汽車(chē)曲軸畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、. 聊城大學(xué) 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 2009屆 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告書(shū)（學(xué)生用表）學(xué)生姓名王經(jīng)潤(rùn)專(zhuān) 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)2009級(jí)本科三班學(xué) 號(hào)2009203935題 目汽車(chē)曲軸的建模與加工工藝分析指導(dǎo)教師職 稱(chēng)學(xué) 位題目來(lái)源 指導(dǎo)教師推薦 自選 其它題目類(lèi)別 基礎(chǔ)研究 應(yīng)用研究 其它【選題意義、研究現(xiàn)狀及可行性分析】一、選題的依據(jù)及意義： 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外輸出動(dòng)力的核心部件，是驅(qū)動(dòng)車(chē)、船等運(yùn)輸工具的重要?jiǎng)恿?lái)源。曲軸的功用是把活塞、連桿傳來(lái)的氣體力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩，用以驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)以及其他輔助裝置。曲軸的工作情況是極其復(fù)雜的，它是在周期變化的燃?xì)庾饔昧?、往?fù)

2、運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)慣性力及它們的力矩作用下工作的，因此承受著扭轉(zhuǎn)和彎曲的復(fù)雜應(yīng)力。 曲軸是內(nèi)燃機(jī)中承受沖擊載荷傳遞動(dòng)力的關(guān)鍵零件，也是內(nèi)燃機(jī)五大件（機(jī)體、缸蓋、曲軸、凸輪軸、連桿）中最難以保證加工質(zhì)量的零件，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸作為重要運(yùn)動(dòng)部件，同時(shí)因曲軸工況及其惡劣，因而對(duì)曲軸材料、曲軸尺寸精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等要求十分嚴(yán)格。其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量對(duì)曲軸的壽命和整機(jī)的可靠性都有很大的影響。因此世界各國(guó)對(duì)曲軸的加工都十分重視，不斷地改進(jìn)曲軸加工工藝，最大可能地提高曲軸壽命。在大批量生產(chǎn)的條件下，傳統(tǒng)工藝已不能滿(mǎn)足當(dāng)前設(shè)計(jì)和生產(chǎn)需求，在長(zhǎng)時(shí)間、高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，曲軸極容易過(guò)早出現(xiàn)失效或斷裂，嚴(yán)

3、重影響曲軸的壽命和整機(jī)可靠性。曲軸的主要失效形式是軸頸磨損和疲勞斷裂，內(nèi)燃機(jī)曲軸部分的結(jié)構(gòu)形狀和主要尺寸對(duì)內(nèi)燃機(jī)曲軸的抗彎疲勞強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度有重要影響，因而在內(nèi)燃機(jī)曲軸設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題予以充分重視。 二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)： 2.1 國(guó)內(nèi)外曲軸加工技術(shù)的現(xiàn)狀 目前車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸材質(zhì)主要有球墨鑄鐵和鋼兩類(lèi)。由于球墨鑄鐵曲軸成本只有調(diào)資鋼曲軸成本的三分之一左右，且球墨鑄鐵的切削性能良好，可獲得較理想的結(jié)構(gòu)形狀，并且和鋼質(zhì)曲軸一樣可以進(jìn)行各種熱處理和表面強(qiáng)化處理來(lái)提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度，硬度和耐磨性。所以球墨鑄鐵曲軸在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用球

4、墨鑄鐵材質(zhì)的比例在美國(guó)為90%，英國(guó)為85%，日本為60%，此為，德國(guó)比利時(shí)等國(guó)家也已經(jīng)大批量采用。國(guó)內(nèi)采用球墨鑄鐵曲軸的趨勢(shì)則更加明顯，中小型功率柴油機(jī)曲軸85%以上采用球墨鑄鐵，而功率在160KW以上發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸多采用鍛鋼曲軸。 2.2 國(guó)內(nèi)外曲軸加工技術(shù)展望 美國(guó)，德國(guó)，日本等汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都致力于開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保、高性能發(fā)動(dòng)機(jī)，目前各個(gè)廠家采用發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、擴(kuò)缸及提高轉(zhuǎn)速來(lái)提高功率的方法，使得曲軸各軸頸要在很高的比壓下高速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)正向增壓、增壓中冷、大功率、高可靠性、低排放方向發(fā)展。曲軸作為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，正面臨著安全性和可靠性的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)材料和制造工業(yè)已無(wú)法滿(mǎn)足其功能要求，市場(chǎng)對(duì)曲軸

5、材質(zhì)以及毛胚加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等都要求都非常嚴(yán)格。 三 可行性分析1. 利用工程材料的知識(shí)選擇加工曲軸的材料以及淬火處理等；2. 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)原理以及汽車(chē)構(gòu)造的講解對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型以及參數(shù)有系統(tǒng)的把握3. 通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算對(duì)熱力循環(huán)基本參數(shù)進(jìn)行確定；4. 利用機(jī)械原理以及力學(xué)的知識(shí)對(duì)曲軸的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析和計(jì)算；5. 利用機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)對(duì)曲軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及強(qiáng)度與剛度的校核；6. 利用工程制圖的繪圖知識(shí)以及UG ，CAD等制圖軟件加之仿真軟件對(duì)曲軸進(jìn)行繪圖以及運(yùn)動(dòng)仿真；7. 把汽車(chē)制造工藝學(xué)，汽車(chē)設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)對(duì)曲軸進(jìn)行加工制造?！狙芯康闹饕獑?wèn)題

6、和重點(diǎn)、難點(diǎn)】一.曲軸的主要問(wèn)題1. 曲軸的選材問(wèn)題曲軸工作時(shí)承受著大負(fù)荷和不斷變化的彎矩及扭矩作用，常見(jiàn)的失效形式為彎曲疲勞斷裂及軸頸磨損，因此要求曲曲軸工作時(shí)承受著大負(fù)荷和不斷變化的彎矩及扭矩作用，常見(jiàn)的失效形式為彎曲疲勞斷裂及軸頸磨損，因此要求曲軸材質(zhì)具有較高的剛性和疲勞強(qiáng)度以及良好的耐磨性能。  m$ y& P: m; f* a. Y 球墨鑄鐵抗拉強(qiáng)度可達(dá)到600900MPa，接近或超過(guò)了碳素鋼的水平。與鍛鋼材料比較，球墨鑄鐵曲軸既有制造簡(jiǎn)便、成本低廉，又有吸震、耐磨、對(duì)表面裂紋不敏感等鍛鋼材料所不具備的優(yōu)良特性。國(guó)內(nèi)外車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)中小功率曲軸球墨鑄鐵已占到8

7、5左右。 # w5 i9 W! & v; ; 鍛鋼曲軸具有更優(yōu)良的綜合機(jī)械性能和均勻性，常用于制造到大功率、高速發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和船用大型曲軸等。對(duì)于45與42CrMoA兩種材質(zhì)，42CrMoA有更優(yōu)良的淬透性和回火穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)氮化等表面處理后綜合力學(xué)性能等指標(biāo)優(yōu)于45。) I6 _4 c6 B) N& b4 此外，現(xiàn)在還有非調(diào)質(zhì)鋼曲軸，是在碳鋼基礎(chǔ)上通過(guò)添加微合金元素來(lái)強(qiáng)韌化的一種節(jié)能鋼種。材料使用時(shí)組織狀態(tài)為軋、鍛態(tài)組織。具有簡(jiǎn)化工藝、節(jié)省能源、免除淬火缺陷、改善環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，使生產(chǎn)成本大大降低，常用來(lái)制造曲軸毛坯，比如寶鋼的48MnV。2. 曲軸淬火裂紋問(wèn)題 曲軸材質(zhì)因是球墨鑄鐵

8、、組織不均、導(dǎo)電性差，因此，曲軸軸徑淬火時(shí)易出現(xiàn)裂紋。曲軸在汽車(chē)行駛過(guò)程中主要承受復(fù)雜的彎曲扭轉(zhuǎn)載荷和一定的沖擊載荷，那么曲軸軸徑淬火裂紋就擴(kuò)展最后可能會(huì)導(dǎo)致斷裂。3. 曲軸內(nèi)部縮孔縮松 曲軸在加工時(shí)其軸頸內(nèi)部有縮孔或縮松，嚴(yán)重時(shí)縮孔縮松廢品率較高，按德國(guó)曲軸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部不允許有縮孔和縮松。4、曲軸動(dòng)平衡不合格 在發(fā)動(dòng)機(jī)中曲軸是高速回轉(zhuǎn)零件，而曲軸由于不平衡產(chǎn)生的振動(dòng)與其轉(zhuǎn)速的平方成正比。振動(dòng)對(duì)導(dǎo)致軸承承受的負(fù)荷增加、消耗的功率增加并降低軸承的壽命與振動(dòng)增加工作時(shí)的噪音，使零件從總成上松動(dòng)并產(chǎn)生疲勞失效等。對(duì)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的零件進(jìn)行動(dòng)平衡的目的就是消除和減小振動(dòng)。因此曲軸平衡精度的高低對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)

9、、運(yùn)行平穩(wěn)性及壽命都有很大的影響。動(dòng)平衡是曲軸加工的最后一道工序。如果曲軸因動(dòng)平衡不合格而報(bào)廢將會(huì)導(dǎo)致機(jī)加廠很大的浪費(fèi)，引起強(qiáng)烈抱怨二曲軸加工的重點(diǎn)與難點(diǎn) 1. 目前，國(guó)內(nèi)曲軸陳舊生產(chǎn)線多數(shù)由普通機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對(duì)較低。粗加工設(shè)備一般采用多刀車(chē)床車(chē)削曲軸主軸頸及連桿軸頸，工序質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的加工應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。精加工普遍采用MQ8260等普通曲軸磨床進(jìn)行粗磨、半精磨、精磨、拋光，通?？咳斯げ僮?，加工質(zhì)量不穩(wěn)定、尺寸一致性差。2. 曲軸生產(chǎn)線，粗加工采用普通外銑加工主軸頸和連桿頸，然后數(shù)控精車(chē)主軸頸和連桿頸，再經(jīng)過(guò)多道工序的磨削方轉(zhuǎn)入精加工工序。所以這條生產(chǎn)線設(shè)備達(dá)60多臺(tái)，導(dǎo)致產(chǎn)品周轉(zhuǎn)線長(zhǎng)、場(chǎng)地占用面積大，其生產(chǎn)效率完全是靠多臺(tái)設(shè)備分解工序和余量來(lái)提高的。 總之，如何提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度，硬度和耐磨性，如何提高加工精度，生產(chǎn)效率，以及減小動(dòng)平衡，加工過(guò)程中的曲軸內(nèi)部縮孔，淬火裂紋以及減小應(yīng)力集中等問(wèn)題成為曲軸加工中的重中之重?！緦?xiě)作進(jìn)度安排】200 年 月 - 200 年 月 選題、調(diào)研、收集資料200 年 月 日 - 200 年 月 日 論證、開(kāi)題200 年 月 日 - 200 年 月 日 寫(xiě)作初稿200 年 月 日 - 200 年 月 日 修改、