【正文】 面，起到導(dǎo)向作用。為此，本機采用鑲環(huán)座，在第一道環(huán)槽處鑄入一個耐磨鑄鐵環(huán)座，環(huán)座與活塞材料依靠互相擴散形成金屬分子結(jié)合。一般要求第一道活塞環(huán)的工作溫度不超過允許極限（約180~220℃）一般參考范圍高速柴油機鋁活塞(~)D， 取值：h=20, h/D= 4．活塞裙部壁厚一般為（~） 取值：。 取值：=66，/D=。在保證氣環(huán)良好工作的條件下，宜縮短H1。H/D=。參照這個范圍以及原機尺寸。3） 燃燒室形狀及尺寸；4） 活塞裙部承壓面積。 圖 1 活塞簡圖 圖 2 活塞銷簡圖1．活塞的高度H：活塞的高度決定于下列因素： 1） 對柴油機高度尺寸的要求。2道氣環(huán)在上面，1道油環(huán)在氣環(huán)下面，如圖1所示。燃燒室為流行的型直噴燃燒室。4）集濾器：用來濾除潤滑油中的粗大的雜質(zhì)。2）機油冷卻器：在熱負荷的情況下用來降低潤滑油的溫度。（3）潤滑系的零部件潤滑系包括機油泵，機油冷卻器，機油濾清器，油底殼，集濾器。液壓作用：潤滑油還可用作液壓油，如液壓挺柱，起液壓作用；密封作用：在運動零件之間形成油膜，提高它們的密封性，有利于防止漏氣或漏油；（2）潤滑系統(tǒng)的功用潤滑作用：潤滑運動零件表面，減小摩擦阻力和磨損，減小發(fā)動機的功率消耗；3）潤滑脂潤滑：通過潤滑脂嘴定期加注潤滑脂來潤滑零件的表面。2）飛濺潤滑：利用發(fā)動機工作時運動零件飛濺起來的油滴或油霧，來潤滑摩擦表面。如曲軸主軸承，連桿軸承，凸輪軸承，氣門和氣門搖壁等機油泵強制潤滑，用壓力潤滑，以保證潤滑可靠。（1）潤滑方式設(shè)計中采用復(fù)合式潤滑，即用壓力潤滑，飛濺潤滑，也用潤滑脂潤滑。因此，受熱后的冷卻水在流過散熱器芯的過程中，熱量不斷地散發(fā)到大氣中去，冷卻后的水流到散熱器的底部，又被水泵抽出，再次壓送到發(fā)動機的水套中，如此不斷循環(huán)，把熱量不斷地送到大氣中去，使發(fā)動機不斷地得到冷卻。散熱器內(nèi)的冷卻水加壓后通過氣缸體進水孔壓送到氣缸體水套和氣缸蓋水套內(nèi)，冷卻水在吸收了機體的大量熱量后經(jīng)氣缸蓋出水孔流回散熱器。（4）水的循環(huán)冷卻水在冷卻系內(nèi)的循環(huán)流動路線有兩條，一條為大循環(huán)，另一條為小循環(huán)。水冷卻系是以水作為冷卻介質(zhì)，把發(fā)動機受熱零件吸收的熱量散發(fā)到大氣中去。（3）冷卻方式 冷卻系按冷卻介質(zhì)不同可以分為風(fēng)冷和水冷。4）節(jié)溫器：控制冷卻液流動路徑的閥門。通常多采用離心式水泵，離心式水泵具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、排水量大、維修方便等優(yōu)點。2）風(fēng)扇：提高通過散熱器芯的空氣流速，加速水的冷卻。1）散熱器：散熱器又稱為水箱，由上進水室、散熱器芯和出水室等組成。冷卻系即要防止發(fā)動機的過熱，也要防止冬季發(fā)動機過冷。b) 低壓油路主要包括由低壓油路、高壓油路、傳感與控制等。2）油路：有高壓油路和低壓油路。1）柴油濾清器：通常采用紙質(zhì)濾芯。3．7 燃油供給系統(tǒng)（1）燃油供給系統(tǒng)的作用是為內(nèi)燃機缸內(nèi)混合氣的形成與燃燒提供所需的燃料。氣門間隙氣門間隙是指氣門完全關(guān)閉（凸輪的凸起部分不頂挺柱）時，氣門桿尾端與搖臂或挺柱之間的間隙。排氣延遲角 一般δ=10176。80176。c)排氣門早開：借助氣缸內(nèi)的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈。 進氣延遲角 一般β=40176。30176。a)進氣門早開：增大了進氣行程開始時氣門的開啟高度，減小進氣阻力，增加進氣量。也就是說進、排氣門都是在上、下止點開閉，但實際表明，簡單配氣相位對實際工作是很不適應(yīng)的，它不能滿足發(fā)動機對進、排氣門的要求。 配氣相位 （1）配氣相位是用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進、排氣門的開啟時刻和開啟延續(xù)時間。要求有很高的剛度，在動載荷大的發(fā)動機中，推桿應(yīng)盡量地做得短些。設(shè)計中選用20鋼。頂柱在其頂部裝有調(diào)節(jié)螺釘，用來調(diào)節(jié)氣門間隙。根據(jù)《柴油機設(shè)計手冊》，de的范圍在()D之間，取de=38mm。這種布置結(jié)構(gòu)簡單，通用性好。凸輪軸的軸向尺寸取決于發(fā)動機的總布置。凸輪軸離曲軸較近，由曲軸的正時齒輪通過惰輪來傳動，機構(gòu)比較簡單，廣泛運用。在設(shè)計中選用凸輪軸下置式。凸輪軸各軸頸的工作表面一般要經(jīng)過熱處理后精磨，可以改善凸輪軸的耐磨性。氣門傳動組（1）凸輪軸1）凸輪軸材料凸輪軸控制氣門的開啟和關(guān)閉，每一個進、排氣門分別有相應(yīng)的進氣凸輪和排氣凸輪。（3）氣門彈簧氣門彈簧的作用在于保證氣門回位。 （2）氣門座 氣門座與氣門頭部密封錐面配合密封氣缸，氣門頭部的熱量亦經(jīng)過氣門座外傳。4）氣門頭頂部形狀氣門頭頂部形狀有平頂，球面頂和喇叭形頂?shù)?。d) 氣門總長度lv：根據(jù)《柴油機設(shè)計手冊》，lv的范圍在() D之間,取lv= mm。c) 氣門錐角r：根據(jù)《柴油機設(shè)計手冊》，一般r為450或者300。a) 進氣門直徑di：根據(jù)《柴油機設(shè)計手冊》，di的范圍在() D之間，取di=。3）氣門的尺寸 設(shè)計中發(fā)動機采用每缸兩個氣門，即一個進氣門和一個排氣門的結(jié)構(gòu)。因此，要求氣門必須具有足夠的強度，剛度，耐熱和耐磨的能力。2）氣門的材料氣門由頭部和桿部兩部分組成。b）氣門頂側(cè)置式配氣機構(gòu)：省去了推桿，搖臂，它的進排氣門在氣缸的一側(cè)，壓縮比受到限制，進排氣門阻力較大，發(fā)動機的動力性和高速性均較差。a）氣門頂置式配氣機構(gòu)：由凸輪，挺柱，推桿，搖臂，氣門和氣門彈簧等組成。氣門組氣門組包括氣門，氣門導(dǎo)管，氣門座，氣門彈簧、鎖片、卡簧等零件。與主油道串聯(lián)的濾清器稱為全流式濾清器，一般為粗濾器；與主油道并聯(lián)的濾清器稱為分流式濾清器，一般為細濾器，過油量約為1030％。保證摩擦表面的良好潤滑，延長其使用壽命。如果把這樣的臟機油直接送到運動零件表面，機油中的機械雜質(zhì)就會成為磨料，加速零件的磨損，并且引起油道堵塞及活塞環(huán)、氣門等零件膠結(jié)。機油濾清器（1）機油濾清器的作用：使循環(huán)流動的機油在送往運動零件表面之前得到凈化處理。通過移動供油拉桿，來改變循環(huán)供油量，使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速基本不變。當(dāng)發(fā)動機的負荷減小，轉(zhuǎn)速升高時，會導(dǎo)致柱塞泵循環(huán)供油量增加，循環(huán)供油量增加又導(dǎo)致轉(zhuǎn)速進一步升高，這樣不斷地惡性循環(huán)，造成發(fā)動機轉(zhuǎn)速越來越高，最后導(dǎo)致飛車；反之，當(dāng)負荷增大時，轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)速降低導(dǎo)致柱塞泵循環(huán)供油量減少，循環(huán)供油量減少又導(dǎo)致轉(zhuǎn)速進一步降低，這樣不斷地惡性循環(huán)，造成發(fā)動機轉(zhuǎn)速越來越低，最后熄火。若將機油泵布置在機體的端部，雖然傳動結(jié)構(gòu)簡單，但是機油泵的轉(zhuǎn)速較底，安裝位置如果較高，起動后吸上機油比較困難。機油泵安裝位置底，柴油機起動后，瞬時即能吸上機油。機油泵由主動齒輪通過惰齒輪來傳動設(shè)計中將機油泵布置在機體底平面上。機油泵（1）機油泵可以布置方在機體的端部，也可以布置在機體底面上。在調(diào)節(jié)拉桿位置不變時，隨著發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速增大，柱塞有效行程略有增加，而供油量也略有增大；反之，供油量略有減少。（4）噴油泵供油量調(diào)節(jié)是根據(jù)柴油機的負荷變化，每個工作循環(huán)的供油量主要取決于調(diào)節(jié)拉桿的位置。工作時，在噴油泵凸輪軸上的凸輪與柱塞彈簧的作用下，迫使柱塞作上、下往復(fù)運動，從而完成泵油任務(wù)。它的性能和質(zhì)量對柴油機影響極大，被稱為柴油機的心臟。在噴射方向有特定的定位，在噴射器體和針閥體間設(shè)有定位銷，用來保證噴射時的準(zhǔn)確位置。（2）在設(shè)計中選用孔式噴油器，有四個小噴孔。3．5重要附件噴油器（1）噴油器是柴油機燃燒供給系中實現(xiàn)燃燒噴射的重要部件，作用是根據(jù)柴油機混合氣形成的特點，將燃油霧化成細小的油滴，并將其噴射到燃燒室的特定部位。（3）飛輪尺寸飛輪外徑D：根據(jù)《柴油機設(shè)計手冊》，D的范圍在400600之間。（2）飛輪材料飛輪一般由灰鑄鐵、球墨鑄鐵或鑄鋼制造。通常用定位銷和不對稱布置的螺栓來定位。在保證有足夠的轉(zhuǎn)動慣量的前提下，應(yīng)該盡可能減小飛輪的質(zhì)量，應(yīng)使飛輪的大部分質(zhì)量都集中在輪緣上，因而輪緣通常做得寬而厚。設(shè)計中選用甩油盤和橡膠骨架式油封。使曲軸相對與機體可以自由的沿軸向做熱膨脹。通常用止推片或止推軸承。平衡塊形狀見平衡塊的平衡計算。 設(shè)計中選用在曲軸上布置四個平衡塊。（如下圖右） 如果用四個平衡塊還不能夠達到平衡的目的，可以將平衡塊加寬，再用螺栓嵌上去；或者將平衡塊掏空一部分，注入鉛。 b）平衡塊的布置方案 1：在曲軸上用兩個平衡塊。但是平衡塊一般不能夠超過曲軸旋轉(zhuǎn)所掃過的范圍，否則易使平衡塊和其它的部件相干涉。6）曲軸的平衡塊 a）曲軸的平衡塊是用來平衡曲軸的不平衡的離心慣性力和離心慣性力矩，盡量減小主軸承的最大負荷。主軸頸上的斜油道與曲柄的潤滑油道相通。為阻止機油向后竄漏，通常在曲軸軸頸與飛輪凸緣之間制成檔油凸緣與回油螺紋。c）曲軸后端：也叫輸出端，一般安裝飛輪。4）曲軸的兩端 a）曲軸的兩端為自由端與輸出端。在曲柄臂厚度無法增加時，通常會通過增加曲柄臂的寬度來提高它的強度，但是曲柄臂的寬度越寬，會使應(yīng)力的分布越不均勻。但是它受到缸心距的限制。b）曲柄臂厚度h：根據(jù)《柴油機設(shè)計手冊》，h在范圍之間，取h = 26 mm。e）連桿軸頸過渡圓角R：取R = 。d）曲柄銷長度Lp： 根據(jù)《柴油機設(shè)計手冊》，Lp在范圍之間，取Lp = 44 mm。 c）曲柄銷減重孔直徑d： 根據(jù)《柴油機設(shè)計手冊》，d 在范圍之間，取d = 31mm。同時還會增加軸承摩擦功率的損失，導(dǎo)致油溫的升高，增加潤滑油的熱負荷?？山档颓N比壓，提高連桿軸承工作的可靠性，提高曲軸的剛度。 b）曲柄銷直徑Dp： 根據(jù)《柴油機設(shè)計手冊》，直列式的非增壓柴油機，Dp在（范圍內(nèi)，Dp = 74 mm。圓角曲軸應(yīng)力最大的部位，所以曲軸的圓角半徑應(yīng)該足夠大，避免應(yīng)力的集中。但是主軸頸過小，會使軸承的負荷能力變壞。 c）主軸頸的長度L j：根據(jù)《柴油機設(shè)計手冊》，非增壓柴油機L j 在范圍之間，取L j = 44 mm。如果加粗主軸頸尺寸，可以增加曲軸軸頸的重疊度，提高曲軸的剛度，還可以提高自振頻率，減輕扭振。b）主軸頸直徑D j：根據(jù)《柴油機設(shè)計手冊》，直列式的非增壓柴油機，D j 在（范圍內(nèi)，取D j = 84 mm。全支承的優(yōu)點是提高曲軸的剛度和彎曲強度，并可減輕主軸承的載荷。（2）曲軸的結(jié)構(gòu)及尺寸 機型是X2110。為提高曲軸的耐磨性，主軸頸和曲柄銷表面上需要經(jīng)高頻淬火或氮化處理，并經(jīng)精磨加工。因此要求曲軸有足夠的剛度和強度，耐磨損且潤滑良好，并有很好的平衡性能。曲軸將連桿傳來的力變?yōu)樾D(zhuǎn)的動力（扭矩），并向外輸出。3．4 曲軸飛輪組曲軸飛輪組主要由曲軸，飛輪等一些附件組成。曲軸箱曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。每缸使用4個螺栓。氣缸蓋螺栓布置氣缸蓋螺栓是氣缸蓋和氣缸體之間的聯(lián)結(jié)件，其位置和數(shù)量對氣缸蓋和氣缸體的受力情況，氣缸蓋和氣缸體之間密封的可靠程度，及氣缸套的變形大小有很大影響。氣缸墊氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間，是由兩銅片中夾著石棉網(wǎng)制成的，在水孔和燃燒室孔周圍加鑲邊，用來增加強度和耐用性?，F(xiàn)將氣缸蓋設(shè)計成“鼻梁型”，氣缸蓋的高度為105 mm，氣缸蓋的最小壁厚為4左右，在氣缸座的氣缸蓋底面厚度加大到12，以減少翹曲，保證氣門的密封性。氣缸蓋的布置應(yīng)該從火力面的布置開始。氣缸蓋分單體氣缸蓋、塊狀氣缸蓋和整體式氣缸蓋。氣缸蓋上部裝有氣缸罩。設(shè)計選用HT2040灰鑄鐵。所以氣缸蓋的好壞直接影響柴油機的動力性，經(jīng)濟性和可靠性。故氣缸蓋應(yīng)該具有足夠的強度和剛度，工作時使故氣缸蓋的變形最小并保證與氣缸的結(jié)合面和氣門座的結(jié)合面有良好的密封。氣缸蓋（1）氣缸蓋的作用是密封氣缸，并與活塞，氣缸構(gòu)成燃燒室空間。（4）濕缸套的定位四個定位帶支承在氣缸體中作為徑向定位。但這個凸肩會使凸緣根部產(chǎn)生裂紋。3）缸套的長度L：根據(jù)《柴油機設(shè)計手冊》，L的范圍在2S左右，而S=130mm ，取L=220 mm。取n= mm.，m= mm 。由于缸徑比較大，在設(shè)計中采用濕式缸套。但是易發(fā)生穴蝕，比干式缸套重。2）濕式缸套：濕式缸套冷卻較好，更換方便，制造容易。干式缸套外表面不與冷卻水接觸，不存在冷卻水的密封問題，一般壁厚在13 mm。1）干式缸套：干式缸套是在氣缸內(nèi)壓入一個具有較高耐磨性的薄壁套筒。其硬度可以達600800HV。氣缸套一般都用耐磨性好，鑄造方便，成本低的合金鑄造而成。（1）氣缸及氣缸套材料氣缸通常與機體一樣，采用灰鑄鐵。因此，氣缸套外壁也應(yīng)該有抗“穴蝕作用”。氣缸鏡面還必須具有一定的耐磨性。它是內(nèi)燃機磨損最嚴重的表面之一，也是決定內(nèi)燃機大修期的最重要表面。因此要求氣缸套要有足夠的強度和剛度，并保證在工作時不致有過大的變形。氣缸與氣缸套氣缸是氣體壓縮，燃燒和膨脹的空間，并對活塞起導(dǎo)向作用。2）加強筋的尺寸與斷面結(jié)構(gòu) 一般加強筋的厚度大致等于壁厚，高度不宜小于壁厚。 c．固緊氣缸蓋螺栓搭子和機體壁部中心線不重合時，搭子下面應(yīng)有加強筋。豎筋最好從軸承座搭子延伸到水腔壁，與氣缸蓋螺栓搭子相連，可減輕固緊螺栓時機體的變形，有利于力的傳遞。6）主油道孔徑尺寸：根據(jù)《柴油機設(shè)計手冊》，主油道孔徑尺寸范圍在1228 mm。4）機體側(cè)面的油孔與螺栓中心線盡可能相互平行，以便于加工。3）主軸承為滾動軸承時，油道孔徑可略小于一般結(jié)構(gòu)。（5）機體內(nèi)油道的布置及設(shè)計要點 1）機體內(nèi)的