【正文】 油孔的位置，同時(shí)還應(yīng)考慮曲軸結(jié)構(gòu)和鉆孔的工藝性。 圖 32 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 167。因此，應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)速，曲軸結(jié) 構(gòu)，曲柄排列，軸承負(fù)荷以及對(duì)平衡的要求等因素綜合考慮是否配置平衡塊。但平衡塊一般不超過曲軸旋轉(zhuǎn)所掃過的范圍。中高速柴油機(jī)的曲軸通常用止推片或止推軸瓦做止推軸承。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 當(dāng)軸向力不是很大，又不是經(jīng)常作用時(shí)，止推軸承多采用翻邊軸瓦，或采用止推片。 167。 驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)和噴油泵的曲軸正時(shí)齒輪布置于自由端或輸出端。 曲軸法蘭 大小應(yīng)根據(jù)主軸承直徑及油封 裝置來決定。在本次設(shè)計(jì)中，任務(wù)給定是兩缸，所以我們?cè)谇S上加裝了飛輪。因此，當(dāng)曲拐在某一位置時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩有可能大于或小于由其所帶動(dòng)的阻力矩。如發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)件與被它帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的從動(dòng)件之間產(chǎn)生沖擊，影響工作可靠性，降低使用壽命，產(chǎn)生噪音；同時(shí)使測(cè)試儀器的工作不穩(wěn)定； 曲軸回轉(zhuǎn)的不均勻還會(huì)引起曲軸的振動(dòng)。最有效的方法就是安裝飛輪 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 167。4m fGD gI? （ 44） 2 5 1 0 2 7 5 4 2??????? ???fI =（ kg 2m? ） 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 由于 ff II ?? ，所以，此飛輪合格 ??14 。由于負(fù)荷是交變的，會(huì)在合金層內(nèi)形成疲勞應(yīng)力狀態(tài)，易使合金層產(chǎn)生微小裂縫，當(dāng)裂紋發(fā)展并與其裂縫相匯時(shí)，合金層就會(huì)疲勞剝落。 因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)，尤其是汽車拖拉機(jī)類型的運(yùn)輸式內(nèi)燃機(jī)，使用工況經(jīng)常 變動(dòng)，起動(dòng)和制動(dòng)頻繁，容易發(fā)生所謂的邊界摩擦，這時(shí)兩個(gè)摩擦面依靠分子間的引力，各自吸附一層幾個(gè)分子厚的潤(rùn)滑油膜，金屬表面完全被這一層邊界油膜所隔開。 此外，曲軸以及曲軸箱等制造有誤差，在工作中還可能發(fā)生變形，使軸頸與軸承之間產(chǎn)生局部的負(fù)荷集中，影響軸承的正常工作。具體來說，軸瓦的工作條件是： 1. 很高的動(dòng)負(fù)荷作用。 3. 機(jī)油在長(zhǎng)期高溫下被氧化變質(zhì)，形成有機(jī)酸，腐蝕金屬表面。 材料要求 1. 有很高的機(jī)構(gòu)攻耐熱性。 167。 2） 鉛基白合金 該合金含錫 %~%，含銻 %~%，其余是鉛。因此在中高速柴油機(jī)和車用柴油機(jī)上， 高強(qiáng)度減摩合金的銅鉛合金軸瓦的鉛青銅合金軸瓦被大量采用。比較起來，鋁基合金的耐疲勞性、減摩性、耐蝕性最好，其中含錫 6%的低錫鋁合金性能更好。 軸瓦的瓦背材料 內(nèi)燃機(jī)的工作條件對(duì)瓦背所提出的要求如下： 1. 瓦背與合金 層的粘結(jié)性能良好，即應(yīng)該有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。 初步選取 主軸承厚度 t： t/D=（ ~） D=~ 取 t=； 主軸承內(nèi)徑 d： d=80mm 外徑 1d ： 1d =d+2t=87mm 2. 軸承寬度 B 和油槽 1）寬度 B 內(nèi)燃機(jī)曲軸各軸承的寬度一般取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 第 六 章 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)是一次綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)，聯(lián)系到了我在大學(xué)四年里所學(xué)的所有課程，使我對(duì)內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)工作有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。作為新一代的人，我們應(yīng)賦予它新的元素。 總之，本次設(shè)計(jì)使我們各方面的能力得到了提高。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 附錄 include define PI void main() { float I1,I2,D1,D2,S1,S2,S,A,x,y,z,g,b。 y=。 c=7340。D1,amp。 S1=D1*D1*D1*D1。 if(I2=I1) printf(Wrong!)。 S=S1S2。A)。 printf(Please input D1,D2,A:)。 eP =26。 x=。 同時(shí)，宗老師、王 老師在我觀察實(shí)驗(yàn)室中有關(guān)零部件 和拆裝發(fā)動(dòng)機(jī) 時(shí)，為我 細(xì)心的指導(dǎo)和幫助 ， 我 在這里一并表示感謝。當(dāng)然，這只是我的個(gè)人觀點(diǎn)。 本次設(shè)計(jì)雖然只是遵循前人的經(jīng)驗(yàn)，在已有的框架上建立起自己的機(jī)器，但是在這個(gè)過程中，我學(xué)會(huì)了曲軸和飛輪的總體設(shè)計(jì)過程和它們的計(jì)算過程，我相信，在以后的工作中，它們會(huì)給我?guī)順O大的方便的。 2）油 槽 試驗(yàn)證明，在其他條件不變的情況下，油膜壓力與軸承寬度的三次方成正比，所以當(dāng)軸承面積相同時(shí)，開油槽軸承的承載能力僅為無油槽軸承的 1/4。 167。鋁基合金軸承目前主要用于高速大功率、中速柴油機(jī)和車用柴油機(jī)上，有廣泛應(yīng)用的 趨勢(shì)；缺點(diǎn)是線膨脹系數(shù)較高?？紤]到銅和鉛的熔點(diǎn)和密度相關(guān)懸殊，在結(jié)晶過程中容易出現(xiàn)偏析，會(huì)使性能惡化，還可加入少量的其他元素如硫、鎳、銻等，畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 以減輕以上現(xiàn)象。主要用于負(fù)荷不太高的汽油機(jī)。錫的主要目的是提高硬度，加銅是為了防止錫偏析。 3. 有較好的耐蝕性。 5. 由于制造誤差和機(jī)械變形，造成邊緣負(fù)荷。 2. 相對(duì)滑動(dòng)速度高。因?yàn)?一般具有較高力學(xué)性能的材料，其表面摩擦性能就不好；反之，具有良好表面摩擦性能的材料機(jī)械強(qiáng)度一般較差，單金屬軸瓦不能滿足調(diào)整重負(fù)荷曲軸軸承的要求。 隨著內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)間的增加，呈泡沫狀和霧化狀的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油，在 100℃左右的高溫作用下不斷被氧化變質(zhì)，形成有機(jī)酸，對(duì)軸承表面產(chǎn)生腐蝕作用。在如此高速下運(yùn)動(dòng)，即使是液體摩擦，也會(huì)產(chǎn)生大量摩擦熱，使軸瓦工作表面溫度升高到 150℃。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 第五章 主軸承設(shè)計(jì) 167。 圖 41（ 《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)》 楊連生 圖 545） 尺寸的初步確定： 飛輪外徑 2D ＝（ ~） S=300~420 mm 取 2D =320mm； 輪緣厚度 h=( 201~101 ) 2D =32~16 mm 取 h=25 mm 1D = 2D 2? h=270mm； 取 b=92mm； 飛輪的圓周速度： v= 60n1 ?D? （ 41） = 60 220 ?? =由于 v? 35~50 m/s 因此選取的 2D 合格 ??13 。 當(dāng)輸出扭矩大于阻力矩時(shí)，飛輪就將多余的功吸收而使轉(zhuǎn)速略增；當(dāng)阻力矩大于輸出扭矩時(shí)，飛輪則將其儲(chǔ)存的能量放出，此時(shí)飛輪的動(dòng)能減小，而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速略減。 要想提高發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，降低曲軸角速度 ? 波動(dòng)的措施有： 一、 增加氣缸數(shù)，點(diǎn)火均勻，使由于氣缸間歇性工作帶來的沖擊減少。我們把曲軸轉(zhuǎn)速忽快忽慢的這種現(xiàn)象稱之為曲軸回轉(zhuǎn)不均勻性。通常用扭短工 不均勻系數(shù) ? 來判斷發(fā)動(dòng)機(jī)合成扭矩的均勻程度。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 第 四 章 飛輪設(shè)計(jì)與計(jì)算 167。 曲 軸輸出端一般借法蘭通過定位銷和螺栓來安裝飛輪。大多數(shù)柴油機(jī)的機(jī)油泵，水泵等輔助裝置的驅(qū)動(dòng)齒輪以及曲軸的扭轉(zhuǎn)減振器均安裝在自由端。在軸向經(jīng)常作用或 數(shù)值較大的情況下，多采用止推滾動(dòng)軸承。但裝在曲軸自由端的正時(shí)齒輪會(huì)產(chǎn)生一些位移。 167。平衡方案的選擇，平衡塊重量的計(jì)算與布置，應(yīng)該仔細(xì)考慮。隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，多數(shù)離心慣性力和離心慣性力矩已自行平衡的曲軸也配置平衡塊，這主要 是為了減輕主軸承的最大負(fù)荷，保證軸承有良好的潤(rùn)滑條件，減小曲軸和曲軸箱所受的離心慣性力矩。 ： d=(~)D=~8mm 取 d=6 mm。從強(qiáng)度觀點(diǎn)考慮，油孔不應(yīng)位于曲柄平面內(nèi)而應(yīng)在曲柄垂直平面內(nèi)。 確定主軸頸和曲柄銷 上油孔定位時(shí)，既要考慮到潤(rùn)滑和軸瓦的冷卻，又要對(duì)軸頸強(qiáng)度削弱最小。 集中供油 主軸承采用滾動(dòng)軸承時(shí)需采用集中供油。 曲軸上油道與油孔的設(shè)計(jì)，對(duì)于曲軸軸承的潤(rùn)滑及曲軸強(qiáng)度都有重要的影響，因此必須十分慎重地選擇油道的方案和確定油孔的位置。 本次設(shè)計(jì)遵循以上原則，選取圓角半徑 r=4mm??7 。 曲軸圓角 半徑 r 應(yīng)足夠大， 根據(jù)表 31, r/ 1D =~=~，圓角半徑過小會(huì)使應(yīng)力集中嚴(yán)重。但加工 方法較復(fù)雜，采用模鍛或鑄造的方法可以直接成型。曲柄形狀應(yīng)合理，以改善應(yīng)力分布。 主軸頸長(zhǎng)度 1L =（ ~） D=~55mm 取 1L =40mm ??5 。 主軸頸的直徑 1D 和長(zhǎng)度 1L ： 從軸承負(fù)荷出發(fā)，主軸頸可以比曲柄銷細(xì)些，因?yàn)橹鬏S承最大負(fù)荷小于連桿軸承。 為此，曲柄銷直徑不應(yīng)取得較大。 在現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中，一般趨向于采用較大的 2D 值，以降低曲柄銷的比壓，提高連桿軸承工作的可靠性，提高曲軸的剛度。因?yàn)榍S與 活塞連桿組件和機(jī)體有密切的聯(lián)系，曲軸的設(shè)計(jì)不能孤立進(jìn)行 。球鐵曲軸的耐磨性好，吸振能力強(qiáng)，有較好的自潤(rùn)滑和抗氧化性能。 但是鍛造曲軸成本過高，大約是球鐵曲軸的 37 倍。 夾角， 靜平衡但 動(dòng) 不 平衡，該方 案 的不平衡系數(shù)較小 ，易于采取平衡措施，而 且 此次設(shè)計(jì)的是 高 速柴油機(jī)，采用該布置 第 二 階 往復(fù)慣性力較小 ，可以不考慮 。目前，套合式曲軸主要應(yīng)用于曲柄半徑大于 400～ 500mm 的大型低速柴油機(jī)，其中半套合式曲軸應(yīng)用較 多。 這種曲軸由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度高，因而僅少數(shù)機(jī)型采用。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 （ 1）、 圓盤式組合曲軸 這種曲軸的每個(gè)曲柄單獨(dú)制造，然后用螺釘 聯(lián)成一 根 完整的曲軸。整體式曲軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕， 工作可靠，而且剛度和強(qiáng)度較高 ， 加工面也比較少，在中高速柴油機(jī)上應(yīng)用非常普遍 。全支承 曲軸是每?jī)蓚€(gè)（ V 型發(fā)動(dòng) 機(jī)為兩排）氣 缸 間均設(shè)有主軸承的曲軸；而非全支承 曲軸是每 隔兩個(gè)（ V 型發(fā)動(dòng)機(jī)為兩排）氣 缸設(shè)有一個(gè)主軸承的曲軸。 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，決定是否需要修改設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)步驟大 致如下： 1．根據(jù)柴油機(jī)的用途，強(qiáng)化程度，生產(chǎn)批量，缸心距 以 及活塞行程等參數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)那S材料，結(jié)構(gòu)形式，毛坯制造方法及必要的強(qiáng)化工藝。因此，目前曲軸的設(shè)計(jì)主要是依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，即利用許多現(xiàn)有的曲軸結(jié)構(gòu)與尺寸的統(tǒng)計(jì)資料。曲柄銷加大帶來的曲軸連桿系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的加大，可能使剛度對(duì)扭轉(zhuǎn)帶來的好處得而復(fù)失。 不難看出，上述強(qiáng)度、剛度、耐磨、輕巧的要求之間是存在矛盾的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中，加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)； 2． 有足夠的剛度 ，使曲軸變形不致過大； 3． 頸具有良好的耐磨性。曲軸是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的中心環(huán)節(jié)，其剛度亦很重要。因此，曲軸結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究的重點(diǎn)是彎曲疲勞強(qiáng)度。 因此 ，在設(shè)計(jì)曲軸時(shí)，必須 正確選擇曲軸的尺寸參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式、材料與工藝， 使其 具有較高的 疲勞 強(qiáng)度，剛度及良好的動(dòng)態(tài)特性。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 第三 章 曲軸設(shè)計(jì) 167。曲軸材料選擇 球墨鑄鐵鑄造 制成，曲柄銷采用挖空結(jié)構(gòu)，合理布置潤(rùn)滑油道。活塞用共晶硅鋁合金鑄造，活塞上部有二道氣環(huán)和一道油環(huán)。采用柴油直噴系統(tǒng)，活塞頂上有W 形燃燒室，采用孔式 噴油器，提高噴油壓力，大大改善了噴油效果。 六、 總體布置要認(rèn)真貫徹執(zhí)行 三 化 標(biāo)準(zhǔn) 。對(duì)經(jīng)常檢查調(diào)整的氣門間隙和噴油提前角等有關(guān)零部件應(yīng)考慮到調(diào)整和拆裝方便。在總體布置中 要確定氣缸的排列，各零部件，附件的結(jié)構(gòu)和尺寸以及安裝位置。 S 行程增加可以提高平均有效壓力 meP 但是在氣缸直徑不變的情況下， S 的增加即行程缸徑比 S/D 增加，導(dǎo)致活塞平均速度提高，有磨損加速、壽命降低等問題。 一般說來， Cm 增大 會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率增高，但活塞組的熱負(fù)荷和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的慣性負(fù)荷