柴油機曲軸飛輪設計說明書

柴油機具有良好的經(jīng)濟性、動力性及較高的熱效率等顯著優(yōu)點,在汽車節(jié)能等方面有較大的潛力。經(jīng)過多年的研究和新技術(shù)的應用，。隨、高

。我

見，小缸徑多缸柴油機的市場前景還是很客觀的。工程機械、輕型汽車等的配套。隨著人們對柴油機認識的逐步轉(zhuǎn)變，。柴，能性也比汽油機好。在相同的功率情況下，柴油機的低速扭矩性較好，功率大，完全符合農(nóng)用機械的使用要求。燒不斷得到改善，在節(jié)能和有害物的排放方面的優(yōu)勢已逐漸顯現(xiàn)出

發(fā)展方向，發(fā)

作。。它，曲

的生產(chǎn)具有一定的實際意義。此設計的題目是曲軸飛輪組。曲軸是內(nèi)燃機最主要的部件之一。它的尺寸參數(shù)在很大程度上決定并影響著內(nèi)燃機的整體尺寸和重量，計新型內(nèi)燃機或老產(chǎn)品進行改造時必須對曲軸強度進行嚴格的安全計時的一個重要問題，既要滿足平衡又要減小平衡重質(zhì)量。

機的要求。

于曲軸工作條件惡劣，因此，對曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、精度、，加，使隨著改進后的加工工藝的逐漸應用，國內(nèi)的曲軸加工水平正逐步提高。形狀，從而減輕質(zhì)量，且機加工余量隨鑄造工藝水平的提高而減小。，并沒有鋼制曲軸的敏感。所以球磨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到廣泛采用。

采取措施對提高曲軸質(zhì)量具有普遍意義。，國工精度、效率、整體質(zhì)量顯著提高。水平仍相差很遠，甚至于還滿足不了我國內(nèi)燃機工業(yè)技術(shù)發(fā)展的要，也世界一流水平的內(nèi)燃機曲軸，以實力參與市場競爭。

。這。我確定設計的目的和要求。

，使。轉(zhuǎn)的，它在設計中一般會給出，要求設計者能夠按要求設計產(chǎn)品。

。這標之一?，F(xiàn)代內(nèi)燃機壽命指標較先進的的大致為：運輸用汽車內(nèi)燃機

小時。

所耗用的金屬質(zhì)量少。

所謂三化，指產(chǎn)品系列化，零部件的通用化和設計的標準化。

，否起。

一、氣缸數(shù)與缸徑壓縮點火式內(nèi)燃機，由于燃燒過程的特點，汽缸直徑不能過小，

85mm

二、活塞平均速度

。在功率給定以后，若平均有效壓力、活塞行程小、重量輕。但是提高活塞平均速度受到以下列因素的限制：

缸套和氣缸蓋的熱負荷也相應增加。

大修期。

燃油消耗率升高。

來。一般柴油機總哭聲強度約與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。三、平均有效壓力,求得：

We

me i

m式中

P

為平均有效壓力。meW

為有效功（曲軸輸出端的）e

為氣缸工作容積（活塞排量）P

為平均指示壓力i

為機械效率m

Pi

，是

P，但

Pi i

P

i的實際數(shù)據(jù)來初步選定。四、行程及其與缸徑的比值

，在

以下因素：

疊度，提高曲軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度，以及疲勞強度。

,,,但增加了運動件的慣性力和柴油機的噪聲。

,氣缸蓋之間需要更小的間隙，這就增加制造上的困難如間隙不能保證，將使發(fā)動機各項性能指標難以達到。

五、氣缸中心距及其與缸徑的比值，是

）、）、

V

以曲軸的結(jié)構(gòu)型式和尺寸分配。六、壓縮比

，機有影響。

內(nèi)燃機是一個結(jié)構(gòu)復雜，布置緊湊的機器。它有許多零件組成，，而

。并系。考慮到這一特點，通常內(nèi)燃機的技術(shù)設計要按一定的程序進行，，再定的輪廓尺寸設計各零部件的細節(jié)，然后再將各個局部匯合在一起，。通個階段：草圖設計、工作圖設計和繪制裝配圖。在設計內(nèi)燃機的過程中需要確定出主要零件的結(jié)構(gòu)，尺寸和材。在。這另一方面的問題，這就是：

，在。機的破壞，變形超過一定的限度時零件之間的相互配合關(guān)系將被破壞。。在計中，充分的考慮了這個問題，在必要時進行了力的校核計算。

內(nèi)燃機的許多零件在力的作用下相互摩擦運動，如活塞與汽缸損的部位注意正確地供給潤滑油和采取其它措施來延長零件的使用壽命。

要處都布置有冷卻水道或利用潤滑油進行冷卻散熱。上面這三個問題是在內(nèi)燃機的過程中經(jīng)常遇到并必須注意解決,，以件能夠在高溫條件下可靠工作。

pme

pmei

Pe

,

m

,

。它，而。曲，在寸參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式、材料與工藝，以求獲得最經(jīng)濟最合理的效果。

初始條件

pme

~

m

m

發(fā)動機類型

基本參數(shù)

pme

根據(jù)內(nèi)燃機學的基本計算公式： Pe

pme

i

m

F

Nep

i

F

Nep

i

p

m

pme

m

m me me i*Fp

iFp

所以需要向活塞內(nèi)壁噴油冷卻，一般通過固定在機體內(nèi)壁上的噴嘴噴機油。

，混，缸程（

）、定

）、定）。

需對內(nèi)燃機的實際循環(huán)中大量存在的湍流耗散以及溫度壓力分布不均勻等一系列不可逆損失作必要地簡化和假設，歸納起來有以下幾點：，其

r

K

假設工質(zhì)的壓縮及膨脹是可逆變過程。

熱。

熱力循環(huán)基本參數(shù)的確定根據(jù)參考文獻【內(nèi)燃機原理】非增壓活塞冷卻柴油機

殘余廢氣溫度

最大燃燒壓力

B

各過程的熱力學計算

K

K

o

o

=1+

o

）；

（空氣）

b 1+

點燃燒產(chǎn)物的平均摩爾比定容熱容vpmz

b

vpmb

ppmz

vpmz

L)(

vpmb)

)

p

p

u

Lo

vpmb

ppmz

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K

p

pi

ppi

p[( )

)]

P

P(

(pb

p)()

P

P(

(pb

p)()

i i

LTpi

LTpi

pi

i

i

giu

m

柴油機平均有效壓力pme

pi

*

m

柴油機的有效油耗 ge

gim

柴油機有效效率e

i*m Vm

圖的繪制

=

），

，將

n

。膨

,

=

繪圖采用描點繪圖法，以壓縮過程為例。壓縮線上的點滿足， 最后以

V

為橫坐標，對應的

為縱坐標，繪制

7apMapM（力壓

6543210

0 0.

1 0.

2 0.

3 0.

4 0.

5 0.

6 0.

7 0.

8 0.

9

如下：

圖的調(diào)整

》、《

前角和配氣相位的原因。對上圖作以下調(diào)整：

），考

過程的差異，實際過程中的最大爆

發(fā)壓力達不到理論值。還有就是

有效功及有效壓力的求解，其積表示的是汽油機所做的指示功

W

數(shù)值由對示功圖積分后求得的面i積來表示：

*(

**

**

’

將上述數(shù)值代入得：

pme ；其

pme

pme

pme

’

以后的相關(guān)計算在滿足制造的同時能夠前后一致。

圖向

圖的轉(zhuǎn)化

Vx

EXCEL

V

p

V

pg

所示，數(shù)據(jù)記錄于附表

中。 ） 6P力aP力M（P壓內(nèi)缸

543210

0 50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

曲軸的工作條件和設計要求、往

，特，設也就是采用局部強化的方法來解決曲軸強度不足的矛盾。，以動摩擦。這些軸承在實際變工況運轉(zhuǎn)條件下并不總能保證液體摩擦，軸頸應具有足夠的承壓面積同時給于盡可能好的工作條件。

曲軸的結(jié)構(gòu)形式，隨度和剛度，現(xiàn)代多缸內(nèi)燃機的曲軸都采用全支承結(jié)構(gòu)。

曲軸的材料、必

用鑄造很少，絕大多數(shù)是鍛造的。本次設計的發(fā)動機的升功率僅為

主要尺寸綜合以上考慮，確定主要尺寸如下：

h=

b=

根據(jù)主軸頸長度和曲柄銷長度以及曲柄臂的厚度，確定缸心距

一些細節(jié)設計 在確定主軸頸上油道入口和曲柄銷上油道出口的位置時，既要。一

，但最小不得

5mm

d

的圓角以減緩應力集中。 曲軸前端一般裝有扭轉(zhuǎn)減震器，發(fā)動機的各種輔助裝置如機油

也安裝在曲軸前端。曲軸末端裝有飛輪，用于輸出總轉(zhuǎn)矩，因此末端要做的粗一些。

。止 主軸頸到曲柄臂的國度圓角半徑

R

對于曲軸彎曲疲勞強度影響

R

2mm

否則無法加工。

由前面動力學計算得強度校核要用到的基本數(shù)據(jù)如下：

P

l

，由上述的圖及相關(guān)數(shù)據(jù)得：

N

P

P

l

由上述圖及相關(guān)數(shù)據(jù)得：P

N

/2+23=63mm

N P

*r

P

N P

連桿軸頸的計算在曲拐平面內(nèi)的彎曲應力W*L

W*L

d

W=

d

W=

d

.在垂直于曲拐平面的彎曲應力W

*W

*L

d

=

=

*rWp

*rWp

W=

d

.

小于該材料所許可的最大應力

曲柄臂計算壓縮應力：

bh

*L

*L

M

W

*

bP

.

M

M

Wb

*

P

*

r

.

M

M

W

b*

P

*r

.

M

*LbW

M

*LbW

P

b

*

(

的是曲軸不但在運轉(zhuǎn)中安全可靠，而且能充分利用材料的疲勞強度。，要

M

M

主軸頸的計算

M

b

*

M

W

b

*

*L

M

*L

M

W b

*

P

M

W

b

*

T

曲柄臂計算

M

M

*LbW

P

b*

u

M

W

u

u

u

u

u

u

*Lbhb

M

W

*

曲軸機構(gòu)強度是安全的。