【正文】 塞組的熱負(fù)荷和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的慣性負(fù)荷增大，磨損加劇，壽命下降。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。 六、 總體布置要認(rèn)真貫徹執(zhí)行 三 化 標(biāo)準(zhǔn) ?；钊霉簿Ч桎X合金鑄造，活塞上部有二道氣環(huán)和一道油環(huán)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 第三 章 曲軸設(shè)計(jì) 167。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。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(guò)大； 3． 頸具有良好的耐磨性。曲柄銷加大帶來(lái)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(lái)的好處得而復(fù)失。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。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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 （ 1）、 圓盤(pán)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。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。 但是鍛造曲軸成本過(guò)高，大約是球鐵曲軸的 37 倍。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 。 為此，曲柄銷直徑不應(yīng)取得較大。 主軸頸長(zhǎng)度 1L =（ ~） D=~55mm 取 1L =40mm ??5 。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。 本次設(shè)計(jì)遵循以上原則，選取圓角半徑 r=4mm??7 。 集中供油 主軸承采用滾動(dòng)軸承時(shí)需采用集中供油。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)。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。 167。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。 曲 軸輸出端一般借法蘭通過(guò)定位銷和螺栓來(lái)安裝飛輪。通常用扭短工 不均勻系數(shù) ? 來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)合成扭矩的均勻程度。 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(lái)的沖擊減少。 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 。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℃。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。 5. 由于制造誤差和機(jī)械變形，造成邊緣負(fù)荷。錫的主要目的是提高硬度，加銅是為了防止錫偏析?？紤]到銅和鉛的熔點(diǎn)和密度相關(guān)懸殊，在結(jié)晶過(guò)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(shuō)明書(shū) 26 以減輕以上現(xiàn)象。 167。 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(guò)程中，我學(xué)會(huì)了曲軸和飛輪的總體設(shè)計(jì)過(guò)程和它們的計(jì)算過(guò)程，我相信，在以后的工作中，它們會(huì)給我?guī)?lái)極大的方便的。 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。 eP =26。A)。 if(I2=I1) printf(Wrong!)。D1,amp。 y=。 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(shuō)明書(shū) 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)。 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。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。 167。 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。 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。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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 167。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)。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。 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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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。但平衡塊一般不超過(guò)曲軸旋轉(zhuǎn)所掃過(guò)的范圍。 圖 32 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 167。曲柄銷油孔開(kāi)在壓力最小的地方，以保證連桿軸承供油充足。 將機(jī)油輸送到曲軸軸承中去的供油方法有兩種： 分路供油 多數(shù)柴油機(jī)采用這種供油方法。曲軸圓角也可由半徑不同的二圓弧和三圓弧組成。試驗(yàn)證明：橢圓形曲柄具有最好的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度。因?yàn)榈谝唬哟种鬏S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(zhuǎn)動(dòng)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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(duì)縮短其長(zhǎng)度，從而給加厚曲柄臂，提高其強(qiáng)度 提供可能。因?yàn)殡S曲柄銷直徑 增大帶來(lái)的軸系自振頻率增加， 會(huì)被旋轉(zhuǎn)質(zhì)量增加引起的自振頻率下降所抵消，可能增加扭轉(zhuǎn)振 動(dòng)的危害。 167。 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(yīng)的毛坯也分為鑄造 與鍛造。軸和孔的配合的過(guò)盈量是軸頸的 ‰ ‰ 。 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。 167。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 167。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(fù)荷加大。曲軸扭轉(zhuǎn)剛度不足則可能在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；輕則引起噪音，加速曲軸上齒輪等傳動(dòng)件的磨損；重則使曲軸斷裂。實(shí)踐與理論表明，對(duì)于各種曲軸，彎曲載荷具有決定性意義，而扭轉(zhuǎn)載荷僅占次要地位（不包括因扭轉(zhuǎn)振動(dòng)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)疲勞破壞）。曲軸的 中間主軸承采用止推片 起軸向定位作用。濕式氣缸套是由高磷合金鑄鐵鑄成的。 四、 具有良好的加工和裝配工藝性。 167。 活塞平均速度 Cm 活塞平均速度 Cm 也 是表征活塞式內(nèi)燃機(jī)強(qiáng)化程度（熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)）的重要參數(shù)之一。目前全世界對(duì)汽車的污染問(wèn)題都十分重視。內(nèi)燃機(jī)的噪聲大小用聲壓級(jí) pL （ dB）來(lái)表示，一般還要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計(jì)權(quán)處理，仿照人耳的聽(tīng)力，一般采用 A 計(jì)權(quán)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 167。一般車用柴油機(jī)的燃油消耗率為 250~380 g/（ kw *h）。最大扭矩對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就是最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速。 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(shù)； n 為轉(zhuǎn)速（ r/min）； T 為沖程數(shù)。 （ 1） 產(chǎn)品系列化 它是指基本尺寸相同，不同的排列、缸數(shù)、增壓度，以滿足不同需求。 總體設(shè)計(jì)的水平和決策的正確與否，對(duì)產(chǎn)品的水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力將產(chǎn)生決定性的影響，如有失誤，在大多數(shù)的情況下，不易通過(guò)投產(chǎn)后的改進(jìn)加以挽回。在曲軸的 鍛造方 面，廣泛的采用 CAD/CAM 技術(shù)，引入管理信息系統(tǒng)和集成生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鍛造生產(chǎn)從原材料、工藝和工藝裝備最佳方案的選擇和整個(gè)過(guò)程的控制。 軸瓦的瓦背材料 ............................................................ 26 167。 曲軸平衡塊 ..................................................................... 18 167。 2110 型柴油機(jī)的總體布置 ............................................. 8 167。 內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)工作中的 “三化 ” ............................. 3 167。 本文主要介紹了 2110 柴油機(jī)的總體設(shè)計(jì)思想的確定以及曲軸飛輪組零件的設(shè)計(jì)過(guò)程。與 2100 系列柴油機(jī)相比，2110 柴油機(jī)主要在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、氣缸蓋、活塞連桿總成、曲軸、燃油系統(tǒng)等方面進(jìn)行了優(yōu)化、強(qiáng)化設(shè)計(jì)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等方面有較大的提高，也實(shí)現(xiàn)了增加其運(yùn)用范圍的目的。 內(nèi)燃機(jī)的總體設(shè)計(jì)要求 ..................................... 3 167。 2110 型柴油機(jī)的主要參數(shù)的選擇 ................................ 7 167。 潤(rùn)滑油道 ......................................................................... 16 167。 常用軸承材料 ............................................................... 25 167。 在曲軸制造方面，我國(guó)的曲軸生產(chǎn)存在整體規(guī)模小，專業(yè)化程度低，企業(yè)設(shè)備陳舊，產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(wèn)題，而在國(guó)外，曲軸的生產(chǎn)已經(jīng)很專業(yè)化，廣泛的采 用了數(shù)控技術(shù)及自動(dòng)線，生產(chǎn)線一般由幾段獨(dú)立的自動(dòng)化生產(chǎn)單元組成。 內(nèi)燃機(jī)的總體設(shè)計(jì)要求 內(nèi)燃機(jī)的總體設(shè)計(jì)是整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作的第一個(gè)階段，按照工作次序可分為：產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的戰(zhàn)略決策；產(chǎn)品主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的論證和選擇；方案計(jì)算和總體設(shè)計(jì)圖的繪制等幾個(gè)階段。 內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)工作中的“三化” “三化”可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少設(shè)計(jì)成本，組 織專業(yè)化生產(chǎn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，便于使用、維修和配件供應(yīng)。 動(dòng)力性指標(biāo) 動(dòng)力性指標(biāo)包括有效功率（ P e ）、轉(zhuǎn)速（ n）、最大扭矩 maxeM 和最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速。 表 11 各種用途的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速范圍 【單位：（ r/min）】 用途 柴油機(jī) 汽油機(jī) 汽車 1500~5000 2500