【文章內(nèi)容簡介】 道必須彎道最少，表面光滑，以使空氣暢通流出。 （ 2）燃油供給系統(tǒng) ①增加供油量可通過增加噴油泵柱塞直徑即可；②噴霧質(zhì)量要高，霧化效果好，射程足夠。 （ 3）配氣系統(tǒng) ①改變凸輪結(jié)構(gòu)，采用高次方凸輪；②時間斷面面積應最大；③開啟、關(guān)閉時間要適時。 （ 4）減少功率損失，提高機械效率 ①零部件間隙選擇要合適；②零部件的材料選擇要正確，在保證強度、剛度、硬度的條件下，還要保證其磨合性能最佳；③附件的選擇要合適，比如：風扇直徑、機油泵的大小等；④潤滑油選擇要恰當。 三、 4110 型柴油機性能參數(shù) 氣缸數(shù)目 :4個； 機器型式：水冷四沖程直列渦流式燃燒室； 氣缸直徑： 110mm ； 本科生畢業(yè)設計（論文） 12 活塞行程： 150mm ； 額定功率： 60ps ； 額定轉(zhuǎn)速： 1500 minr ； 發(fā)火次序： 1342； 壓縮比： 17： 1； 活塞平均速度： sm 平均有效壓力： 2cmkg ； 潤滑油消耗率：≦ 5 hpsg ? ； 燃 油消耗率：≦ 200 hpsg ? ； 噴油提前角：上止點前 22176。177。 2176。； 潤滑壓力： ～ 3 2cmkg ； 柴油機總重量： 815kg ； 外形尺寸（長 X寬 X高）： 1296 X 774 X 1102mm ； 配氣定時：進氣門 開：上止點前 20176。177。 4176。 關(guān)：下止點后 40176。177。 4176。 排氣門 開：下止點前 60176。177。 4176。 關(guān)：上止點后 10176。177。 4176。 本科生畢業(yè)設計（論文） 13 第三章 4110 型柴油機的結(jié)構(gòu)設計 機體組件設計 機體組件包括機體（氣缸體 曲軸箱）、氣缸套、氣缸蓋、油底殼等零件，是柴油機的固定部分。 一、 機體 機體的主要功用： （ 1） 支承柴油機所有的運動件，使它們在工作時保持相互準確的位置； （ 2） 在機體上加工有水道和油道，保證各零件工作時必要的冷卻與潤滑； （ 3） 安裝柴油機各輔助系統(tǒng)部件； （ 4） 作為柴油機使用安裝時的支承，將柴油機固定在底盤或支架上。 機體一般采用鑄鐵制成。氣缸 套嵌入機體內(nèi)，在氣缸套與機體壁之間行程冷卻水套，通過機體上平面上的孔與氣缸蓋的水套相通。機體前端的箱體內(nèi)安裝傳動齒輪和潤滑油泵；后端則為動力輸出端。噴油泵裝在機體左側(cè)（從飛輪端觀察），在裝噴油泵的座孔下面，有安裝凸輪軸和滾輪軸的軸承孔。機體的左側(cè)中部有兩個進水孔，冷卻水即由此引入，機體兩側(cè)都有蓋板，揭開蓋板可以檢測曲軸連桿機構(gòu)和軸承情況。 圖 4110型柴油機氣缸體的結(jié)構(gòu)型式 本科生畢業(yè)設計（論文） 14 1．氣缸體 氣缸體部分作用是用來安裝氣缸套及其附件，要求其對氣缸套有可靠的冷卻條件。 4110 型柴油機采用水冷式柴油機氣缸體， 如圖 所示。依靠流經(jīng)氣缸體內(nèi)部的冷卻水進行冷卻。氣缸體內(nèi)部鑄有冷卻水腔。冷卻水腔構(gòu)成型式是整個氣缸套座孔內(nèi)為一整體空腔，與氣缸套外壁構(gòu)成一個環(huán)形空間。 氣缸體的頂部裝有氣缸蓋螺栓，用作固定汽缸蓋。為保證氣缸蓋可靠地密封，防止螺栓松脫，氣缸蓋螺栓與氣缸體的連接都采用鎖緊措施固定。 2．曲軸箱 機體曲軸箱部分的主要作用是支承曲軸，使柴油機各運動件在工作過程中保持一定的相對位置。 曲軸箱結(jié)構(gòu)可分為懸掛式、龍門式、底座式。而 4110 型柴油機采用龍門式，龍門式的曲軸箱的主軸承座為一整體結(jié)構(gòu)，與曲軸箱橫隔板連成一體 。曲軸安裝是從機體軸向端面穿入。龍門式的結(jié)構(gòu)特點是：剛性最好，結(jié)構(gòu)緊湊，可大大縮短柴油機軸向尺寸，機體下平面的密封也最簡單，但重量最重，并且曲軸拆裝困難。曲軸箱為鑄鐵件。 為保證主軸承座孔在工作時具有一定的幾何精度，除要求主軸承座與蓋具有足夠的剛度外，還必須保持兩者之間可靠地連接。因此，裝配時主軸承螺母必須嚴格按照規(guī)定扭緊力矩旋緊。 要使主軸承座孔保持必要的幾何精度，除扭緊力矩的要求外，還要求主軸承蓋具有可靠額定位，以防止位置發(fā)生錯移。常見的主軸承蓋定位方式有：側(cè)面定位、套筒定位、鋸齒面定位，本設計為側(cè)面定 位。 二、 氣缸套 氣缸套的主要功用： （ 1） 與活塞、氣缸蓋構(gòu)成氣體壓縮、燃燒和膨脹的工作空間； （ 2） 作為活塞往復運動的導向面； （ 3） 向周圍冷卻介質(zhì)傳遞一部分熱量，以保證活塞組件和氣缸套本身在高溫、高壓環(huán)境中正常的工作。 氣缸套的結(jié)構(gòu)應滿足以下要求： 本科生畢業(yè)設計（論文） 15 (1)有足夠的強度，能承受熱負荷和機械負荷作用； (2)內(nèi)表面具有較高精度、光潔度和耐磨、抗腐蝕的能力； (3)外表面對冷卻水應有一定抗腐蝕能力； (4)應保證對氣缸工作容積及冷卻水具有可靠的密封。 氣缸套一般采用高磷鑄鐵和球墨鑄鐵。 氣缸套的內(nèi)壁為一光滑的圓柱面，具有較高的精度和光潔度。氣缸套 的上端有一凸緣作為氣缸套安裝定位用，安裝時凸緣下端面與機體缸套座孔上端面應緊密貼合，上端面則與氣缸蓋下平面緊密貼合，在兩貼合面中間加有墊片，以密封氣缸工作容積及冷卻水腔，如圖 所示。 氣缸套外圓有上定位面和下定位面。上定位面直徑略大，與氣缸套座孔尺寸配合較緊密。下定位面與座孔配合較松，通常裝有橡膠密封圈以密封冷卻水腔，并減震，減少沖擊力、磨損和穴蝕。 三、氣缸蓋 氣缸蓋壓在氣缸套上凸緣平面上，用氣缸蓋螺栓緊固在氣缸體上。它的主要功用： （ 1） 密封氣缸，與氣缸套、活塞構(gòu)成燃燒室空間； （ 2） 構(gòu)成柴油機的進、排氣通道； 氣 缸套各部分示意圖上支撐(軸 向定位)徑向定位氣缸墊D2D3D5D2D3D5下支撐總高度H 本科生畢業(yè)設計（論文） 16 （ 3） 柴油機很多零部件安裝在氣缸蓋上，如進排氣門、氣門搖臂、噴油器等 氣缸蓋結(jié)構(gòu)必須滿足以下要求： (1)具有足夠的強度和剛度，以保證在氣體壓力和熱應力作用下可靠地工作，并與氣缸套接合面具有良好的密封性； (2)氣缸蓋內(nèi)的進排氣通道應使氣體通過時流動阻力最小； (3)具有可靠的冷卻，以保證安裝在氣缸蓋上面的各零部件可靠地工作。 氣缸蓋采用球墨鑄鐵制成。 氣缸蓋結(jié)構(gòu)型式分為單缸式，即每個氣缸有一個單獨氣缸蓋；雙缸式，即每兩個氣缸共用一個氣缸蓋；多缸式，即沒拍氣缸共用一個氣缸蓋。 4110 型柴油機采用單缸式。 氣缸蓋底平面壓在氣缸套上 凸緣平面上，兩者之間裝有氣缸墊，用以密封燃燒室。底面上有氣門座孔，通過內(nèi)部的氣道，將燃燒室空間與大氣相通。 氣缸蓋內(nèi)布置有冷卻水腔，冷卻水從氣缸蓋地步串水孔進入水腔，然后從氣缸蓋頂部回水孔流回散熱水箱。 四、油底殼 油底殼的作用封閉曲軸箱，防止贓物進入柴油機機體內(nèi)。同時，收集和貯存由柴油機各摩擦面流回的機油，以供潤滑系統(tǒng)用。 油底殼用鋼沖壓而成。 油底殼結(jié)構(gòu)簡單，是由一個盆狀薄殼體構(gòu)成，上面裝有防泡板、放油口以及用來檢查油面高度的游標尺等。 曲柄連桿機構(gòu)設計 曲柄連桿機構(gòu)是由活塞組、連桿組、曲軸和飛 輪等部件所組成。 一、活塞組 活塞組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷等零件組成，如圖 所示。 活塞組的功用 1） 與氣缸套、汽缸蓋構(gòu)成氣缸工作容積和燃燒室，依靠活塞上下移動，使氣缸容積周期地改變著，從而實現(xiàn)柴油機的進氣、壓縮、膨脹、排氣等過程。 2） 承受燃氣的壓力作用，并通過連桿傳給曲軸。 本科生畢業(yè)設計（論文） 17 3） 密封氣缸，防止燃氣漏入曲軸箱內(nèi)，并阻止過多的機油竄入氣缸內(nèi)。 活塞組的工作要求 1）活塞承受著很高的氣體壓力作用，要求活塞應具有較高的強度。 2）活塞組承受著往復慣性力的作用，要求活塞組在保證足夠強度的前提下，盡量減輕重量。 3）活塞 組承受高溫燃氣的加熱作用，要求受熱后材料強度降低盡量小。 4）活塞組沿氣缸內(nèi)壁高速往復運動，有承受連桿擺動運動時的側(cè)壓力作用，引起嚴重的磨損，要求活塞組各零件具有良好的耐磨性。 活塞用鋁合金制成，裝有三道氣環(huán)和兩道油環(huán)，第一道氣環(huán)的圓柱形外表面鍍多孔性鉻，這樣可使氣缸套和活塞環(huán)的磨損大大地降低。有一道油環(huán)位于活塞銷座的下面，油環(huán)環(huán)槽內(nèi)鉆有徑向的導油孔，槽下倒角上也有斜油孔，都是引出潤滑油用的。 活塞結(jié)構(gòu)如圖 所示。 鋁合金的特點是：比重小，僅為鑄鐵的三分之一；導熱性好，導熱系數(shù)比鑄鐵高 1— 2 倍 ；加工工藝性好；耐磨性好。其主要尺寸為：活塞總高度H =130mm，壓縮高度 1H =70mm，火力岸高度 h =20mm，活塞銷直徑 d =38mm，活塞裙部的長度 2H =80mm。 活塞頂?shù)墓ぷ骺煽啃?，很大程度上取決于它的散熱效果?；钊斔盏? 活塞 組1233451活塞 ；2氣 環(huán)；3 油環(huán) ；4活 塞銷擋圈；5 活塞 銷 本科生畢業(yè)設計（論文） 18 熱量主要是通過活塞環(huán)傳給氣缸套，再由氣缸套外面的冷卻水帶走。此外還借助于飛濺到活塞內(nèi)腔的機油帶走一部分熱量。有的活塞在頂部內(nèi)壁上設 有加強筋，一方面用以提高活塞頂?shù)膹姸龋涣硪环矫嬗挚墒够钊斏崦娣e增加。 裙部是活塞往復運動的導向部分。由于連桿的搖擺運動，而產(chǎn)生活塞對其港幣的側(cè)壓力。為使活塞裙部承受側(cè)壓力的兩側(cè)承壓均勻，并使裙部與缸壁間保持最小而又安全的間隙，要求活塞在工作時必須具有正確的圓柱形。 活 塞外形形狀示意圖圓錐體圓柱體III 45176。全部環(huán)槽全部環(huán)槽上下平面上下平面下端尺寸孔2 45176。此段錐度為0.60 大端向上此段錐度為0.20 小端向上兩邊相同Ⅰ放大Ⅱ放大銷孔中心線其余 本科生畢業(yè)設計（論文） 19 由于活塞結(jié)構(gòu)厚度很不均勻，工作時在氣體壓力、側(cè)壓力和熱負荷的作用下，活塞外形產(chǎn)生很大變形。從活塞高度方向來看，活塞頂部受到熱負荷和氣體壓力作用大，變形也大，而裙部變形?。粡幕钊N座處來看，沿活塞銷軸向的變形要比銷軸垂直方向大得多。因此，為 使活塞工作時，在上述負荷作用下發(fā)生變形后，形成正確的圓柱形，就必須在常溫下將活塞加工成圓錐體形狀，是變形較大的頂部尺寸比裙部小些 ,如圖 所示；同時在活塞銷座處，使變形較大的銷孔軸線方向尺寸比垂直方向小些，形成一橢圓形。使活塞在外負荷作用下變性后，形成圓柱體形狀。 活塞環(huán)的功用：氣環(huán)的功用是密封氣缸，防止燃氣漏入曲軸箱；比傳送活塞頂部所吸收的熱量。油環(huán)的功用是將氣缸壁上過多的潤滑油刮下，防止機油竄入燃燒室。 活塞環(huán)的工作要求：活塞環(huán)在自由狀態(tài)下外形不是整圓，而是比氣缸直徑大的開口環(huán)。它裝在活塞 環(huán)槽里，并隨同活塞裝入氣缸內(nèi)，依靠自身彈性保持著外圓工作面與氣缸壁緊密貼合。 工作時，活塞環(huán)受到高溫燃氣的而符合影響，特別是第一道氣環(huán)，活塞所傳遞全部熱量的 40％ — 50％要通過它傳到氣缸壁上去。高溫使環(huán)的彈性和疲勞強度大大削弱。 活塞工作環(huán)境的潤滑條件又受到限制，使活塞環(huán)產(chǎn)生嚴重的磨損，并造成很大磨損功率損失，一般柴油機總摩擦功率損失有一半以上是由活塞環(huán)所造成的。 因此，要求活塞環(huán)具有較高的密封性能；有利于磨合；有較強的抗熔著磨損能力。 活塞環(huán)用特種鑄鐵制成，氣環(huán)的截面呈矩形。油環(huán)的外表面有環(huán)形槽，槽底有穿 通的開口，用來引出積聚在槽內(nèi)的潤滑油。環(huán)的開口都是直的，在將活塞裝入氣缸套時，活塞環(huán)開口在槽內(nèi)的位置應該依次錯開，互隔 120176。，并且開口應避開銷孔位置。 活塞銷的功用是連接活塞與連桿，將活塞承受的力傳給連桿。 本科生畢業(yè)設計（論文） 20 活塞銷承受著復雜的力的作用，這些力的大學大小和方向都在不斷地改變著。它還受到活塞傳來的高溫影響，潤滑條件又很差。因此要求活塞銷具有很高的強度、韌性好、買模型好、重量輕。 活塞銷用低碳鋼制成，表面滲碳淬硬。在取出和裝入活塞時，要現(xiàn)將活塞放在水中加熱到 90— 120℃，然后用木錘輕輕敲進或敲出 ；不可強行敲打或硬壓?；钊N兩側(cè)用擋圈鎖住，防止其軸向移動。為了考慮到運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此，在同一臺柴油機中，各活塞重量相差不大于 10 克，連桿重量相差不大于 20克。 活塞銷結(jié)構(gòu)為一中空的圓柱體。外圓有很高的精度和光潔度，不允許有鉆孔、開槽或出現(xiàn)梢紋、缺口現(xiàn)象，內(nèi)控做成圓柱形、圓錐形或圓柱與圓錐組合形。 活塞銷的連接方式有三種：（ 1）活塞銷固定在活塞銷座上；（ 2）活塞銷固定在連桿小頭中；（ 3）活塞銷浮動于銷座及連桿小頭中，稱作浮動式活塞銷。 浮動式活塞銷的連接方式特點：結(jié)構(gòu)簡單，工作中又能在銷座中產(chǎn)生緩慢的轉(zhuǎn)動，使 磨損均勻，此外由于活塞銷載荷分布均勻，可提高活塞銷的疲勞強度。 二、連桿組 4 5 176。 兩端4 5 176。P 向R5R6R 7 01 0 0 本科生畢業(yè)設計（論文） 21