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發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)原創(chuàng)性-文庫(kù)吧資料

2025-07-05 22:31本頁(yè)面
  

【正文】 作用于單元曲拐上的力和力矩 計(jì)算公式及其推導(dǎo)我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)把曲軸簡(jiǎn)化為等圓截面梁,由材料力學(xué)相關(guān)知識(shí)可知:在支承處左端梁轉(zhuǎn)角和右端梁轉(zhuǎn)角為(若): ()由變形協(xié)調(diào)條件=,圖125 連續(xù)梁受力圖=又因?yàn)?,所? ()設(shè)第一支承和最后一個(gè)支承處的彎矩為零,即。油道也可布置成如下圖所示的形式,油孔由曲柄臂鉆入到主軸頸,再由曲柄臂和主軸頸表面垂直鉆通,這樣的油道布置,工藝較為復(fù)雜,但能夠有效的提高曲軸的疲勞強(qiáng)度。圖103曲軸中油道的布置有很多方式,其中斜線(xiàn)油道在結(jié)構(gòu)上是最簡(jiǎn)單的,如上圖所示。油道布置主要根據(jù)潤(rùn)滑供油充分和對(duì)曲軸疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)決定,主軸頸上的油孔入口應(yīng)保證像曲柄銷(xiāo)供油充分;曲柄銷(xiāo)上的油孔出口應(yīng)設(shè)在較低負(fù)荷區(qū),以提高軸瓦的供油能力,油孔的位置應(yīng)參考軸承負(fù)荷圖和軸心軌跡圖來(lái)確定。為了保持最后潤(rùn)滑的軸承仍有一定的油壓,進(jìn)入軸承的油壓必須很高,這使得曲軸油腔的密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜。將潤(rùn)滑油輸送到曲軸油道中去的供油方式有兩種:一種是集中供油,即將曲軸內(nèi)部做成中空的連續(xù)孔道,作為內(nèi)燃機(jī)的主油道,機(jī)油從曲軸的一端輸入曲軸,然后經(jīng)曲軸內(nèi)孔串聯(lián)流向各軸承;另一種是分路供油,即機(jī)油從曲軸箱上的主油道并聯(lián)進(jìn)入各個(gè)主軸承,然后通過(guò)曲軸的油道再進(jìn)入相應(yīng)的連桿軸承。在第三主軸頸處設(shè)置軸向止推片,止推片為四片。 曲軸的止推為了控制發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)曲軸受熱而產(chǎn)生的軸向竄動(dòng),在曲軸上通常設(shè)置有軸向定位裝置,同時(shí)為了保證曲軸在受熱膨脹時(shí)有一定的自由伸長(zhǎng)量,所以曲軸上只能有一處軸向定位。這種連接方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠。定位銷(xiāo)用來(lái)保證重裝飛輪時(shí)保持飛輪與曲軸的裝配位置。曲軸后端(功率輸出端)設(shè)有法蘭,飛輪與后端用螺栓和定位銷(xiāo)連接。所謂迷宮槽是在軸上或在曲軸箱的對(duì)應(yīng)孔壁上制出螺紋,螺紋的螺旋方向與軸的螺旋方向相反。一方面防止曲軸箱中的機(jī)油由這里漏出去,另一方面也防止外面的塵土等進(jìn)入。這是應(yīng)為曲軸自由端的軸頸允許較細(xì),可以采用節(jié)圓直徑小的齒輪,消除扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的減振器裝在曲軸前端,因?yàn)檫@里的振幅最大。 曲軸兩端的結(jié)構(gòu)曲軸上帶動(dòng)輔助系統(tǒng)的正時(shí)齒輪和皮帶輪一般裝在曲軸的前端,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修方便。由于油道位于曲拐平面內(nèi),油道出口處應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重,當(dāng)油道中心線(xiàn)與軸頸中心線(xiàn)的夾角時(shí),最大應(yīng)力增加很快,因此油孔設(shè)在小于處。將平衡重與曲軸鑄成一體,時(shí)加工較簡(jiǎn)單,并且工作可靠。 平衡重設(shè)計(jì)平衡重時(shí),應(yīng)盡可能使平衡重的重心遠(yuǎn)離曲軸旋轉(zhuǎn)中心,即用較輕的重量達(dá)到較好的效果,以便盡可能減輕曲軸重量。~1,取=1。曲柄臂以凸肩接主軸頸和曲柄銷(xiāo)。 曲柄曲柄應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)暮穸?、寬度,以使曲軸有足夠的剛度和強(qiáng)度。 主軸頸的直徑和長(zhǎng)度從曲軸各部分尺寸協(xié)調(diào)的觀(guān)點(diǎn),建議取,取==54。軸頸的尺寸,最后可以根據(jù)承壓面的投影面積與活塞投影面積之比來(lái)校核,此比值據(jù)統(tǒng)計(jì)在范圍內(nèi)。曲柄銷(xiāo)的長(zhǎng)度是在曲柄銷(xiāo)直徑選定的基礎(chǔ)上考慮的。但是,曲柄銷(xiāo)加粗伴隨著連桿大頭加大,使不平衡旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力增大,也會(huì)大大影響曲軸及軸承的工作性能。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸產(chǎn)生裂紋的種類(lèi)性質(zhì)不一樣,可將其分為彎曲疲勞裂紋、扭轉(zhuǎn)疲勞裂紋和彎曲一扭轉(zhuǎn)疲勞裂紋這三種不同的形式,具體裂紋特征如下圖所示:圖721彎曲疲勞裂紋 2扭轉(zhuǎn)疲勞裂紋根據(jù)上述曲軸的失效形式及其產(chǎn)生的根本原因,我們?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)著手注意以幾個(gè)方面:1. 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上盡量減小應(yīng)力集中,以保證其工作可靠;,不至于在工作中產(chǎn)生過(guò)大的變形量;,以此來(lái)確保曲軸和軸承的壽命長(zhǎng);,且加工工藝性好。 JX493ZQL曲軸的材料經(jīng)查詢(xún)相關(guān)資料可知:該發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用球墨鑄鐵鑄造而成。多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序應(yīng)使連續(xù)作功的兩缸保持盡量遠(yuǎn)的距離,這樣既可以減輕主軸承的載荷,又能避免可能發(fā)生的進(jìn)氣重疊現(xiàn)象。曲軸的后端用來(lái)安裝飛輪,在后軸頸與飛輪凸緣之間制成檔油凸緣與回油螺紋,以阻止機(jī)油向后竄漏。曲軸前端裝有正時(shí)齒輪,以驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動(dòng)爪等。曲軸的連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分,曲柄與主軸頸的相連處用圓弧過(guò)渡,以減少應(yīng)力集中。曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接部分,斷面為橢圓形,為了平衡慣性力,曲柄處常設(shè)置平衡重。圖61主軸頸是曲軸的支承部分,通過(guò)主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。同時(shí),驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機(jī)等輔助裝置。隨著改進(jìn)后的加工工藝的逐漸應(yīng)用,國(guó)內(nèi)的曲軸加工水平正逐步提高。我們?cè)诓捎描T造方法進(jìn)行曲軸的加工時(shí)可以比較容易得到讓我們理想的結(jié)構(gòu)形狀,而且可以更好地保證曲軸毛坯尺寸,以至于曲軸在后道工序中的機(jī)加工余量能夠在很大程度上減小,避免加工的浪費(fèi)。隨著中國(guó)國(guó)門(mén)的打開(kāi),我國(guó)不斷借用國(guó)外先進(jìn)的制造技術(shù)工藝,并對(duì)此進(jìn)一步加以研究改進(jìn),我國(guó)的曲軸加工技術(shù)也取得了十分矚目的成就。故我們?cè)谠O(shè)計(jì)中必須要保證曲軸有足夠的疲勞強(qiáng)度,以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。曲軸可謂是發(fā)動(dòng)機(jī)中所有零件中最重要的,發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)所產(chǎn)生的全部功率都是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出的。曲軸一般是有多個(gè)相互錯(cuò)開(kāi)一定角度的曲拐加上功率輸出端和自由端這些零部件組成的。此外,隨著、電控噴射、高壓共軌、渦輪增壓、中冷等這一系列的先進(jìn)技術(shù)在柴油機(jī)進(jìn)行應(yīng)用,柴油機(jī)一些不好的弊端已經(jīng)得到了顯著改善,在節(jié)能和有害物的排放方面的優(yōu)勢(shì)已逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。柴油機(jī)另外在汽車(chē)節(jié)能等方面有較大的潛力,他本身具有良好的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性及較高的熱效率等突出的優(yōu)點(diǎn)。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)必須要正確合理的選擇曲軸的結(jié)構(gòu)形式,并根
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