發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)原創(chuàng)性

1、 密級(jí)： 科學(xué)技術(shù)學(xué)院NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OFSCIENCE AND TECHNOLOGY學(xué) 士 學(xué) 位 論 文THESIS OF BACHELOR（2016年 2017年） 題 目： JX493ZQL型車用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì) 學(xué) 科 部： 理 工 學(xué) 科 部 專 業(yè)： 車 輛 工 程 班 級(jí)： 車輛131班 學(xué) 號(hào)： 7012913026 學(xué)生： 俊文_ 起訖日期： 2017.01.032017.05.01 指導(dǎo)教師： 程文明 職稱： 教授 學(xué)科部主任： 鄧 澤 元 大學(xué) 科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明本人重申明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研

2、究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：學(xué)位論文使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于保 密 ，在 年解密后適用本授權(quán)書。不 。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框打“” ）作者簽名：

3、 日期：導(dǎo)師簽名： 日期：JX493ZQL型車用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)專業(yè)：車輛工程 學(xué)號(hào):7012913026 學(xué)生:俊文 指導(dǎo)教師：程文明摘要曲軸是所有發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零部件之一，它的設(shè)計(jì)尺寸大小影響著發(fā)動(dòng)機(jī)整體機(jī)構(gòu)外形尺寸的大小和重量。如曲柄銷直徑尺寸對(duì)連桿大端尺寸和重量有著直接影響，后者又發(fā)過來影響著曲軸箱寬度。曲軸是燃機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要傳動(dòng)件，也俗稱發(fā)動(dòng)機(jī)中的三大運(yùn)動(dòng)件之一。曲軸的的功能就是把氣缸中所作的功，都傳遞到活塞連桿上，然后以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行輸出。除此之外，曲軸的工作可靠性和壽命對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性和壽命有很大程度的影響。本文設(shè)計(jì)主要以JX493ZQL型車用發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)作為參考，

4、對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及在運(yùn)動(dòng)中的受力等問題進(jìn)行詳盡的分析，并對(duì)此系列的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸零部件進(jìn)行了主要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了有關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的理論分析。關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；曲柄連桿機(jī)構(gòu)；曲軸； ABSTRACTCrankshaft is one of the important parts of all engine, its design size also influences the overall dimensions of the engine size and weight. Such as the crank pin diameter size ha

5、ve a direct impact on the connecting rod big end size and weight, which in turn sent affects the width of the crankcase. The crankshaft internal combustion engine crank connecting rod mechanism is the main transmission parts, also commonly known as one of the three moving parts of the engine. The cr

6、ankshaft is the function of the cylinder made in the work, all is passed on to the piston connecting rod, and output in the form of rotary motion. In addition, the working reliability and life of engine crankshaft working reliability and life expectancy has great influence. Designed mainly JX493ZQL

7、type related parameters of vehicle engines for reference, to the movement rule of crank connecting rod mechanism and the detailed analysis of the force in the movement, and this series of diesel engine crankshaft parts to carry on the design and calculation of main structure, and the engine crank co

8、nnecting rod mechanism of the kinematics and dynamics analysis of the theory.Key words: Engine；Crankshaft-Connecting Rod Mechanism；The crankshaft. 摘要ABSTRACT第一章 緒論11.1 本課題的目的及意義11.2柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)的背景11.3國外研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)2第二章 JX493ZQL曲軸的設(shè)計(jì)32.1 JX493ZQL曲軸的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)32.2 JX493ZQL曲軸的材料選擇42.3 曲軸的疲勞損壞形式42.4曲軸的設(shè)計(jì)要求4第三章 JX4

9、93ZQL曲軸尺寸的計(jì)算和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)53.1 曲柄銷的直徑和長度53.2 主軸頸的直徑和長度設(shè)計(jì)53.3 曲柄的尺寸設(shè)計(jì)53.4 平衡重的設(shè)計(jì)63.5 油孔的位置和尺寸63.6 曲軸兩端的結(jié)構(gòu)確定63.7 曲軸的止推63.8潤滑油道的布置7第四章 JX493ZQL曲軸的疲勞強(qiáng)度校核94.1 作用于單元曲拐上的力和力矩計(jì)算94.1.1 計(jì)算公式及其推導(dǎo)94.1.2 曲拐平面支承彎矩計(jì)算104.1.3支反力的計(jì)算114.2發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸應(yīng)力的計(jì)算124.2.1彎曲應(yīng)力的計(jì)算134.2.2扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算15第五章JX493ZQL曲軸飛輪的設(shè)計(jì)155.1曲軸飛輪的功能155.2曲軸飛輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算15設(shè)

10、計(jì)總結(jié)17致18參考文獻(xiàn)19第一章 緒論1.1 本課題的目的及意義發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力能源來源是可燃混合氣的燃燒，但是柴油和汽油機(jī)燃料形成以及點(diǎn)火方式與汽油機(jī)相比兩者差異很大。在柴油機(jī)常采用壓縮空氣的方法來增加工作溫度，這種方法使得它的功率增大對(duì)比汽油機(jī)更加省油更加節(jié)源。但這也導(dǎo)致柴油機(jī)工作時(shí)會(huì)有一些負(fù)面影響，比如燃燒時(shí)，整個(gè)密閉空間中的氣體壓力會(huì)很大，這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)中各有關(guān)零件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度要好。因此，我們一般所能夠看到的柴油機(jī)的整體尺寸都不小，比較重。如果曲軸發(fā)生損壞的故障，機(jī)體的部機(jī)構(gòu)將會(huì)遭受嚴(yán)重的破壞，對(duì)整體機(jī)構(gòu)會(huì)造成很大的不穩(wěn)定性。曲軸本身是一根結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜的曲梁結(jié)構(gòu)，加工制造的難度也

11、比較大，可謂是是整個(gè)燃機(jī)中造價(jià)最貴的零部件。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)必須要正確合理的選擇曲軸的結(jié)構(gòu)形式，并根據(jù)任務(wù)書中所給的一些相關(guān)要求設(shè)計(jì)出合理的曲軸尺寸，選取合適的材料與合理的曲軸加工工藝，以求最大程度上滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際需求。由以上所述我們可以清晰地明白曲軸設(shè)計(jì)的重要性。1.2柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)的背景柴油機(jī)另外在汽車節(jié)能等方面有較大的潛力，他本身具有良好的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性及較高的熱效率等突出的優(yōu)點(diǎn)。近些年來，隨著更多的研究投入和新技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代柴油機(jī)的性能得到了飛速的發(fā)展，已與往日我們印象中的柴油機(jī)的呆板形象不可同日而語。此外，隨著、電控噴射、高壓共軌、渦輪增壓、中冷等這一系列的先進(jìn)技術(shù)在柴油機(jī)進(jìn)行應(yīng)

12、用，柴油機(jī)一些不好的弊端已經(jīng)得到了顯著改善，在節(jié)能和有害物的排放方面的優(yōu)勢(shì)已逐漸顯現(xiàn)出來。柴油機(jī)的研究技術(shù)在這么多年來已取得了矚目的進(jìn)步。曲軸一般是有多個(gè)相互錯(cuò)開一定角度的曲拐加上功率輸出端和自由端這些零部件組成的。曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要功能就是是把發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞所產(chǎn)生的的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將燃機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的作用在活塞上的氣體壓力變成曲軸的扭矩，進(jìn)一步向外輸出，從而用來帶動(dòng)其他零部件及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)起來，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)車輛前行。曲軸可謂是發(fā)動(dòng)機(jī)中所有零件中最重要的，發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)所產(chǎn)生的全部功率都是通過發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出的。而且曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中承受著不斷周期性變化的力、力矩，因此發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸非常

13、容易產(chǎn)生疲勞破壞。故我們?cè)谠O(shè)計(jì)中必須要保證曲軸有足夠的疲勞強(qiáng)度，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。 1.3國外研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)曲軸是柴油機(jī)中重要零件之一，機(jī)械制造業(yè)發(fā)達(dá)的國家都十分重視曲軸的制造生產(chǎn)，設(shè)計(jì)人員不斷的改進(jìn)曲軸的材質(zhì)及相關(guān)的加工工藝，以提高曲軸工作時(shí)的性能水平，從而來滿足發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)不斷發(fā)展的需要。隨著中國國門的打開，我國不斷借用國外先進(jìn)的制造技術(shù)工藝，并對(duì)此進(jìn)一步加以研究改進(jìn)，我國的曲軸加工技術(shù)也取得了十分矚目的成就。它的加工制造方法一般可以大致的分為兩類：其一為鋼鍛曲軸，其二為球墨鑄鐵曲軸。我們?cè)诓捎描T造方法進(jìn)行曲軸的加工時(shí)可以比較容易得到讓我們理想的結(jié)構(gòu)形狀，而且可以更好地保證曲軸毛

14、坯尺寸，以至于曲軸在后道工序中的機(jī)加工余量能夠在很大程度上減小，避免加工的浪費(fèi)。球鐵的切削性能相比較而言相當(dāng)良好，它也比較容易進(jìn)行通過各種熱處理和表面強(qiáng)化處理措施來進(jìn)一步提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度和耐磨性。隨著改進(jìn)后的加工工藝的逐漸應(yīng)用，國的曲軸加工水平正逐步提高。第二章 JX493ZQL曲軸的設(shè)計(jì)2.1 JX493ZQL曲軸的結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的作用是把活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步把運(yùn)動(dòng)傳給底盤的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機(jī)等輔助裝置。曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成，如下圖所示。圖6-1主軸頸是曲軸的支承部分，通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。主軸

15、承的數(shù)目不僅與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)目有關(guān)，還取決于曲軸的支承方式。曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接部分，斷面為橢圓形，為了平衡慣性力，曲柄處常設(shè)置平衡重。平衡重用來平衡發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡的離心力矩及一部分往復(fù)慣性力，從而保證了曲軸旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。曲軸的連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，曲柄與主軸頸的相連處用圓弧過渡，以減少應(yīng)力集中。直列發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿軸頸數(shù)目與氣缸數(shù)相等而V型發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿軸頸數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。曲軸前端裝有正時(shí)齒輪，以驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動(dòng)爪等。為了防止機(jī)油沿曲軸軸頸外漏，在曲軸前端裝有一個(gè)甩油盤，在齒輪室蓋上裝有油封。曲軸的后端用來安裝飛輪，在后軸頸與飛輪凸緣之間制成檔油凸緣與回油螺紋，以阻

16、止機(jī)油向后竄漏。曲軸的形狀和曲拐相對(duì)位置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列和發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序。多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序應(yīng)使連續(xù)作功的兩缸保持盡量遠(yuǎn)的距離，這樣既可以減輕主軸承的載荷，又能避免可能發(fā)生的進(jìn)氣重疊現(xiàn)象。此外作功間隔應(yīng)力求均勻，也就是說發(fā)動(dòng)機(jī)在完成一個(gè)工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角，每個(gè)氣缸都應(yīng)發(fā)火作功一次，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。2.2 JX493ZQL曲軸的材料經(jīng)查詢相關(guān)資料可知：該發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用球墨鑄鐵鑄造而成。2.3 曲軸的疲勞損壞形式發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的工作情況比較惡劣承受著周期性變化的燃?xì)庾饔昧?、往?fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)慣性力等各個(gè)力矩的作用。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸產(chǎn)生裂紋的種類性質(zhì)不一樣，可將其分為彎曲疲勞裂紋、扭轉(zhuǎn)疲勞

17、裂紋和彎曲一扭轉(zhuǎn)疲勞裂紋這三種不同的形式，具體裂紋特征如下圖所示：圖7-21-彎曲疲勞裂紋 2-扭轉(zhuǎn)疲勞裂紋2.4曲軸的設(shè)計(jì)要求根據(jù)上述曲軸的失效形式及其產(chǎn)生的根本原因，我們?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)過程中應(yīng)著手注意以幾個(gè)方面：1. 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上盡量減小應(yīng)力集中，以保證其工作可靠；2.具有足夠的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度，不至于在工作中產(chǎn)生過大的變形量；3.軸頸的耐磨性要好，以此來確保曲軸和軸承的壽命長；4.發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的材料選擇適當(dāng)，且加工工藝性好。第三章 JX493ZQL曲軸尺寸的計(jì)算和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)3.1 曲柄銷的直徑和長度 在進(jìn)行曲軸設(shè)計(jì)時(shí)，第一步要確定曲柄銷的直徑，通常為了降低曲柄銷比壓而采用較大的值。但是，

18、曲柄銷加粗伴隨著連桿大頭加大，使不平衡旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力增大，也會(huì)大大影響曲軸及軸承的工作性能。對(duì)于柴油機(jī)，為氣缸直徑，已知=80.985，則，曲柄銷直徑取為=0.60=47.80。曲柄銷的長度是在曲柄銷直徑選定的基礎(chǔ)上考慮的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)/=，取=0.59=28。軸頸的尺寸，最后可以根據(jù)承壓面的投影面積與活塞投影面積之比來校核，此比值據(jù)統(tǒng)計(jì)在圍。那么由，則長度取值合適。3.2 主軸頸的直徑和長度從曲軸各部分尺寸協(xié)調(diào)的觀點(diǎn)，建議取，取=1.13=54。由于主軸承的負(fù)荷比連桿軸承輕，主軸頸的長度一般比曲柄銷的長度短，參考相關(guān)資料可知：，取=0.31=25.11。3.3 曲柄曲柄應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)暮穸取挾龋?/p>

19、以使曲軸有足夠的剛度和強(qiáng)度。參考相關(guān)資料可得出:曲柄的寬度，取，厚度，取。曲柄臂以凸肩接主軸頸和曲柄銷。凸肩的厚度根據(jù)曲軸加工工藝決定。全加工曲軸的只有0.51，取=1。曲柄銷和主軸頸至曲柄臂凸肩的過渡圓角對(duì)應(yīng)力集中程度影響最大，加大圓角半徑可使圓角應(yīng)力峰值降低，故宜取大，至少不能小于0.05或2.5，取=3。3.4 平衡重設(shè)計(jì)平衡重時(shí)，應(yīng)盡可能使平衡重的重心遠(yuǎn)離曲軸旋轉(zhuǎn)中心，即用較輕的重量達(dá)到較好的效果，以便盡可能減輕曲軸重量。平衡重的徑向尺寸和厚度以不碰活塞裙底和連桿大頭能通過為限度。將平衡重與曲軸鑄成一體，時(shí)加工較簡(jiǎn)單，并且工作可靠。3.5 油孔的位置和尺寸曲柄銷油孔選擇在曲拐平面運(yùn)轉(zhuǎn)前

20、方的圍。由于油道位于曲拐平面，油道出口處應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，當(dāng)油道中心線與軸頸中心線的夾角時(shí)，最大應(yīng)力增加很快，因此油孔設(shè)在小于處。油道的孔徑一般在左右，取為4。3.6 曲軸兩端的結(jié)構(gòu)曲軸上帶動(dòng)輔助系統(tǒng)的正時(shí)齒輪和皮帶輪一般裝在曲軸的前端，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)也是由曲軸自由端驅(qū)動(dòng)。這是應(yīng)為曲軸自由端的軸頸允許較細(xì)，可以采用節(jié)圓直徑小的齒輪，消除扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的減振器裝在曲軸前端，因?yàn)檫@里的振幅最大。在曲軸自由端從曲軸箱伸出去額地方必須考慮密封。一方面防止曲軸箱中的機(jī)油由這里漏出去，另一方面也防止外面的塵土等進(jìn)入。密封是用甩油環(huán)和密封裝置所組成，密封裝置可以是密封圈，也可以是螺紋迷宮

21、槽。所謂迷宮槽是在軸上或在曲軸箱的對(duì)應(yīng)孔壁上制出螺紋，螺紋的螺旋方向與軸的螺旋方向相反。當(dāng)機(jī)油漏入軸與孔之間的間隙中時(shí)，依靠機(jī)油的粘性和螺紋，把機(jī)油像個(gè)螺母一樣地退了回去，不使它漏出機(jī)體外。曲軸后端（功率輸出端）設(shè)有法蘭，飛輪與后端用螺栓和定位銷連接。螺栓應(yīng)擰得足夠緊，以便能夠依靠飛輪與法蘭之間的摩擦力矩傳輸出曲軸的最大轉(zhuǎn)矩。定位銷用來保證重裝飛輪時(shí)保持飛輪與曲軸的裝配位置。故定位銷的布置是不對(duì)稱的或只有一個(gè)。這種連接方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。為了提高曲軸的扭轉(zhuǎn)剛度，從最后一道主軸承到飛輪法蘭這一軸段應(yīng)該盡量粗短13。3.7 曲軸的止推為了控制發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)曲軸受熱而產(chǎn)生的軸向竄動(dòng)，在曲軸上通常

22、設(shè)置有軸向定位裝置，同時(shí)為了保證曲軸在受熱膨脹時(shí)有一定的自由伸長量，所以曲軸上只能有一處軸向定位。從降低曲軸和機(jī)體加工尺寸鏈精度要求出發(fā)，止推軸承設(shè)在中間主軸承的兩邊。在第三主軸頸處設(shè)置軸向止推片，止推片為四片。曲軸軸向間隙應(yīng)保持，其它各主軸承端面間隙應(yīng)保證曲軸受熱伸長時(shí)能自由延伸。3.8潤滑油道將潤滑油輸送到曲軸油道中去的供油方式有兩種：一種是集中供油，即將曲軸部做成中空的連續(xù)孔道，作為燃機(jī)的主油道，機(jī)油從曲軸的一端輸入曲軸，然后經(jīng)曲軸孔串聯(lián)流向各軸承；另一種是分路供油，即機(jī)油從曲軸箱上的主油道并聯(lián)進(jìn)入各個(gè)主軸承，然后通過曲軸的油道再進(jìn)入相應(yīng)的連桿軸承。采用集中供油時(shí)，因?yàn)闄C(jī)油從一端進(jìn)入曲軸

23、后需要克服很大的離心力和流動(dòng)阻力，才能供到另一端的軸承，壓力損失較大。為了保持最后潤滑的軸承仍有一定的油壓，進(jìn)入軸承的油壓必須很高，這使得曲軸油腔的密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因而多數(shù)燃機(jī)采用分路供油，且本設(shè)計(jì)也采用分路供油。油道布置主要根據(jù)潤滑供油充分和對(duì)曲軸疲勞強(qiáng)度的影響來決定，主軸頸上的油孔入口應(yīng)保證像曲柄銷供油充分；曲柄銷上的油孔出口應(yīng)設(shè)在較低負(fù)荷區(qū)，以提高軸瓦的供油能力，油孔的位置應(yīng)參考軸承負(fù)荷圖和軸心軌跡圖來確定。油道的取向?qū)εまD(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度的影響很顯著。圖10-3曲軸中油道的布置有很多方式，其中斜線油道在結(jié)構(gòu)上是最簡(jiǎn)單的，如上圖所示。但其缺點(diǎn)是曲柄臂與軸頸過渡處被削弱，降低了曲軸的強(qiáng)度，油道與軸頸

24、的表面交線呈橢圓形，斜角愈大橢圓度愈大，油孔邊緣處的應(yīng)力集中就愈嚴(yán)重，斜線油孔加工工藝復(fù)雜，為避免上述缺點(diǎn)，可從曲柄臂肩部鉆一斜孔，貫通曲柄銷和主軸頸，再在此兩個(gè)軸頸上鉆直油孔接通，最后將曲柄臂肩部孔堵死。油道也可布置成如下圖所示的形式，油孔由曲柄臂鉆入到主軸頸，再由曲柄臂和主軸頸表面垂直鉆通，這樣的油道布置，工藝較為復(fù)雜，但能夠有效的提高曲軸的疲勞強(qiáng)度。圖11-4由于本設(shè)計(jì)曲軸的軸頸及曲柄臂直徑都比較粗，重疊度也比較大，再考慮到油道加工的工藝性，因而本設(shè)計(jì)油道的布置方式選擇斜線油道油道加工的工藝性。第4章 JX493ZQL曲軸的疲勞強(qiáng)度校核4.1 作用于單元曲拐上的力和力矩4.1.1 計(jì)算公

25、式及其推導(dǎo)我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)把曲軸簡(jiǎn)化為等圓截面梁，由材料力學(xué)相關(guān)知識(shí)可知：在支承處左端梁轉(zhuǎn)角和右端梁轉(zhuǎn)角為（若）： （5.2）由變形協(xié)調(diào)條件=，圖12-5 連續(xù)梁受力圖=又因?yàn)?，所?（5.3）設(shè)第一支承和最后一個(gè)支承處的彎矩為零，即。上式中包含，三個(gè)支承處的彎矩，故稱三彎矩方程。連續(xù)梁有多少個(gè)支承就可以建立多少各這樣的三彎矩方程，以此可求出支承處的彎矩。4.1.2 曲拐平面支承彎矩計(jì)算已知=28+25.11+18.082=89.27，當(dāng)=2，=3，=4時(shí)，由上式得三彎矩方程組： 根據(jù)四缸機(jī)工作循環(huán)表，參照可知具體數(shù)值。具體如下所示:將、分別代入方程組，得工況下各支承處的彎矩如表5.2所示。同理根

26、據(jù)各工況下載荷計(jì)算曲拐平面的垂直平面彎矩，計(jì)算結(jié)果如下表所示。表1各工況下載荷數(shù)據(jù) （單位：）工況一-346.967997.616122.88-10276.86二7997.61-10276.86-346.966122.88三-10276.866122.887997.61-346.96四6122.88-346.96-10276.867997.61表2各工況下曲拐平面彎矩計(jì)算結(jié)果 （單位：）工況一5.45133.87-68.23二8.42-110.0575.89三-66.49-126.79-32.38四2593.32-42.42 表3 各工況下載荷數(shù)據(jù) （單位：）工況一-1024.172365.9

27、61811.36-304.24二2365.96-3040.24-1024.171811.36三-3040.241811.362365.96-1024.17四1811.36-1024.17-304.242365.96表4曲拐平面的垂直平面彎矩計(jì)算結(jié)果 （單位：）工況一1.339.71-20.2二4.15-39.1716.39三-20.239.711.3四16.39-39.174.154.1.3支反力計(jì)算求得各支承彎矩后，就可用下圖所示的模型來進(jìn)行各個(gè)支座的支反力的計(jì)算：圖14-6支反力計(jì)算模型得到支反力表達(dá)式如下： 式中：作用在曲柄銷上的徑向力；作用在曲柄銷上的切向力； 連桿旋轉(zhuǎn)質(zhì)量、曲柄銷、曲

28、柄臂的總的離心慣性力；已知，由上述公式可計(jì)算得到各個(gè)支座反力，其計(jì)算結(jié)果如下表所示： 表5 各工況下曲拐平面支座反力計(jì)算結(jié)果 （單位：）工況一-3635.44535.35-401.198599.57-3461.9二536.81-8599.19-3635-401.3-3461.9三-8599.58-401.13-537.38-3635.74-3461.9四-400.74-3636.71-537.38-3461.9 表6各工況下曲拐平面的垂直平面支座反力計(jì)算結(jié)果 （單位：）工況一-512.11182.52905.46-1519.90二1182.97-1519.73511.83905.50三-151

29、9.9905.46-1182.52-512.10四905.5-511.83-1519.731182.930可見，各支座在曲拐平面的值比曲拐平面的垂直面的值大得多。4.2發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸應(yīng)力的計(jì)算應(yīng)力計(jì)算的任務(wù)是求出曲拐上曲柄銷圓角處的名義應(yīng)力幅、和名義應(yīng)力的平均值、。現(xiàn)選擇對(duì)第三缸曲拐進(jìn)行名義應(yīng)力計(jì)算：曲軸材料：QT900-2，極限強(qiáng)度，對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞極限，對(duì)稱循環(huán)扭轉(zhuǎn)疲勞極限，單拐計(jì)算模型見下圖：圖16-7單拐計(jì)算模型4.2.1彎曲應(yīng)力 首先由上面計(jì)算可知，最大支反力，對(duì)應(yīng)的支承彎矩，最小支反力，對(duì)應(yīng)的支承彎矩，然后對(duì)曲柄臂中央處彎矩進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算的彎矩最大值為： 彎矩最小值為： 曲柄臂抗彎截面

30、模量為： 圓角名義彎曲應(yīng)力為： 最后得到，圓角彎曲應(yīng)力幅和平均應(yīng)力為： 4.2.2扭轉(zhuǎn)應(yīng)力由上述計(jì)算可知，單拐扭矩，對(duì)應(yīng)的曲拐垂直平面支反力，對(duì)應(yīng)的曲拐垂直平面支反力。然后計(jì)算圓角承受的扭矩： 曲柄銷抗扭截面系數(shù)為： 計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于許用值，則校核合格。第五章JX493ZQL曲軸飛輪的設(shè)計(jì)5.1飛輪的作用由于曲軸所發(fā)出的扭矩是個(gè)周期變化的量，當(dāng)它大于有效阻力矩時(shí)，曲軸就加速，反之就減速，造成曲軸轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，減小這種波動(dòng)的措施有兩種：一是增加燃機(jī)的氣缸數(shù)，另一措施是在曲軸上加裝飛輪。在本次設(shè)計(jì)中，我們?cè)谇S上加裝了飛輪。5.2飛輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算在飛輪的設(shè)計(jì)計(jì)算中，我們先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定出其外徑、徑和厚度

31、b，然后在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)其進(jìn)行校核。表7不同缸數(shù)i四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩不均勻系數(shù)和盈虧功系數(shù)i110201.11.828150.50.8345100.20.461.53.50.060.180.61.20.010.03120.20.40.0050.01由初步確定的尺寸按5-2式可計(jì)算出飛輪的重量：由于，所以，此飛輪合格。設(shè)計(jì)總結(jié)在對(duì)市面上的一些常見柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸機(jī)構(gòu)相關(guān)資料的翻閱查詢，使我對(duì)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，在國乘用車中多數(shù)使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)而商用車則多采用柴油機(jī)，其中重要的原因是柴油機(jī)馬力大且省油是商用車最為合適的選擇，而在乘用車中多采用汽油機(jī)的原因是國的柴油品質(zhì)較差且柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展

32、相對(duì)較差，其次體積大噪音大對(duì)于乘用車最基本的舒適型要求更難達(dá)標(biāo)，在汽車工業(yè)強(qiáng)國德國則將柴油機(jī)品質(zhì)發(fā)揮極致，所以在未來的柴油機(jī)技術(shù)發(fā)展具有很大可能性前景瞻望，而本次設(shè)計(jì)恰好是對(duì)JX493ZQL型號(hào)的柴油機(jī)曲軸進(jìn)行基礎(chǔ)改良設(shè)計(jì)，極大引起本人的興致，對(duì)于該改良設(shè)計(jì)抱有極大的追求。在資料收集分析之后進(jìn)一步完成JX493ZQL柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸機(jī)構(gòu)的總成和零部件繪制，在設(shè)計(jì)的過程中，并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行實(shí)際研究，發(fā)掘柴油機(jī)技術(shù)可能性，同時(shí)貼合本設(shè)計(jì)的要求以及實(shí)際需要進(jìn)行改良，其中完成主要步驟如下：設(shè)計(jì)完成主要步驟：1、根據(jù)JX493ZQL柴油發(fā)動(dòng)機(jī)所給出的設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，查詢資料并闡述曲軸的基本性能。2、對(duì)JX493ZQL設(shè)計(jì)要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并匯總。3、JX493ZQL柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的相關(guān)零部件圖紙繪制。4、整合設(shè)計(jì)資料以及自己翻閱查詢資料對(duì)論文進(jìn)行撰寫。通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深的感受到了柴油機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)我們生活的影響和重要性，我們可將機(jī)械設(shè)計(jì)到符合我們需要的標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)機(jī)械的設(shè)計(jì)或者改進(jìn)中，我們可以體驗(yàn)到機(jī)械這種工業(yè)產(chǎn)品魅力以及蘊(yùn)含的各種奧妙無窮的物理學(xué)。機(jī)械設(shè)計(jì)可以讓我們的生活更加美好，提高效率，也能節(jié)約資源，同時(shí)推動(dòng)人類文明的發(fā)展。在設(shè)計(jì)過程中還有要求到對(duì)曲軸相關(guān)零部件的圖紙繪制，在繪制中需要掌握的CAD繪畫