【正文】 375柴油機選擇S/D為:，將有利于降低柴油機的振動和噪聲。同樣的功率下，缸數(shù)越多，缸徑可縮小，轉(zhuǎn)速可提高[1]。然而機械效率和熱負(fù)荷也隨之提高，影響柴油機的可靠性和壽命。（5）隨著活塞平均速度的提高，柴油機的平衡。活塞的平均速度計算公式： Cm=Sn/30 （22）其中，S為活塞行程；n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速[2]。目前我國輕型車用柴油機的轉(zhuǎn)速為3200r/min左右，少數(shù)機型達(dá)3600r/min；中型車用柴油機約為2500～2800r/min；低速農(nóng)用車柴油機約為2400～2800r/min；重型車用柴油機約為2000～2300r/min[1]。我國載貨車與功率的匹配，一般遵循下列關(guān)系：輕型載貨車為12～15kw/t；中型載貨車為10～12kw/t；重型載貨車為6～10kw/t；載貨車的扭矩儲備要求略低，但亦應(yīng)達(dá)到10%以上。在節(jié)約能源上有巨大優(yōu)勢，所以此次設(shè)計采用直噴式，燃燒室形狀為ω型。其所以有各種氣缸布置形式，是基于配套機型總體布置的要求，或有利于平衡、散熱等。活塞組熱負(fù)荷低，工作過程易于組織，啟動性能較好，動力性和燃油經(jīng)濟性好，燃油消耗率低，機油消耗率低，且低速性能好，可以有較大的扭矩儲備，可以在較寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)獲得良好經(jīng)濟性能。 柴油機設(shè)計的內(nèi)容 高速柴油機用途的確定發(fā)動機的具體用途是設(shè)計的重要依據(jù)，不針對具體用途無法設(shè)計一臺優(yōu)秀的發(fā)動機。最佳的經(jīng)濟性能 主要可以概括為下列三方面：（1）最佳的使用經(jīng)濟性 包括完善的工作過程，特別是組織良好的燃燒過程，以降低燃油消耗；精心設(shè)計潤滑系統(tǒng)，在保證發(fā)動機獲得良好潤滑的前提下降低潤滑油消耗量；具有良好的裝拆工藝性，易于裝拆、維修，減少維修費用的支出。目前，在中小型柴油機方面開展的研究工作大都放在減少廢氣排放，因此出現(xiàn)深盆頂活塞的應(yīng)用，這是專為改善燃燒狀況減少碳?xì)浠衔锒O(shè)計的。375柴油機是我國三缸柴油機系列中的主要產(chǎn)品，是我國經(jīng)濟體制改革不斷深入，農(nóng)村生產(chǎn)飛速發(fā)展的產(chǎn)物。因此，柴油機的工業(yè)發(fā)展，對國民經(jīng)濟和國防建設(shè)都有十分重要的意義。目前，各國在農(nóng)業(yè)機械方面，功率在10PS以上時，柴油機獲得了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的375柴油機母型是六十年代后期開發(fā)的產(chǎn)品，笨重而且燃油高、經(jīng)濟動力性能差，為此作者在國內(nèi)的現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)設(shè)計理念與生產(chǎn)技術(shù)，在原有機型的基礎(chǔ)設(shè)計375柴油機，該375柴油機是三缸，自然吸氣，直列四沖程，水冷直噴，高速柴油機，在提高發(fā)動機的經(jīng)濟、動力性能的同時降低有害物的排放，同時仍然保持原機可靠性、耐久性、經(jīng)濟實用、使用維修方便的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于農(nóng)用運輸機、拖拉機、小型機械，這些優(yōu)點使其更好的融入農(nóng)村生產(chǎn)，備受購買力相對較弱的農(nóng)民群體的歡迎，因此該產(chǎn)品的開發(fā)擁有很廣闊的市場。近十年來，開發(fā)能滿足Pz高達(dá)25Mpa的活塞的要求越來越迫切。（2）最佳的制造經(jīng)濟性 包括優(yōu)化設(shè)計，使整機及零部件具有良好的加工工藝性；選用價廉適用的制造材料；選用優(yōu)質(zhì)、價廉的零配件；降低不必要的加工精度。對高速柴油機而言，產(chǎn)量最大的配套是各種車輛，其它依次為拖拉機和各種農(nóng)業(yè)機械、工程機械等。燃油噴射系統(tǒng)轉(zhuǎn)速較低，便于設(shè)計制造，且壽命較長，可靠性好。V型布置則主要為了縮短6缸以上多缸機的長度，以利于發(fā)動機與各種機型更完善的匹配。凸輪軸側(cè)置與頂置 側(cè)置凸輪軸是現(xiàn)代高速柴油機傳統(tǒng)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)模式，被廣泛采用。拖拉機用發(fā)動機的功率由牽引力而定，一般每噸的牽引力配用18～20kw，扭矩儲備率要求高于汽車，一般在15%及以上。375柴油機設(shè)計目標(biāo)為低速農(nóng)用車柴油機，所以轉(zhuǎn)速取2400r/min。在功率給定以后，可以算出平均有效壓力。震動和噪聲等問題突出出來，一般柴油機的噪聲強度與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。同時，對排氣的有害成分、噪聲、振動等都有不利影響。考慮到此發(fā)動機為農(nóng)用運輸車，我們所選擇的缸徑為80～100。氣缸中心距氣缸中心距是柴油機設(shè)計中對整體結(jié)構(gòu)強度、緊湊性、重量和配套適應(yīng)性最具影響的幾何尺寸。用氣缸中心距來表征能實現(xiàn)的單缸功率，實質(zhì)上是該氣缸中心距在保證充分的結(jié)構(gòu)強度可靠性的前提下所能包容的氣缸直徑。在連桿擺動平面內(nèi)，由連桿力矩引起的橫向彎曲載荷。如果強度不足，就會發(fā)生連桿螺栓、大頭蓋或桿身的斷裂，造成嚴(yán)重事故，同樣，如果連桿組剛度不足，也會對曲柄連桿機構(gòu)的工作帶來不好的影響。在機械加工前經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，可以得到較好的機械性能。圖 連桿小頭的尺寸 連桿小頭的設(shè)計 一、小頭結(jié)構(gòu)形式小頭采用薄壁圓環(huán)型結(jié)構(gòu)，它的形狀簡單，制造方便，材料能充分利用，受力時應(yīng)力分布較均勻。小頭寬度b1取決于活塞銷間隔B和銷座與連桿小頭的端面間隙。小頭孔的直徑設(shè)計為mm，～，則襯套外徑尺寸為mm。連桿桿身在膨脹行程中承受作用在活塞上的氣體壓力的壓縮作用，在吸氣行程中承受往復(fù)慣性力的拉伸作用，當(dāng)連桿受壓時，有可能發(fā)生不穩(wěn)定彎曲，此外當(dāng)連桿作高速擺動運動時還要承受本身的橫向慣性力的彎曲作用。連桿桿身的最大應(yīng)力一般發(fā)生在桿身與大、小頭圓角過渡處，最大壓應(yīng)力發(fā)生在桿身中部。螺栓頭支承面和螺母支承面要圓弧過度，避免加工尖角，可采用鍛造圓角或圓弧沉割來減少應(yīng)力集中，但必須盡量提高圓弧沉割處的光潔度。連桿體和蓋上均有一舌和一槽，他們是有同一把拉刀（帶一舌一槽）加工成的，所以體與蓋上舌槽間的距離精度較高，定位可靠，尺寸緊湊。在機械載荷的作用下，活塞各部位了各種不同的應(yīng)力：活塞頂部動態(tài)彎曲應(yīng)力；活塞銷座承受拉壓及彎曲應(yīng)力；環(huán)岸承受彎曲及剪應(yīng)力。對于汽油機活塞，瞬時的壓力最大值可達(dá)3～6MPa。 活塞的材料根據(jù)上述對活塞設(shè)計的要求，活塞材料應(yīng)滿足如下要求：（1）熱強度高。鋁的密度約為鑄鐵的1/3，這樣采用鋁作為活塞用合金的基本材料，在活塞往復(fù)運動時可使慣性力盡可能小。這種工藝兼有鍛造和鑄造的特點，能達(dá)到少切削甚至無切削、提高金屬利用率、擴大合金使用范圍、消除鑄造缺陷和提高毛坯質(zhì)量等目的[7]。)，直口型(β=90176。（1）對柴油機高度尺寸的要求（與柴油機用途有關(guān)）（2）轉(zhuǎn)速n；（3）燃燒室形狀及尺寸；（4）活塞裙部承壓面積。應(yīng)根據(jù)熱負(fù)荷及活塞冷卻狀況確定h，使第一道活塞環(huán)約工作溫度不超過允許極限（約180℃～2200℃）。本次設(shè)計選用兩道氣環(huán)，一道油環(huán)。 = 〔D－(2t﹢KD) +〕(mm)式中 D—活塞名義直徑； t—活塞環(huán)的徑向厚度； K—系數(shù)，鋁活塞K=，鑄鋁活塞K=。其作用是為活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動導(dǎo)向和承受側(cè)壓力。在這些因素中，機械變形影響一般來說并不嚴(yán)重，主要還是受熱膨脹產(chǎn)生變形的影響比較大。將活塞裙部徑向制成橢圓形。七、活塞銷座 活塞的銷孔與活塞銷組成一對摩擦副，它將活塞頂部氣體作用力通過活塞銷座傳給活塞銷，然后再傳遞到連桿和曲軸。這就要求活塞的間隙盡可能的小[9]。（8）熱穩(wěn)定性好，即在高溫時能保證環(huán)的彈力和形狀。第一道氣環(huán)的工作條件最為惡劣，它的好壞對活塞組竄氣、竄油將產(chǎn)生影響?；钊N在高溫下承受很大的周期性沖擊載荷，潤滑條件很差（一般靠飛濺潤滑），容易疲勞和磨損。同時，在活塞兩端還裝有彈性卡環(huán)，以防止其軸向竄動，刮傷氣缸壁。應(yīng)力 （42）式中:C兩螺孔間距離 C=71毫米I和分別為大頭蓋和軸瓦斷面的慣性矩F和分別為大頭蓋和軸瓦斷面的橫斷截面 W大頭蓋計算斷面的抗彎斷面模數(shù)由=====代入應(yīng)力公式得:σ=172bar經(jīng)上述計算，連桿強度滿足要求，尺寸合理。本設(shè)計之能完成，袁文武老師給與了關(guān)鍵性的技術(shù)指導(dǎo)，并指明了研究的方向。課程設(shè)計雖已完成了，但由于知識水平的局限，實際經(jīng)驗缺乏，設(shè)計還存在許多不足，有很多地方需要改進(jìn)。零部件結(jié)構(gòu)簡單，剛度和強度高，可以直接應(yīng)用于生產(chǎn)。4 連桿強度校核 連桿小頭計算由于壓配襯套和溫度過盈而產(chǎn)生的溫度過盈量=dt()式中: d小頭內(nèi)徑 d=32毫米； t—連桿小頭溫升,取t=110176。為了減輕質(zhì)量，從而減小往復(fù)慣性力，活塞通常做成中空的圓柱體。它可以滿足密封性好、迅速磨合、刮油能力強的要求。按功用不同，活塞環(huán)分為氣環(huán)（密封環(huán)）和油環(huán)（刮油環(huán)）。（2）密封性能好。銷座通常有肋片與活塞內(nèi)壁相連，以提高其剛度。內(nèi)燃機工作時，活塞裙部在熱載荷和側(cè)壓力的共同作用下變成橢圓形，沿活塞銷軸方向略有伸長，垂直銷軸方向略有縮短。當(dāng)然間隙也不能留得過大，否則又會產(chǎn)生敲缸現(xiàn)象。保證活塞得到良好的導(dǎo)向，具有足夠的實際承壓面積，能形成足夠厚的潤滑油膜，既不因間隙過大發(fā)生敲缸，引起噪音和加速損傷，也不因間隙過小而導(dǎo)致活塞拉傷。環(huán)岸高度（1）第一環(huán)岸(第一道氣環(huán)下面的環(huán)岸)溫度較高，承受的氣體壓力最大，又容易受環(huán)的沖擊而斷裂。環(huán)槽的軸向高度(名義尺寸)等于活寒環(huán)的軸向高度b。（3）h/D的一般范圍如下：高速槳油機鋁活塞 ～組合活塞 ～ 活塞環(huán)的數(shù)目及排列（1）活塞環(huán)數(shù)目一般為: 高速機 氣環(huán)2～3道，油環(huán)1～2道。目前發(fā)展趨勢：不斷縮短活塞高度，特別是高速柴油機。于是，出現(xiàn)了有渦流的深坑形燃燒室，即將活塞頂上的凹坑加深，凹坑口徑縮小。)三種，收口型較?。ㄒ话?D=～）本設(shè)計采用β=90176。四、活塞頂部 活塞頂部的形狀主要取決于燃燒室的選擇與設(shè)計，而燃燒室的選擇取決于活塞直徑、發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、經(jīng)濟性、動力性、功率、可靠性及排放等。