【正文】 主油道位于機(jī)體的腰部，若靠近凸輪軸一邊，有利于減少管道和鉆孔的長(zhǎng)度。b．活塞在下止點(diǎn)位置時(shí)，活塞裙部露出不宜過大。3）水腔的尺寸a．活塞在上止點(diǎn)位置時(shí)，其第一環(huán)的位置應(yīng)該在水腔區(qū)域內(nèi)。但是分水口水流比較急速。（4）機(jī)體內(nèi)水道的布置[4]1）設(shè)計(jì)時(shí)水道布置于機(jī)體的上部，使氣缸套上部先進(jìn)行冷卻，而下部可以利用溫差產(chǎn)生對(duì)流來進(jìn)行冷卻。為加強(qiáng)局部的剛度，可以使壁面盡可能的減薄，但必須加強(qiáng)局部的厚度?？梢允蛊奖诟某蓮澅?，加大結(jié)構(gòu)剛度，相鄰兩缸間的氣缸蓋螺栓的軸線也靠近剛度較大的側(cè)壁和下面主軸承螺栓的軸線。從力的傳遞角度來看，每氣缸周圍布置4個(gè)氣缸蓋螺栓最好。（3）機(jī)體的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì) [4] 一個(gè)重要原則就是要使主要載荷盡可能直線傳遞，避免產(chǎn)生附加的彎曲和扭轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)選用濕式缸套，全支承曲軸。 （2）機(jī)體的主要尺寸機(jī)體在曲軸箱部分的基本尺寸決定于連桿曲軸組件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的需要，使它們能在機(jī)體內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)，另一方面則又要使機(jī)體外形盡可能緊湊。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好，但其缺點(diǎn)是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。3）隧道式機(jī)體2）龍門式機(jī)體：其特點(diǎn)是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。（1）機(jī)體的三種結(jié)構(gòu)形式（如下圖）：1）一般式機(jī)體：是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。機(jī)體的質(zhì)量要占內(nèi)燃機(jī)總質(zhì)量的1/4左右，而制造成本約占總成本的1/10，故機(jī)體設(shè)計(jì)要注意減輕其質(zhì)量和改善鑄造和加工工藝性。 機(jī)體 [2]機(jī)體的工作表面由于經(jīng)常與高溫，高壓燃?xì)庀嘟佑|，且有活塞在其中作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以必須耐高溫，耐磨損，耐腐蝕，應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度，即不能發(fā)生裂紋和損壞，也不能出現(xiàn)多大的變形，尤其是機(jī)體與氣缸蓋的結(jié)合處，氣缸套，主軸承座等處，若剛度不夠就會(huì)產(chǎn)生氣缸密封失效，機(jī)體振動(dòng)加劇等嚴(yán)重后果。氣缸體與氣缸蓋之間用氣缸蓋襯墊密封。3．3 機(jī)體組水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體——曲軸箱，也可稱為氣缸體。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。連桿軸瓦：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，連桿螺栓都采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，并精加工和熱處理特制而成。為此，在結(jié)構(gòu)上采取了定位措施。連桿蓋：即連桿大頭可取下的部分。根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，斜角范圍在30度60度之間，取斜角為45度。因?yàn)?，柴油機(jī)壓縮比大，受力較大，曲軸的連桿軸頸較粗，相應(yīng)的連桿大頭尺寸往往超過了氣缸直徑，為了 使連桿大頭能通過氣缸，便于拆裝，一般都采用斜切口。夾角。平分——分開面與連桿桿身軸線垂直，汽油機(jī)多采用這種連桿。連桿大頭有整體式和分開式兩種。5）連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，應(yīng)該要有足夠的強(qiáng)度和剛度，否則會(huì)影響薄壁軸瓦，連桿螺栓等。 3）連桿大頭軸承外徑D3：取D3=86 。為使連桿從小頭到大頭傳力比較均勻，把桿身斷面H設(shè)計(jì)成從小頭到大頭逐漸加大，在桿身到大頭的過渡采用了較大的過渡圓。1）桿身斷面的平均高度H：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，H范圍在()D之間，取H=34mm。連桿小頭孔要有足夠的壁厚外，還要特別注意小頭到桿身過渡的圓滑性，這個(gè)過渡結(jié)構(gòu)決定小頭的剛度及支承情況，對(duì)小頭變形和應(yīng)力有很大影響，應(yīng)該盡量減小圓弧處的應(yīng)力集中。6）小頭襯套寬度：在通常情況下，襯套和小頭制成同樣寬度。4）小頭襯套厚度：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，范圍在()d之間,取=2mm。取小頭最小寬度31mm，小頭最大寬度40mm。但連桿過短會(huì)引起活塞側(cè)壓力的加大，會(huì)增加活塞與汽缸的摩擦和磨損，實(shí)驗(yàn)證明，直到=1/3 時(shí)這種一向都不太大。連桿一般都采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼，合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成，然后經(jīng)機(jī)加工和熱處理，毛坯要經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，非加工表面通常要噴丸強(qiáng)化。因此設(shè)計(jì)時(shí)要保證連桿有足夠的疲勞強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度。連桿的作用是能夠?qū)⒒钊耐鶑?fù)慣性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并把作用于活塞組上的力傳給曲軸。3．2連桿組連桿組包括連桿體，連桿蓋，連桿螺栓，和連桿軸瓦。活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的溫度是上部高、下部低，膨脹量也相應(yīng)是上部大、下部小。因此，在加工時(shí)預(yù)先把活塞裙部做成橢圓形狀，工作時(shí)才趨近正圓。另外，裙部承受氣體側(cè)壓力的作用，導(dǎo)致沿活塞銷軸向變形量較垂直活塞銷方向大。設(shè)計(jì)裙部要注意： (a)活塞裙部應(yīng)該預(yù)先做成橢圓形。它對(duì)活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力。此外，為提高第一道環(huán)的耐磨性，延長(zhǎng)其壽命，采用鑲環(huán)座，即在第 一道環(huán)槽處鑄入一個(gè)耐磨鑄鐵環(huán)座，環(huán)座的截面形狀一般為梯形，這使鋁合金冷卻時(shí)沿徑向收縮，以卡緊環(huán)座。它有數(shù)道環(huán)槽，用來安裝活塞環(huán)，起密封作用，又稱為防漏部。設(shè)計(jì)時(shí)選用凹頂活塞。（1）活塞頂部：活塞頂?shù)男螤钍歉鶕?jù)燃燒系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)的，燃燒室采用凹坑型的。要使活塞銷的變形在d的范圍內(nèi)。（9）活塞銷直徑d和銷座間隔B：活塞銷的功能是連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳給連桿。 （8）裙部壁厚g：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，鋁活塞裙部最小壁厚為（）D,。（6）活塞頂厚度：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，鋁活塞/，取=20mm。取第一環(huán)岸h1=，h2=，h3=。為了降低活塞和整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的高度，減少慣性力和摩擦功率損耗，應(yīng)該減少環(huán)數(shù)。一般第一道環(huán)的溫度不應(yīng)該超過240度，否則潤(rùn)滑油可能粘結(jié)甚至結(jié)碳，易使活塞環(huán)在活塞中失去活動(dòng)性，散失了密封和傳熱的功能（4）活塞環(huán)數(shù)目及排列：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，中速機(jī)氣環(huán)34道，油環(huán)12道，取氣環(huán)2道，油環(huán)一道。 （3）頂岸高度h（第一活塞環(huán)至活塞頂部距離）：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，對(duì)鋁活塞h/，取h=。HI=H5（換帶高度）+H4（上裙高度）+h（頂岸高度）。在選擇活塞高度時(shí)要注意在合理布置的情況下盡量選擇小的活塞高度，如果轉(zhuǎn)速越高，要使H越小，盡量減輕活塞重量，從而控制由于轉(zhuǎn)速高而應(yīng)引的慣性力的增大。設(shè)計(jì)選用共晶鋁硅合金材料。因此設(shè)計(jì)時(shí)要選用熱強(qiáng)度好，耐磨，比重小，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好，具有良好減磨性，工藝性的材料。它還和氣缸壁面一起活動(dòng)構(gòu)成密封裝置，保證燃燒室的良好密封，這個(gè)功能是通過裝在活塞頭部環(huán)槽的一系列帶開口的彈性活塞實(shí)現(xiàn)的。 各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及主要零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3．1活塞組活塞組包括活塞，活塞銷和活塞環(huán)。它們?cè)跉飧桌镒鐾鶑?fù)慣性運(yùn)動(dòng)，活塞主要作用是承受氣缸的氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿，以次推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。在高溫，高負(fù)荷，高速和少量的機(jī)油消耗的情況下，它一方面要保證漏氣量少，另一方面又要使摩擦損失不大，同時(shí)還要保證足夠的耐久性。目前制造活塞常用的材料有共晶鋁硅合金，過晶鋁硅合金和鋁銅合金。 活塞設(shè)計(jì)的主要尺寸[4]（1）活塞高度H：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，對(duì)于中小型柴油機(jī)而言，H/，而D=110mm，取H=。（2）壓縮高度H1：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，H1/，取H1=67mm。在保證氣環(huán)良好良好工作情況下，宜縮短H1高度，以便降低整機(jī)的高度尺寸 。在保證第一道環(huán)可靠工作下，也要使h盡量小，降低活塞重量和高度，但h越小，會(huì)使第一道環(huán)的熱負(fù)荷越高。2道氣環(huán)在上面，1道油環(huán)在氣環(huán)下面。（5）環(huán)岸高度：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，第一道環(huán)岸h1(第一道氣環(huán)下面的環(huán)岸)/,其余環(huán)岸h2(h3)。第一道環(huán)溫度較高，承受的氣體壓力最大，又容易受環(huán)的沖擊而斷壓，所以第一環(huán)岸高度比其它環(huán)岸高度要大一些。（7）活塞裙部長(zhǎng)度H2：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，中高速柴油機(jī)H2/，取H2=74mm，對(duì)于上裙部H4也不要過小，否則會(huì)產(chǎn)生尖峰負(fù)荷，會(huì)造成活塞拉毛及擦傷。薄壁對(duì)減輕活塞重量有利，但是要使活塞具有足夠的剛性，也可以通過設(shè)置加強(qiáng)筋來達(dá)到。根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，d/，普通的銷座B/，取d= 44mm，B=46 mm?；钊慕Y(jié)構(gòu)[2]活塞可分為三部分：活塞頂部、活塞頭部和活塞裙部?；钊敳康男螤羁煞譃樗拇箢?，平頂活塞、凸頂活塞、凹頂活塞和成型頂活塞（如下圖）。（2）活塞頭部：活塞頭部指第一道活塞環(huán)槽到活塞銷孔以上部分?；钊^部設(shè)計(jì)成具有良好導(dǎo)熱的“熱流型”， 并且采用大圓弧的過渡，增加從頂部到群部的傳熱面積，降低活塞頂?shù)臏囟群蜔釕?yīng)力，這樣可提高活塞的承載能力。（3）活塞裙部：活塞裙部指從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括裝活塞銷的銷座孔。所謂側(cè)壓力是指在壓縮行程和作功行程中，作用在活塞頂部的氣體壓力的水平分力使活塞壓向氣缸壁。由于活塞裙部的厚度很不均勻，活塞銷座孔部分的金屬厚，受熱膨脹量大，沿活塞銷座軸線方向的變形量大于其他方向。這樣，如果活塞冷態(tài)時(shí)裙部為圓形，那么工作時(shí)活塞就會(huì)變成一個(gè)橢圓，使活塞與氣缸之間圓周間隙不相等，造成活塞在氣缸內(nèi)卡住，發(fā)動(dòng)機(jī)就無法正常工作。(b)活塞裙身要預(yù)先做成階梯形，錐形。為了使工作時(shí)活塞上下直徑趨于相等，即為圓柱形，就必須預(yù)先把活塞制成上小下大的階梯形或者錐形。而連桿體又包括連桿大頭，連桿小頭和桿身。連桿主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷。如果強(qiáng)度不夠，會(huì)發(fā)生連桿大頭，連桿螺栓或桿身的斷裂；如果剛度不夠，會(huì)使曲軸連桿機(jī)構(gòu)的工作受影響。連桿設(shè)計(jì)的主要尺寸：[4]（1）連桿長(zhǎng)度L(連桿大小頭的空中心距)：L=210mm，通常用連桿比= r/L 來說明，越大，連桿越短，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的總高度，減輕運(yùn)動(dòng)間重量和整機(jī)重量。（2）連桿小頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1）小頭軸承孔直徑d: d=42 mm 2）小頭寬度B1：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，B1范圍在（）d之間，小頭設(shè)計(jì)成斜面形狀,這樣可以增加活塞銷座和連桿小頭的支承面積，有強(qiáng)化作用。3）小頭外徑D1：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，D1范圍在（）d之間，取D1=60mm。5）小頭成襯套外徑d1：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，d1= d +2*，得d1=46 mm。連桿小頭與活塞銷相連接，與活塞一起做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。（3）桿身的結(jié)構(gòu)尺寸：連桿桿身采用“工”字形截面，這樣有助于桿身向小、大頭的過渡，這種桿身在較小的重量下能得到較大的剛度。2）連桿厚度B：根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，H/，取B=25 mm。（4）連桿大頭的尺寸及結(jié)構(gòu)： 1）連桿大頭軸瓦厚度：取= 2）連桿大頭軸承孔內(nèi)徑D2：根據(jù)連桿軸頸直徑有Dp=74+2*=79 mm。 4）連桿大頭寬度B3：取B3= 42。為了便于維修，使連桿能夠從汽缸中取出，要求大頭在擺動(dòng)平面內(nèi)的總寬度B0必須小于汽缸直徑。一般都采用分開式，分開式又分為平分和斜分兩種。斜分——分開面與連桿桿身軸線成30～60176。柴油機(jī)多采用這種連桿。故本次設(shè)計(jì)選用斜切口方式。斜切口連桿常用的定位方式：止口定位，銷套定位和鋸齒定位。連桿與連桿蓋配對(duì)加工，加工后，在它們同一側(cè)需要打上配對(duì)記號(hào)，安裝時(shí)不得互相調(diào)換或變更方向。連桿螺栓：連桿螺栓將連桿蓋和連桿大頭連在一起，它在工作中承受很大的沖擊力，如果折斷或松脫，將造成嚴(yán)重事故。安裝 連桿蓋擰緊連桿螺栓螺母時(shí)，要用扭力板手分2～3次交替均勻地?cái)Q緊到規(guī)定的扭矩，擰緊后還 應(yīng)可靠的鎖緊。連桿螺栓必須用中碳合金鋼制造，經(jīng) 調(diào)質(zhì)以保證高強(qiáng)度。軸瓦分上、下兩個(gè)半片。目前多采用薄壁鋼背軸瓦，在其內(nèi)表面澆鑄有耐磨合金層。連桿軸瓦的背面有很高的光潔度。軸瓦在軸承孔中真正的定位是靠過盈來保證的，一般在瓦口向外沖壓一個(gè)定位唇，在軸承座加工一個(gè)定位槽，保證軸向定位。氣缸體上半部有一個(gè)或若干個(gè)為活塞在其中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的圓柱形空腔，稱為氣缸；下半部為支承曲軸和曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間；下曲軸箱是一個(gè)簡(jiǎn)單的儲(chǔ)油箱，稱為油底殼。機(jī)體中還有往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸套。機(jī)體是一個(gè)內(nèi)部有很多擱板的箱形結(jié)構(gòu)，它的剛度主要取決于機(jī)體壁的形狀而并非厚度，因此常將壁厚減薄到鑄造工藝所允許的最小值，在最輕巧的前提下獲得很大的剛度。其材料通常用灰鑄鐵和鋁合金鑄造。這種氣缸體的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體高度小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點(diǎn)是剛度和強(qiáng)度較差。它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度都好，結(jié)構(gòu)緊湊，筋條分布合理而均勻，能承受較大的機(jī)械負(fù)荷；但其缺點(diǎn)是工藝性較差，結(jié)構(gòu)笨重，加工較困難。：這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動(dòng)軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部裝入。 設(shè)計(jì)中根據(jù)所需的強(qiáng)度和剛度，選用龍門式機(jī)體。機(jī)體剛心距Lo：它影響柴油機(jī)縱向尺寸的緊湊性，取決于曲軸軸向尺寸，冷卻水腔厚度，氣缸套和氣缸蓋的選型。根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，Lo/，取Lo=140mm。1）在氣缸蓋螺栓和主軸承螺栓的布置時(shí)要注意：拉力完全直線傳遞，螺孔下沉很深，使力線很短。2）機(jī)體上尺寸比較大的壁面最好設(shè)計(jì)成不斷彎曲的波浪形，而不是簡(jiǎn)單的大平面。3）為使壁面的剛度加強(qiáng)，可以設(shè)置加強(qiáng)筋，且盡可能的布置成不易變形的三角形。注意壁面變化要圓滑過渡。這樣布置水路比較緊湊，水泵裝拆也比較方便。2）布置水道要注意：a．水道最好設(shè)計(jì)成平滑和逐漸變化的管道，以避免死水區(qū)及渦流區(qū)；b．水道截面前端要大些，向后端逐漸縮?。籧．水道應(yīng)該要通暢，不得存在氣泡的死區(qū)，特別是與氣缸壁上部相接觸的地方，應(yīng)該避免造成局部過熱。根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取ho=15mm。根據(jù)《柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，hu范圍在()D之間。2）油道如果越長(zhǎng)，孔徑應(yīng)該稍大一些。如果需要噴油冷卻，油孔不宜過小。5）機(jī)體主軸承用的潤(rùn)滑油，一般沿著縱向主油道，通過機(jī)體橫壁上的孔流往主軸承。（6）提高機(jī)體