【導(dǎo)讀】輕型卡車和商務(wù)車的需求量與日俱增，這給輕型車用柴油機(jī)帶來了無限商機(jī)。都有很大的影響。應(yīng)在保證拆裝、維修方便的前提下，盡可能直接可靠地固定在機(jī)體和。氣缸蓋上，并且不使任何附件過于突出。盡量不用外接的機(jī)油管和冷卻液管，而采用在。零件上開通道代替，以減少泄露的可能。減少零件數(shù)不僅改善了其可靠性，而且有利于。對本課題對曲軸進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和分析驗(yàn)算,并給出了合理的設(shè)計(jì)方案。

　　

【正文】 應(yīng)具有高的耐磨性、抗沖擊韌性和剛度，并且凸輪輪廓應(yīng)保證氣門的運(yùn)動規(guī)律符合配氣相位的要求。本次設(shè)計(jì)的凸輪軸的材料為合金鑄鐵。 凸輪軸各軸頸的工作表面要經(jīng)過高頻淬火后精磨。 凸輪軸布置形式：布置形式主要有上置式、中置式、下置式。 本次采用 凸輪軸上置式結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是凸輪軸與氣門距離近，不需要推桿、 挺柱，使往復(fù)運(yùn)動的慣量減少，運(yùn)動件少，傳動鏈短，整個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度大，適合于高速發(fā)動機(jī)。 凸輪軸通過液壓型挺柱直接驅(qū)動氣門。 凸輪軸傳動方式：傳動方式有齒輪傳動、鏈條傳動和齒形帶傳動。由于采用凸輪軸上置式，此次更好的與之相配合，則采用齒形帶式傳動，具有噪聲小、成本低，工作性能好的特點(diǎn)。 配氣定時(shí)：配氣定時(shí)是用曲軸轉(zhuǎn)角表示的、排氣門的開啟時(shí)刻和開啟延續(xù)時(shí)間，理論 上講進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣各 占 180176。，但實(shí)際上這樣的方式往往會使發(fā)動機(jī)充氣不足或排氣不干凈，從而使發(fā)動機(jī)的功率下降。 氣門間 隙：為保證氣門關(guān)閉嚴(yán)密，通常發(fā)動機(jī)在冷態(tài)裝配時(shí)，在氣門桿尾端與氣門驅(qū)動零件（搖臂、挺柱或凸輪）之間留有適當(dāng)?shù)拈g隙。冷態(tài)時(shí) ， 排氣門間隙大于進(jìn)氣門間隙，進(jìn)氣門間隙約為 ，排氣門間隙約為 ，本設(shè)計(jì)中進(jìn)氣門間隙 12 采用 ， 排氣門采用 。 挺柱：其功用是將凸輪的推力傳給挺柱，承受凸輪施加的側(cè)向力。本次采用液壓型。 柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng) 柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)的功用是柴油機(jī)供給系同時(shí)要完成柴油供給和空氣供給以及可燃混合氣的形成、燃燒和廢氣的排出任務(wù)；按各 種不同工況的要求，定時(shí)、定量、定壓并以一定的噴油質(zhì)量噴入燃燒室，使其與空氣迅速而良好地混合和燃燒，最后使廢氣排入大氣；根據(jù)負(fù)荷的變化自動調(diào)節(jié)循環(huán)供油量，保證穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，限制超速。其構(gòu)成由柴油箱 、 輸油泵 、柴油濾清器、噴油泵、噴油器等構(gòu)成。 噴油器：其功用是將噴油泵供給的高壓柴油，以一定的壓力，呈霧狀噴入燃燒室。其應(yīng)具有霧化均勻；噴射干脆利落；無后滴現(xiàn)象；油束形狀與方向，適應(yīng)燃燒室的特點(diǎn)。目前柴油機(jī)采用的噴油器都是閉式噴油器，有孔式和軸針式兩種。 本次設(shè)計(jì)采用孔式噴油器，其特點(diǎn)是噴孔的位置和方向與 燃燒室形狀相適應(yīng)，以保證油霧直接噴射在深 w形燃燒室壁上； 噴射壓力較高；噴油頭細(xì)長，噴孔小，加工精度高。另外在噴射器體和針閥體間設(shè)有定位銷 ， 用來保證噴射時(shí)的準(zhǔn)確位置。 噴油泵：其功用是按照發(fā)動機(jī)的工作順序，負(fù)荷大小，定時(shí)、定量、定壓地向噴油器輸送高壓柴油。它對供給系統(tǒng)的重要性不言而喻，它應(yīng)具有各缸供油量相等；各缸供油提前角相等；各缸供油持續(xù)角一致；能迅速停止供油，防止噴油器發(fā)生滴漏現(xiàn)象的性能。噴油泵有三種：柱塞式噴油泵、轉(zhuǎn)子分配式噴油泵（ VE）和噴油泵 噴油器。 （ 1）、柱塞式噴油泵：其特點(diǎn) 是性能良好，可靠，使用廣泛。 （ 2）、轉(zhuǎn)子分配式噴油泵（ VE）：其特點(diǎn)是靠轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)柴油的增壓與分配，體積小重量輕速度好。 （ 3）、噴油泵 噴油器：其特點(diǎn)是將噴油泵和噴油器結(jié)合在一起，不需高壓油管，但驅(qū)動機(jī)構(gòu)復(fù)雜。 根據(jù)以上特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用性能良好可靠的柱塞式噴油泵。 柴油濾清器 :其功用是除去柴油中的塵土、水分或其他機(jī)械雜質(zhì)和溫度變化及空氣的接觸過程從柴油中析出少量的石蠟，以降低對精密偶件的磨損，從而提高功率，降低油耗。可分為柴油粗濾器和柴油細(xì)濾器。本次設(shè)計(jì)的柴油機(jī)采用柴油粗濾器 。 輸油泵：其功用是保證低壓油路中柴油的正常流動，克服柴油濾清器和管路中的阻力，并以一定的壓力向噴油泵輸送足夠量的柴油。并且滿足輸油量約為柴油機(jī)全負(fù)荷最大耗油量的 3～ 4倍。其結(jié)構(gòu)型式可分為活塞式、轉(zhuǎn)子式、滑片式、齒輪式等。本次采用活塞式輸油泵。 調(diào)速器：其功用是根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷變化而自動調(diào)節(jié)供油量，從而保證發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在很小的范圍內(nèi)變化。按功能分有兩速調(diào)速器、全速調(diào)速器、定速調(diào)速器和綜合調(diào)速器。在柴油機(jī)上裝設(shè)調(diào)速器是由柴油機(jī)的工作特性決定的。柴油機(jī)的負(fù)荷經(jīng)常變化 ，當(dāng)負(fù)荷突然減小時(shí) ， 若不及時(shí) 減少噴油泵的供油量 ， 則柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速將迅速增高 ， 甚至超 13 出柴油機(jī)設(shè)計(jì)所允許的最高轉(zhuǎn)速 ， 這種現(xiàn)象稱“超速”或“飛 車” 。 相反 ， 當(dāng)負(fù)荷驟然增大時(shí) ， 若不及時(shí)增加噴油泵的供油量 ， 則柴油機(jī)的轉(zhuǎn) 速將急速下降直至熄火 。 柴油機(jī)超速或怠速不穩(wěn) ， 往往出自于偶然的原因 ， 駕駛員難于作出響應(yīng) 。 這時(shí) ， 惟有借助調(diào)速器 ， 及時(shí)調(diào)節(jié)噴油泵的供油量 ， 才能 保持柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。因此，柴油機(jī)防止超速和穩(wěn)定怠速的作用，就必須安裝調(diào)速器 。本方案采用兩速式調(diào)速器。 柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng)的主要功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去， 保證發(fā)動機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。 在柴油機(jī)中燃油燃燒放出的熱量約為 30%～ 33％要經(jīng)過氣缸、氣缸蓋和活塞等部件散向外界。為了能散出這些熱量，需要有足夠數(shù)量的冷卻介質(zhì)強(qiáng)制連續(xù)流經(jīng)受熱件，通過冷卻保證這些受熱部件的正常穩(wěn)定溫度。因而在多數(shù)柴油機(jī)中均設(shè)置冷卻系統(tǒng)，保證足夠而連續(xù)的冷卻介質(zhì)流量以及適當(dāng)?shù)睦鋮s介質(zhì)溫度。 冷卻系主要由水泵、散熱器、節(jié)溫器等組成。 冷卻方式的選擇：冷卻系按照冷卻介質(zhì)不同可以分為風(fēng)冷和水冷 。 由于水冷系冷卻均勻 ， 效果好，而且發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音小，故這里采用的是強(qiáng)制循環(huán)式水冷系統(tǒng)。 冷卻原理：自流冷卻系統(tǒng)是將外界的水引入 ， 冷卻柴油機(jī)后排出 ， 發(fā)動機(jī)的自流水冷卻裝置 的 進(jìn)、出水口經(jīng)水管與發(fā)動機(jī)相接，接發(fā)動機(jī)進(jìn)水口的水管路上設(shè)有水泵和水箱 ，通過發(fā)動機(jī)帶動水泵，在超過一定溫度時(shí)，節(jié)溫器控制閥轉(zhuǎn)向外接口，不斷的將新鮮的冷卻水通入發(fā)動機(jī)內(nèi)，從而達(dá)到冷卻效果，當(dāng)?shù)陀谝欢囟葧r(shí)，則節(jié)溫器控制閥轉(zhuǎn)向內(nèi)接口，使冷卻液循環(huán)流動。 廣泛用于 、 小功率中低速柴油機(jī) 。 它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單。 水泵 ：其功用是對冷卻水加壓，使之在冷卻系中循環(huán)流動。本次采用離心式水泵。具有結(jié)構(gòu)緊湊、泵水量大及因故障而停止工作時(shí)，不妨礙 水在冷卻系內(nèi)部自然循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)。 節(jié)溫器：其功用是根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷大小和水溫的高低自動改變水的循環(huán)流動路線，從而控制通過散熱器冷卻水的流量。以達(dá)到調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強(qiáng)度，本次采用雙閥型蠟式節(jié)溫器，其具有控制效果好，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊。 潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 潤滑系統(tǒng)的功用就是在發(fā)動機(jī)工作時(shí)連續(xù)不斷地把數(shù)量足夠，溫度適當(dāng)?shù)臐崈魴C(jī)油輸送到全部傳動件的摩擦表面 ， 并在摩擦表面之間形成油膜 ， 實(shí)現(xiàn)液體摩擦 ， 從而減小摩擦阻力 、 降低功率消耗 、 減輕機(jī)件磨損 ， 以達(dá)到提高發(fā)動機(jī)工作 可靠性和耐久性的目的 。潤滑系通常由機(jī)油泵、機(jī) 油濾清器，各種閥，機(jī)油散熱器以及檢視設(shè)備等組成。 潤滑方式：柴油機(jī)潤滑系統(tǒng)的供油方式一般有：飛濺潤滑、摻混潤滑、壓力潤滑、復(fù)合潤滑等四種。在本設(shè)計(jì)中，采取的是復(fù)合潤滑。對高速重負(fù)荷的摩擦表面， 如曲軸主軸承 、 連桿大頭軸承 、 凸輪軸軸承等 ， 采用壓力潤滑 ； 而對于壓力較大， 輸油難以達(dá)到或承受負(fù)荷不大的摩擦部位，如氣缸壁、凸輪等則采用飛濺潤滑；個(gè)別零部件，如水泵、發(fā)電機(jī)、起動機(jī)等軸承，則定期加注黃油潤滑。 14 機(jī)油泵：其功用是提高機(jī)油壓力，保證機(jī)油在潤滑系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)。目前發(fā)動機(jī)潤滑系中廣泛采用的是（外接）齒輪式機(jī)油泵和（內(nèi)嚙合）轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵兩種。本次設(shè)計(jì)采用的是齒輪式機(jī)油泵（如圖 2－ 5所示）。其特點(diǎn) 是泵油壓力高，平衡。 濾清器：其功用是除去機(jī)油中的雜質(zhì)。本次采用紙質(zhì)濾芯式機(jī)油粗濾清器，其特點(diǎn)是具有較高的強(qiáng)度，抗腐蝕能力和抗水濕性能，具有質(zhì)量小、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、濾清效果好、過濾阻力小、成本低、保養(yǎng)方便的特點(diǎn)。 機(jī)油冷卻方式：機(jī)油冷卻方式有空氣自然冷卻 、 空氣強(qiáng)制冷卻 、 水強(qiáng)制冷卻 。 這里采用水冷卻，采用強(qiáng)制式。 儲油裝置：其功用是存儲潤滑油。由于柴油機(jī)使用條件不同，機(jī)油儲存方式有干式和濕式曲 軸箱之分。本次選用濕式油底殼其特點(diǎn)是油泵從油底殼中抽出機(jī)油直接送到潤滑系統(tǒng)中去， 結(jié)構(gòu)簡單，柴油機(jī)帶滑油泵，管路依附于機(jī)體上，油底殼存油量少。 啟動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 啟動系統(tǒng)的功用是使發(fā)動機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)。在靜止?fàn)顟B(tài)的柴油機(jī)要轉(zhuǎn)動起 來 必須借助于外 力 ，使柴油機(jī)獲得運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)的基本條件，才能確保在壓縮中噴入缸內(nèi)燃油達(dá)到可以自然著火的溫度，直至燃油燃燒膨脹作功而自 行 運(yùn)轉(zhuǎn)，完成起動。 起動方式：分為人力起動、電動機(jī)起動和輔助汽油機(jī)起動。在中小功率柴油機(jī)上，電起動用得比較廣泛，本設(shè)計(jì)采用電動機(jī) 起動，其特點(diǎn)是以蓄電池為電源，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、起動迅速可靠， X2110C的最低轉(zhuǎn)速為 150－ 200rpm。并設(shè)有起動爪，用于備用。 起動機(jī)的選用：其功用是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，將發(fā)動機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)到工作狀態(tài)。 發(fā)電機(jī)：其功用是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋０l(fā)電機(jī)分 直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)兩種，本次設(shè)計(jì)采用交流發(fā)電機(jī)，其特點(diǎn)是重量輕、體質(zhì)小、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、低速充電性能好。 總體布置方案設(shè)計(jì) 總體布置設(shè)計(jì)上以燃燒室為中心合理對氣缸蓋和配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行布置，以運(yùn)動件為主件選擇合適的曲柄連桿機(jī)構(gòu) 的形狀和尺寸，以及機(jī)體的結(jié)構(gòu)安排。從發(fā)動機(jī)的自由端來看，噴油泵和進(jìn)、排氣管布置在右側(cè)，起動電機(jī)、發(fā)電機(jī)及布置在左側(cè)，水泵布置在機(jī)體前端，皮帶輪靠張緊輪張緊，飛輪端帶功率輸出裝置。凸輪軸采用上置式布置，用齒形帶傳動，凸輪軸通過機(jī)械挺柱直接驅(qū)動氣門，此方式結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動件少，往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量最小，剛度最大，能量損失最小。氣門采用 頂 置式布置。齒輪傳動室包括四個(gè)齒輪，分別是曲軸正時(shí)齒輪，機(jī)油泵齒輪和噴油泵齒輪和惰輪。飛輪殼和曲軸后油封蓋布置在后端，飛輪帶有功率輸出裝置。機(jī)油泵布置在機(jī)體底面上，有助于吸油。 圖 25 機(jī) 油 泵