开题报告--4102C柴油机曲轴连杆活塞组改进设计

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1、1 毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告 （学生填表） 学院： 车辆与动力工程学院 2013 年 4 月 9 日 课题名称 4102C 柴油机曲轴连杆活塞组改进设计 学生姓名 专业班级 课题类型 工程设计 指导教师 职称 课题来源 生产 1.设计（或研究）的意义 柴油机技术得以全面的发展，应用领域起来越广泛。大量研究成果表明，柴油机是 目前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能的机型。柴 油机被广泛应用于船舶动力、发电、灌溉、车辆动力等广阔的领域，尤其是在车用动力 方面的优势最为明显，全球车用动力“柴油化”趋势业已形成。 柴油机的发展将着重于改进燃烧过程，提

2、高机械效率，减少散热损失，降低燃料消 耗率；开发和利用非石油制品燃料、扩大燃料资源；减少排气中有害成分，降低噪声和 振动，减轻对环境的污染；采用高增压技术，进一步强化柴油机，提高单机功率；研制 复合式发动机、绝热式涡轮复合式发动机等；采用微处理机控制内燃机，使之在最佳工 况下运转；加强结构强度的研究，以提高工作可靠性和寿命，不断创制新型柴油机。 柴油机的总体设计是在注重节约能源的同时又加强了对排放性的要求，提高了产 品的适用性。对于毕业设计要求，是通过发动机曲轴连杆活塞组的改进设计来提高发动 机的动力性、经济性、降低有害物排放。 对于曲轴的设计要求： 1）具有足够的疲劳强度，以保证曲轴工作可靠

3、。设计时应尽量减小应力集中，加强 薄弱环节。 2）具有足够的刚度，使曲轴变形不致过大，以免恶化活塞连杆和曲轴的工作条件; 同时应避免在工作范围内出现共振， 以防产生过大的扭转、 横向和轴向震动的附加应力。 3）轴颈具有良好的耐磨性。选取适当的轴承材料、轴颈硬度和加工精度，以保证曲 轴和轴承有足够的寿命。 4）曲柄排列应合理，以保证柴油机工作均匀；曲轴平衡性良好，以减小振动和主轴 承最大负荷。 5）材料选择适当，以充分发挥材料强度潜力；具有良好的润滑条件。 2 曲轴的结构形式的选择： 按结构形式曲轴分为整体曲轴和组合曲轴。 整体曲轴结构简单、质量轻、工作可靠、使用广泛，尤其在中高速机上应用更为普

4、 遍。只要设备允许，通常采用整体曲轴。组合曲轴，大型柴油机曲轴，由于受到制造设 备能力的限制，多采用组合曲轴。 主要尺寸确定原则： 1）主轴颈和曲柄销： 主轴颈： 对于低中增压柴油机， d1= （0.700.80） D(D 为缸径 D),主轴颈长度 l1= （0.35 0.50）D。 曲柄销：对于低中增压柴油机，dp=（0.700.80）,曲柄销长度 lP=（0.500.70）D。 2）曲柄臂：中高速柴油机整体曲轴曲柄臂厚度 h=(0.20.3)D;宽度 b=(0.91.3)D。 3）曲轴圆角：曲轴圆角半径 r 应足够大，一般 r/d=0.045,圆角半径过小会使应力集 中严重。 4）具有良好

5、的润滑条件，曲轴主轴颈和曲柄销一般采用压力润滑。 5）平衡块：应根据转速、曲轴结构、曲柄排列、轴承负荷以及对平衡的要求等因素 综合考虑是否配置平衡块。 6）轴承的轴向定位。 7）曲轴端部结构：应根据曲轴的其他结构如机油泵、正时齿轮合理设计自由端和输 出端 8）采用合理的措施，提高曲轴疲劳强度。 曲轴的材料： 曲轴材料一般应根据曲轴工作应力凭经验选取，若能采用曲轴疲劳试验方法选取曲 轴材料最为合理。选取时还应考虑柴油机的用途、生产经验、设备情况以及资源等因素。 曲轴的计算： 初步确定曲轴尺寸后， 需对曲轴进行以下计算， 以检验所设计曲轴是否满足要求： 1） 轴心轨迹和轴承负荷计算，并校核轴颈表面

6、线速度。2）曲轴疲劳强度计算。 3) 平衡计 算。4）扭转振动计算。 根据上述计算结果，决定是否需要修改设计。上述程序反复进行后，确定曲轴的尺 寸、平衡块的大小和布置形式、润滑油道的布置，并完成曲轴的两端的设计，绘制零件 图。对于连杆的设计要求 3 1）结构简单，尺寸紧凑、可靠耐用 2）在保证具有足够强度和刚度的前提下，尽可能减轻重量，以降低惯性力。 3）尽量缩短长度，以降低发动机的总体尺寸和总质量。 4）大小头轴承工作可靠，耐磨性好。 5）连杆螺栓疲劳强度高，连接可靠。 连杆既是传力构件，又是运动件，因此，不能单靠加大连杆的尺寸来提高承载能。 必须从材料、构形设计、热处理季表面强化等方面采取措施，来解决连杆尺寸、重量和 强度、刚度之间的矛盾。 连杆结构类型的选择 单列式柴油机的连杆， 根据大头的结构一般可分为平切口连杆， 写斜切口连杆及整 体式连杆。采用何种切口形式的连杆，要通过气缸孔的直径是否便于拆装和是否便于通 过曲轴箱侧壁上的窗口拆装连杆螺栓。 主要尺寸设计原则 1）连杆长度 l 与结构参数=R/l(R 为曲柄半径)有关。连杆长度越