【正文】 中。工業(yè)革命是以蒸汽機(jī)的發(fā)明為標(biāo)志的，因?yàn)樗侨祟惞I(yè)發(fā)展的一個(gè)里程碑，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力來(lái)源的質(zhì)的飛躍。這種設(shè)計(jì)，因?yàn)橛绣仩t的存在，所以整個(gè)裝置體積龐大，燃料效率低。內(nèi)燃機(jī)，是在機(jī)器內(nèi)部進(jìn)行燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)，相對(duì)于外部燃燒的蒸汽機(jī)來(lái)說(shuō)，而稱為內(nèi)燃機(jī)。不久，有人提出利用氣缸內(nèi)壓縮空氣的高溫度，去點(diǎn)燃噴射而入的燃料——壓燃式內(nèi)燃機(jī)。迪塞爾［2］，他于1897年左右首先制成了柴油機(jī)，即向氣缸內(nèi)充入空氣，并將其壓縮到溫度高于燃料的自燃點(diǎn)，隨后將燃料噴入汽缸內(nèi)自燃并推動(dòng)活塞做功。因此，柴油機(jī)工業(yè)的發(fā)展，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)都具有十分重要的意義。約增壓柴油機(jī)的功率大幅度增加，其經(jīng)濟(jì)性也大大提高。20世紀(jì)70年代初，由于石油危機(jī)導(dǎo)致原油價(jià)格成倍增長(zhǎng)，引起對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的重視。目前，柴油機(jī)正朝著提高單機(jī)功率，降低油耗、污染和噪聲以及提高工作可靠性和延長(zhǎng)使用壽命的方向不斷發(fā)展。1．采用V型結(jié)構(gòu) 由于在中汽車噸位的日益增大和車速的普遍提高，載重汽車用柴油機(jī)的功率也不斷增加，從而發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)就增多。由于V型結(jié)構(gòu)綜合了尺寸小和平衡好的優(yōu)點(diǎn)，六缸以上的柴油機(jī)多采用V型。4．廢氣凈化和降低噪聲 柴油機(jī)排氣中的有害成分有氮氧化物NOx、未燃碳?xì)浠衔颒C、一氧化碳CO、二氧化硫SO2和碳煙等。目前，降低NOx的方法有推遲噴油定時(shí)、改變?nèi)紵绞?、采用廢氣再循環(huán)法、改變進(jìn)氣條件、使用還原催化劑等。發(fā)動(dòng)機(jī)的總的噪聲輻射與發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的噪聲傳送性能及發(fā)動(dòng)機(jī)外表面的設(shè)計(jì)有關(guān)。四沖程柴油機(jī)工作原理柴油機(jī)參數(shù)選擇噴油壓力：10—15MPa壓縮比：1622壓縮終了空氣壓力：— 發(fā)火后69MPa溫度：7501000K 發(fā)火后：20002500K 工作原理柴油機(jī)是一種壓燃式的內(nèi)燃機(jī)，柴油燃料在氣缸中燃燒，從而產(chǎn)生高溫高壓的氣體，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)由曲軸對(duì)外做功，從而完成燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、熱能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換。要使燃油燃燒，有空氣僅僅是燃燒的條件之一，還必須使混合氣具有一定的溫度。活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，將空氣迅速壓縮，空氣的溫度和壓力都上升，并達(dá)到足夠使柴油燃燒的溫度。燃油燃燒后放出大量的熱能，使燃?xì)獾膲毫?、溫度急劇增高，在氣缸中膨脹，通過(guò)活塞推動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。所有工作循環(huán)結(jié)束，發(fā)動(dòng)機(jī)做好準(zhǔn)備，以便新鮮空氣再次進(jìn)入。循環(huán)不斷進(jìn)行，柴油機(jī)即能連續(xù)的工作。四沖程柴油機(jī)工作循環(huán)四行程汽油機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)均經(jīng)過(guò)如下四個(gè)行程，如圖2所示圖2 四沖程柴油機(jī)工作原理Figure2 The fourstroke engine principle1．進(jìn)氣行程這一行程的任務(wù)是使氣缸充滿新鮮空氣，行程開(kāi)始時(shí)，活塞由上止點(diǎn)往下移動(dòng)，進(jìn)氣門1打開(kāi)，排氣門2關(guān)閉。在進(jìn)氣過(guò)程的大部分時(shí)間里，氣缸的壓力低于大氣壓力，其值約為8095kPa（）。2．壓縮行程這一行程的任務(wù)是將進(jìn)氣行程吸入氣缸中的新鮮空氣進(jìn)行壓縮以使之達(dá)到足夠的溫度和壓力，為柴油的燃燒創(chuàng)造條件。隨著活塞上行，氣缸容積不斷減小，空氣的壓力和溫度不斷升高，壓縮終了時(shí)，缸內(nèi)氣體壓力達(dá)到29404900kPa；溫度達(dá)到770970K。此時(shí)進(jìn)、排氣門是關(guān)閉的，氣缸內(nèi)的壓力和溫度由于燃燒而急劇上升，最高壓力達(dá)到58808820kPa；最高溫度達(dá)到17702770K。高溫高壓氣體膨脹，將活塞推向下止點(diǎn)，并通過(guò)連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)對(duì)外做功，從而實(shí)現(xiàn)了熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。4．排氣行程這一行程的任務(wù)是將作過(guò)功的廢氣排出氣缸外。當(dāng)活塞越過(guò)下止點(diǎn)開(kāi)始上行時(shí)，氣缸壓力已降低，可以減少活塞上行時(shí)的背壓，活塞由下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的廢氣在活塞的作用下排出氣缸。綜上所述，四沖程柴油機(jī)有如下特點(diǎn)：1）．一個(gè)工作循環(huán)是在曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)內(nèi)完成。3）．每個(gè)循環(huán)中之有工作行程對(duì)外做功，其余三個(gè)行程都是為工作行程做準(zhǔn)備，都需要外界供給能量。其主要任務(wù)是通過(guò)這套機(jī)構(gòu)把活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)連桿的擺動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而把熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并對(duì)外作功；同時(shí)，通過(guò)燃油燃燒時(shí)加在活塞頂上的燃?xì)饬Γ?jīng)連桿傳給曲軸使曲軸獲得轉(zhuǎn)矩，對(duì)外輸出功率。機(jī)械負(fù)荷主要是指作用在機(jī)構(gòu)上的燃?xì)饬Γ约坝蓹C(jī)構(gòu)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力，此外還有裝配時(shí)擰緊螺栓等引起的裝配力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件間摩擦力。工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一般是2000r/min左右，小型發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速則為40006000r/min，其慣性力的大小以幾乎與燃?xì)饬Σ幌嗌舷?。熱?fù)荷有兩個(gè)含意，一是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中與高溫燃?xì)庵苯咏佑|的那些零件，如活塞頂部、第一道活塞環(huán)等，由于零件溫度很高，造成材料強(qiáng)度、硬度下降，燒損，間隙破壞以及在高溫下潤(rùn)滑油變質(zhì)引起的零件磨損、膠結(jié)、密封破壞等；二是由于受熱零件（如活塞）形狀復(fù)雜和冷卻狀況的差異而造成溫差所引起的熱應(yīng)力，使零件破壞（如活塞熱烈等）。如圖3所示連桿組在工作中要把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并作用在活塞組上的力傳給曲軸，所以它要承受氣體壓力、活塞組往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力、連桿組自身擺動(dòng)產(chǎn)生的慣性力，連干大頭旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生慣性力，以及連桿螺栓擰緊連桿大頭蓋時(shí)的預(yù)緊力等。此外，連桿小頭襯套與活塞銷，連桿軸瓦與曲柄銷所構(gòu)成的兩對(duì)軸承摩擦副，也是在極為嚴(yán)酷的條件下工作的。技術(shù)要求如下：為使連桿大小頭運(yùn)動(dòng)副之間配合良好，大頭孔尺寸公差取為IT5，；小頭孔尺寸取為IT6。大小頭孔的中心距影響到氣缸的壓縮比，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，因此兩孔中心尺寸公差等級(jí)應(yīng)不低于IT8。一般規(guī)定兩孔軸線在連桿軸線平面內(nèi)的平行度公差不低于7級(jí)，在垂直于該平面內(nèi)的平行度公差不低于8級(jí)。，否則會(huì)使連桿螺栓受力情況惡化，以致體蓋結(jié)合不好，軸瓦與曲軸軸頸產(chǎn)生不均勻磨損?！?g。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)需要從產(chǎn)品（成品即柴油機(jī)）的生產(chǎn)綱領(lǐng)出發(fā)。計(jì)算年生產(chǎn)綱領(lǐng)需用下式：N＝Nn(1+α) (1+β) (公式1)這里：N —— 零件生產(chǎn)綱領(lǐng)N —— 產(chǎn)品年生產(chǎn)綱領(lǐng)（5萬(wàn)件）n —— 每一產(chǎn)品中連桿數(shù)（4）α —— 連桿備品率 （2％）β —— 連桿平均廢品率 （2％）所以 N＝54＝月生產(chǎn)量＝年生產(chǎn)量247。12月＝日生產(chǎn)量（兩班制）＝月生產(chǎn)量247。根據(jù)車間所生產(chǎn)零件的重量，機(jī)械加工車間分為輕型、中型、重型和特重型四種。表2輕型（100Kg以下）零件的生產(chǎn)性質(zhì)Table2 100Kg of light (under) produce properties生產(chǎn)類型單間生產(chǎn)小批生產(chǎn)中批生產(chǎn)大批生產(chǎn)大量生產(chǎn)年產(chǎn)量100以下100～500500～50005000～5萬(wàn)5萬(wàn)以上故498型連桿的生產(chǎn)類別為大批生產(chǎn)。全年工作日數(shù)，按306天計(jì)算（即全年日歷天數(shù)扣除星期天和例假日數(shù)）。通常，工作工作時(shí)間損失率約以8％計(jì)算。表3 連桿機(jī)械加工年時(shí)基數(shù)Table3 In mechanical processing base of connecting rod內(nèi)容工作班次全年工作日第一、二班工作時(shí)數(shù)[h]全年時(shí)間損失年時(shí)基數(shù)[h]工人（女工占25％以下）23068，882250機(jī)器設(shè)備23068，884600工作位置23068，8—6732 (公式2)其中： η—損失系數(shù) η—工作時(shí)間內(nèi)設(shè)備修理方面損失 η—工人缺勤和自然需要方面損失 η—清理設(shè)備時(shí)損失 η—工人休息方面損失498型連桿的平均流水節(jié)拍在一個(gè)零件的總加工時(shí)間，及最長(zhǎng)工序時(shí)間確定的情況下，批量和生產(chǎn)間隔期越長(zhǎng)，生產(chǎn)率高，但是資金周轉(zhuǎn)慢，批量越大，生產(chǎn)間隔期短，資金周轉(zhuǎn)快，但是生產(chǎn)率低，所以要同時(shí)兼顧兩者。最小批量大于半個(gè)班，選批量為3000件。所以，由于連桿在工作承受多向交變載荷作用，要求具有很高的強(qiáng)度和剛度，因此連桿材料一般都用高強(qiáng)度碳鋼或合金鋼（如35＃，45＃，40Cr等）并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理以改善切削性能，提高抗沖擊能力。表4Table 4抗拉強(qiáng)度σ (MPa)沖擊韌性a(MPa)屈服強(qiáng)度σ(J/cm)40Cr8001000≥60選用40Cr的主要原因是，40Cr的強(qiáng)度比同樣含碳量的缸高20％～30％，同時(shí)具有良好的塑性和韌性。金屬宏觀組織方面，其纖維方向應(yīng)沿著連桿中心線并與連桿外形相符，并且沒(méi)有漩渦狀和中斷現(xiàn)象。連桿的顯微組織應(yīng)有均勻的索氏體細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)，鐵素體只允許呈細(xì)小夾雜狀存在。連桿不允許用焊補(bǔ)的方法來(lái)修正缺陷。連桿毛坯形式有兩種：一種是體蓋分開(kāi)鍛造，另一種是體蓋鍛成一體。為保證切開(kāi)后粗鏜孔余量均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。但由于該方式具有原材料損耗少、鍛造工時(shí)少、模具少、管理方式等優(yōu)點(diǎn)，故得以廣泛應(yīng)用。連桿鍛件必須經(jīng)過(guò)外觀缺陷、內(nèi)部探傷、毛坯尺寸及質(zhì)量等全面檢查，方能進(jìn)入機(jī)械加工生產(chǎn)線。其形狀復(fù)雜，不宜定位和夾緊；剛度差，易變形；另外它也是發(fā)動(dòng)機(jī)精密部件之一，尺寸精度、形狀精度、位置精度及表面粗糙度要求都很高，加工精度不易保證。2．與缸體、曲軸等零件相比，連桿每車件數(shù)要多好幾倍，故生產(chǎn)節(jié)拍短，需采用許多高生產(chǎn)率設(shè)備來(lái)滿足要求。故必須正確確定夾緊力大小、方向及著力點(diǎn)。盡量避免直接作用于桿身上，如需將夾緊力作用于桿身時(shí)，應(yīng)使夾緊力作用于剛性好的那個(gè)方向上，即連桿水平方向上，并采用雙向浮動(dòng)夾緊。對(duì)于整體模鍛件而言，毛坯在加工中尚須將體蓋切開(kāi)，體蓋裝配成連桿總成后還要繼續(xù)加工，由于內(nèi)應(yīng)力重新分布而產(chǎn)生的變形不可忽視。5．由于連桿主要表面的尺寸精度、形狀精度及表面粗糙度要求都很高，因此就需要采用許多高精度機(jī)床及工裝來(lái)為其服務(wù)。探傷應(yīng)貫穿與整個(gè)加工過(guò)程始末，去毛刺是為了便于裝配和維持必要的配合精度。連桿的加工面主要有大小頭及其兩端面；桿體與大頭蓋結(jié)合面；螺栓定位孔等。2） 精基準(zhǔn)選用原則A 基準(zhǔn)重合原則——盡可能使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和原始基準(zhǔn)重合；B 統(tǒng)一基準(zhǔn)原則——盡可能選擇同一精基準(zhǔn)加工工件盡可能多的表面；C 互為基準(zhǔn)原則——兩個(gè)位置精度要求較高的表面互為基準(zhǔn)；D 自為基準(zhǔn)原則——對(duì)加工余量小而均勻的表面以加工面自身為基準(zhǔn)。2） 精基準(zhǔn)的選擇由于連桿兩端面的加工是第一道工序，兩端面加工完畢即確定了連桿后序機(jī)械加工的一個(gè)精基準(zhǔn)。因此，選擇連桿的端面為統(tǒng)一基準(zhǔn)時(shí)的一個(gè)精基準(zhǔn)。1） 機(jī)加工工序的安排原則1 先基準(zhǔn)后其它2 先粗后精3 先面后孔4 先主后次2） 擬定的最終工藝路線（方案一）零 鍛造一 毛坯檢查二 熱處理三 拋丸四 磁力探傷五 粗銑兩端面六 鉆鏜小頭孔七 小頭孔倒角八 粗磨兩端面九 退磁十 硬度檢測(cè)十一 車定位十二 一次粗鏜大頭孔上半圓十三 一次粗鏜大頭孔下半圓十四 二次粗鏜大頭孔上半圓十五 二次粗鏜大頭孔下半圓十六 去鏜半圓飛刺十七 銑小端油孔面十八 粗銑蓋螺栓面十九 體蓋打字二十 精銑蓋螺栓面二十一 體蓋銑開(kāi)二十二 磨分開(kāi)面二十三 銑體蓋螺栓座面二十四 鉆體蓋螺栓孔、定位孔二十五 鏜鉸體蓋定位孔二十六 精鏜體蓋定位孔二十七 螺栓孔倒角二十八 一次清洗二十九 體蓋組立三十 精磨兩端面三十一 半精鏜大頭孔三十二 大頭孔兩端倒角三十三 半精鏜大小頭孔三十四 精鏜大小頭孔三十五 小頭孔襯套壓入三十六 鉆油孔、倒角三十七 銑小頭斜面三十八 襯套孔倒角三十九 去飛刺四十 珩磨大頭孔四十一 鏜襯套孔四十二 二次清洗四十三 綜合檢測(cè)四十四 重量分組/打字四十五 體蓋卸開(kāi)四十六 銑體蓋止推槽四十七 去毛刺四十八 最終清洗四十九 終檢3） 擬定的最終工藝路線（方案二）零 鍛造一 毛坯檢查二 熱處理三 拋丸四 磁力探傷五 粗銑兩端面六 粗磨兩端面七 鉆鏜小頭孔八 小頭孔倒角九 退磁十 硬度檢測(cè)十一 車定位十二 一次粗鏜大頭孔上半圓十三 一次粗鏜大頭孔下半圓十四 二次粗鏜大頭孔上半圓十五 二次粗鏜大頭孔下半圓十六 去鏜半圓飛刺十七 銑小端油孔面十八 粗銑蓋螺栓面十九 體蓋打字二十 精銑蓋螺栓面二十一 體蓋銑開(kāi)二十二 磨分開(kāi)面二十三 銑體螺栓座面二十四 鉆體蓋螺栓孔、定位孔二十五 擴(kuò)鉸體蓋定位孔二十六 鏜鉸體蓋定位孔二十七 精鏜體蓋定位孔二十八 螺栓孔倒角二十九 一次清洗三十 體蓋組立三十一 精磨兩端面三十二 半精鏜大頭孔三十三 大頭孔兩端倒角三十四 半精鏜大小頭孔三十五 精鏜大小頭孔三十六 小頭孔襯套壓入三十七 鉆油孔、倒角三十八 銑小頭斜面三十九 襯套孔倒角四十 去飛刺四十一 珩磨大頭孔四十二 鏜襯套孔四十三 二次清洗四十四 綜合檢測(cè)四十五 重量分組/打字四十六 體蓋卸開(kāi)四十七 銑體蓋止推槽四十八 去毛刺四十九 最終清洗五十 終檢4） 方案比較（方案二）下面列舉方案二與方案一的不同之處，并分析最終選取一的原因：六 粗磨兩端面分析：本工序是將方案一中第八工序提到前面。缺點(diǎn)是：忽略了實(shí)效處理，又可能導(dǎo)致加工表面失去原有