【文章內容簡介】 參數 型式 直列六缸，臥式，增壓，水冷，四沖程，車用 缸徑沖程 125 140mm 排量 壓縮比 16： 1 活塞平均速度 燃燒室形式 直接噴射式ω型 發(fā)火順序 1— 4— 2— 6— 3— 5 額定功率 169kW/2300r/min 曲軸旋轉方向 逆時針（從飛輪端看） 起動方式 電起動 潤滑方式 強制飛濺潤滑 最大扭矩 833N m/1500r/min 噪音 112dB 排氣煙度 3Bsu 外特性燃油消耗率 （ kW h） 凈重 965kg 外形尺寸（長寬高） 1363 1350 860 青島大學畢業(yè)設計論文 9 第 2章 機械零部件設計概述 設計機械零件的基本要求 設計機械零部件的基本要求，可概括為工作可靠和成本低廉。判斷機械零部件工作能力的基本準則是：強度、剛度、振動穩(wěn)定性和可靠性等；而實現機械零部件成本低廉的經濟性準則是：正確選擇材料，合理規(guī)定精度等級、賦予零件具有良好的工藝性并采用新工藝、盡可能選用標準零件等。 顯然，設計機械零 部件也和設計機器一樣，需要通過不同方案進行評比，擇優(yōu)選用。 機械零部件設計的一般步驟 設計普通機械零部件的一般步驟大致可以概括為： （１） 根據機器的總體設計方案，分析零件的工作情況（載荷分析），簡化力學模型，考慮影響載荷的各項因素，確定計算載荷。 （２） 分析零件可能出現的失效形式，確定零件承載能力的計算準則。 （３） 根據材料的各項性能，經濟因素及供應情況等，選擇零件的材料及必要的處理方法（如熱處理、表面冷作硬化等。） （４） 分析零件的應力（或變形）根據承載能力的計算準則，建立或選定相應的計算公式。 （５） 選定或計算零件的主要參數和幾何尺 寸，必要時應對計算求得的數據進行標準化或圓整。對于一些重要參數和幾何尺寸，必要時還應進行校核計算。 （６） 根據所選定或計算求得的主要參數和幾何尺寸并考慮工藝要求，進行結構設計，繪制零件工作圖。 理論設計、經驗設計與模型實驗設計；設計計算與校核計算 機器和機械零部件設計常用的方法有： 1． 經驗設計 根據現有的科學技術理論及實踐知識進行設計。如果能準確分析機器及其零件的工作情況，對各項影響因素（可簡化為系數）均有實驗驗證，理論公式符合實際，則理論設計能獲得較為可靠的結果。按照設計順序的不同，理論設計的計算過程又可分 為： （１）設計計算 根據運動及動力要求、材料性能等，由理論公式設計計算零件的形狀和尺寸。 （２）校核計算 先根據其他方法（如經驗設計）初步選定零件的外形及尺寸，然后引用理論公式進行校核。 青島大學畢業(yè)設計論文 10 ２．經驗設計 根據已有的機器及機械零部件長期使用積累經驗而概括出來的經驗公式和數據，或采用“類比法”進行設計。經驗設計簡單方便，對于某些類型零件如普通減速器箱體、齒輪及渦輪輪體等比較實用可行，這些零件如采用理論設計，不僅計算過程十分繁瑣，難度較大，而所計算出來的尺寸有時在工藝上也難以實現。但經驗設計，特別是“類比法”有局限性。因此，當引用經驗公式確定零件尺寸時，應對公式的來源及適用范圍作出分析。 3. 模型實驗設計 對于一些尺寸特大、結構復雜而重要的、但又難以進行理論設計的機械零部件，可采用模型實驗設計。通過模型實驗，測定出機器中主要零部件的工作應力的實際分布，重要零件的極限承載能力，以此來修正理論設計與經驗設計不足之處。 總之，對于一般機械零件設計，可根據具體情況分別采用理論設計與經驗設計，使之互為補充、相輔相成。 機械零件常用材料及其選用原則 機械零件常用材料 現今，可用作機械零件的材料至少在５００種以上，其中 以鋼及鑄鐵材料最為常用。近二十年來，由于塑料及復合材料的性能日益改善，這類材料的應用也日益廣泛。 1. 碳鋼與合金鋼 碳鋼及合金鋼是機械制造中應用最為廣泛的材料，這是因為這類材料的品種多、性能好；碳鋼的生產批量大、價格低、供應充分，對于一般機械零件，應當優(yōu)先選用。 （１） 普通碳素鋼 這類鋼一般以軋制元剛、方鋼、熱軋制鋼板、厚鋼板、鋼絲、型鋼等形式供應。普通碳素鋼按照供應時的條件不同可分為三類。 甲類鋼：按機械性能供應的鋼，鋼號前用字母Ａ表示； 乙類鋼：按化學成分供應的鋼，鋼號前用字母Ｂ表示； 特類鋼：按機械性能 及化學成分供應的鋼，鋼號前用字母Ｃ表示。 普通碳素鋼（主要指甲類鋼）的淬透性差，通常當零件直徑大于２０ mm或零件厚度大于１４ mm 時無法淬透。因此，用這類鋼材作為零件材料，在機械加工后，一般不再進行熱處理。對于輕載、而且基本上受的是靜應力的不太重要的機械零部件，可選用這類鋼材。 在這類鋼材中，其中以Ａ３、Ａ４．Ａ５最為常用。 （２） 優(yōu)質碳素鋼 這類鋼分為兩組：第一組為普通含錳鋼，第二組為較高含錳鋼。鋼號中的兩位數字表示平均含碳量的萬分之幾。字母“Ｍｎ”表示較高含錳量。 優(yōu)質碳素鋼在機加工后可再進行熱處理。但其淬 透性不佳，淬火變形較大，一般還要青島大學畢業(yè)設計論文 11 進行回火處理。含錳較高的優(yōu)質碳素鋼的淬透性和耐磨性略優(yōu)于普通含錳的優(yōu)質碳素鋼。當零件受力較大，以及承受變應力或受沖擊載荷時，可以選用優(yōu)質碳素鋼。 上述含碳量較低的各種碳素鋼都有良好的可焊接性。 （３） 合金鋼 在優(yōu)質合金鋼中加入合金元素如鎳、鉻、鉬、錳，釩、鋁、硅、鈦等能顯著改善鋼的各項性能，例如可提高鋼的淬透性、耐磨性、硬度、沖擊韌性、高溫強度等。合金鋼各項性能的改善與熱處理關系很大。對于受力較大、工作情況復雜、熱處理要求較高的重要零件，當選用優(yōu)質碳素鋼不能滿足要求時，可選用合金結 構鋼。 2. 鑄鋼 對于承受重載的大型機械零件常用鑄鋼制造。鑄鋼和普通碳素鋼相比，鑄鋼不如后者的扎制件和鍛壓件致密，因此鑄鋼的強度價值比普通碳素鋼略低些。鑄鋼和鑄鐵相比，鑄鋼的熔點高、收縮率大，易形成氣孔，因此鑄鋼比一般鑄鐵難于鑄造。 鑄鋼的品種很多，其中合金鋼的性能較好，適合特殊用途。 3. 鑄鐵 （ 1）灰鑄鐵 灰鑄鐵具有成本低、鑄造性好，易于制造形狀復雜的零件的優(yōu)點，因此，它目前仍然是制造某些零件的主要材料。 灰鑄鐵性脆，斷裂時變形很小，因此它不適于作為承受沖擊載荷零件的材料?；诣T鐵的 強度極限低于鋼，彈性模量 E值比鋼低，但是 E值的變化范圍不大。因此，當要求零件具有相同的應力及剛度時，鑄鐵零件尺寸遠比鋼制零件大，重量也高。但是灰鑄鐵減震性能比鋼好，因此常用來做機器的機座或機架。 （ 2）球墨鑄鐵 球墨鑄鐵中的石墨在鑄鐵中成球狀分布，它的強度可比灰鑄鐵高一倍。此外球墨鑄鐵的延伸性、耐磨性、彈性模量都比灰鑄鐵好的多，其減震性則不如灰鑄鐵。球墨鑄鐵各項機械性能高低，取決于球化剛毅水平的高低。 現今，球墨鑄鐵的應用已經很普遍，如今，受較大沖擊載荷的齒輪、曲軸等都可以用球墨鑄鐵取代剛才制造。 材料的 選用原則 機械零件工作可靠性和經濟性與材料的選用關系很大。在選用一般機械零件材料時，所選材料應滿足零件的使用要求和符合經濟原則。 機械零件的使用要求可以概述為：（ 1）零件的工作情況和載荷作用的情況，以及相應的失效形式所提出的要求；（ 2）對零件的尺寸和重量所提出的要求；（ 3）零件在機器或部件中的重要程度。顯然，如滿足上述各項使用要求，應從材料各項性能的綜合指標來考慮選取。例如，對于受力較大的零件，如果單從承載能力出發(fā)，必然要選用高強度的鋼制造青島大學畢業(yè)設計論文 12 為宜，但是結合零件的經濟性及材料的合理使用觀點來考慮， 高強度鋼未必是最合理的材料。一般來說，是用合金鋼，必須對鋼材進行要求較高的熱處理和表面處理，否則就不能充分發(fā)揮這種鋼的潛在的優(yōu)越性能。這就表明使用高強度合金鋼材必須有充分的技術理由及必要的經濟性考慮。因此，對于一般機械零件，當重量和尺寸沒有嚴格的限制時，應選用大批量生產、價格低廉的普通碳素鋼、優(yōu)質合金鋼及灰鑄鐵等材料。 在很多情況下，零件在不同部位上對材料有不同的要求。例如，對于齒輪材料的要求是：齒面要硬、齒心要韌、輪體無特殊要求。在這種情況下，可以采用所謂“局部增強”辦法加以解決。例如采用優(yōu)質碳素結構鋼（ 45號鋼）進行調質處理，改善齒輪通體韌性及切削性能。切齒后對齒面進行表面淬火，提高齒面硬度。對于輪體（包括輪輻和輪轂等），可采用與齒圈相同的材料（整體式結構，小型齒輪），也可以采用較差的材料（例如灰鑄鐵，大型齒輪，組裝式結構）制造，從而滿足了零件的性能要求。 選擇材料的經濟性原則可概括為：盡可能降低由材料本身定價格、加工費用以及其他有關費用總成本。為此，在選擇材料的時，不僅要考慮材料的價格、供應情況、代用材料，還要簡化零件結構，賦予零件衛(wèi)星具有良好的工藝性等等。 機械零件的工藝性 在一定的生產規(guī)模和生產條件 下，制造機械零件所用的勞動量最小、加工費用最小、而零件結構又滿足使用要求，則這樣的零件成為具有良好的工藝性。機械零件的工藝性是在進行零件結構設計時賦予的。因此，零件的結構設計在整個機械設計工作中十分重要，工作量也很大。 機械零件的設計，應從多方面考慮及改善零件的工藝性。在一般的情況下，機械零件的結構應與生產條件和生產規(guī)模相適應。例如，在批量生產及有大型設備的條件下，應選取鍛鋼件，而對于同一零件在單件和小量生產以及只有一半設備的情況下，就應采用鑄鐵或焊接件。此外，零件的結構應力求簡單使用，加工精度和表面光潔度 的規(guī)定要合理，這都有助于改善零件的工藝性。 設計鑄件時還應注意到，鑄件的最小壁厚應滿足液態(tài)金屬的流動性要求。例如，對于砂型鑄造，一般灰鑄鐵件壁厚δ i≥ 6mm，球墨鑄鐵件壁厚還可以小一些，鑄鋼件壁厚δ s≥ 8mm；對于金屬型鑄造，則上述鑄件壁厚應分別為δ i≥ 4mm， δ s≥ 5mm。鑄件個部分的壁厚應均勻，但是也不宜過厚，以免產生縮孔及缺陷。此外，鑄件不同壁厚的連接處，應采用均勻過渡，各個面的接交處應采用圓角結構。垂直分型面的表面應有適當的鑄造斜度，以便于造型及起模；要注意避免上使造型困難的死角，所設計的鑄件結構 還應考慮便于清砂、運輸方面要求。 青島大學畢業(yè)設計論文 13 鍛造和沖壓件的毛胚形狀應力求簡單，不應有很深的凹槽，以便于制造。 對于機械加工工件要考慮加工的可能性，并盡可能減少加工難度。 標準化是組織現代化大生產的重要手段，也是實行科學管理的重要基礎之一。標準化的基本特征是統一、簡化。 零件標準化、部件通用化和產品系列化，不僅有利于機器及零件的設計、制造，并可收到顯著的經濟效果，有利于開展專業(yè)協作、統一規(guī)劃，并可迅速提高大型、精密、現代化的成套機械設備的生產水平。顯然，“三化”對國民經濟的各部門、特別是對機械工業(yè)的發(fā)展有著重要的意 義。 第 3章 6P125ZQ 型柴油機活塞連桿組的設計 活塞連桿組的概述 活塞連桿組的功用是將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動，同時將作用于活塞上的力轉變?yōu)榍S對外輸出的轉矩，以驅動汽車車輪轉動。 6P125ZQ 型柴油機載 6125QW 型非增壓柴油機的基礎上進行了增壓強化。其標定功率有 132 千瓦提高到了 169千瓦，功率增加了 %；爆發(fā)壓力由 增加到 ，增加了 %；機油耗率≤ 克 /千瓦小時；然油耗率為 克 /千瓦小時；噪聲為 112 分貝比原機降低 5 分貝；活塞