【正文】 汽車的總體布置按照氣缸的排列方式不同氣缸體還可以分成單列式 V 型和對置式三種 1 直列式 發(fā)動機(jī)的各個氣缸排成一列一般是垂直布置的單列式氣缸體結(jié)構(gòu)簡單加 工容易但發(fā)動機(jī)長度和高度較大一般六缸以下發(fā)動機(jī)多采用單列式有的汽車為了降低發(fā)動機(jī)的高度把發(fā)動機(jī)傾斜一個角度 2 V 型 氣缸排成兩列左右兩列氣缸中心線的夾角γ＜ 180176。為使型砂便于從內(nèi)腔中脫出以形成自帶型芯內(nèi)壁的起模斜度應(yīng)比外壁大通常為 3176。 34 f 01 d 08d 08 12mm 96mm tan td 其中 t 為螺距 查資料知 t 175mm 故有 arctan arc 006176。 由于合金的線收縮鑄件冷卻后的 尺寸將比行腔尺寸略小為保證鑄件應(yīng)有的尺寸模樣尺寸必須必鑄件放大一個該金屬的收縮量鑄件的實(shí)際線收縮量除隨合金的種類而異外海域鑄件的形狀尺寸有關(guān)通常鑄鐵為 07～ 10 結(jié)合發(fā)動機(jī)箱體的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸分型面選在箱體零件圖 俯視圖零線位置澆注口位置分別選在位于中間缸孔的兩側(cè)選取起模斜度為 3176。稱為對置式它的特點(diǎn)是高度小總體布置方便有利于風(fēng)冷這種 氣缸應(yīng)用較少 綜合考慮三種排列形式的氣缸體在本次設(shè)計(jì)中采用直列式 技術(shù)分析 由于箱體的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度性能和壽命所以箱體零件的加工精度對機(jī)器加工精度非常重要在箱體零件各加工表面中通常平面的加工精度比較容易保證而精度要求較高的支撐孔的加工精度以及孔與孔之間孔與平面之間的相互位置精度則較難保證箱體零件的技術(shù)要求主要可歸納如下 1 主要平面的形狀精度和表面粗糙度 箱體的主要平面是裝配基準(zhǔn)并且往往是加工時(shí)的定位基準(zhǔn)所以應(yīng)有較高的平面度和較小的粗糙度值否則直接影響箱體加工時(shí)的定位精度影響箱 體加工的定位精度影響箱體與機(jī)座總裝時(shí)的接觸剛度和相互位置精度 一般箱體的主要平面的平面度在 01～ 003mm 表面粗糙度 Ra25～ 063m 各主要平面對裝配基準(zhǔn)面垂直度為 01300 2 孔的尺寸精度幾何形狀精度和表面粗糙度 箱體上的軸承支撐孔本身的尺寸精度形狀精度和表面粗糙度要求都較高否則將影響軸承與箱體孔的配合精度使軸的回轉(zhuǎn)精度下降也使傳動件如齒輪產(chǎn)生振動和噪聲一般箱體的主軸支撐孔的尺寸精度為 IT6 圓度圓柱度公差不超過孔徑公差的一半表面粗糙度值為 Ra063～ 032m 其余尺寸精度為 IT7～ IT6 表面粗糙度為 Ra25～ 063m 3 主要孔和平面的相互位置精度 同一軸線的孔應(yīng)有一定的同軸度要求各支撐孔之間也應(yīng)有一定的孔距尺寸精度及平行度要求否則不僅裝配有困難而且使軸的運(yùn)轉(zhuǎn)情況惡化溫度升高軸承磨損加劇齒輪嚙合精度下降引起振動和噪聲影響齒輪壽命支撐孔之間的孔距公差為 012～ 005mm 平行度公差應(yīng)小于孔距公差一般在全長取 01～ 004mm 同一軸線上主要平面間及主要平面之間垂直度公差為 01～ 004mm①灰鑄鐵的化學(xué)成分包括 CSiMnPS 以及一些其他合金元素各成分所占比重見下表 2 以 HT250 為例表 灰鑄鐵 HT250 的主要化學(xué)成分及所占比重 C Si Mn P S 30～ 33 14～ 17 08～ 10 ＜ 015 ≤ 012 ② 各元素對灰鑄鐵性能都有著重要的影響詳見《機(jī)械加工工藝手冊》 ③ 灰鑄鐵的牌號有 HT100HT150HT200HT250HT300HT350等 6種牌號右邊的數(shù)字表示該牌號灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度最低值 ④ 灰鑄鐵的機(jī)械性能與鑄件壁厚有關(guān)同一牌 號的灰鑄鐵因鑄件壁厚不同具有不同的抗拉強(qiáng)度各種牌號不同壁厚的灰鑄鐵性能達(dá)到強(qiáng)度參考值見《機(jī)械加工工藝手冊》機(jī)械性能見下表 3 以 HT250 為例表 3 灰鑄鐵 HT250 的各種機(jī)械性能 牌號 抗拉強(qiáng)度 Mpa 抗切強(qiáng)度 MPa 彈性模量 E MPa 疲勞極限 MPa 硬度 HB HT250 785～ 981 277 108～ 127 98～ 127 143 ～ 269 ⑤ 灰鑄鐵的物理性能詳見下表 4 以 HT250 為例 2 耐磨灰鑄鐵 在灰鑄鐵中由于加入少量合金元素可不同程度地減小鐵素體的數(shù)量同時(shí)珠光體也相應(yīng)的 細(xì)化而且在珠光體內(nèi)的鐵素體的數(shù)量中固溶數(shù)量的合金元素石墨也一定程度的細(xì)化由于上述組織的特點(diǎn)顯著地提高了鑄鐵的強(qiáng)度和硬度具有很好地保持連續(xù)油墨的能力即保持良好的潤滑性能抵抗咬合或擦傷在工作溫度中能保持較高的機(jī)械性能如機(jī)床導(dǎo)軌汽缸套油塞環(huán)凸輪軸等 耐磨灰鑄鐵的切削加工性能都較好但是刀具磨損比一般灰鑄鐵高含磷較高時(shí)刨削應(yīng)注意邊緣處產(chǎn)生崩裂現(xiàn)象磨削時(shí)工時(shí)稍有增加可采用大孔隙砂輪磨后表面粗糙度變細(xì)人工刮研與攻絲等較困難 3 球墨鑄鐵 球墨鑄鐵簡稱球鐵是將接近灰鑄鐵成分也可包括某些合金元素的鐵水經(jīng)鎂或鎂合金或者其它球 化劑球化處理后而獲得具有球狀石墨的鑄鐵由于這種鑄鐵中的石墨呈球狀所以大大減輕了石墨對基體的分割作用和尖口作用球墨鑄鐵具有灰鑄鐵的優(yōu)良性能又兼有鋼的高強(qiáng)度性能有比鋼更好的耐磨性抗氧化性減震性及小的缺口敏感性它可以進(jìn)行多種熱處理以提高強(qiáng)度 4 可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵是將一定成分的白口鑄鐵經(jīng)過石墨化退火或脫碳退火處理的一種鑄鐵也稱韌鐵或馬鐵石墨退火時(shí)把共晶滲碳體和二次滲碳體全部分解而共析滲碳體則不可分解貨部分分解貨全部分解因此按基體組織又可分為鐵素體可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵的性能優(yōu)于灰鑄鐵適用于動態(tài)載荷下 要求塑性和韌性較高的鑄件尤其是復(fù)雜薄壁的小件厚度大的鑄件需要采用復(fù)雜孕育處理可鍛鑄鐵的切削性能好車削加工性能優(yōu)于易切鋼退火時(shí)產(chǎn)生的表層優(yōu)于組織不均勻?qū)慑戣T鐵的切削性極為有害可斷鑄鐵有較好的減震性能優(yōu)于球墨鑄鐵低于灰鑄鐵適用于承受振動的零件尤其是黑心可鍛鑄鐵的它的減震能力約為鑄鋼的 3倍球墨鑄鐵的 2倍 5 蠕墨鑄鐵 蠕蟲狀石墨鑄鐵的石墨形似蠕蟲較短而厚頭部較圓蠕墨鑄鐵國內(nèi)過去將這種鑄鐵稱為稀土鑄鐵或稀土高強(qiáng)度鑄鐵現(xiàn)稱蠕墨鑄鐵宏觀斷口呈暗墨色至淺灰色 蠕墨鑄鐵的機(jī)械性能介于基本組織的相同的優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間 優(yōu)于石墨形態(tài)歲基體的破壞小且具有一定的韌性另一方面又由于石墨是相互連接的強(qiáng)度和韌性都不如球墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵主要用于 經(jīng)受熱循環(huán)載荷的鑄件如鋼錠模玻璃模具柴油機(jī)缸蓋排氣歧管等 要組織致密耐壓的鑄件如齒輪泵體葉片泵體換向閥體等 要求強(qiáng)度高形狀復(fù)雜斷面尺寸差別大用球墨鑄鐵高牌號合金灰鑄鐵都不易澆成的鑄件 6 特種鑄鐵 特種鑄鐵是特殊性能鑄鐵的簡稱它是在腐蝕介質(zhì)中高溫條件下或劇烈摩擦磨損等場合使用的鑄鐵與相似條件下使用的合金鋼相比熔煉簡便成本廉價(jià)有很好的使用性能特種鑄鐵的缺點(diǎn)是機(jī)械性能比合金鋼低脆性較大容易 破碎 根據(jù)選材的一般原則以及箱體工作的需要結(jié)合各種鑄鐵材料的性能特性及應(yīng)用范圍發(fā)動機(jī)箱體的材料選為灰鑄鐵 HT250 表 4 灰鑄鐵 HT250 的物理性能 密度 gcm 725～ 735 比熱容 c [Jg℃ ] 0～ 200℃ 050～ 054 0～ 1000℃ 067～ 071 常點(diǎn)～熔點(diǎn) 092～ 096 熔化潛熱 Jg 209～ 230 熱導(dǎo)率 [WmK] 48～ 52 線脹系數(shù) a 10℃ 0～ 200℃ 115～ 120 0～ 500℃ 130～ 135 電阻率 cm 65～ 75 22 發(fā)動機(jī)箱體毛坯 的設(shè)計(jì) 坯種類及加工方法的選擇 在已經(jīng)計(jì)算過生產(chǎn)綱領(lǐng)發(fā)動機(jī)箱體的年產(chǎn)量為 5900 件年確定該箱體的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn) 確定毛坯種類 機(jī)械加工的加工質(zhì)量生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益在很大程度上取決于所選的工件毛坯常用毛坯種類通常有型材鑄件沖壓件和焊接件等毛坯選擇通常從被加工零件的材料結(jié)構(gòu)形狀幾何尺寸和制造精度以及各方面的生產(chǎn)條件五個方面取考慮合理的選擇毛坯種類對隨后價(jià)格中確保產(chǎn)品質(zhì)量縮短生產(chǎn)周期與降低生產(chǎn)成本有著重要影響 材料方面往往是選擇毛坯所要考慮的首要問題一般根據(jù)零件的工作情況以及工作中所起的作用來選擇毛坯的 種類根據(jù)箱體在工作中的作用及要求選用材料切削性好耐腐蝕性好耐磨性好減震性好等選用 HT250 確定毛坯為鑄件其技術(shù)要求如下 鑄件應(yīng)消除內(nèi)力 未注明鑄造圓角為 R3～ R5 未注明壁厚為 5mm 鑄件表面不得有粘砂多肉裂紋等缺陷 允許有非聚集的孔眼存在其直徑不大于 6mm 深度不大于 15mm 相距不小于20mm 整個鑄件上孔眼數(shù)不多于 5 個 未注明倒角為 05 45176。稱為 V 型發(fā)動機(jī) V 型發(fā)動機(jī)與直列發(fā)動機(jī)相比縮短了機(jī)體長度和高度增加了氣缸體的剛度減輕了發(fā)動機(jī)的重量但加大了發(fā)動機(jī)的寬度且形狀較復(fù)雜加工困難一般用于 8 缸以上的發(fā)動機(jī) 6 缸發(fā)動機(jī)也有采用這種形式的氣缸體 3 對置式 氣缸排成兩列左右兩列氣缸在同一水平面上即左右兩列氣缸中心線的夾角 γ＝ 180176?！?10176。 3 所以可求夾緊力 W 2QL[dtanfd] 399N 4 選取安全系數(shù) K 2 進(jìn)而由公式 1 求出 F KW 2399 798N 5 4 切削力及扭矩的計(jì)算 查閱《機(jī)械加工工藝手冊》表 10413 可得群鉆時(shí)軸向力及扭矩的計(jì)算公式 軸向力 F FK 6 式中 F 在理想條件下求得的軸向力 K 加工材料改變時(shí)的修正系數(shù) K K 并且有 F Cdf 7 根據(jù)加工材料查表知 C 3659 Z 00661 y 1217 n 0361 由前面所述的知 f 03mmr 30mmin 故由公式 6 得 F Cdf 8 36591170330 146702 N 根據(jù)加工條件選修正系數(shù) K 11 從而由公式 5 可求實(shí)際產(chǎn)生的軸向力為 扭矩 M MK 9 其中 M Cd 根據(jù)加工材料查表 1043 知 C 0281Z 1788y 1048n 0077 又可知 03mmr 30mmin 故有公式 10 得 M Cd 02811170330 8402 Nm 根據(jù)加工條件選