu)化設計和形狀優(yōu)化設計上，通過基于有限元法的優(yōu)化設計可以大大提高設計效率，有利于縮短設計周期，降低制造成本，在飛輪原有模型上首先對飛輪進行拓撲優(yōu)化設計，可以得到優(yōu)化模型的基本形狀，然后在拓撲優(yōu)化的基礎上，進一步加以形狀優(yōu)化，就可以基本確定飛輪的形狀。 總體設計的水平和決策的正確與否，對產品的水平和市場競爭力將產生決定性的影響，如有失誤，在大多數的情況下，不易通過投產后的改進加以挽回。 產品總體設計時要選擇和確定內燃機的主要參數，完成各主要工作系統(tǒng)如供油系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、進排氣系統(tǒng)的構思，繪制機體、氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸的方案圖和整機縱橫剖面圖，不同缸數及典型配套機型的外形布置圖，編制總體設計說明書。 （ 1） 產品系列化 它是指基本尺寸相同，不同的排列、缸數、增壓度，以滿足不同需求。一個型號產品往往要經過幾年的設計與開發(fā)周期才能得以完善。 有效功率 P e = meP * hV *Z*n/（ 30T） (21) meP 為平均有效壓力（ Mpa ）； mV 為活塞的平均速度（ m/s）； h V 為氣缸的工作容積（ L）； Z 為氣缸數； n 為轉速（ r/min）； T 為沖程數。轉速在 1000r/min 以上為高速， 600~1000r/min 為中 速， 600r/min 以下為低速。最大扭矩對應的發(fā)動機轉速就是最大轉矩轉速。對變工況的柴油機，則一般是指外特性曲線上的最低油耗率。一般車用柴油機的燃油消耗率為 250~380 g/（ kw *h）。 可靠性和耐久性指標 一、 可靠性 可靠性是指在規(guī)定的運轉條件下，規(guī)定的時間內，具有持續(xù)工作，不會因為故 障而影響正常運轉的能力。 畢業(yè)設計說明書 6 167。不管怎么樣，設計緊湊、質量輕總是內燃機設計者追求的目標。內燃機的噪聲大小用聲壓級 pL （ dB）來表示，一般還要對測量數據進行各種計權處理，仿照人耳的聽力，一般采用 A 計權。降低壓縮比也是很常見的效的措施，一般與增壓同時采用，否則會降低柴油機的動力性。目前全世界對汽車的污染問題都十分重視。 這些參數反映了產品的性能和設計質量，因此選擇時必須緊密結合我國工業(yè)生產發(fā)展的實際情況，同時還要對同類型國內外發(fā)動機的參數進行分析比較和試驗研 究。 活塞平均速度 Cm 活塞平均速度 Cm 也 是表征活塞式內燃機強化程度（熱負荷和機械負）的重要參數之一。 氣 缸 直 徑 D 和 氣 缸數 Z 內燃機的缸徑應符合系列型號 的規(guī)定，其尾數應該取整數，優(yōu)先選用 0和 5。 167?？傮w布置的一般要求如下： 一、 布置緊湊，外形尺寸小，外觀整齊，外接管路盡量少。 四、 具有良好的加工和裝配工藝性。 2110 型柴油機的整機結構 2110 型柴油機的主要參數為：缸徑 D=110mm，活塞行程 S=120mm，標定功率 P=26Kw，轉速 n=2200r/min，平均有效壓力 Pme=， 缸心距為130mm, 燃油消耗率不大于 240g/(KW濕式氣缸套是由高磷合金鑄鐵鑄成的。在現代柴油機設計中均采用三道環(huán)，由于現代加工方法 的大大提高，可以加工形狀復雜的氣環(huán)與油環(huán)，改善了密封效果，另外，減少一道氣環(huán)，能夠減少活塞運動中的機械摩擦，提高了柴油機的平均有效功率。曲軸的 中間主軸承采用止推片 起軸向定位作用。隨著發(fā)動機強化指標的不斷提高，曲軸的工作條件更加苛刻。實踐與理論表明，對于各種曲軸，彎曲載荷具有決定性意義，而扭轉載荷僅占次要地位（不包括因扭轉振動產生的扭轉疲勞破壞）。曲軸各軸頸在很高的比壓下，以很大的相對速度在軸承中發(fā)生滑動摩擦。曲軸扭轉剛度不足則可能在工作轉速范圍內產生強烈的扭轉振動；輕則引起噪音，加速曲軸上齒輪等傳動件的磨損；重則使曲軸斷裂。 所有這些要求，在高速內燃機的條件下，都應該在輕的結構重量下實現。此外，曲柄銷的增大，使得連桿大頭以更大的比例加大加重，軸承的離心負荷加大。影響這個主要矛盾的主要因素有：曲軸的結構 、材料和加工工藝等三方面，這三種因素各自有獨立的作用，相互又有影響，必須辨證地進行分析，在設計曲軸時，不應只注重結構尺寸的設計一個方面。 畢業(yè)設計說明書 12 167。 3．根據 柴油機沖程數，氣 缸數目和排列方式，發(fā)火順序，從保證扭矩均勻，平衡性良好，主軸承負荷不要過大等原則出發(fā)確定曲柄排列。 167。 按結構型式曲軸分為整體曲軸和組合曲軸。 按劃分單元體的不同，又可分為全組合式曲軸與半組合式曲軸。在使用中若發(fā)現某曲軸損壞 ，可單獨更換損壞的曲柄，而不需要報廢整個曲軸。軸和孔的配合的過盈量是軸頸的 ‰ ‰ 。 圖 31 綜上所述，此 次設計采用整體式曲軸。 曲軸 材料 選擇 及毛坯制造 常用的曲軸材料有 可鍛鑄鐵，合金鑄鐵， 球墨鑄鐵，碳素鋼和合金鋼等，相應的毛坯也分為鑄造 與鍛造。但 它 的優(yōu)點也相當明顯， 例如球墨鑄鐵曲軸經正火處理后的機械性能已接近蔌超過一般的中碳鋼，盡管鋼的疲勞 強度比球墨鑄鐵高，但曲軸的結構復雜，鋼曲軸難免會有油孔、過渡圓角和材質上留有缺陷面造成應力集中，從面降低了曲軸的疲勞強度。 167。曲柄長度方向的尺寸基本上決定于氣缸中心距 0L 。因為隨曲柄銷直徑 增大帶來的軸系自振頻率增加， 會被旋轉質量增加引起的自振頻率下降所抵消，可能增加扭轉振 動的危害。 根據 表 31， 初步 選取 曲柄銷的直徑 2D =（ ~） D=66~77mm, 取 2D =70mm。因為第一，加粗主軸徑不同于加粗曲柄銷那樣有很多副 作用，加粗主軸頸能增加曲柄軸頸的重疊度，從而提高曲軸剛度，但幾乎不增加曲軸的轉動畢業(yè)設計說明書 16 慣量，故可提高自振頻率，減輕扭振危害；第二，加粗主軸頸后可以相對縮短其長度，從而給加厚曲柄臂，提高其強度 提供可能。實踐表明：由交變彎曲應力造成的曲柄臂斷裂是曲軸的主要損壞型式。試驗證明：橢圓形曲柄具有最好的彎曲和扭轉剛度。 曲軸圓角 ： 曲軸主軸頸和 曲柄臂連接的圓角稱為主軸頸圓角，曲柄銷和曲柄臂連接的圓角稱為曲柄銷圓角。曲軸圓角也可由半徑不同的二圓弧和三圓弧組成。 潤滑油道 軸承的工作能力在很大 程度上取決于潤滑條件。 將機油輸送到曲軸軸承中去的供油方法有兩種： 分路供油 多數柴油機采用這種供油方法。假軸承上也澆有一層軸承合金。曲柄銷油孔開在壓力最小的地方，以保證連桿軸承供油充足。因 此應兼顧上述兩項要求來確定