氣缸體設(shè)計(jì)說明書

PAGE35479Q汽油機(jī)氣缸體總成設(shè)計(jì)摘要主要闡述了汽油機(jī)缸體各部分設(shè)計(jì)的要求、方法及其在479氣缸體設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。對缸體重要表面的尺寸、幾何形狀、相互位置提出了嚴(yán)格的公差要求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通過采用龍門式缸體結(jié)構(gòu)、合金鑄鐵材料以及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)來保證其有足夠的強(qiáng)度和剛度，尤其是有足夠的剛度。還特別注減輕其質(zhì)量，改善鑄造和加工工藝性，以求盡量降低成本。關(guān)鍵詞：汽油機(jī),缸體,設(shè)計(jì)TheDesignof479QGasolineEngineBlockAssemblyAbstractThisthesisisconcernedwiththerequestandapproachofeachpartoftheenginecylinderblockindesignaswellastheuseofthe479QAcylinderblock‘sdesign.Itpresentsstricttoleranceintheprincipalsurfacesize,geometryandmutualposition.Whendesigning,ithassufficientintensityandrigidity,especiallythelatter.Itsatisfiestheneedbyadoptingthesemeans-thematerialofthecast-ironofalloy,detaileddesignofstructureetc.Thethesisfocusesonreducingthecostbymeansofreducingthequantity,improvingfoundryandprocessing.Keywords:gasolineengine,cylinderblock;,design目錄摘要 1Abstract 2第一章概述 51.1氣缸分類 61.2氣缸體冷卻方式 71.3氣缸數(shù)量 7第二章缸體的工作情況和設(shè)計(jì)要求 92.1缸體的工作情況 92.2缸體的設(shè)計(jì)要求 9第三章氣缸體方案確定 113.1缸體的結(jié)構(gòu)型式的選擇 113.2缸體結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì) 113.3機(jī)體的支承形式 123.4氣缸的排列方式 133.5曲軸箱的設(shè)計(jì) 143.6機(jī)體冷卻水套 143.7機(jī)體潤滑油道 163.8機(jī)體材料 193.9降噪處理方面 20第四章缸體基本尺寸的確定 21第五章氣缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22第六章缸體的結(jié)構(gòu)工藝性 246.1鑄造工藝性 246.2機(jī)械加工方便性 24第七章提高缸體可靠性的措施 277.1為了提高氣缸套的耐磨性，可以從以下幾方面選擇改進(jìn)措施： 277.2提高缸體鑄件精度 277.21基準(zhǔn)選擇 277.22水套芯做工藝基準(zhǔn) 287.23正確選擇收縮率 287.3氣缸體鑄件氣孔缺陷的防止措施 287.31氣孔的產(chǎn)生分析 287.32氣孔缺陷的防止措施 287.33澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 297.34降低造型材料的發(fā)氣量，提高發(fā)氣速度 29參考文獻(xiàn) 32總結(jié)與展望 34致謝 35附錄：翻譯 36第一章概述氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的主體，它將各個(gè)氣缸和曲軸箱連成一體，是安裝活塞、曲軸以及其他零件和附件的支承骨架。汽缸體一般用灰鑄鐵鑄成，汽缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支撐曲軸的曲軸箱，氣內(nèi)腔為衢州運(yùn)動(dòng)的空間，在汽缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)肋，冷卻水套和潤滑油道等。氣缸體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同，通常把氣缸體分為以下三種形式：一般是氣缸體，龍門式氣缸體，隧道式氣缸體。

氣缸體的工作條件十分惡劣。它要承受燃燒過程中壓力和溫度的急劇變化以及活塞運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈摩擦。因此，它應(yīng)具有以下性能：

①有足夠的強(qiáng)度和剛度，變形小，保證各運(yùn)動(dòng)零件位置正確，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，振動(dòng)噪聲小。

②有良好的冷卻性能，在缸筒的四周有冷卻水套，以便讓冷卻水帶走熱量。

③耐磨，以保證氣缸體有足夠的使用壽命。

氣缸體上部是并列的氣缸筒，目前多鑲有氣缸套。氣缸體的下部是曲軸箱，用來安裝曲軸，其外部還可安裝發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)支架等各種附件。氣缸體大多用鑄鐵或鋁合金鑄造而成，鋁合金缸體成本較高，但重量輕、冷卻性能好，得到越來越廣泛的應(yīng)用。機(jī)體是構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機(jī)體必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度。機(jī)體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。1.1氣缸分類水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體——曲軸箱，也可稱為氣缸體。氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成，氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋，冷卻水套和潤滑油道等。氣缸體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同，通常把氣缸體分為以下三種形式。(1)一般式氣缸體其特點(diǎn)是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。這種氣缸體的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體高度小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點(diǎn)是剛度和強(qiáng)度較差(2)龍門式氣缸體其特點(diǎn)是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度都好，能承受較大的機(jī)械負(fù)荷；但其缺點(diǎn)是工藝性較差，結(jié)構(gòu)笨重，加工較困難。(3)隧道式氣缸體這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動(dòng)軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部裝入。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好，但其缺點(diǎn)是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作，必須對氣缸和氣缸蓋進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一種是風(fēng)冷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套，并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán)，帶走部分熱量，對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。現(xiàn)代汽車上基本都采用水冷多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，對于多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，氣缸的排列形式?jīng)Q定了發(fā)動(dòng)機(jī)外型尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的剛度和強(qiáng)度也有影響，并關(guān)系到汽車的總體布置。按照氣缸的排列方式不同，氣缸體還可以分成單列式，V型和對置式三種。(1)直列式發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的。單列式氣缸體結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，但發(fā)動(dòng)機(jī)長度和高度較大。一般六缸以下發(fā)動(dòng)機(jī)多采用單列式。例如捷達(dá)轎車、富康轎車、紅旗轎車所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)均采用這種直列式氣缸體。有的汽車為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的高度，把發(fā)動(dòng)機(jī)傾斜一個(gè)角度。(2)V型氣缸排成兩列，左右兩列氣缸中心線的夾角γ＜180°，稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī)，V型發(fā)動(dòng)機(jī)與直列發(fā)動(dòng)機(jī)相比，縮短了機(jī)體長度和高度，增加了氣缸體的剛度，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，但加大了發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度，且形狀較復(fù)雜，加工困難，一般用于8缸以上的發(fā)動(dòng)機(jī)，6缸發(fā)動(dòng)機(jī)也有采用這種形式的氣缸體。(3)對置式氣缸排成兩列，左右兩列氣缸在同一水平面上，即左右兩列氣缸中心線的夾角γ＝180°，稱為對置式。它的特點(diǎn)是高度小，總體布置方便，有利于風(fēng)冷。這種氣缸應(yīng)用較少。氣缸直接鏜在氣缸體上叫做整體式氣缸，整體式氣缸強(qiáng)度和剛度都好，能承受較大的載荷，這種氣缸對材料要求高，成本高。如果將氣缸制造成單獨(dú)的圓筒形零件(即氣缸套)，然后再裝到氣缸體內(nèi)。這樣，氣缸套采用耐磨的優(yōu)質(zhì)材料制成，氣缸體可用價(jià)格較低的一般材料制造，從而降低了制造成本。同時(shí)，氣缸套可以從氣缸體中取出，因而便于修理和更換，并可大大延長氣缸體的使用壽命。氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種。干式氣缸套的特點(diǎn)是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁不直接與冷卻水接觸，而和氣缸體的壁面直接接觸，壁厚較薄，一般為1～3mm。它具有整體式氣缸體的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)度和剛度都較好，但加工比較復(fù)雜，內(nèi)、外表面都需要進(jìn)行精加工，拆裝不方便，散熱不良。1.2氣缸體冷卻方式濕式氣缸套的特點(diǎn)是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁直接與冷卻水接觸，氣缸套僅在上、下各有一圓環(huán)地帶和氣缸體接觸，壁厚一般為5～9mm。它散熱良好，冷卻均勻，加工容易，通常只需要精加工內(nèi)表面，而與水接觸的外表面不需要加工，拆裝方便，但缺點(diǎn)是強(qiáng)度、剛度都不如干式氣缸套好，而且容易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。應(yīng)該采取一些防漏措施。為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作，必須對氣缸和氣缸蓋進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一種是風(fēng)冷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套，并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán)，帶走部分熱量，對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。1.3氣缸數(shù)量氣缸數(shù)：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用缸數(shù)有3、4、5、6、8、10、12缸。排量1升以下的發(fā)動(dòng)機(jī)常用三缸，1～2.5升一般為四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，3升左右的發(fā)動(dòng)機(jī)一般為6缸，4升左右為8缸，5.5升以上用12缸發(fā)動(dòng)機(jī)。一般來說，在同等缸徑下，缸數(shù)越多，排量越大，功率越高；在同等排量下，缸數(shù)越多，缸徑越小，轉(zhuǎn)速可以提高，從而獲得較大的提升功率。

1.4課題研究意義從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度出發(fā)，汽車工業(yè)作為支柱產(chǎn)業(yè)，自從1885年德國工程師卡爾.奔馳設(shè)計(jì)制造了第一輛單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)汽車以來，世界汽車工業(yè)從當(dāng)初年產(chǎn)量不足千臺到如今汽車工業(yè)已經(jīng)年產(chǎn)量超過5000萬輛的現(xiàn)代大工業(yè)。在各個(gè)汽車大國中，汽車產(chǎn)業(yè)在其國民經(jīng)濟(jì)中有著很快的生產(chǎn)發(fā)展；它帶有很強(qiáng)的連鎖效應(yīng)，誘導(dǎo)了許多新產(chǎn)業(yè)的崛起；同時(shí)它對其所處地區(qū)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和發(fā)展變化有著深刻而廣泛的影響。從環(huán)境的角度講，作為節(jié)能減排的主要手段之一，汽車的輕量化已成為各大汽車廠商所追求的目標(biāo)。從發(fā)動(dòng)機(jī)角度來講機(jī)體是發(fā)動(dòng)機(jī)中單件質(zhì)量最大的零件，一般都超過發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的1/4，甚至接近1/3。如此一來，世界范圍內(nèi)，針對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)直至發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體等的很多輕量化研究和技術(shù)正在不斷地被研究和改進(jìn)。2009年，我國的汽車銷量以1350萬的成績，超過美國、日本和歐洲大陸，名列榜首。但是這些銷量中的絕大多數(shù)品牌為與我國企業(yè)合作的跨國公司。造成這一局面的主要原因是我國缺少對汽車核心技術(shù)的掌握。所以目前汽車的核心技術(shù)和自主研發(fā)是我國汽車業(yè)所要努力的方向，對我國汽車業(yè)有著至關(guān)重要的意義。我國轎車用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是伴隨著轎車的引進(jìn)而引進(jìn)。目前我國轎車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)主要有三種生產(chǎn)方式：一種是整車生產(chǎn)企業(yè)自己生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)：如上海大眾、東風(fēng)本田上海通用；第二種是由專業(yè)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)廠生產(chǎn)供應(yīng)汽車整車企業(yè)。如沈陽航天三菱汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造有限公司生產(chǎn)4G63、4G64發(fā)動(dòng)機(jī)供給中華2.0L、2.4L、東方之子等車。第三種是采用進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)，如奧迪A6、帕薩特和高爾夫等。發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種能夠把一種形式的能轉(zhuǎn)化為另一種更有用的能的機(jī)器。作為車輛的心臟，發(fā)動(dòng)機(jī)對一輛車有著至關(guān)重要的意義。機(jī)體是構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)的所有主要零件和附件，承受各種載荷。主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。機(jī)體必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度。同時(shí)由于機(jī)體中的有些部位工作環(huán)境較為惡劣，如氣缸受到高溫氣體的影響，故還須兼具有防腐蝕散熱快等特性。機(jī)體中還開有冷卻液水道和油道故其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。本次發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的設(shè)計(jì)，是站在已有發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上的一次自主研發(fā)的嘗試，通過運(yùn)用先進(jìn)的材料和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出一臺自主開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，并使發(fā)動(dòng)機(jī)得到優(yōu)化，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，從機(jī)體這一方面使整車具有更好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，對我國汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自主研發(fā)，改變大量引進(jìn)國外發(fā)動(dòng)機(jī)缺少自主創(chuàng)新的局面有著重要的意義。第二章缸體的工作情況和設(shè)計(jì)要求2.1缸體的工作情況機(jī)體在內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)承受很復(fù)雜的負(fù)荷，氣壓力使機(jī)體受到拉伸。二而此力在傳遞過程中會(huì)使機(jī)體不同部分承受附加的彎矩和扭矩。往復(fù)慣性力和離心力在高速內(nèi)燃機(jī)中回達(dá)到很大的數(shù)值他們也是機(jī)體受到彎曲和扭轉(zhuǎn)的作用。所以機(jī)體應(yīng)當(dāng)具有足夠的剛度以及縱向和橫向彎曲剛度。當(dāng)去肘向外輸出扭矩時(shí)，機(jī)體要受到由側(cè)壓力構(gòu)成的反扭矩的扭轉(zhuǎn)，因此，機(jī)體要有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度。為了保證曲軸主軸承工作可靠，主軸承座應(yīng)有足夠的剛度。為了保證燃燒室密封可靠氣缸體上平面也應(yīng)有足夠的剛度，否則，在燃?xì)鈮毫ψ饔孟骂A(yù)緊氣缸蓋上螺栓密封部位就會(huì)變形漏氣，影響內(nèi)燃機(jī)工作。機(jī)體還是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，它的尺寸較大，是內(nèi)燃機(jī)中最重要的零件，因此，它的重量大小在很大程度上影響內(nèi)燃機(jī)的重量。在設(shè)計(jì)機(jī)體時(shí)要減輕鑄鐵機(jī)體的重量。當(dāng)D>200mm時(shí)，受到鑄鐵材料強(qiáng)度的限制；但當(dāng)D<200mm時(shí)受到鑄鐵工藝最小壁厚的限制。因此，在工作過程不十分強(qiáng)化的中小型內(nèi)燃機(jī)中，機(jī)體強(qiáng)度一般都能滿足要求。但如果設(shè)計(jì)不合理，則不能滿足剛度要求。氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)中最大的零件，且工作環(huán)境極為惡劣，為保證其能正常穩(wěn)定地運(yùn)行并達(dá)到整機(jī)的缸體在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)承受很復(fù)雜的負(fù)荷，除了機(jī)械負(fù)荷外，還伴有強(qiáng)烈的熱負(fù)荷。各缸內(nèi)氣體對氣缸蓋底面和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的均布?xì)鈮毫κ箽飧资艿嚼?，在此力的傳遞過程中使氣缸體不同部分承受附加的彎曲和扭曲。往復(fù)慣性力和離心力在汽油機(jī)高速運(yùn)行中可能達(dá)到很大的數(shù)值，它們也使缸體受到彎曲和扭轉(zhuǎn)作用。當(dāng)曲軸向外輸出扭矩時(shí)，氣缸體要受到由側(cè)壓力構(gòu)成的反扭矩的作用。對于多缸內(nèi)燃機(jī)來說，則在同一時(shí)刻作用在各氣缸上的作用力的反扭矩的大小和方向都是不同的，因此缸體曲軸箱還承受扭曲的作用。2.2缸體的設(shè)計(jì)要求內(nèi)燃機(jī)的機(jī)體構(gòu)成機(jī)器的骨架，機(jī)體內(nèi)外安裝著所有主要零部件和附件。為了保證活塞，連桿，曲軸，氣缸套等主要零件工作可靠耐久，它們必須保持精確的相對位置。因此，必須對機(jī)體重要表面的尺寸，幾何形狀，相互位置等提出嚴(yán)格的公差要求。內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)體承受很復(fù)雜的負(fù)荷，如各缸內(nèi)氣體對汽缸蓋底面和氣缸表面的均布?xì)鈮毫?，活塞作用于各氣缸壁的?cè)向力，曲軸加在各主軸承上的力，支架對內(nèi)燃機(jī)的支撐反力等。這些離的大小，方向隨工況和曲軸轉(zhuǎn)角不斷變化，有些力連作用點(diǎn)也在不斷移動(dòng)。此，即使在內(nèi)燃機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各氣缸蓋螺栓，主軸承螺栓的預(yù)緊力也十分大，是相應(yīng)部分產(chǎn)生很大應(yīng)力和變形。以上各種力是機(jī)體受到交變的拉壓彎扭，產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)。因此，機(jī)體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證它有足夠的強(qiáng)度和剛度，既不產(chǎn)生裂紋和其他形式的損壞，也不出現(xiàn)過大的變形。尤其是機(jī)體與氣缸蓋的結(jié)合處，氣缸或氣缸套滑動(dòng)面，主軸承座等，若剛度不足就會(huì)影響氣缸的密封，加劇摩擦副的磨損，引發(fā)其他機(jī)件的附加應(yīng)力等。由于機(jī)體的形狀復(fù)雜，剛度強(qiáng)度要求高，大多用高強(qiáng)度灰鑄鐵鑄造。機(jī)體的質(zhì)量要占內(nèi)燃機(jī)總質(zhì)量的1/4左右，制造成本約占總成本的1/10，機(jī)體的設(shè)計(jì)要求要特別注意減輕其質(zhì)量和改善其鑄造和加工工藝性。輕型車用汽油機(jī)和某些輕柴油機(jī)，要求機(jī)體輕巧，同時(shí)它們又常在部分負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，負(fù)荷較輕，所以大多采用底面與曲軸軸線基本齊平的平分式機(jī)體。這種機(jī)體高度小，因而輕巧，但相對來說剛度較差。負(fù)荷較重的柴油機(jī)機(jī)體常采用底面大大低于曲軸軸線的機(jī)體，這種機(jī)體常稱為龍門式機(jī)體。機(jī)體裙部下垂深度Ls=（0.6~1.0）D。龍門式機(jī)體雖然比較笨重，但在縱向平面中的抗彎剛度和繞曲軸軸線的扭轉(zhuǎn)剛度顯著提高。不過，龍門式機(jī)體向下是敞口的，兩縱向側(cè)壁會(huì)相對振動(dòng)，而主軸承所在的各隔板會(huì)在縱向發(fā)生振動(dòng)，增強(qiáng)噪聲輻射，特別是激發(fā)油底殼的振動(dòng)和噪聲。為此，可用橫向螺栓把龍門式機(jī)體懸空的裙部牢固聯(lián)接到主軸承蓋上，以提高機(jī)體下部的橫向剛度。用鑄造的下機(jī)座加強(qiáng)機(jī)體顯然特別有效，但比較笨重，且使拆卸曲軸較麻煩。用梯子形的加強(qiáng)板也可達(dá)到加強(qiáng)龍門式機(jī)體下端剛度的目的。l）要有足夠的強(qiáng)度，以承受高溫高壓下的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力。應(yīng)有足夠的剛度．以保證在任何情況下氣缸體的變形較小。2）要有良好的抗磨性能。其內(nèi)表面有一定的珩磨溝紋和貯油孔隙，以保證可靠的潤滑。3）氣缸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇，應(yīng)避免拉缸或咬缸。4）氣缸體應(yīng)制造簡單，維修方便，價(jià)格低廉。缸體的設(shè)計(jì)要求可概括為：合理選擇缸體的結(jié)構(gòu)型式和使用材料；合理設(shè)計(jì)受力部位的結(jié)構(gòu)及形狀；組織好缸體的冷卻和潤滑；缸體的外廓尺寸緊湊，質(zhì)量輕；結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，以有利于“三化”，便于拆裝和維修。第三章氣缸體方案確定3.1缸體的結(jié)構(gòu)型式的選擇缸體的結(jié)構(gòu)形式主要取決于曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)件、配氣機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、輔助系統(tǒng)的型式及其零件尺寸。水冷汽油機(jī)大都采用把氣缸體與上曲軸箱連成整體的缸體型式。這種形式剛度比較大，由于缸體與上曲軸箱之間沒有分箱面，減少了機(jī)械加工量，也減少了缸體與上曲軸箱結(jié)合面處凸緣的支承壁厚，加上由于整個(gè)結(jié)構(gòu)具有較大的剛度，外壁與內(nèi)部隔板都允許薄一些，所有這一切都使整個(gè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量比較輕金屬消耗量較少。缸體的結(jié)構(gòu)型式主要有：平分式，即機(jī)體采用底面與曲軸軸線基本齊平的結(jié)構(gòu)；龍門式，即底面比曲軸低（0.6～1.0）D的結(jié)構(gòu)；隧道式，即曲軸箱的主軸承設(shè)計(jì)在上曲軸箱橫隔板上的結(jié)構(gòu)。這幾種缸體結(jié)構(gòu)在不同程度和范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。平分式曲軸箱的缸體質(zhì)量輕，但剛度較差，一般只用于小功率汽油機(jī)上。龍門式曲軸箱缸體剛度較大，常用于中小型汽油機(jī)和一般柴油機(jī)中。隧道式曲軸箱的缸體結(jié)構(gòu)剛度最大，常用于一般柴油機(jī)、單缸柴油機(jī)和功率較大的汽油機(jī)。而本設(shè)計(jì)的479發(fā)動(dòng)機(jī)缸體工作負(fù)荷大，要求剛度高，所以采用“龍門式”缸體結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@種缸體總體高度較大，在縱向平面的彎曲剛度和繞曲軸線的扭轉(zhuǎn)剛度顯著提高，同時(shí)缸體底面可以以一個(gè)完整的平面與油底殼相配，密封比較簡單。它的壁厚較厚，能適應(yīng)在大負(fù)荷下工作的要求。這個(gè)措施可能會(huì)增加一些缸體的質(zhì)量，但曲軸箱有更多金屬和更大的斷面系數(shù)來承受力和力矩，因而增加了缸體的剛度。氣缸體采用單體式，曲軸箱設(shè)計(jì)成隧道式，使曲軸箱保持有一定的剛度。氣缸體的結(jié)構(gòu)為壓入式氣缸體，氣缸套為合金鑄鐵制造，壓入到鋁合金氣缸體中，鑄鐵氣缸套具有較高的耐磨性，鋁合金散熱片有較好的散熱效果。氣缸體壁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成凹形，頂部和下部較厚、中間較薄。因?yàn)闅飧咨w上的一部分熱量需要通過氣缸上部傳遞出去，為了更好地傳熱，將氣缸上部做得厚一些，同時(shí)，作支承也減少了此處的應(yīng)力集中。氣缸蓋與氣缸體的接觸面積約為活塞頂面積的35％～40％。在下部與曲軸箱支承的地方，為了提高強(qiáng)度，避免應(yīng)力集中，用大的圓弧逐漸加厚支承凸緣。散熱片沿氣缸軸線方向的布置要從最佳散熱狀態(tài)出發(fā)，上端應(yīng)盡可能接近氣缸蓋底平面開始布置，這樣可使氣缸蓋的一部分熱量通過氣缸體上的散熱片傳向外界；而下端散熱片布置到活塞在下止點(diǎn)時(shí)活塞環(huán)所在的位置，以保證活塞環(huán)有效的冷卻。散熱片沿氣缸軸線布置的長度約占?xì)飧组L度的45％～55％。氣缸體與氣缸蓋和曲軸箱之間采用長螺栓直接連接。螺栓要用柔性螺栓，螺栓的布置應(yīng)盡可能均勻，每個(gè)螺栓所負(fù)擔(dān)的壓緊面積盡可能相等，并靠近氣缸外壁。3.2缸體結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)汽油機(jī)缸體的強(qiáng)度和剛度主要取決于金屬的分布，因此必須仔細(xì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)，以求最大限度地利用金屬。在缸體各壁面布置加強(qiáng)筋是進(jìn)一步提高缸體剛度的主要措施，首先應(yīng)該布置在有較大的集中力通過的地方。缸體壁面上的加強(qiáng)筋，設(shè)計(jì)成不易歪曲的三角形。傳遞路線上也設(shè)計(jì)有加強(qiáng)筋。設(shè)計(jì)中每缸采用4個(gè)氣缸蓋螺栓，因?yàn)閺牧χ本€傳遞的角度看，每氣缸周圍布置4個(gè)氣缸蓋螺栓最好，螺栓再多，就不可能實(shí)現(xiàn)這一原則。還應(yīng)使氣缸蓋螺栓與主軸承螺栓位于同一直線上，并且用加強(qiáng)筋連起來。氣缸蓋螺栓的布置除了保證氣缸蓋與氣缸體之間的密封外，還應(yīng)該使氣缸體在受到氣壓力的拉伸力時(shí)變形最小，所以將冷卻水套的外壁靠近缸蓋螺栓布置。當(dāng)氣缸蓋螺栓的布置由于燃燒室密封的需要而不能與主軸承蓋螺栓在同一平面時(shí)，螺栓搭子應(yīng)當(dāng)通過加強(qiáng)筋將力傳遞到主軸承座。當(dāng)氣缸蓋螺栓的中心線距離主軸承蓋螺栓中心線較遠(yuǎn)時(shí)，則將螺栓搭子通過加強(qiáng)筋將力傳遞至氣缸套的下支承隔板。為加強(qiáng)缸體的局部剛度，防止局部地區(qū)產(chǎn)生過大變形，盡可能增加缸體受力和承受彎矩部位的抗拉、抗彎斷面系數(shù)。在基本壁面采用較薄壁厚的同時(shí)，設(shè)計(jì)中加大了局部地區(qū)的壁厚。為使活塞環(huán)容易傳出熱量，設(shè)計(jì)的水套高度尺寸與活塞環(huán)在氣缸上、下止點(diǎn)位置相對應(yīng)。氣缸套和缸體壁之間的最小距離不應(yīng)低于5~6mm，本設(shè)計(jì)為6mm。水套外壁與氣缸蓋螺栓中心線設(shè)計(jì)在同一直線上，避免了錯(cuò)距，使氣缸體不會(huì)受到附加的彎曲變形。為了提高抗振性，減小噪聲，水套外壁設(shè)計(jì)成不斷彎曲的波紋形截面，而不是簡單的大平面，這樣將加大結(jié)構(gòu)剛度。同時(shí)相鄰兩缸間的氣缸蓋螺栓的軸間也靠近剛度較大的側(cè)壁和下面主軸承螺栓的軸線。為減少露在缸體外的管道，在缸體中設(shè)置主油道和分油道。油道的孔徑取決于供油量的大小。根據(jù)479供油的需要，設(shè)計(jì)確定主油道孔徑為12㎜，分油道孔徑為6㎜。本次設(shè)計(jì)采用氣缸和缸體做成一體的結(jié)構(gòu)，為了避免內(nèi)孔的變形，水套的內(nèi)壁基本上不承受缸蓋螺栓的拉伸，所以缸蓋螺栓的安裝孔分布在水套外壁上。這樣有利于氣缸最上部分的充分冷卻。3缸體基本尺寸的確定缸體的基本尺寸主要表現(xiàn)為缸體的寬度、長度及總體高度。3.3機(jī)體的支承形式機(jī)體的支承形式采用全曲軸支承，即在相鄰的兩缸之間都設(shè)置有軸承。如此結(jié)構(gòu)，可使沿曲軸傳來的力和力矩分布較均勻，應(yīng)力集中和軸承負(fù)荷也小，提高了機(jī)體的強(qiáng)度和剛度，對降低機(jī)體噪聲也有很大的幫助。479Q機(jī)體加強(qiáng)筋的分布在設(shè)計(jì)中，汽油機(jī)的機(jī)體選用封閉水套的空間鋼架結(jié)構(gòu)雙層結(jié)構(gòu)，它的強(qiáng)度和剛度主要取決于金屬的分布，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，兩者通過氣缸壁下支承隔板相連，進(jìn)行力的分配和傳遞。同時(shí)按其受力情況和剛度與強(qiáng)度的要求布置各種加強(qiáng)筋，并按需要在局部地方加強(qiáng)壁厚，以優(yōu)化材料的利用，避免應(yīng)力集中。即在發(fā)動(dòng)機(jī)剛度和強(qiáng)度滿足的條件下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能地減輕機(jī)體質(zhì)量，機(jī)體加強(qiáng)筋的分布見圖!。3.4氣缸的排列方式按照氣缸的排列方式不同，氣缸體還可以分成單列式，V型和對置式三種。V型：氣缸排成兩列，左右兩列氣缸中心線的夾角γ＜180°，稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī)，V型發(fā)動(dòng)機(jī)與直列發(fā)動(dòng)機(jī)相比，縮短了機(jī)體長度和高度，增加了氣缸體的剛度，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，但加大了發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度，且形狀較復(fù)雜，加工困難，一般用于8缸以上的發(fā)動(dòng)機(jī)，6缸發(fā)動(dòng)機(jī)也有采用這種形式的氣缸體。3.5曲軸箱的設(shè)計(jì)氣缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來貯存潤滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱為油底殼。油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置和機(jī)油的容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車顛動(dòng)時(shí)油面波動(dòng)過大。油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?.6機(jī)體冷卻水套發(fā)動(dòng)機(jī)是車輛的動(dòng)力源，其工作可靠性在很大程度上決定著車輛工作的可靠性。而影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作可靠性和耐久性的重要因素之一就是熱負(fù)荷。如果發(fā)動(dòng)機(jī)受熱零部件的溫度過高，就可能發(fā)生燒蝕、變形、材料的硬度和強(qiáng)度急劇下降，以及潤滑油膜被破壞甚至結(jié)焦，從而失去工作能力；或者由于活塞頂、氣缸蓋底部和閥座等處的溫度梯度過大引起較大的熱應(yīng)力，使零部件產(chǎn)生破壞。因此，內(nèi)燃機(jī)受熱零部件的適度冷卻是極其必要的。水套不僅可以對發(fā)動(dòng)機(jī)零部件進(jìn)行合理冷卻，而且能夠在冷起動(dòng)和運(yùn)行工況下減少CO和HC污染物排放，降低燃料消耗。研究發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體及缸蓋內(nèi)冷卻水的流動(dòng)狀況的方法主要有數(shù)值模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測試兩種。在設(shè)計(jì)中，為了冷卻氣缸，在機(jī)體上部設(shè)置有冷卻水套。冷卻水套沿氣缸軸向長度，保證活塞環(huán)（主要是氣圖$曲軸箱的結(jié)構(gòu)形式環(huán)）在下止點(diǎn)位置時(shí)，仍在水套范圍之內(nèi)，保證活塞有效地冷卻。水套的結(jié)構(gòu)還使得整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻盡可能均勻。同時(shí)為了使多缸發(fā)動(dòng)機(jī)各缸冷卻均勻和水流速度一致，在機(jī)體內(nèi)設(shè)計(jì)有布水道與分水孔，并且讓水流沿氣缸切線方向或半切線方向流過缸體外壁面.水腔水腔3.7機(jī)體潤滑油道內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，其中一項(xiàng)是增大功率，而增大功率帶來了內(nèi)燃機(jī)各運(yùn)動(dòng)部件摩擦、磨損的加劇和潤滑油溫度升高等問題，使?jié)櫥瑮l件更加苛刻，所以整機(jī)性能的提高對內(nèi)燃機(jī)的可靠性和耐久性提出了更高的要求。因此潤滑已成為提高內(nèi)燃機(jī)可靠性和耐久性的一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。各摩擦零件的良好潤滑，對減少摩擦損失，提高機(jī)械效率，保證發(fā)動(dòng)機(jī)最經(jīng)濟(jì)、最可靠地工作以及對延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用期限具有決定性的意義。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)使用和維修，在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體中設(shè)置了主油道和分油道。其孔徑取決于供油量的大小(設(shè)計(jì)時(shí)主油道孔徑取)，分油道孔徑取進(jìn)油量，由于液壓挺桿要求機(jī)油的壓力不低于5mpa)，含氣量少于0.1%，汽油機(jī)供油系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為4.5mpa。并采用止回閥來防止缸蓋機(jī)油回流。在正常工作時(shí)油道中的止回閥打開，使機(jī)油順利進(jìn)入缸蓋。在停車時(shí)，機(jī)油止回閥處于關(guān)閉狀態(tài)，阻止了缸蓋油道內(nèi)機(jī)油的泄流，有效地防止了空氣進(jìn)入液壓挺桿。機(jī)體的主油道位于機(jī)體的腰部，通往配氣機(jī)構(gòu)、正時(shí)齒輪室和潤滑曲軸的分油道分別與主油道相連，通往主軸承的潤滑油道有五條，一條通往缸蓋進(jìn)行潤滑，另一條是通往正時(shí)（2334），整機(jī)的潤滑示意圖見圖。進(jìn)油道進(jìn)油道主油道主油道主油道主油道回油孔回油孔3.8機(jī)體材料機(jī)體運(yùn)行中受到復(fù)雜的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，因此機(jī)體的材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和良好的鑄造性能，且便于機(jī)械加工，同時(shí)成本低廉。隨著鑄造工藝的提高，鑄鐵機(jī)體諸如散熱性差、摩擦系數(shù)高等問題都已不再制約鑄鐵機(jī)體的發(fā)展，故機(jī)體的材料仍選為鑄鐵。采用整體式結(jié)構(gòu)后，氣缸壁面工作時(shí)會(huì)受到強(qiáng)烈的磨損，又經(jīng)常會(huì)遇到潤滑不良，進(jìn)氣臟污，冷啟動(dòng)以及不正常燃燒的情況，這些都會(huì)造成氣缸壁面的強(qiáng)烈磨損。所以在氣缸工作面的熱處理中添加56，27，,8，29等合金元素，使金相組織均勻，珠光體細(xì)密，高硬度碳化物形成。這能改善氣缸壁面的強(qiáng)度，增加氣缸體的強(qiáng)度。3.9降噪處理方面設(shè)計(jì)479Q汽油機(jī)的過程中，在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取比較成熟設(shè)計(jì)方案的同時(shí)，也大膽地進(jìn)行了創(chuàng)新，在降噪處理方面采用了一些新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在整機(jī)方面采用了柔性傳動(dòng)，清除間隙，減少傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)件等措施(既簡化了工藝，方便維修(又降低了噪聲；連桿小頭孔與活塞銷過盈配合，往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量??；凸輪軸同步齒輪采用斜齒、自動(dòng)補(bǔ)償消除嚙合間隙的主輔齒輪重疊式結(jié)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)無挺桿、搖臂(同時(shí)采用齒形皮帶傳動(dòng)等措施；原材料選用吸音降噪效果好的鑄鐵、鋁合金、塑料、橡膠和粉未冶金件等。在機(jī)體部分則是采用雙曲面拱形薄壁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即機(jī)體曲軸箱裙部設(shè)計(jì)成圓弧狀的結(jié)構(gòu)，這樣在機(jī)體中形成前后、左右互拱的曲面，類似曲軸箱表面噪聲阻尼板。同時(shí)，曲軸的第二、四主軸承座上，在保證機(jī)體具有足夠剛度和強(qiáng)度時(shí)，在其內(nèi)部鑄出了一個(gè)通孔，既能有效地降低機(jī)體的質(zhì)量，又使機(jī)體第一、二缸和第三、四缸相通，這樣能保證發(fā)動(dòng)機(jī)一缸第四章缸體基本尺寸的確定缸體的基本尺寸主要表現(xiàn)為缸體的寬度、長度及總體高度。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體在曲軸箱部分的基本尺寸決定于連桿曲軸組件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的需要，使它們能在氣缸內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)，另一方面使氣缸體外形盡可能緊湊。為此，設(shè)計(jì)根據(jù)連桿運(yùn)動(dòng)軌跡的外包絡(luò)線來確定曲軸箱內(nèi)壁的最小尺寸。為了確保氣缸體與運(yùn)動(dòng)件在任何情況下不相碰，設(shè)計(jì)考慮各個(gè)零件的制造公差、缸體的變形和磨損的影響等因素，留出足夠的間隙。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，曲軸箱的內(nèi)壁與連桿運(yùn)動(dòng)軌跡間的最小距離應(yīng)為5～10mm。本次設(shè)計(jì)取5㎜。應(yīng)該指出，在單列式內(nèi)燃機(jī)中，借加大寬度來提高上曲軸箱的剛度是不合理的，因?yàn)檫@將使外形尺寸和質(zhì)量加大。曲軸箱的寬度決定于連桿螺栓頭部最外點(diǎn)軌跡，從而也決定了氣缸體的寬度。多缸汽油機(jī)的缸體在縱向的主要尺寸是氣缸軸線間的距離L（簡稱氣缸軸距或缸距），為了表征不同缸徑發(fā)動(dòng)機(jī)的緊湊程度，常用氣缸軸距與氣缸直徑之比L/D作為發(fā)動(dòng)機(jī)緊湊性的評價(jià)指標(biāo)。比值L/D主要決定于氣缸或缸套的結(jié)構(gòu)。氣缸單列布置的汽油機(jī)，L主要決定于氣缸的布置。汽車用水冷四沖程汽油機(jī)，為了結(jié)構(gòu)簡單，通常直接在氣缸體中加工出氣缸孔。根據(jù)一般鑄造工藝條件的可能性，氣缸壁最小厚度為4～6mm。這樣，本次設(shè)計(jì)取消了氣缸之間的水套，把相鄰兩氣缸聯(lián)系在一起后，其最小氣缸軸距Lmin=D+(10～12)mm,相對應(yīng)的最小比值L/D為1.10～1.13。本次設(shè)計(jì)取缸距L=79+9=88mm，這一尺寸決定了氣缸體的長度。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的總體高度主要決定于曲軸中心、曲柄半徑、連桿長度、活塞尺寸和曲軸箱外形尺寸等。本次設(shè)計(jì)的缸徑為79mm，活塞行程為90mm，壓縮比為11，從活塞頂面到活塞上裙部下端為53mm，所以缸套總高H=90+13=103mm。上曲軸箱的高度為（0.6～1.0）H，本次設(shè)計(jì)取136mm，所以缸體的總體高度為239mm。第五章氣缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)氣缸體的剛度在很大程度上取決于缸套的型式及其安裝方式。在現(xiàn)代汽油機(jī)上，氣缸的型式有無缸套氣缸、干式氣缸套、濕式氣缸套。經(jīng)過比較，本設(shè)計(jì)中選用了無缸套設(shè)計(jì)，因?yàn)榻^大多數(shù)汽油機(jī)氣缸體采用封閉水套結(jié)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)簡單緊湊，省去缸套裝配面的機(jī)械加工工序，即在水套很薄的情況下也能得到較大的整體剛度，所以兩氣缸之間不需要再加一個(gè)橫隔板?？紤]到大修時(shí)重鏜氣缸的可能性，氣缸壁厚為6~7mm。為了提高氣缸的耐磨性，在機(jī)體材料中加入鎳、鉻、鉬和銅等元素。由于它的結(jié)構(gòu)簡單緊湊，氣缸加工面少，制造成本低，在壽命方面也能滿足經(jīng)常在較輕負(fù)荷下使用汽油機(jī)的要求。而干式氣缸套在制造過程中必須對氣缸體上的座孔進(jìn)行珩磨和對氣缸套的外圓進(jìn)行精磨，而且缸套加工要求高，缸套壁又薄，使加工和裝配困難；濕式氣缸套使缸體的整體剛度下降，且容易產(chǎn)生穴蝕，所以沒有采用。氣缸套一般都用耐磨性好以及鑄造方便、成本低的合金鑄鐵制造。實(shí)踐證明，鑄鐵的金相組織對耐磨性影響很大，而向鑄鐵加入不同的合金可以使鑄鐵的金相組織得到改變，所以設(shè)計(jì)中也采用合金鑄鐵材料。缸套缸套第六章缸體的結(jié)構(gòu)工藝性缸體的尺寸大，形狀復(fù)雜，加工精度和光潔度要求高，是發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)中工序最多、加工最復(fù)雜的零件。因此改善它的結(jié)構(gòu)工藝性，尤其是鑄造工藝性，是十分重要的。6.1鑄造工藝性鑄件設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)力求生產(chǎn)時(shí)造型簡單，起模方便，要有利于大量生產(chǎn)。型芯數(shù)量要盡可能少，且應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，厚度不應(yīng)小于4mm，同時(shí)要安排一定數(shù)量的工藝孔，使型芯定位，支承可靠，出氣通暢，清砂方便。鑄件目前最小壁厚不應(yīng)小于3～5mm，鑄件壁厚盡可能均勻，避免金屬堆積，以防止冷卻緩慢區(qū)域形成縮孔或疏松等缺陷。當(dāng)缸體有局部加厚地方時(shí)，從薄斷面到厚斷面過度圓滑。鑄造圓角要適當(dāng)，以避免應(yīng)力集中。斷面形狀急劇變化或過渡圓角半徑小于3mm，可能會(huì)使鑄件冷卻收縮時(shí)形成裂紋。但鑄件圓角過大會(huì)造成多余的金屬堆積，形成收縮孔。6.2機(jī)械加工方便性缸體設(shè)計(jì)中也應(yīng)充分考慮機(jī)械加工的方便性。現(xiàn)代中小型內(nèi)燃機(jī)一般都是大批生產(chǎn)的，缸體都用專用機(jī)床流水線或自動(dòng)線加工，因此，缸體外形盡可能緊湊、整齊、避免不規(guī)則的突出部位。各附件的安裝面盡量要在水平的或鉛直的平面內(nèi)，避免不必要的高低，更盡量不要用傾斜的平面或孔，以便于加工。同一面上的各孔深度最好相同，孔距不能過小，以便用多軸加工，設(shè)計(jì)缸體外形時(shí)要考慮加工時(shí)可靠定位和夾緊的需要，布置好定位夾緊面或凸臺、定位孔等工藝性結(jié)構(gòu)元件。壁厚都保證9mm.保證散熱均勻壁厚都保證9mm.保證散熱均勻第七章提高缸體可靠性的措施7.1為了提高氣缸套的耐磨性，可以從以下幾方面選擇改進(jìn)措施（1）提高氣缸套內(nèi)表面幾何精度氣缸套內(nèi)孔加工幾何形狀精度高，若與活塞組配合良好，漏氣少，可減少磨損。氣缸套內(nèi)徑尺寸公差為IT7級，內(nèi)表面的圓度為7級，內(nèi)表面粗糙度應(yīng)不大于Ra0.25μm。（2）合理選擇珩磨溝紋珩磨溝紋對氣缸套磨損有影響。交叉珩磨溝紋的夾角為22°～32°，每條溝紋必須切削得很光滑，不得有碎落或疊積物質(zhì)損傷。溝紋平均寬度為10～16Pm，凈度為4～6.5μm，間距為20～30μm。在珩磨溝紋之間凸起“小方塊”是通過一定壓力所產(chǎn)生的。珩磨的溝紋，深寬相宜，且分布均勻。凸起的“小方塊”面積占整個(gè)部分的1/2～1/3，“小方塊”表面不進(jìn)行拋光或磨光，保留原先加工網(wǎng)紋。采用此種珩磨，能使油膜均勻分布，往復(fù)運(yùn)動(dòng)件得到足夠潤滑，可在最小磨損下迅速形成較好的貼合面，同時(shí)機(jī)油消耗量小，壽命延長。（3）氣缸套內(nèi)表面處理氣缸套內(nèi)表面處理主要用鍍鉻、氮化、表面淬硬、噴鍍等。（4）控制氣缸套壁溫氣缸套溫度高于酸性燃燒產(chǎn)物的露點(diǎn)，可減少腐蝕磨損?？紤]到缸套的冷卻要求，第一環(huán)在上止點(diǎn)處不宜超過180℃，一般情況下，要求氣缸套上部溫度在140℃左右，下部約為100～120℃。（5）改進(jìn)氣缸體結(jié)構(gòu)對于風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)，氣缸體應(yīng)該使溫度場分布均勻，增加剛度，減少氣缸體變形，有利于減少磨損。（6）適當(dāng)選擇氣缸套與活塞環(huán)的匹配鑄鐵氣缸套與鑄鐵活塞環(huán)的硬度比值在1～1.12為宜?；钊h(huán)壓力太高，刮油能力強(qiáng)，但環(huán)周的局部壓力過高，會(huì)使油膜破壞造成于摩擦。環(huán)壓力太低，容易漏氣，造成熔著磨損。第一環(huán)鍍鉻或噴鉬，可以提高環(huán)的壽命3～5倍、缸套壽命1～1.5倍。（7）其他措施改進(jìn)空氣和潤滑油的濾清器結(jié)構(gòu)，提高濾清效果?；钊共垮冨a，噴涂石墨對防止拉缸有較好的作用。活塞裙部采用變橢圓形或桶形可減少缸套變形，改善貼合面積，減輕磨損。7.2提高缸體鑄件精度7.21基準(zhǔn)選擇鑄造和機(jī)加工都需要工藝基準(zhǔn)面。缸體上有上千個(gè)尺寸，每個(gè)尺寸在生產(chǎn)中都會(huì)有偏差，構(gòu)成的尺寸鏈有時(shí)很大，這在設(shè)計(jì)上是不被允許的?；鶞?zhǔn)的選擇就是從哪點(diǎn)量起，通過它可嚴(yán)格控制外模尺寸，芯子尺寸、下芯位置以及毛坯幾何形狀精度。加工基準(zhǔn)則用來確定毛坯加工的定位點(diǎn)?；鶞?zhǔn)的選擇要合理而且前后應(yīng)當(dāng)一致。缸體主要是照顧幾個(gè)缸筒尺寸，涉及芯子的精度。水套芯形成缸筒外壁，圓棒芯形成缸筒內(nèi)壁，選用基準(zhǔn)就是要使前后幾個(gè)缸筒尺寸變化最小。7.22水套芯做工藝基準(zhǔn)缸體水套中間工藝孔（出砂孔）中心（即#(/缸中間楔形塊定位）作缸體前后方向基準(zhǔn)，這樣的基準(zhǔn)可將尺寸鏈減為最小，保證了缸筒壁厚的均勻性（即以缸筒外壁加工內(nèi)孔），一般偏差小于1mm)。上下方向靠基準(zhǔn)芯（缸頂芯又稱枕頭芯）定位，即在水套芯上做出與缸蓋通水孔小芯頭，嚴(yán)格控制芯頭高度、水套芯與缸頂面距離為33.7+_1mm，將水套芯與缸頂面芯膠合或螺栓固定，水套芯兩端頭也做出大的工藝孔，（距缸頂面19.2mm)）該孔不僅出砂出氣，還作為高度和寬度方向的加工基準(zhǔn)。該工藝孔的芯頭分別固定在缸體前后端面芯的窩座上，最后鎖合成聯(lián)體，這樣所有砂芯構(gòu)成部位都能保證尺寸精度。本公司鑄造一廠在上世紀(jì)80年代去掉了缸頂芯，直接用裝配夾具將芯頭定位固定在外型上，由于工藝夾具活動(dòng)件多，精度要求又高，生產(chǎn)中夾具誤差再加上芯子誤差，芯子受力較難均衡，砂型中再調(diào)整固定的工作量也大，水套芯破損嚴(yán)重，鑄件砂眼氣孔廢品居高不下。7.23正確選擇收縮率受鐵液成分的影響，正確選擇工裝的收縮率很重要。對高壓造型而言，其經(jīng)驗(yàn)是：長度方向取0.8%高度方向取1%，長度方向受復(fù)雜型芯嚴(yán)重阻礙，故收縮較小?？煽康淖鞣ㄊ菂⒄胀愋丸T件，先選用某一收縮量值，等試驗(yàn)后再予修正。7.3氣缸體鑄件氣孔缺陷的防止措施7.31氣孔的產(chǎn)生分析以479氣缸體為例，此氣缸體屬于典型的干式缸套結(jié)構(gòu)，材質(zhì)是HT250，加銅、鉻。生產(chǎn)過程采用濕型砂工藝，Z148造型機(jī)造型，一箱一件，型砂透氣性為90～140；筒子芯，邊芯為KD100+合脂芯砂、水套芯，穿皮芯為覆膜芯砂和自硬芯砂。由于氣缸體內(nèi)腔形狀復(fù)雜，澆注時(shí)鐵液在澆道和型腔里呈紊流狀態(tài)，極易卷入氣體；鐵液上升時(shí)，由于流動(dòng)的鐵液液面表面張力小，使背壓很大的氣體侵入；氣缸體的水套芯完全浸泡在鐵液中，砂芯只能靠芯頭向外排氣，若排氣不暢則易形成高壓使氣體侵入鐵液；首流鐵液的界面與型砂中的附加物和水分發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體極易使鐵液含氣量增大；砂芯未完全干燥或吸潮后澆注時(shí)也將增加發(fā)氣量。澆注時(shí)鐵液卷入和型芯發(fā)氣侵入到鐵液內(nèi)的氣體，呈氣泡狀存在于流動(dòng)的鐵液中，當(dāng)鐵液靜止時(shí)，鐵液表面首先凝固，將未逸出的部分氣泡留在皮下，形成氣孔缺陷。7.32氣孔缺陷的防止措施通過以上分析，我們主要從以下幾個(gè)方面著手：①砂芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：以大排氣為指導(dǎo)思想，加大芯頭完善砂芯的出氣系統(tǒng)；②澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：調(diào)整澆注工藝，以大孔出流[1]的原則計(jì)算ΣF內(nèi)，合理設(shè)置冒口，調(diào)整ΣF排和ΣF內(nèi)的比例；③造型材料方面，降低造型材料的發(fā)氣量，提高發(fā)氣速度。a砂芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（1）大芯頭的應(yīng)用。傳統(tǒng)的小芯頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是砂芯的芯頭沿鑄件“內(nèi)輪廓”延伸而成（圖la）。生產(chǎn)實(shí)踐證明小芯頭不利于型腔、冒口排氣。小芯頭結(jié)構(gòu)使得砂型與砂芯的配合界面低于鑄件相應(yīng)處的最高輪廓，從而使這一界面對型腔的自然排氣作用能力不能充分發(fā)揮。改用如圖l（b）所示大芯頭結(jié)構(gòu)，就克服了小芯頭結(jié)構(gòu)的不足。b完善砂芯的出氣系統(tǒng)。為了完善砂芯、芯頭、芯座的出氣系統(tǒng)，制芯時(shí)留出連續(xù)的出氣通道，組芯時(shí)保證出氣通道貫通。砂芯的出氣通道通過芯頭與芯座的壓砂環(huán)和上芯頭的封火泥條構(gòu)成，防止鐵液鉆芯頭而堵塞出氣通道。7.33澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1）采用中注式進(jìn)液。采用中注式澆注系統(tǒng)可使鐵液從上下主軸座進(jìn)入（見圖2），最后充滿前部冒口位置，這樣鐵液流動(dòng)平穩(wěn)，又能較好的滿足型腔內(nèi)鐵液充滿后上高下低的良好溫度梯度分布，以提高鑄型上表面的鐵液溫度，延緩上表面凝固時(shí)間，使氣泡能夠逸出。（2）合理的最小截面積ΣF。為了防止鐵液氧化卷入氣體，采用半封閉澆注系統(tǒng)：ΣF直:ΣF橫:ΣF內(nèi)=1.2:1.5:1,澆注系統(tǒng)最小截面積ΣF采用大流量原則計(jì)算。保證大孔進(jìn)鐵液，加快充型速度，在澆注溫度為1390～1420℃時(shí)，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)澆注時(shí)間在25s以上時(shí)，鑄件出現(xiàn)氣孔較多。把澆注時(shí)間控制在18～20s，氣孔明顯減少。（3）冒口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。合理設(shè)置冒口是解決氣孔缺陷重要的措施。我們采用了兩種冒口：一種是排氣冒口，另一種是溢流冒口。前者是為了排除型腔內(nèi)氣體而設(shè)置的，一般要通出型外，分型面上的排氣槽和出氣針也屬這種性質(zhì)。后者的作用是排除型腔的氣體和承接最終充型的前部冷鐵液，并使鐵液中的大部分氣體漂入，還可使鑄件上部的低溫鐵液流出而補(bǔ)充進(jìn)高溫鐵液。溢流冒口設(shè)置在澆口相反的另一端。這種冒口直徑要粗，并通出型外，與鑄件搭接的過道截面積也要盡可能的大，并以一定角度（10°～15°）爬坡形式進(jìn)入冒口，且鑄件與冒口間的距離不要太大。另外，在兩冒口間的平面外補(bǔ)貼上寬10mm，10°～15°的V形爬坡（如圖3），使氣泡順利進(jìn)入冒口也是一項(xiàng)有效的措施。冒口的最小總排氣面積ΣF排過小難以提高澆注速度，易使鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。ΣF排應(yīng)大于澆注截面積ΣF內(nèi)，即ΣF排≥1.3ΣF內(nèi)，順暢排出型腔中的氣體，有利于克服氣孔缺陷。7.34降低造型材料的發(fā)氣量，提高發(fā)氣速度（1）嚴(yán)格控制濕型砂的濕度。濕型砂含有水分，澆注時(shí)水分氣化體積急劇膨大1700倍，如果排氣不暢，型腔內(nèi)的氣壓增高，增大了氣孔傾向。所以必須嚴(yán)格控制濕型砂的濕度＜4.5%。（2）砂芯的二次烘干。水套芯是用酚醛樹脂覆膜砂制成的，硬化層僅約6mm，硬化后的芯砂發(fā)氣量約15ml，而未硬化部分的芯砂發(fā)氣量＞20ml。為了減少水套芯發(fā)氣量，把砂芯再經(jīng)190~200℃烘烤1h，表面成棕黑色，發(fā)氣量接近低發(fā)氣覆膜砂。砂芯表面涂料為醇基快干涂料。由于涂料中含有少量水，涂刷后點(diǎn)火干燥，若干燥不徹底，砂芯存放密集，殘留水分不能完全散失，也會(huì)增加發(fā)氣量。因此，規(guī)定在干燥季節(jié)里，砂芯涂料干燥后必須再存放24h以上才能使用；在多雨季節(jié)里，砂芯需在130～150℃烘干1h后下芯澆注。（3）涂料的使用。生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，涂料不僅防止鑄件粘砂，還可減少鑄件氣孔。這是因?yàn)闅怏w要侵入鑄件中必須滿足P氣＞P靜+P型+P阻。砂芯被高溫鐵液包裹，產(chǎn)生的氣體很容易進(jìn)入鐵液中，如果表面有涂料，可增大P阻，減少氣體進(jìn)入鐵液中。所以，不論覆膜砂芯、自硬砂芯，還是油砂芯都須上涂料，涂料層厚0.3～0.5mm，不得漏涂。（4）選用發(fā)氣速度快的芯砂。發(fā)氣速度快的芯砂其發(fā)氣峰值提前，所產(chǎn)生的氣體完全能在鐵液凝固結(jié)殼前排出。為此采用發(fā)氣速度快的KD100+合脂芯砂制作曲軸箱芯、圓筒芯，效果良好。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸蓋加工工序：工序號工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)機(jī)床夾緊位置量具1銑軸承蓋底面以上表面為基準(zhǔn)臥式銑床左右兩端面游標(biāo)卡尺2軸承蓋上表面以下表面為基準(zhǔn)臥式銑床左右兩端面游標(biāo)