【正文】 氣門式配氣機(jī)構(gòu)由氣門組和氣門傳動(dòng)組兩部分組成（1）.氣門的工作條件氣門的工作條件非常惡劣。飛輪材料為灰鑄鐵。 除此之外，飛輪還有下列功用：飛輪是摩擦式離合器的主動(dòng)件；在飛輪輪緣上鑲嵌有供起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)用的飛輪齒圈；在飛輪上還刻有上止點(diǎn)記號(hào)，用來校準(zhǔn)點(diǎn)火定時(shí)或噴油定時(shí)以及調(diào)整氣門間隙。在作功行程中發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸給曲軸的能量，除對(duì)外輸出外，還有部分能量被飛輪吸收，從而使曲軸的轉(zhuǎn)速不會(huì)升高很多。為了改善這種狀況，在曲軸后端裝置飛輪。對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)來說，每四個(gè)活塞行程作功一次，即只有作功行程作功，而排氣、進(jìn)氣和壓縮三個(gè)行程都要消耗功。 (3)．曲軸構(gòu)造 本設(shè)計(jì)采用全支撐、整體式曲軸。球墨鑄鐵價(jià)格便宜，耐磨性能好，軸頸不需硬化處理，同時(shí)金屬消耗量少，機(jī)械加工量也少。因此，曲軸應(yīng)有足夠的抗彎曲、抗扭轉(zhuǎn)的疲勞強(qiáng)度和剛度；軸頸應(yīng)有足夠大的承壓表面和耐磨性；曲軸的質(zhì)量應(yīng)盡量??；對(duì)各軸頸的潤(rùn)滑應(yīng)該充分。 曲軸（1）．曲軸的功用及工作條件 曲軸的功用是把活塞、連桿傳來的氣體力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩，用以驅(qū)動(dòng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)以及其他輔助裝置。連桿螺栓用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造。斜切口連桿的連桿螺栓由于承受較大的剪切力而容易發(fā)生疲勞破壞。連連桿蓋裝合到連桿體上時(shí)須嚴(yán)格定位，以防止連桿蓋橫向位移。在本次設(shè)計(jì)中，采用的是平切口連桿。連桿大頭除應(yīng)具有足夠的剛度外，還應(yīng)外形尺寸小，質(zhì)量輕，拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)能從氣缸上端取出。桿身斷面為工字形，剛度大、質(zhì)量輕、適于模鍛。 連桿組材料： 強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼45模鍛，并采用提高強(qiáng)度的工藝措施，如毛坯經(jīng)調(diào)質(zhì)，噴丸強(qiáng)化。最大壓縮載荷出現(xiàn)在作功行程上止點(diǎn)附近，最大拉伸載荷出現(xiàn)在進(jìn)氣行程上止點(diǎn)附近。連桿小頭與活塞銷連接，同活塞一起作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；連桿大頭與曲柄銷連接，同曲軸一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)連桿作復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)。習(xí)慣上常常把連桿體、連桿蓋和連桿螺栓合起來稱作連桿，有時(shí)也稱連桿體為連桿。在這里 我們選用組合型活塞銷。其內(nèi)孔形狀有圓柱形、兩段截錐形和組合形。這樣既提高了表面硬度和耐磨性，又保證有較高的強(qiáng)度和沖擊韌性。 活塞銷材料及結(jié)構(gòu) 活塞銷的材料為低碳鋼?；钊N在高溫條件下承受很大的周期性沖擊負(fù)荷，且由于活塞銷在銷孔內(nèi)擺動(dòng)角度不大，難以形成潤(rùn)滑油膜，因此潤(rùn)滑條件較差。另外，上下刮片能單獨(dú)動(dòng)作，因此對(duì)氣缸失圓和活塞變形的適應(yīng)能力強(qiáng)。撐簧不僅使刮片與氣缸壁貼緊，而且還使刮片與環(huán)槽側(cè)面貼緊。在本次設(shè)計(jì)中油環(huán)選用的是鋼帶組合式。在作功行程中，巨大的燃?xì)鈮毫ψ饔糜诃h(huán)的上側(cè)面和內(nèi)圓面，足以克服環(huán)的彈性內(nèi)力使環(huán)不再扭曲。在側(cè)向力換向活塞左右擺動(dòng)時(shí)，梯形環(huán)的側(cè)隙、徑向間隙都發(fā)生變化將環(huán)槽中的膠質(zhì)擠出。其主要優(yōu)點(diǎn)是抗粘結(jié)性好。在這里，活塞第一道環(huán)選用梯形環(huán)。所以在此設(shè)計(jì)中選擇斜開口形狀。直開口工藝性好，但密封性差；階梯形開口密封性好，工藝性差；斜開口的密封性和工藝性介于前兩種開口之間，斜角一般為30176。多孔性鉻層硬度高，并能儲(chǔ)存少量機(jī)油，可以改善潤(rùn)滑減輕磨損?；钊h(huán)材料及表面處理 根據(jù)活塞環(huán)的功用及工作條件，制造活塞環(huán)的材料應(yīng)具有良好的耐磨性、導(dǎo)熱性、耐熱性、沖擊韌性、彈性和足夠的機(jī)械強(qiáng)度。由于氣缸壁面的形狀誤差，使活塞環(huán)在上下滑動(dòng)的同時(shí)還在環(huán)槽內(nèi)產(chǎn)生徑向移動(dòng)。油環(huán)的主要功用是刮除飛濺到氣缸壁上的多余的機(jī)油，并在氣缸壁上涂布一層均勻的油膜。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)學(xué)表111活塞的主要尺寸比例尺寸比例H1/D H/D H2/D h/D d/D柴油機(jī) 其中H2指活塞裙部高度、H活塞總高度、h火力岸高度、d活塞銷孔直徑選定：H1=46 H=85 H2=58 h=10 d=20 活塞環(huán)活塞環(huán)有氣環(huán)和油環(huán)之分氣環(huán)的主要功用是密封和傳熱?；钊梢暈橛身敳?、頭部和裙部等3部分構(gòu)成?；钊牧希翰捎娩X合金活塞，用含硅12%左右的共晶硅合金制造外加鎳和銅，以提高熱穩(wěn)定性和高溫力學(xué)性能?；钊斉c高溫燃?xì)庵苯咏佑|，使活塞頂?shù)臏囟群芨??；钊前l(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最嚴(yán)酷的零件。放油螺塞帶磁性，可以吸引機(jī)油中的鐵屑。此外，為了保證汽車傾斜時(shí)機(jī)油泵能正常吸油，通常將油底殼局部做得較深。油底殼用薄鋼板沖壓。全金屬襯墊強(qiáng)度高，抗腐蝕能力強(qiáng)，多用于強(qiáng)化程度較高的發(fā)動(dòng)機(jī)上。（2） 按所用材料的不同，氣缸襯墊可分為金屬—石棉襯墊、金屬—復(fù)合材料襯墊和全金屬襯墊等多種。氣缸襯墊應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度，并且要耐壓、耐熱和耐腐蝕。 氣缸襯墊（1） 氣缸襯墊的功用、工作條件及要求 氣缸襯墊是機(jī)體頂面與氣缸蓋底面之間的密封件。整體式汽缸蓋結(jié)構(gòu)緊湊，可縮短汽缸中心距。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋有整體式、分塊式和單體式3種結(jié)構(gòu)形式。其上加工有進(jìn)、排氣門座孔，氣門導(dǎo)管孔，噴油器安裝孔(柴油機(jī))。氣缸蓋材料采用灰鑄鐵鑄造。為此氣缸蓋應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 氣缸蓋承受氣體力和緊固氣缸蓋螺栓所造成的機(jī)械負(fù)荷，同時(shí)還由于與高溫燃?xì)饨佑|而承受很高的熱負(fù)荷。氣缸蓋工作條件及要求采用直列式，干式汽缸套，平底式機(jī)體，直列式特點(diǎn)是機(jī)體寬度小而且高度和長(zhǎng)度大，干式汽缸套的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體剛度大，汽缸中心距小，質(zhì)量輕和加工工藝簡(jiǎn)單。在機(jī)體壁和前后壁的內(nèi)外表面以及缸間的橫隔板上鑄有加強(qiáng)肋，在減少機(jī)體質(zhì)量的同時(shí)保證機(jī)體有足夠的強(qiáng)度和剛度。機(jī)體也是最重的零件，應(yīng)該力求結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕，以減小整機(jī)的尺寸和質(zhì)量。機(jī)體是發(fā)動(dòng)機(jī)中最大的零件，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，機(jī)體承受拉、壓、彎、扭等不同形式的機(jī)械負(fù)荷，同時(shí)還因?yàn)闅飧妆诿媾c高溫燃?xì)庵苯咏佑|而承受很大的熱負(fù)荷。 機(jī)體組的設(shè)計(jì) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體主要是由機(jī)體、氣缸蓋、氣缸襯墊、氣缸蓋罩、主軸承蓋以及油底殼等組成。它能夠產(chǎn)生中等或較高渦流強(qiáng)度。 進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)和原機(jī)一樣，采用螺旋氣道，在氣門座上方的氣道內(nèi)做成螺旋形,流經(jīng)氣道的空氣一部分在氣道內(nèi)形成繞氣門中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),其強(qiáng)度僅與氣道本身結(jié)構(gòu)有關(guān)。 本設(shè)計(jì)采用直噴式，型燃燒室，空間混合為主，中等強(qiáng)度的進(jìn)氣渦流擠壓渦流。這種方式潤(rùn)滑效果好，并且有強(qiáng)烈的清洗和冷卻作用。通過公式的估算得循環(huán)油量 =（L/h）本機(jī)采用壓力潤(rùn)滑和飛濺潤(rùn)滑相結(jié)合的潤(rùn)滑方式。9kg/L,。濾清器由離心式精濾器和紙質(zhì)濾心的機(jī)濾器并聯(lián)組成。如果作為外購(gòu)件的話，成本應(yīng)該比較低。機(jī)油輸送裝置：本機(jī)選用齒輪泵作為輸送裝置。并且，本機(jī)為固定的發(fā)電機(jī)組，因而沒有較大的傾斜，因而也不必要另設(shè)儲(chǔ)油箱。干式油底殼不作儲(chǔ)存機(jī)油用，機(jī)油儲(chǔ)存在另一專門機(jī)油箱中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅適用于軍用車輛、高要求越野車和礦山、工地用自卸車以及一些船用柴油機(jī)。噴油器選擇兩只4孔的噴油器，具體型號(hào)可以和原機(jī)一樣。柴油從油箱流入濾杯，經(jīng)過紙質(zhì)濾芯過濾，雜質(zhì)被留在濾芯外，清潔的柴油從濾芯內(nèi)腔流出，經(jīng)輸油管流向噴油泵。系統(tǒng)安排如圖9所示： 圖 9 燃油系簡(jiǎn)圖1燃油箱 2輸油泵 3—粗濾器 4精濾器 5噴油泵 6—噴油器 7溢流閥 本機(jī)在油底殼的吸油盤上裝有粗濾器。同樣，其它的不需要改變的零件也可以不變。如圖8所示。傳動(dòng)齒輪布置在曲軸自由端，其優(yōu)點(diǎn)是曲軸前軸直徑小，齒輪尺寸小，拆卸方便，便于維修保養(yǎng)，中小功率柴油機(jī)多采用此方案。排氣門直徑比進(jìn)氣門小。還有，由于氣門的潤(rùn)滑條件比較差，所以最好材料能有保油性。有高溫，又有高壓，所以要求材料在高溫下仍有良好的穩(wěn)定性。氣門總長(zhǎng)度147mm?！恫裼蜋C(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》提供數(shù)據(jù)，直徑d=(~)D,。氣門結(jié)調(diào)質(zhì)處理后其硬度要達(dá)到HR30~40。氣門通過機(jī)體中的凸輪軸、挺柱、推桿和搖臂來驅(qū)動(dòng)。兩氣門結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，并能滿足要求。如圖7所示。根據(jù)軸承受力情況，主軸承蓋中間部位附近是受彎曲應(yīng)力最大的危險(xiǎn)橫截面。柴油機(jī)工作時(shí)，主軸承蓋受側(cè)向力而產(chǎn)生橫向位移，使緊固螺栓承受剪切力，以到軸頸磨損或引起軸瓦，因此軸承蓋定位必須牢固。主軸承蓋：本機(jī)選用普通倒掛式主軸承，這種軸承結(jié)構(gòu)相對(duì)于正置式軸承來說，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好和裝拆方便優(yōu)點(diǎn)。豎筋從軸承座搭子延伸到水腔壁，與氣缸螺栓搭子相連，這樣可減輕固緊螺栓時(shí)機(jī)體的變形，有利于力的傳遞。機(jī)體內(nèi)油道布置：本機(jī)的主油道布置在機(jī)體腰部，靠近凸輪軸一邊，這樣有利于減少管道和鉆孔長(zhǎng)度。這樣布置水路比較緊湊，水泵裝拆也比較方便。但本機(jī)是用作固定發(fā)電用，故選用價(jià)格低廉的鑄鐵材料。大多數(shù)機(jī)器采用鑄造工藝，因而多用鑄鐵與鑄鋁。此種機(jī)體用于中小型柴油機(jī)時(shí)，無檢查窗口，對(duì)氣缸套，連桿的檢修不便。由于屬于水套壁和軸承壁受力系統(tǒng)，因此，壁上有加強(qiáng)筋布置。 機(jī)體本機(jī)選用和原機(jī)6110相的龍門式機(jī)體。缸套的水封：缸套的上部靠凸緣壓緊密封，下部有3個(gè)耐耐熱、耐腐蝕的“o”形的橡膠密封圈。并分別有一定的公差配合。主要尺寸：長(zhǎng)度L= 厚度=7mm.氣缸套的定位：缸套有兩個(gè)帶支承在氣缸中作徑向定位。材料及主要尺寸：氣缸套材料應(yīng)具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性和耐蝕性、保油性和潤(rùn)滑性。3）、氣缸套裝拆方便，互換性好，在制造相比較簡(jiǎn)單。即濕氣缸套，其特點(diǎn)是：1）、濕式氣缸套外表面直接與冷卻水接觸，冷卻和散熱效果較好，氣缸套的熱應(yīng)力和變形較小。材料為銅皮—石棉。足夠的抗拉與抗剪強(qiáng)度，有耐高溫高壓燃?xì)獾男阅堋m，圓整到12mm.。本機(jī)采用常的用的兩缸機(jī)布置方案，如圖6所示： 圖 5 氣道方案簡(jiǎn)圖 圖 6螺栓布置簡(jiǎn)圖氣缸蓋的高度H：一般柴油機(jī)氣缸蓋高度為（~）D的范圍內(nèi)。氣缸蓋火力面的布置：在氣缸蓋底板上的氣門座孔上鑲有氣門座，材料為合金銅鉻鉬鑄鐵，以加強(qiáng)氣門座的耐磨性和耐熱性。減壓機(jī)構(gòu)安裝在氣缸罩內(nèi)，減壓機(jī)構(gòu)和缸罩之間有橡膠圈封油。氣缸蓋與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。 其它結(jié)構(gòu)：氣缸蓋的最小壁厚為4mm左右，在氣門座的氣缸蓋底面厚度加大到10~15mm,以減少翹曲，保證氣門密封性。噴油器斜裝好，可增大氣門直徑。本機(jī)氣道方案如圖5所示：這種方案有如下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)布置較均勻，搖臂機(jī)構(gòu)布置亦好。目前多數(shù)柴油機(jī)進(jìn)、排氣道布置為異側(cè)方案，這樣，可避免進(jìn)氣管受排氣預(yù)熱的影響。并注意以下幾點(diǎn)：氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，氣道形狀和金屬分布要合理。材料為鑄鐵（HT2040），取材容易，應(yīng)用廣泛。為了便于檢查機(jī)子的配氣定時(shí)和供油角度，在飛輪外圓上刻有上止點(diǎn)標(biāo)記和曲軸轉(zhuǎn)角的度數(shù)。對(duì)于本機(jī)來說，可以通過合理設(shè)計(jì)曲軸平衡等方法來盡量向要求靠攏。驗(yàn)算： (2－5) = = （NM）可見，離理論要求來說還有一定的差距，但這是受缸數(shù)的限制。 對(duì)于本機(jī)： =（NM） 由于這個(gè)值比較大，所以我們以材料的限制來取，并且由于本機(jī)不均勻度要求較高，取上限值?！?。對(duì)于兩缸機(jī)，,。此外，飛輪還是傳遞柴油機(jī)動(dòng)力的主要零件。曲軸的具體尺寸見零件設(shè)計(jì)飛輪主要功用是保證柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均勻。但是本機(jī)由于只是普通的非增壓機(jī)，強(qiáng)化程度并不高，所以其強(qiáng)度可以勝任。 在材料的選擇上，我們秉承“以鑄代鍛，以鐵代鋼”的發(fā)展要求，結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際要求，選擇球墨鑄鐵作為曲軸的材料，相應(yīng)地，制造方法為鑄造。曲軸的結(jié)構(gòu)形式及材料選擇：整體曲軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，工作可靠，使用廣泛，尤其在中高速柴油機(jī)上應(yīng)用更為普遍。半個(gè)軸瓦在自由狀態(tài)下不是半圓形，當(dāng)它們裝入連桿大頭孔內(nèi)時(shí)，又有過盈，故能均勻地緊貼在大頭孔壁上，具有很好的承受載荷和導(dǎo)熱的能力，并可以提高工作可靠性和延長(zhǎng)使用壽命。耐磨合金層具有質(zhì)軟，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨損等特點(diǎn)。連桿軸瓦上制有定位凸鍵，供安裝時(shí)嵌入連桿大頭和連桿蓋的定位槽中，以防軸瓦前后移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，有的軸瓦上還制有油孔，安裝時(shí)應(yīng)與連桿上相應(yīng)的油孔對(duì)齊。為了減小摩擦阻力和曲軸連桿軸頸的磨損，連桿大頭孔內(nèi)裝有瓦片式滑動(dòng)軸承，簡(jiǎn)稱連桿軸瓦。連桿螺栓損壞后絕不能用其它螺栓來代替。因此，連桿螺栓為M22,采用標(biāo)準(zhǔn)細(xì)牙螺紋,都采用優(yōu)質(zhì)合金鋼40Cr制造，并精加工和熱處理特制而成。但要注意舌槽部位要減小應(yīng)力集中，以防疲勞損壞。連桿大頭定位方式為舌槽定位。注：式中 ； 連桿桿身:連桿桿身采用典型的工字形截面。 圖 3 小頭示意圖 圖 4 連桿桿身示意圖這樣既能達(dá)到強(qiáng)度要求，又能減輕整個(gè)連桿的質(zhì)量，減輕往復(fù)慣性力?！恫裼蜋C(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中介紹的各個(gè)尺寸范圍為： 參照原機(jī)及《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。參照原機(jī)及總體布置，選擇和原機(jī)一樣的曲柄連桿比，即：。但是，過小的曲柄連桿比會(huì)引起活塞側(cè)壓力增加，從而導(dǎo)致柴油機(jī)摩擦損失的增加，加速活塞、活塞環(huán)、氣缸套的磨損，影響可靠性。但由于本設(shè)計(jì)是改型設(shè)計(jì)，故良好的繼承性也是一個(gè)考慮的方面。大小頭軸承工作可靠，耐磨性好。在保證具有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能的減輕重量，以降低慣性力。為了順應(yīng)內(nèi)燃機(jī)高速化趨勢(shì)，在發(fā)展連桿新材料、新工藝和新結(jié)構(gòu)方面都必須既有利于提高剛度和疲勞強(qiáng)度，有能減輕質(zhì)量，縮小尺寸。 連桿的運(yùn)動(dòng)情況和受力狀態(tài)都比較復(fù)雜。定位方式為彈性擋圈定位。這樣的形式能使銷子重量降低20%左右。裙部的結(jié)構(gòu)與曲軸的設(shè)計(jì)有著很大聯(lián)系，故，要和曲軸的設(shè)計(jì)聯(lián)系起來?；钊共康淖饔迷谂c保證裙部有足夠的貼合