2019年柴油機(jī)飛輪殼畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、1 緒論1.1 機(jī)械制造工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用物質(zhì)生產(chǎn)始終是人類社會(huì)生存發(fā)展的基礎(chǔ)。制造業(yè)是人類財(cái)富在20 世紀(jì)空前膨脹的主要貢獻(xiàn)者，沒有制造業(yè)的發(fā)展就沒有今天人類的現(xiàn)代物質(zhì)文明。制造業(yè)是所有與制造有關(guān)行業(yè)的總體。它是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)化國(guó)家中以各種形式從事制造活動(dòng)的人員約占全國(guó)從業(yè)人數(shù)的四分之一。美國(guó)財(cái)富的68% 來自制造業(yè)，日本國(guó)民生產(chǎn)總值的約50% 由制造業(yè)創(chuàng)造，我國(guó)的制造業(yè)在工業(yè)總產(chǎn)值中占了約 40% 。 “在我國(guó)，處于工業(yè)中心地位的制造業(yè)，特別是裝備制造業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，是工業(yè)化、現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力源，是參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)取勝的法寶，是技術(shù)進(jìn)步的主

2、要舞臺(tái)，是提高人均收入的財(cái)源，國(guó)際安全的保障，發(fā)展現(xiàn)代文明的物質(zhì)基礎(chǔ)”。另一方面，制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和科技、國(guó)防提供技術(shù)裝備，是整個(gè)工業(yè)、經(jīng)濟(jì)與科技、國(guó)防的基礎(chǔ)。機(jī)械制造工業(yè)是制造業(yè)最重要組成之一。它是為用戶創(chuàng)造和提供機(jī)械產(chǎn)品的行業(yè)，包括了機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造生產(chǎn)、流通和售后服務(wù)全過程。目前，機(jī)械制造業(yè)肩負(fù)著雙重任務(wù)： 一是直接為最終用戶提供消費(fèi)品；二是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)個(gè)行業(yè)提供生產(chǎn)技術(shù)裝備。因此，機(jī)械制造業(yè)是國(guó)家工業(yè)體系的重要基礎(chǔ)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，機(jī)械制造技術(shù)水平的提高與進(jìn)步將對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技、國(guó)防實(shí)力生產(chǎn)生直接的作用和影響，是衡量一個(gè)國(guó)家科技水平的重要標(biāo)志之一，在綜合

3、國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)中具有重要的地位。我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)已具有相當(dāng)規(guī)模和一定的技術(shù)基礎(chǔ)，成為我國(guó)工業(yè)體系中最大的產(chǎn)業(yè)之一。 2008 年實(shí)現(xiàn)銷售收入21651 億元， 占全國(guó)工業(yè)總銷售收入的21% ， 利潤(rùn) 257 億元、稅收621 億元，均占全國(guó)工業(yè)同比的15% ，出口創(chuàng)匯363 億元，占全國(guó)外貿(mào)出口額的 20% 。其發(fā)展速度高于同期全國(guó)工業(yè)的平均水平。隨著科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的日益進(jìn)步和快速發(fā)展，日趨激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)及不斷提高的人民生活水平對(duì)機(jī)械產(chǎn)品在性能、價(jià)格、質(zhì)量、服務(wù)、環(huán)保及多樣性、可靠性、準(zhǔn)時(shí)性等方面提出的要求越來越高，對(duì)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)裝備、技術(shù)與國(guó)防裝備的需求越來越大，機(jī)械制造業(yè)面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

4、。1.2 汽車制造工業(yè)技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)介19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初， 歐美一些主要資本主義國(guó)家相繼完成了工業(yè)革命。隨著生產(chǎn)力的不斷提高，要求交通運(yùn)輸工具也要有相應(yīng)的發(fā)展。石油工業(yè)和機(jī)械工業(yè)的發(fā)展以及能夠提供足夠的燃料和先進(jìn)的和加工設(shè)備。因此，繼德國(guó)人卡爾本茨和哥德里普分別于1886 年先后成功發(fā)明了世界上第一輛三輪內(nèi)燃機(jī)汽車和第一輛四輪內(nèi)燃機(jī)汽車以后，各國(guó)先后制造出了自己的汽車使得世界汽車工業(yè)得到了日新月異的變化。從奧托 ( Otto ) 提出一種四沖程循環(huán)點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)之后，1892 年德國(guó)汽車工程師魯?shù)婪虻胰麪? Rudolf Diesel )提出了一種新型的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，即在壓縮終了將液體燃料燃

5、油噴入缸內(nèi)，利用壓縮終了的氣體的高溫將燃油點(diǎn)燃，它可以采用大的壓縮比和膨脹比，沒有爆燃，熱效率可以比當(dāng)時(shí)其他機(jī)型高一倍。這種構(gòu)想在5 年之后終于演變成一種實(shí)際機(jī)型，即壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)柴油機(jī)。目前汽油機(jī)和柴油機(jī)是當(dāng)今世界交通運(yùn)輸業(yè)最重要的兩款機(jī)型，經(jīng)過了100 年的飛速發(fā)展它們已經(jīng)達(dá)到了非常高的水平，近20 多年以來計(jì)算機(jī)的應(yīng)用、現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、現(xiàn)代測(cè)試手段、新材料、新工藝、新技術(shù)等諸方面的成就，不但改變了汽車工業(yè)的面貌，而且使得汽車產(chǎn)品及設(shè)備性能煥然一新。如各種電子設(shè)備、新型零件結(jié)構(gòu)、酷炫的外形等的運(yùn)用。1.3 汽車零件設(shè)計(jì)要求社會(huì)對(duì)汽車不斷增長(zhǎng)的要求，促使汽車工業(yè)生產(chǎn)日益繁榮。一輛汽車有上萬個(gè)零件

6、組成，由鋼鐵、有色金屬、工程塑料、橡膠、玻璃、紡織品、木材、涂料等眾多材料制成；應(yīng)用冶煉、鍛造、鑄造、機(jī)械加工、焊接、裝配、涂裝等許多工藝和技術(shù)；化工、電子、電力、石油、輕工等工業(yè)部門。拿汽車零件來說，每個(gè)零件都需要選材、設(shè)計(jì)、制造、匹配、測(cè)試、最后達(dá)到批量生產(chǎn)，以滿足各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的需求。零件的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足許多要求；1) )根據(jù)零件使用要求，選擇零件的類型和結(jié)構(gòu)。為此必需對(duì)各種不同類型的零件加以分析，進(jìn)行綜合評(píng)定和正確使用。2) 根據(jù)機(jī)器的工作要求，計(jì)算作用在零件上的載荷。3) 根據(jù)零件類型、結(jié)構(gòu)和所受載荷，分析零件可能的失效形式，從而確定零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。4) 根據(jù)零件的工作條件及對(duì)零件的特殊

7、要求(如高溫、高壓、振動(dòng)等)選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀?) 根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，確定零件的基本尺寸。6) 根據(jù)工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化等原則進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。7) 細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)完成后，必要時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的校核計(jì)算，以判斷結(jié)構(gòu)的合理性。8) 畫出零件工作圖，并寫出計(jì)算說明書。發(fā)動(dòng)機(jī)是工程機(jī)械產(chǎn)品成本構(gòu)成的核心，也是工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)鏈條中與整車制造并列的重要環(huán)節(jié)， N485QA 型柴油機(jī)是四缸、直列、水冷、四沖程高速柴油機(jī)。該系列柴油機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、操作方便、機(jī)體剛性好、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性好及系列化程度高等優(yōu)點(diǎn)。是輕型卡車、農(nóng)用運(yùn)輸車、發(fā)電機(jī)組、水泵機(jī)組、空壓機(jī)組及小型挖掘機(jī)、林業(yè)機(jī)械、裝卸車、 叉車

8、、 等各種中小型工程機(jī)械的理想配套動(dòng)力。， 作為其配件的N485QA柴油機(jī) 飛輪殼及噴油泵支架也應(yīng)當(dāng)配以相當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)要求和加工技術(shù)，以提高產(chǎn)品的整體技術(shù)水平。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)正逐漸被借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)所代替。計(jì)算機(jī)技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已從往日的計(jì)算、繪圖，發(fā)展到當(dāng)今的三維建模、優(yōu)化設(shè)計(jì)、仿真和虛擬制造，設(shè)計(jì)生產(chǎn)一體化，大大加速了設(shè)計(jì)過程，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。隨著我國(guó)加入WTO ，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，企業(yè)要在市立 于不敗之地，已逐步實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新。2 N485QA 飛輪殼設(shè)計(jì)2.1 飛輪殼簡(jiǎn)介及材料選用2.11 飛輪殼簡(jiǎn)介飛輪是個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的圓盤，其主要功

9、用是將在做功行程中傳輸給曲軸的功的一部分儲(chǔ)存起來，用以在其他行程中克服阻力，帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)越過上、下止點(diǎn)，保證曲軸的旋轉(zhuǎn)角度和輸出轉(zhuǎn)矩盡可能均勻，并使發(fā)動(dòng)機(jī)可能克服短時(shí)間的超載荷；此外，在結(jié)構(gòu)上飛輪又往往用作汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中摩擦離合器的驅(qū)動(dòng)件。飛輪殼安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間，外接曲軸箱、啟動(dòng)機(jī)、油底殼，內(nèi)置飛輪總成，起到連接、防護(hù)和載體的作用。飛輪殼的前端面與發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)箱聯(lián)結(jié)，后端面內(nèi)孔與飛輪蓋配合，飛輪在飛輪殼內(nèi)高速轉(zhuǎn)動(dòng)。飛輪在高速旋轉(zhuǎn)的過程中，飛輪殼起到連接、防護(hù)和載體的作用，因此該零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度且應(yīng)具有較強(qiáng)的耐磨性，以適應(yīng)飛輪殼的工作條件。2.12 飛輪殼材料選用及處理飛輪殼的材料

10、若選用HT200 ，珠光體灰口鐵。其特性是該材料能承受較大的應(yīng)力（抗拉強(qiáng)度達(dá) 200MN/ m2； 抗彎強(qiáng)度達(dá)400MN/ m2） 。 其金相組織結(jié)構(gòu)為鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，由于它是硬的滲碳體和軟的鐵素體相間組成的混合物，所以其機(jī)械性能介于鐵素體和滲碳體之間，故強(qiáng)度較高，硬度適中，有一定的塑性，但從金相組織顯微來看，鑄鐵中化合碳正好等于0.77% ， 珠光體中的鐵素體與滲碳體一層層交替間隔，呈片狀排列，而其余的碳是以片狀石墨狀態(tài)存在，使切削過程中切屑不能連續(xù)成形。N485QA 飛輪殼選用的材料為HT200 ， 珠光體灰鑄鐵。該材料強(qiáng)度、硬度相對(duì)較高，具有良好的減振性，對(duì)機(jī)械振動(dòng)起緩沖

11、作用，從而阻止振動(dòng)能量的傳播；具有優(yōu)良的耐磨性，缺口敏感性小，外來缺口對(duì)灰鑄鐵的疲勞強(qiáng)度影響甚微，從而增加了零件工作的可靠性。由于灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓。灰鑄鐵的焊接性能很差，如焊接區(qū)容易出現(xiàn)白口組織， 裂紋的傾向較大。但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。由于飛輪殼尺寸較大，形狀較為復(fù)雜，毛坯宜用鑄件。N485QA 飛輪殼形狀簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，屬殼體類零件。對(duì)鑄件精度要求較高、表面質(zhì)量與機(jī)械性能要好，故而選擇了砂型鑄造。該飛輪殼屬于大批量生產(chǎn)，不宜采用手工鑄造，而應(yīng)該選用金屬模機(jī)器造型。機(jī)器造型可大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，鑄件尺寸精確，表面光潔，加工余量小。為實(shí)現(xiàn)飛輪

12、殼連接、防護(hù)和載體的作用，其后端面內(nèi)孔要與飛輪蓋的配合，因此加工精度要求較高。飛輪殼在工作過程中需要有良好的耐磨性，為增強(qiáng)其切削加工性能，去除內(nèi)應(yīng)力，該工件要求經(jīng)過退火處理，硬度范圍175225HBS 。2.13 N485QA 飛輪殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.21 飛輪殼前端面孔設(shè)計(jì)：根據(jù)柴油機(jī)拆卸實(shí)習(xí)可知，曲軸的后端面伸出曲軸箱外與飛輪配鉸，根據(jù)測(cè)繪可知飛輪殼殼體直徑為小350mm ;曲軸后端面直徑為（|）126.8 mm ,故飛輪殼前端面孔設(shè)計(jì)尺寸應(yīng)該 為6126 .8mm。（ 1 ）基準(zhǔn)制的選用選擇基準(zhǔn)制應(yīng)從結(jié)構(gòu)、工藝、經(jīng)濟(jì)性幾方面綜合考慮，權(quán)衡利弊。1 ）一般情況下，優(yōu)先選擇基孔制。孔加工要比軸加工

13、困難很多，而且多數(shù)加工方法采用定尺寸刀具和量具。選用基孔制，可以減少標(biāo)準(zhǔn)刀具和量具的數(shù)量。只要在有明顯經(jīng)濟(jì)效益的情況下選用基軸制。2）孔與標(biāo)準(zhǔn)件配合時(shí)，基準(zhǔn)制選定通常依標(biāo)準(zhǔn)件而定。綜上所述，故飛輪殼前端面孔與曲軸前端面軸的配合選用基孔制。（ 2 ）公差等級(jí)的選用合理選用公差等級(jí)，對(duì)解決機(jī)器零件的使用要求與制造成本之間的矛盾起著決定性作用。一般使用原則如下1 ） 對(duì)于基本尺寸小于或等于500mm 的較高等級(jí)的配合，由于孔比同級(jí)的軸加工困難，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)公差小于或等于IT8 級(jí)時(shí)，推薦孔比軸低一級(jí)相配合。2）選擇公差等級(jí)既要滿足設(shè)計(jì)要求，又要考慮工藝的可能性和經(jīng)濟(jì)型。即在滿足使用要求的前提下，應(yīng)盡量選用

14、較低公差等級(jí)。一般情況選用IT5-IT12 用于配合尺寸公差。綜上所述，故飛輪殼前端面孔與曲軸后端面軸選用公差等級(jí)IT8 即可。（ 3 ）配合的選用設(shè)計(jì)中，根據(jù)使用要求，應(yīng)盡可能選用優(yōu)先配合和常用配合以利于匹配，如果不能滿足要求可選用一般用途孔、軸帶組成的配合，也可選用國(guó)際提供的任一孔、軸帶組成所需的配合。采用類比法即參照同類機(jī)型機(jī)器或機(jī)構(gòu)中經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證的已用配合的使用情況，再考慮所設(shè)計(jì)的機(jī)器的使用要求，合理確定所需配合。因?yàn)轱w輪殼前端面孔與曲軸后端面軸配合精度要求不高，只是定位，有一定的間隙，飛輪殼是殼體零件，無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，要求零件可以自由裝拆，配合精度在IT7-IT11 之間（已選用IT

15、8） ，所以可以選用間隙配合，其基本偏差為H。 （可參考下圖（ 1） 、圖（2）尺寸w500mm 軸、孔一般、常用、優(yōu)先公差帶。）綜上所述，故飛輪殼前端面孔與曲軸后端面軸配合選用優(yōu)先配合H8 h7D7C8 1 DK叫砌亂MiHM B9 C9 iaio biocioIdioJ6J7JIJS2圖（1） 尺寸500mm 軸一般、常用、優(yōu)先公差帶h2h353jslO jsll js12圖（2）尺寸500mm 軸一般、常用、優(yōu)先公差帶100口東部西部 口北部查表可得飛輪殼前端面孔的尺寸可定為小126.8 f041 mm2.22 飛輪殼馬達(dá)孔設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)N584QA柴油機(jī)的拆卸和測(cè)繪可知電動(dòng)機(jī)的裝配孔徑的設(shè)

16、計(jì)尺寸為81.2mm ,根據(jù)以上的基準(zhǔn)制、公差等級(jí)、配合要求內(nèi)容分析。電動(dòng)機(jī)可視為標(biāo)準(zhǔn)件，要求 飛輪殼上的馬達(dá)孔與電動(dòng)機(jī)配合，故選用基軸制；電動(dòng)機(jī)與馬達(dá)孔之間無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，只是一般的定位配合，選用范圍為IT4-IT11級(jí)，選用IT9級(jí)；配合方式是H9/h9,電動(dòng)機(jī)可自 由拆卸。圖（3）馬達(dá)孔設(shè)計(jì)尺寸及位置查表可得 兒動(dòng)機(jī)裝配孔徑即飛輪殼馬達(dá)孔徑為小81.2 02.23 飛輪殼后端面螺孔設(shè)計(jì)根據(jù)柴油機(jī)拆卸可知，飛輪殼后端面是與離合器蓋相配合，為保證離合器蓋不松脫，必 須設(shè)計(jì)螺栓連接用于加強(qiáng)連接。由于接觸面為圓形面，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容需要確定螺栓分布、 螺栓受力分析，螺栓選型，設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量滿足零件使

17、用要求、 減少加工表面、節(jié)省原材料, 已達(dá)到最佳設(shè)計(jì)，為企業(yè)節(jié)省生產(chǎn)成本，縮短耗用工時(shí)，提高經(jīng)濟(jì)效益。（1）螺孔的分布設(shè)計(jì)：1）螺栓的布置應(yīng)使各螺栓受力均等。2）螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。布置螺栓時(shí)，各螺栓軸線以及螺栓軸線和機(jī)體 壁之間的最小距離，應(yīng)根據(jù)扳手所需的活動(dòng)空間的大小來決定。3）分布在同一圓周上的螺栓的數(shù)目，應(yīng)取 4、6、8、12等偶數(shù)，以便在圓周上鉆孔時(shí) 的分度和畫線。綜上所述，螺孔初步設(shè)計(jì)在圓周上平均分布 12個(gè)。如下圖所示fl） E端孔間距b） 12黑孔閡旭c> 115幽JS取4）螺栓孔的分布<1>21端孔間距（2）螺栓的受力分析：飛輪后端面上的螺栓主要

18、受來自離合器蓋的工作剪力。這種連接是利用較制孔用螺栓抗剪切應(yīng)力來承受載荷F的，螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓，在連接結(jié)合面處螺栓桿受剪切。因此分別接受擠壓和剪切強(qiáng)度條件來計(jì)算。（如圖（3）所示）采用普通螺栓聯(lián)接，螺栓數(shù)目為 Z=12。1）分析聯(lián)接載荷：由于離合器重力作用，聯(lián)接受力有:橫向載荷 Fv= F= 11084N軸向載荷 Fh=0 N翻轉(zhuǎn)力矩M = FvX150=462750 N.mm2）由于Fh=0 ,各個(gè)螺栓受到的軸向工作載荷也為F1=0;由于翻轉(zhuǎn)力矩作用，垂直上側(cè)各個(gè)螺栓受到的加載的作用，而垂直下側(cè)螺栓受到減載作用。根據(jù)圖（5）飛輪殼后端面螺孔設(shè)計(jì)位置公式：F max =M

19、 * L max 462750 17.5Li2i =1212 17.5=2203 N;垂直上側(cè)的螺栓所受的軸向工作載荷為；F= F1+ Fmax=2203 N3）在橫向力Fv的作用下，底部連接結(jié)合面可能產(chǎn)生滑移，根據(jù)結(jié)合面不滑移條件f zFc-s;CmrFZhKSFzv< Cb Cmj查表可得結(jié)合面間的摩擦系數(shù)f=0.16，取防滑系數(shù)為K s =1.2 并取=0.8 ；因?yàn)镕h=0所以上述公式可變更為下式:f zFo -則各螺栓所需的預(yù)緊力為:Fo-KsF、v 1.2 11084 =6928 NfZ12 0.164）上面每個(gè)螺栓所受的總拉力F = 6928m0.2755 7079 N（3

20、）確定螺栓直徑選擇螺栓材料為Q235、性能等級(jí)為4.6的螺栓，查表可得材料的屈服極限（rs=240Mpa,安全系數(shù)S=1.5，故螺栓許用應(yīng)力【巾】=?-=160 Mpa s根據(jù)公式求得螺栓危險(xiǎn)截面直徑為:4 1.3 F 241 .370798 .6 mm3.14160按照標(biāo)準(zhǔn)選擇螺紋公稱直徑d=10mm ,公稱長(zhǎng)度為L(zhǎng)=30mm（4）校核螺栓組連接結(jié)合面的工作能力1）連接結(jié)合面下端的擠壓應(yīng)力不超過許用值，防止結(jié)合面壓碎。根據(jù)以下公式校核:_CC M=1 .84 Mpa（其中w為接觸面面積。）查表可得op=0.5 ob=0.5 X250 Mpa » 1.84 Mpa ,故連接結(jié)合面下端

21、不致壓碎。2）保證受力時(shí)結(jié)合面無間隙，根據(jù)以下公式校核:二 p m in故不會(huì)差生間隙。3）螺栓預(yù)緊力是否合適，根據(jù)下式校核:=72 .44 Mpa 0< 0.6 - 0 .7 二Ai已知 os=240Mpa , A1= A 1取下限即為 0.60s A1二 2；d 1二11550二7 10.8 N278 .5mm而預(yù)緊力為6520N,小于上值，故滿足要求。4）螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件，根據(jù)以下公式校核:0 .011 .250.01M p a= 56 .63 M p a】=gSp旦Mpa1 .5106 MpaF_ d 0 L m in 7079w »故擠壓強(qiáng)度滿足要求。p p

22、5）螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件，根據(jù)以下公式校核F 2< i. I二2Td 0據(jù)計(jì)算可知丁 W仁，剪切強(qiáng)度滿足要求。確定公稱直徑后，飛輪殼后端面12個(gè)螺栓的類型選擇M10 X30普通螺栓連接，螺孔也應(yīng) 該選擇相應(yīng)的配合。至于螺母、墊圈、螺距、配合等尺寸和要求因篇幅有限，本人不在闡述。2.24飛輪殼后端面螺栓通孔設(shè)計(jì)為了將飛輪殼及飛輪總成固定在機(jī)體上， 必須設(shè)計(jì)螺栓連接，此螺栓連接的設(shè)計(jì)方法與 前端面螺孔設(shè)計(jì)類似，要用到以下公式：zF。一CmCb CKsF v：41.3 F 2- V n b m in=-F3 < I, I二2了 d 0根據(jù)計(jì)算可 這8個(gè)螺栓連接的公稱直徑可選用 M10 X

23、30,經(jīng)過校核之后可以滿足零件使用要求。圖（6）飛輪殼后端面螺栓通孔位置2.25飛輪殼前端面銷孔設(shè)計(jì)銷孔的位置及材料選用:銷主要用于裝配定位，也可以連接和鎖定零件。在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程中需要銷來給與飛輪 殼一個(gè)支持和定位，必須要用到銷。銷的類型可根據(jù)工作要求選定，用于連接的銷的直徑可 根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)選定，必要時(shí)也要強(qiáng)度校核。飛輪殼前端面在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程中需要支撐和定位，根據(jù)要求設(shè)計(jì)銷選擇普通圓柱銷即 可，銷的位置應(yīng)該分布在緊固螺栓的對(duì)稱方向上，設(shè)計(jì)兩個(gè)銷即可滿足要求，銷在每一被聯(lián) 接內(nèi)的長(zhǎng)度，約為銷直徑的1-2倍。材料通常選用45號(hào)鋼，熱處理后硬度為HRC30-36.(2)銷的尺寸設(shè)計(jì)：

24、因?yàn)轱w輪殼銷的受力主要來自飛輪殼重量引起的剪切力F,根據(jù)以下計(jì)算公4F , 1< k J二 d 2Z其中Z為銷的數(shù)目；F為橫向剪切力；d為銷的公稱直徑；k1為銷許用剪切應(yīng)力Mpa , 一般=1 =80Mpa根據(jù)已知條件可以計(jì)算出4F二 Z I-4 16070小mm 8mm由以上可知可選擇公稱直徑 3mm以上的銷，為了滿足要求又要節(jié)約成本可選擇公稱直徑3.142 80106d=10mm ,長(zhǎng)度l=20mm 的銷聯(lián)接，即銷10 X20-GB121-76 。所以銷孑L的孑L徑的設(shè)計(jì)尺 寸為d =10mm ;孔深度為l= 20mm。2.25周邊平面的改進(jìn)設(shè)計(jì)(1)周邊平面凸臺(tái)設(shè)計(jì)：飛輪殼不但是連

25、接機(jī)體和離合器的載體，起到了連接、防護(hù)的作用，而且也可以設(shè)計(jì)有 機(jī)體的支撐架的部件，如下圖所示：在飛輪殼垂直軸線兩端對(duì)稱位置布置兩個(gè)類似長(zhǎng)方形的 凸臺(tái)，這個(gè)凸臺(tái)就是支撐架的安裝位置，在兩個(gè)平面表面各加工四個(gè)螺孔以供安裝腳架。(2)周邊平面散熱窗的設(shè)計(jì)：經(jīng)過對(duì)N485QA整機(jī)拆卸，仔細(xì)觀察飛輪殼，發(fā)現(xiàn)此飛輪殼存在一定的結(jié)構(gòu)缺陷。此柴油機(jī)為滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，已經(jīng)開始采用電控燃油噴射系統(tǒng)，作為電控系 統(tǒng)的一個(gè)組成部分，各類高精度傳感器也必須隨之運(yùn)用。而采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的曲軸傳感器大 都裝配在飛輪殼上。在飛輪殼與離合器組成的封閉空腔內(nèi)，離合器與飛輪嚙合的過程中，隨發(fā)動(dòng)機(jī)一起旋 轉(zhuǎn)，進(jìn)而容易使溫度急

26、劇上升，由于離合器摩擦片與飛輪易產(chǎn)生干摩擦，進(jìn)而容易產(chǎn)生金屬 粉末，而金屬粉末在封閉空腔內(nèi)隨飛輪不停地旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，曲軸轉(zhuǎn)速傳感器頭部帶有磁性， 從而把金屬粉末吸到傳感器頭部，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)，嚴(yán)重甚至?xí)?損壞曲軸傳感器。為了克服上述缺點(diǎn)，可以在飛輪殼周邊布置散熱窗以減少金屬粉末產(chǎn)生，又能將金屬粉末排除飛輪殼。此設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)有：1、散熱窗通口 ； 2、固定螺栓；3、防水蓋板。此種改進(jìn)即在散熱窗口上設(shè)有防水蓋板，所述的防水蓋板包括一組按相同角度向上傾 斜設(shè)置的葉片，通過設(shè)置在邊角的螺栓與飛輪殼體固定連接，也可以與殼體成為一體，但提 高了鑄造加工難度。設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：在柴油機(jī)工作時(shí)，離

27、合器的摩擦片與飛輪由于干摩擦產(chǎn)生的 金屬粉末在空腔中隨飛輪一起運(yùn)動(dòng)，其可以通過散熱窗排出機(jī)外，防水蓋板可避免外界的水 通過散熱窗進(jìn)入飛輪殼內(nèi)部。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、節(jié)約材料，容易安裝和拆卸。如下圖所示:圖(7)防水蓋板三維圖(3)周邊平面觀察孔設(shè)計(jì)：在調(diào)整柴油機(jī)氣門間隙時(shí)，都是轉(zhuǎn)動(dòng)柴油機(jī)的飛輪，通過飛輪殼上的觀察孔來觀察飛輪 刻線與飛輪殼觀察孔刻線的對(duì)齊情況，當(dāng)飛輪刻線與飛輪殼觀察孔刻線對(duì)齊時(shí)，恰好是柴油 機(jī)一缸貨六缸的上止點(diǎn)位置。這種調(diào)整柴油機(jī)氣門間隙的方法，存在速度慢和不準(zhǔn)確的弊端。為了解決上述難題需要設(shè)計(jì)一種能迅速且準(zhǔn)確地調(diào)整柴油機(jī)一缸或六缸上止點(diǎn)位置，故作一下改進(jìn)設(shè)計(jì)：根據(jù)現(xiàn)有的產(chǎn)品數(shù)

28、據(jù)和結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)一種柴油機(jī)飛輪殼觀察孔蓋板，與現(xiàn)有的觀察孔 （長(zhǎng)：65mm ,寬：30mm ,高：15mm ）相匹配，即形狀吻合，尺寸大小能覆蓋飛輪殼的 觀察孔。設(shè)計(jì)的柴油機(jī)飛輪殼觀察孔蓋板包括：蓋板體、安裝孔、缺口、指針。1）蓋板體：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在蓋板上設(shè)有安裝孔，并在蓋板體中段一側(cè)設(shè)有缺口，該缺口 的內(nèi)邊上周結(jié)有與蓋板體垂直的指針。2）安裝孔：安裝孔最好設(shè)計(jì)為橢圓孔，可以上下左右靈活移動(dòng)；安裝孔的數(shù)量是2個(gè),分別設(shè)置在蓋板體長(zhǎng)度方向的兩端部位；安裝時(shí)，用螺栓穿過安裝孔旋接在飛輪殼上。3）缺口和指針：蓋板將飛輪殼觀察孔蓋住時(shí)，使指針伸入到飛輪殼觀察孔內(nèi)部。松開 螺栓，移動(dòng)蓋板體，使飛輪殼觀察

29、孔通過蓋板體上的缺口暴露在視線范圍內(nèi)，眼睛順著指針 通過蓋板體上的缺口和飛輪殼觀察孔能看到飛輪的標(biāo)識(shí)；緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪盤，直到看到飛輪上 的刻線恰好對(duì)準(zhǔn)伸入到飛輪殼觀察孔內(nèi)的指針，此時(shí)即為發(fā)動(dòng)機(jī)一缸貨六缸的上止點(diǎn)位置。 避免了視覺誤差。觀察孔蓋板設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：長(zhǎng)：67mm ,寬：34mm ,厚：1.5mm安裝孔螺栓:小六角螺母M8 GB51-76如下圖所示圖（8）觀察孔蓋三維圖2.3 N485QA 飛輪殼工藝分析及設(shè)計(jì)飛輪殼通過鑄造之后形成毛坯，而毛坯必須經(jīng)過加工方可投入使用要求必須要對(duì)飛輪殼 各個(gè)部位進(jìn)行工藝分析，以便制造出符合裝配要求的零件，確保產(chǎn)品的質(zhì)量。2.31 形狀和位置公差分析設(shè)計(jì)(1)為

30、了保證飛輪殼與發(fā)動(dòng)機(jī)箱體的接觸精度及密封，根據(jù)這種要求，并考慮飛輪殼前端 面的基本尺寸合理選擇形位公差。1)由于前端面表面精度等級(jí)IT10級(jí)，由飛輪殼前端面的主參數(shù)L大約為150-180mm ,查表可知平面度為 0.1mm ;2)由于前端面中心線與后端面孔中心線的精度等級(jí)為IT10級(jí)，由飛輪殼前端面主參數(shù)直徑D在160-250mm ,查表可知垂直度為 0.25mm(2)為了保證飛輪殼后端面與其他零部件的接觸精度，以及保證飛輪在飛輪殼內(nèi)部的正常 運(yùn)轉(zhuǎn)。1)可選后端面的平面的精度等級(jí)IT10級(jí)，由飛輪殼后端面的主參數(shù)L250-400mm , 查表可知平面度為0.12mm ;2)可選后端面與前端面的

31、精度等級(jí)為IT10級(jí)，由飛輪殼后端面主參數(shù)直徑 D在 160-250mm ,查表可知平行度為0.25mm ;3)可選后端面與內(nèi)孔的圓跳度的精度等級(jí)為 IT10級(jí)，由飛輪殼后端面主參數(shù)直徑 D 在120-250mm ,查表可知圓跳度為 0.2mm ;(3)為了保證前端面孔(|)126.8 0te.041mm與其他零件配合，且保證精度。由于圓心相對(duì)于X軸、Y軸的位置度精度等級(jí)為IT8級(jí)，查表可選位置度為0.3mm ;(4)由于前端面銷孔2-小10 1038 mm既是裝配時(shí)安裝銷以供飛輪殼定位之用，又是在飛輪 殼在精加工過程中作為精基準(zhǔn)，為了保證位置的準(zhǔn)確性，由于精度等級(jí)IT7級(jí)，查表可知銷孔的位置

32、度為0.1mm(5)由于后端面孔8-(|)10mm將直接影響飛輪殼與發(fā)動(dòng)機(jī)箱體的裝配牢固與否，應(yīng)保證其 位置的準(zhǔn)確，由于后端面孔的精度等級(jí)已選IT11級(jí)，查表可知后端面孔相對(duì)于 X軸、Y軸確定的位置精度為0.3mm（6）由于后端面馬達(dá)螺孔2- 412mm將影響飛輪殼與電動(dòng)機(jī)的裝配，為保證精度，相對(duì)于 馬達(dá)孔中心線的位置度為0.4mm o綜上所述，該飛輪殼的各項(xiàng)技術(shù)要求制訂的合理，基本符合該零件在工作中的功用。2.32 表面粗糙度確定表面粗糙度是指加工表面上具有較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特征。它主要是由所采用的加工方法形成的，如加工表面的刀痕及切削分裂時(shí)的材料塑性變形等。N485QA型柴

33、油機(jī)飛輪殼各個(gè)表面要求不同，所以制定以下表面粗糙度：1）飛輪殼前端面銷孔是作為定位和加工精基準(zhǔn)的部位，但不要求太精確，接近于精加工，微見加工紋理。可選擇粗糙度 Ra= 1.6加；2）飛輪殼前、后端面及馬達(dá)孔都是與其他零件連接而不是配合的表面，屬于半精加工 表面，少見加工紋理?？蛇x擇粗糙度 Ra= 3.2加；3）后端面螺栓通孔8-M10 X30、后端面螺孔12-M10、前端面馬達(dá)螺孔2-M12、和 周邊面螺孔8-M6-7H 均屬緊固件表面，屬于半精加工表面，可見加工紋理。可選擇粗糙度 Ra= 6.3 因I ；2.33 審查飛輪殼的工藝性分析N485QA零件可知，飛輪殼前后兩端面均要求切削加工，并

34、在軸向方向上均高于 相臨表面，這樣既減少了加工面積，又提高了工作時(shí)飛輪殼端面的接觸剛度；前端面銷孔 2-小10 ：.0黑mm、后端面螺栓通孔8-（|）10mm的端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆 偏，以保證孔的加工精度；另外，該零件除主要工作表面（飛輪殼前后兩端面，前端面孔 126.8 0°.°41 mm、前端面銷孔2-加0藍(lán)38mm、馬達(dá)孔小82 00.087 ）外，其余表面加工精度均 較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過銃削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求；而主要工作 表面雖然加工精度相對(duì)較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量地 加工出來。由此可見，

35、該零件的工藝性較好。2.34 工藝設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)在滿足產(chǎn)品使用性能的條件下，對(duì)于零件圖上標(biāo)注的尺寸精度和表面粗糙度要求應(yīng)取經(jīng) 濟(jì)值。若尺寸公差規(guī)定過嚴(yán)，表面粗糙度值規(guī)定過小，盡管提高了零件的精度，但是必然也 會(huì)無謂地增加產(chǎn)品制造成本。該飛輪殼的幾個(gè)主要工作面因?yàn)殛P(guān)系到與其他零件的接觸精度和配合精度，表面粗糙度相對(duì)于其他非工作面來說相對(duì)較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法也能 保質(zhì)保量地加工出來。由此可見，該零件尺寸精度的等級(jí)和表面粗糙度的確定合理。（如下表1所示）表1飛輪殼零件工藝技術(shù)要求加工表面/mm尺寸及偏差/mm公差及 精度等級(jí)表面粗糙度/ n m形位公差/mm飛輪殼 前端面92

36、.2 ±0.20.2 , IT103.2, J - ,-飛輪殼 后端面92.2 ±0.20.2 , IT103.2n-Q> 前端面孔小126.8126.8 產(chǎn) mm0.041 , IT83.2+前端面銷孔2-（|）1200七.0649 12 書.038IT71.6 一周邊平向190 ±0.15154 ±0.150.15 , IT116.3飛輪殼馬達(dá)孔小81.2小81.2 00.0870.087 , IT93.2后端面螺栓通孔8-M10 X30小10IT116.3+¥后端面螺孔12-M10M10IT96.3前端面馬達(dá)螺孔2-M12 X30M

37、12IT96.31周邊面螺孔8-M6-7HM6IT116.3-_ .2.5 N485QA 飛輪殼設(shè)計(jì)總結(jié)由于飛輪殼是殼體類零件，整個(gè)零件曝露在發(fā)動(dòng)機(jī)外圍，與發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部精密零件稍有 區(qū)別，但是總結(jié)下來也有以下重點(diǎn)之處：1 ,選材：選材一般都用HT200，但是可以在提高成本改善質(zhì)量的條件下將其改選為 球墨鑄鐵。2,定位：定位銷的設(shè)計(jì)要精確，這關(guān)系到整個(gè)飛輪殼與機(jī)體配合好壞。3,螺栓；螺栓設(shè)計(jì)要既滿足強(qiáng)度和剛度要求，又要設(shè)計(jì)合理的分布，同時(shí)在生產(chǎn)中 考慮成本的預(yù)算，正確選用螺栓的配套。4,前端面與后端面的形位公差確定：因?yàn)檫@關(guān)系到飛輪殼與機(jī)體連接面的配合及密封效果。5,觀察孔的改進(jìn)設(shè)計(jì)：改進(jìn)之處即在

38、于可以精確找到上止點(diǎn)位置。6,周邊通孔改進(jìn)設(shè)計(jì)：改進(jìn)之處可以將飛輪殼內(nèi)部鐵屑粉末隨時(shí)排除，保證了發(fā)動(dòng) 機(jī)的快速響應(yīng)性能。7,3 N485QA 噴油泵支架設(shè)計(jì)3.1噴油泵支架簡(jiǎn)介及材料選用3.11 噴油泵支架簡(jiǎn)介柴油機(jī)上的噴油泵多為通過支架固定，通過高壓油管為柴油機(jī)供油，并且采用油泵支架 時(shí)，為了加固穩(wěn)固性和安全性，多采用高剛度的油泵支架，并在噴油泵支架上采用一些措施 以加強(qiáng)支架的整體剛度。但是，隨著目前柴油機(jī)配套范圍的擴(kuò)大，柴油機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)比 較容易差生振動(dòng)，而由于油泵支架的剛度比較高，油泵支架會(huì)發(fā)生共振，即柴油機(jī)在整車常 用運(yùn)轉(zhuǎn)下，有可能與噴油泵支架發(fā)生共振從而和高壓油管形成共振，而高壓

39、油管在發(fā)生共振 后有可能受到損壞從而導(dǎo)致高壓油管失效，影響柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。所以噴油泵支架 的好壞也決定了柴油機(jī)的品質(zhì)。目前，市面上的柴油機(jī)噴油泵支架類型很多，一般設(shè)計(jì)的都很簡(jiǎn)單，有的是靠一般支架 固定在機(jī)體上；而且是與齒輪室連接一體。經(jīng)拆裝分析可知N485QA柴油機(jī)噴油泵是與齒輪室連接一體，沒有發(fā)現(xiàn)有噴油泵支架，所以柴油機(jī)可靠性不是太好。所以有必要設(shè)計(jì)一種 新型柴油機(jī)噴油泵支架對(duì)噴油泵起到固定和支撐作用。（表2所示的是一般支架設(shè)計(jì)要求）(1)在滿足強(qiáng)度和剛度的前"，支架的重量應(yīng)要求輕、成本低。(2)抗振性能優(yōu)越。(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性好，便于鑄造、焊接和機(jī)械加工。(4)結(jié)

40、構(gòu)力求便于安裝與調(diào)整，方便更換。表2噴油泵支架設(shè)計(jì)的一般要求3.12 噴油泵支架的材料選用及處理材料選用主要是根據(jù)支架的使用要求。多數(shù)支架形狀不是太復(fù)雜，并且工藝要求也不是 很高，所以一般使用鑄造，由于鑄鐵的鑄造性能好、價(jià)廉和吸振能力強(qiáng)，所以應(yīng)用最廣泛。 HT150 （鑄件壁厚2.5-10mm ;力學(xué)性能0 Al75Mpa ;硬度A137-205 HBS）流動(dòng)性 好，主要用于受較大等彎曲應(yīng)力（約為107pa）,大多數(shù)用于支架、箱體等零件。滿足噴油泵 支架的使用要求，并且材料廉價(jià)，成本低。鑄鐵支架必要時(shí)需時(shí)效處理，其目的是在不降低鑄鐵力學(xué)性能的前提下，使鑄鐵的內(nèi) 應(yīng)力和機(jī)加工切削應(yīng)力得到消除或穩(wěn)

41、定，以減少長(zhǎng)期使用中的變形，保證幾何精度。時(shí)效處 理的方法很多，為了節(jié)約成本可以采用自然時(shí)效處理，即粗加工后放在室外擱置相當(dāng)長(zhǎng)一段 時(shí)間（一般一年）使內(nèi)應(yīng)力自然松弛和消除，方法簡(jiǎn)單、效果好。3.13 油泵支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（A） 單體泵的安裝固定方式一般都用法蘭安裝在機(jī)體上，用 2-3個(gè)螺栓緊固，只有 大型強(qiáng)化泵用4-6個(gè)螺栓緊固；主要安裝尺寸見下表：mm系列代出油閥緊頭座定位外圓安裝孔數(shù)安裝孔距安裝面到適用機(jī)型號(hào)連接螺紋直徑X直徑凸輪面距OM12 X1.5362 X（）8.5566265 70 75 85IM12 X1.5453 X（）8.540-6585.585 90 95 1003 X（）8

42、.5M12 X1.25A42（45）2 X（j）1150-60-105M14 X1.5B452 X（j）1890-85 90 95 100M18 X1.5C65112-105105 100 110250（B） 多缸合成泵的安裝與連接有以下幾種方式：a,固定板（或法蘭）安裝，多用于6缸以下的小型噴油泵；b,支架安裝，用泵體底部圓弧固定緊在支架上；c,平板安裝,用噴油泵體平面固緊在平板支架上。（圖示）3.21支架的基本結(jié)構(gòu)確定為了與噴油泵匹配設(shè)計(jì)支架的結(jié)構(gòu)包括噴油泵支架本體，并且在本體上設(shè)有可加強(qiáng)噴油泵支架整體剛度的加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋包括在噴油泵支架本體的兩側(cè)上有支架底部向頂部延伸的 第一加強(qiáng)筋、第二加強(qiáng)筋和第三加強(qiáng)筋；其中第二加強(qiáng)筋可與第一加強(qiáng)筋延伸相交，而與第 三加強(qiáng)筋延伸分離。由于在噴油泵支架的兩側(cè)上設(shè)有延伸的加強(qiáng)筋，并且這些延伸的加強(qiáng)筋 相互之間以一定的方式排列，達(dá)到了在噴油泵支架的安全性能下降低了剛度，從而降低了支 架的整體剛度，也使噴油泵支架避開了與柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的共振頻率，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。參照下面兩圖，在噴油泵支架本體1上設(shè)有加強(qiáng)噴油泵支架整體剛度的加強(qiáng)筋， 該加強(qiáng) 筋包括在支架本體1的兩側(cè)面上由支架底部向頂部延伸的第一加強(qiáng)筋 2、第二加強(qiáng)筋3和第 三加強(qiáng)筋