《曲軸組設計》ppt課件

1、第六章第六章 曲軸組設計曲軸組設計 第一節(jié) 曲軸設計概論第二節(jié) 曲軸構造設計第三節(jié) 曲軸疲勞強度校核第四節(jié) 提高曲軸疲勞強度的措施第一節(jié) 曲軸設計概論 曲軸的本錢大約占整機本錢的非常之一，為內燃機中最貴的零件。 曲軸最常見的損壞緣由是彎曲疲勞，所以保證曲軸有足夠的彎曲疲勞強度是曲軸設計的首要問題。 曲軸各軸頸的尺寸還應滿足軸承承壓才干和光滑條件的要求。 中小功率高速內燃機幾乎都用整體曲軸、全支承、帶有平衡塊無論整體能否平衡。 曲軸實物圖一、曲軸任務條件 1、受周期變化力和力矩作用，重點是彎曲交變載荷80是彎曲疲勞破壞； 2、曲軸外形復雜，應力集中嚴重； 3、曲軸軸頸比壓大，摩擦磨損嚴重；連桿軸

2、頸嚴重燒損連桿軸頸劃傷曲柄臂彎曲疲勞斷裂連桿軸頸改動疲勞斷裂二、設計要求 1、有足夠的疲勞強度； 2、有足夠的承壓面積，軸頸外表要耐磨； 3、盡量減少應力集中； 4、剛度好，變形小。三、常用資料 1、中碳鋼：如45，絕大多數采用模段制造；鍛造后進展正火或調質處置，然后在各軸頸外表實施感應加熱外表淬火。鋼曲軸也可以進展?jié)B氮處置，以提高疲勞強度。 2、合金鋼：在強化程度較高的發(fā)動機中采用； 3、球墨鑄鐵：在強度和剛度要求一定是，運用球墨鑄鐵資料能減少制造本錢，且其阻尼特性能減小改動振動的幅值。 在曲軸設計中，曲軸的構造、資料、工藝三要素各自有獨立規(guī)律，且相互影響。第二節(jié) 曲軸構造設計 一、曲軸構造

3、方式 1、整體式曲軸：具有任務可靠、分量輕、剛度、強度較高、加工外表較少的特點，中小型發(fā)動機中廣泛采用。普通配合滑動軸承有的單缸機采用滾動軸承。 2、組合式曲軸：當曲軸尺寸較大，曲拐數較多時，采用整體式構造將導致加工非常困難，可采用組合式構造。小型單缸發(fā)動機也有采用。整體式曲軸和組合式曲軸曲軸支承 (a)全支承曲軸全支承曲軸: 優(yōu)點是曲軸剛性好，不易彎曲，缺陷是缸優(yōu)點是曲軸剛性好，不易彎曲，缺陷是缸心距加大，機體加長，制造本錢添加。柴心距加大，機體加長，制造本錢添加。柴油機多用全支承曲軸。油機多用全支承曲軸。. (b)非全支承曲軸非全支承曲軸: 多用于中小功率的汽油機。多用于中小功率的汽油機。

4、.曲軸全支承與非全支承優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點應用應用全支承曲軸全支承曲軸提高曲軸的剛度和提高曲軸的剛度和彎曲強度，減輕主彎曲強度，減輕主軸承的載荷軸承的載荷曲軸的加工表曲軸的加工表面增多，主軸面增多，主軸承數增多，使承數增多，使機體加長機體加長柴油機一般多柴油機一般多采用此種支撐采用此種支撐方式方式非全支承曲軸非全支承曲軸縮短了曲軸的長度，縮短了曲軸的長度，使發(fā)動機總體長度使發(fā)動機總體長度有所減小有所減小主軸承載荷較主軸承載荷較大大承受載荷較小承受載荷較小的汽油機可以的汽油機可以采用此種方式采用此種方式二、曲軸主要尺寸參數 dcp：曲柄銷直徑； lcp：曲柄銷長度； hcw：曲柄臂厚度；bcw：曲柄

5、臂寬度 dcj：主軸頸直徑； lcj：主軸頸長度； 氣缸中心距 L= lcp + lcj +2 hcw 它們存在一個合理分配的問題。 過渡圓角半徑R對應力集中影響宏大。 各尺寸參數的統(tǒng)計值見下表： 內燃機類型曲柄銷主軸頸曲柄臂dcp/Dlcp/Ddcj/Dlcj/Dhcw/Dbcw/D 汽油機直列式0.550.650.350.450.60.70.350.450.20.250.81.2V形0.50.60.450.60.650.80.30.350.180.220.81.1直列柴油機0.550.700.350.450.650.80.40.450.20.311.3三、油道設計及油孔位置三、油道設計及油

6、孔位置 油孔的布置應該由曲軸強度、軸承負荷分布和加工工藝綜合確定： 1、設在低負荷區(qū)，保證光滑油出口阻力小，供油充分。 2、從強度思索，布置在彎曲中性面上，使得加工方便，曲軸切應力最小。四、曲軸前端與后端 1作用： 曲軸前端用來安裝正時齒輪、皮帶輪、扭振減振器及起動爪等；后端有飛輪結合盤(凸緣盤)，用來安裝飛輪。 2前后端的密封： 曲軸前后端都伸出曲軸箱，為了防止光滑油沿軸頸流出，在曲軸前后端都設有防漏安裝。常用的防漏安裝有擋油盤、填料油封、自緊油封、常用的防漏安裝有擋油盤、填料油封、自緊油封、回油螺紋等。回油螺紋等。五、曲軸的軸向定位 1 構造： 止推片：在某一道主軸承的兩側裝止推片。止推片

7、由低碳鋼背和減磨層組成。 翻邊軸瓦：2 安裝留意：止推片有減磨層的一面朝向轉動件(有油槽一面)。當曲軸向前竄動時，后止推片接受軸向推力；向后竄動時，前止推片接受軸向推力。六、曲拐的布置1普通規(guī)律普通規(guī)律1各缸的作功間隔要盡量平衡，以使發(fā)動機各缸的作功間隔要盡量平衡，以使發(fā)動機運轉平穩(wěn)。運轉平穩(wěn)。2延續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠些，最好是在延續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠些，最好是在發(fā)動機的前半部和后半部交替進展。發(fā)動機的前半部和后半部交替進展。3) 防止進氣重疊防止進氣重疊4 V型發(fā)動機左右氣缸盡量交替作功。型發(fā)動機左右氣缸盡量交替作功。5曲拐布置盡能夠對稱、均勻以使發(fā)動機任曲拐布置盡能夠對稱、均勻以使發(fā)動

8、機任務平衡性好。務平衡性好。2常見曲軸曲拐的布置常見曲軸曲拐的布置1四沖程四缸發(fā)動機曲拐布置四沖程四缸發(fā)動機曲拐布置2四沖程四缸發(fā)動機點火順序四沖程四缸發(fā)動機點火順序3直列四沖程六缸發(fā)動機曲軸曲拐布置直列四沖程六缸發(fā)動機曲軸曲拐布置四沖程六缸發(fā)動機點火順序四沖程六缸發(fā)動機點火順序第三節(jié) 曲軸疲勞強度校核 曲軸破壞主要是彎曲疲勞破壞 如今曲軸強度計算絕大部分采用有限元計算方法，且有很多現(xiàn)成的工程分析軟件，如ansys，pro/e，UG等。 有限元計算精度關鍵取決于如何處置曲軸的位移約束條件、加載方式、網格劃分等，這需求詳細了解曲軸的任務情況和受力情況。 平安系數n1.5鋼或1.8球墨鑄鐵1缸燃氣

9、迸發(fā)時的應力分布圖 圖6 1缸燃氣迸發(fā)時的應力分布圖子構造的等效應力分布圖 圖7 子構造的等效應力分布圖第四節(jié) 提高曲軸疲勞強度的措施 一、構造措施 曲軸各部位受力情況是不同的，以曲柄臂受力情況最嚴重。從曲軸損壞的統(tǒng)計來看， 主軸頸損壞占10 曲柄銷損壞占34 曲柄臂損壞占56 在載荷不變的條件下，要提高曲軸抗彎強度就應設法降低應力集中；適當減小單拐中間部分的彎曲剛度，使應力分布較為均勻。一、構造措施 1、加大曲軸軸頸的重疊度 重疊度 A=(dcp+dcj)/2-r 重疊度系數 =(dcp+dcj)/S 2、加大軸頸附近的過渡圓角 過渡圓角的尺寸、外形、資料組織、外表加工質量等對曲軸應力的影響十清楚顯。 3、采用空心曲軸 4、采用沉割圓角和開卸載槽二、工藝措施 1、圓角滾壓強化：外表產生剩余