曲軸飛輪設計

1、 目 錄1 緒論1.1 選題背景及意義1.2 汽車發(fā)動機曲軸飛輪組的研究現狀1.3 本次設計的主要任務和目標2 汽車發(fā)動機曲軸飛輪組概述2.1 曲軸2.2 扭轉減震器2.3 飛輪3 汽車動機曲軸飛輪組的設計3.1 汽車動機曲軸飛輪組總體設計方案的確定3.2 汽車發(fā)動機曲軸零件結構設計 （1） 曲軸的概述 （2） 曲軸的設計步驟 （3） 曲軸的結構型式及其選擇 （4） 曲軸材料選擇及毛坯制造 3.2.2 曲軸主要尺寸的確定和結構細節(jié)設計 （1） 主要尺寸 （2） 一些細節(jié)設計 3.2.3 曲軸強度的校核（1） 靜強度計算（2） 連桿軸頸的計算（3） 曲柄臂的計算 3.2.4 曲軸疲勞強度校核（1

2、） 主軸頸的計算（2） 曲柄臂的計算3.3 汽車發(fā)動機飛輪的設計 3.3.1 主要部件的設計 （1） （2）4 結論與展望 參考文獻 致謝 附件緒論近年來隨著社會的發(fā)展，隨著經濟的發(fā)展，汽油機越來越被現代人所認可。其優(yōu)點在于其體積小、重量輕、價格便宜；起動性好，最大功率時的轉速高；工作中振動及噪聲小，因此，在載客汽車，特別是轎車中，汽油機得到了廣泛的應用，特別是在我們國家目前生產的絕大多數轎車，都是采用汽油發(fā)動機作為自己的動力系統。在歐洲，汽油車銷量已占汽車總銷量的很大部分，美國市場的汽油車銷量也在逐漸增加。目前我國汽車行業(yè)內外環(huán)境，包括社會認識、市場供求關系、產品和制造技術，都發(fā)生了許多新的

3、變化。小型運貨車是我國一個特色的運輸車品種，其投資少、運輸能力強、產出大，正好滿足建設節(jié)約型社會、提高資源使用效率的需求，從整個國家來講，具有長遠的戰(zhàn)略意義。目前我國西部地區(qū)仍然大量需要小型載貨車，并且西部經濟有待進一步發(fā)展的地區(qū)隨著發(fā)展農民收入的增加，潛在的市場非常大，農村運輸工具的不足帶動了輕型和低速載貨汽車的發(fā)展，而汽油機的經濟性拉動了輕型汽油汽車的迅速發(fā)展，以及在農村經濟發(fā)展和國家政策的調整潮流下，國內小型農用工程機械市場前景非常好，產銷量迅趨火爆，發(fā)展前景廣闊。 曲軸是發(fā)動機中最重要的零件之一，發(fā)動機的全部功率都是通過它輸出的。而且曲軸是在不斷周期性變化的力、力矩（包括扭矩和彎矩）的

4、共同作用下工作的，極易產生疲勞破壞。曲軸形狀復雜，應力 集中嚴重，因此設計中必須使曲軸有足夠的疲勞強度，以保證正常工作。曲軸是汽油發(fā)動機的重要零件。它可以是有若干個相互錯開一定 角度的曲柄（或曲拐）加上功率輸出端和自由端構成的。每個曲柄又 是由主軸頸、曲柄銷及曲柄臂組成。曲軸的作用是把活塞的往復直線運動變成旋轉運動，將作用在活塞的氣體壓力變成扭矩，用來驅動工作機械和汽油機發(fā)動機各輔助系統進行工作，曲軸在工作時承受著不斷變化的力，慣性力和它們的力矩作用，受力情況十分復雜。其精度要求非常高，它的加工質量對內燃機的工作性能，對裝配勞動量都有很大影響。因此，各要素的尺寸精度，位置精度和表面質量要求相當

5、高。 曲軸中幾個主要加工表面，連桿表面，軸承軸頸及錐面鍵槽的精度要求都較高，連桿軸頸需經過拋光。所以研究曲軸加工工藝對曲軸的生產具有一定的實際意義。1.2汽車曲軸飛輪組的研究現狀 曲軸是在不斷變化的氣體壓力、往復和旋轉慣性力以及它們的力矩（轉矩和彎矩）共同作用下工作的，使曲軸既受扭轉又受彎曲，產生疲勞應力狀態(tài)，設計曲軸時，應保證它有盡可能高的彎曲和扭轉強度。曲軸各軸頸在很高的比壓下以很大的相對速度在軸承中相對滑動，由于曲軸運轉工況變化劇烈，有時不能保證液體潤滑，使曲軸壽命大大降低。所以設計曲軸時要使其摩擦表面耐磨。目前，美國、德國、日本等汽車工業(yè)發(fā)達國家都正致力于開發(fā)綠色環(huán)保高性能發(fā)動機，傳統

6、的曲軸材料和制造工藝已無法滿足其功能要求。這些汽車工業(yè)發(fā)達國家對曲軸加工十分重視，并不斷改進曲軸加工工藝。而國內目前的曲軸材料、加工技術等方面十分落后，但隨著中國加入WTO，國內一些曲軸生產廠家已經意識到形式的緊迫性，為了提高產品競爭力，引進了許多先進的設備和技術，使國內的曲軸生產水平有了很大的提高，但總體上仍落后于日本和西方發(fā)達國家。 飛輪的作用是調節(jié)曲軸轉速變化，穩(wěn)定轉速。飛輪的關鍵尺寸是外徑，對于灰鑄鐵飛輪，圓周圓周速度不要超過35-50m/s，否則容易造成由于離心力過大，材料的抗拉不足而使飛輪損壞及材料碎裂飛出的事故。本次設計的汽油機飛輪采用灰鑄鐵材料。1.3本次設計的主要任務和目標主

7、要任務和目標 此次我設計的是曲軸飛輪組。曲軸是內燃機最主要的部件之一。它的尺寸參數在很大程度上決定并影響著內燃機的整體尺寸和重量，內燃機的可靠性和壽命也在很大程度上取決于曲軸的強度。因此，設計內燃機時必須對曲軸強度進行嚴格的安全校核。近年來發(fā)動機動力性和可靠性要求不斷提高，曲軸的工作條件越來越不好，曲軸的強度問題也越來越復雜。此外，曲軸的平衡也是曲軸設計時的一個重要問題，既要滿足平衡又要減少平衡重質量?，F總結如下： 1.通過此次對汽車曲軸的設計，了解熟悉發(fā)動機工作的原理， 熟悉曲軸是怎樣工作的。 2.確定對曲軸研究的的方案。 3.對汽車曲軸飛輪進行整體式、各零件的設計。 4進行三維建模畫圖練習

8、，對曲軸飛輪三維建模畫圖設計 。 5.撰寫說明書，做好總結。2 汽車發(fā)動機曲軸飛輪組概述 曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪、扭轉減震器、皮帶輪、正時齒輪（或鏈條）等組成。如右圖所示是曲軸飛輪組的總體結構。 曲軸飛輪組的功用曲軸是在不斷變化的氣體壓力、往復和旋轉慣性力以及它們的力矩（轉矩和彎矩）共同作用下工作的，使曲軸既受扭轉又受彎曲，產生疲勞應力狀態(tài)，曲軸的作用是把活塞的往復直線運動變成旋轉運動，將作用在活塞的氣體壓力變成扭矩，用來驅動工作機械和汽油機發(fā)動機各輔助系統進行工作，曲軸在工作時承受著不斷變化的力，慣性力和它們的力矩作用，飛輪主要有以下作用：1、儲存動能，使曲軸轉速均勻；2、驅動輔助裝置；

9、3、正式調整角度用。飛輪的設計原則是在保證質量盡可能小的前提下具有足夠的轉動慣量，因而輪緣常做的寬厚2.1 曲軸2.1.1 曲軸的構造 曲軸由若干個單元曲拐組成。一個曲柄銷（連桿軸頸）、左右兩個曲柄臂和左右兩個主軸頸構成一個單元曲拐裝正時齒輪的一端稱為自由端（前端），另一端用來裝飛輪，稱為輸出端（后端）。2.1.2 曲軸的分類 曲軸分為整體式和組合式兩大類。 整體式曲軸的結構是整體的，它的毛坯由整根材料鍛造或用鑄造方法澆注而成。整體式曲軸具有工作可靠、質量小的特點，而且剛度和強度較高，加工表面也比較少，是中小型發(fā)動機和曲軸廣為應用的結構形式。只要工廠有條件制造，設計上總是盡量采用整體結構。但是

10、，當曲軸尺寸較大，曲拐數較多時，這種曲軸的加工比較困難，需要用大的專用設備，而且容易因某一部分加工不合格或使用中損壞，而導致整根曲軸報廢。整體式曲軸一般與滑動軸承配合。但是，單缸發(fā)動機的整體式曲軸卻往往與滾動軸承配合，借以提高機械效率和降低對軸承的潤華要求。組合式曲軸是指先把曲軸分成很多便于制造的單元體，然后將各部分組合裝配而成。按劃分單元體的不同，又可分為全組合式曲軸和半組合式曲軸。大功率柴油機和小型發(fā)動機上常采用這種組合式結構的曲軸。因為大功率汽油機的曲軸粗而長，采用整體式結構則加工困難，有的甚至無法加工。這時只得采用組合式結構。小型單缸發(fā)動機因結構和潤滑系統的簡化，連桿軸承一般采用滾針（

11、柱）軸承，這時把連桿大頭做成整體式，其曲拐必須采用可分開的組合結構才能進行裝配。在中型高速內燃機上，這種組合式曲軸用的不多。2.1.3 曲軸的功用 曲軸是承受連桿傳來的力，并將其轉變?yōu)榕ぞ?，然后通過飛輪輸出，另外，還用來驅動發(fā)動機的配氣機構及其他輔助裝置（如發(fā)電機、風扇、水泵、轉向油泵等）。在發(fā)電機工作中，曲軸承受周期性變化的氣體壓力、旋轉質量的離心力和往復慣性力以及他們的力矩的共同作用，使曲軸承受彎曲與扭轉載荷，產生疲勞應力狀態(tài)。為了保證工作可靠，因此要求曲軸具有足夠的剛度和強度，各工作表面要求耐磨而且潤滑良好，還必須有很高的動平衡要求。 曲軸組成曲拐：由一個連桿軸頸和它兩端曲柄及主軸頸構成

12、2.曲軸的支撐方式主軸頸是曲軸的支撐部分，通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承支座中。曲軸的支承方式一般有兩種，一種是全支承曲軸，另一種是非全支承曲軸。 全支承曲軸 非全支撐曲軸 優(yōu)點提高曲軸的剛度和彎曲強度 ，使發(fā)動機總體減輕主軸承的載荷。 縮短了曲軸的強度，使發(fā)動機總體長度，有所減小。 缺點曲軸的加工表面增多，主軸 承數增多，使機體加長。主軸承載荷較大 應用柴油機一般多采用此種支 撐方式。 承受載荷較小的汽油機可采用此種支撐方式。 3.曲柄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鑄有（或緊固有）平衡重塊。4.曲拐的布置 1）各缸的做功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動機運轉平穩(wěn)

13、。 2）連續(xù)做功的兩缸要盡量遠些，最好是在發(fā)動機前半部和后半部交替進行。 3）避免進氣重疊。 4）V型發(fā)動機左右氣缸盡量交替做功。 5）曲拐布置盡可能對稱、均勻以使發(fā)動機工作平衡性好。2.2 曲軸扭轉減震器 在發(fā)動機工作過程中，連桿作用在曲軸上的力呈周期性變化。這樣就會使質量較小的曲拐相對于質量較大的飛輪有扭轉擺動（曲拐轉速較飛輪轉速忽快忽慢），這就是曲軸的扭轉振動。當這種扭轉振動的自振頻率與連桿傳來的呈周期性變化的激振頻率成整數倍關系式時，曲軸便會產生共振。這種現象既損失發(fā)動機的功率，也會破壞曲軸和裝在上面的驅動齒輪、鏈輪、鏈條等附件，嚴重時甚至將曲軸扭斷。為消除這種現象，曲軸前端裝有扭轉減

14、振器。（1）曲軸扭轉減震器的功用 概念：當發(fā)動機工作時，曲軸在周期性變化的轉矩作用下，各曲拐之間發(fā)生周期性相對扭轉的現象稱為扭轉振動 危害：當發(fā)動機轉矩的變化頻率與曲軸扭轉的自振頻率相同或成倍數時，就會發(fā)生共振。共振時扭轉振幅加大，并導致傳動機構磨損加劇，發(fā)動機功率下降，甚至使曲軸斷裂 功用：為了消減曲軸的扭轉振動，現代發(fā)動機多在扭轉振幅最大的曲軸前端裝置扭轉減震器 曲軸扭轉減震器有硅油扭轉減震器和膠扭轉減震器兩種。硅油扭轉減震器 由鋼板沖壓而成的減震器殼體與曲軸連接。側蓋與減震器殼體組成密封腔，其中滑套著扭轉振動慣性質量。慣性質量與密封腔之間留有一定的間隙，里面充滿高粘度硅油 當發(fā)動機動作時

15、，減震器殼體與曲軸一起旋轉、一起振動，慣性質量則被硅油的粘性摩擦阻尼和襯套的摩擦力所帶動。由于慣性質量相當大，因此它近似作勻轉動，于是在慣性質量與減震器殼體間產生相對運動。曲軸的振動能量被硅油的內摩擦阻尼吸收，使扭振消除或減輕。 橡膠扭轉減震器震器殼體與曲軸連接，減震器殼體與扭轉振動慣性質量粘結在硫化橡膠層上。發(fā)動機工作時，減震器殼體與曲軸一起振動，由于慣性質量之后于減震器殼體，因而在兩者之間產生相對運動，使橡膠層來回揉搓，振動能量被橡膠的內摩擦阻尼吸收，從而使曲軸的扭振得以消減。 2.3 飛輪 飛輪是一個很大的圓盤，其主要功用是將在做功過程中輸入于曲軸的功能的一部分貯存起來，用以在其他過程中

16、克服阻力，帶動曲柄連桿機構越過上，下止點。保證曲軸的旋轉角速度和輸出扭矩盡可能均勻，并使發(fā)動機有可能克服短時間的超載荷，此外，飛輪又往往用作摩擦式離合器的驅動件。 飛輪功用：能量存儲器，保證發(fā)動機運轉平。摩擦式離合器的主動件。輪緣上鑲嵌起動用飛輪齒圈刻有上止點記號，用于調整點火正時、噴油正時或配氣正時。3 汽車動機曲軸飛輪組的設計3.1 汽車動機曲軸飛輪組總體設計方案的確定 汽油機設計是一項復雜的工作，它的許多零件是在經受高溫，高應力和劇烈摩擦的苛刻條件下工作的。因此，我們在設計的時候，首先要根據實際需要來確定設計的目的和要求。 （1）功率和轉速 作為動力機械，使用者對汽油機第一位的要求是應該

17、能夠在規(guī)定轉速下發(fā)出所要求功率。轉速和功率的具體數據是根據用途來確定的，它在設計中一般會給出，要求設計者能夠按要求設計產品。 （2）汽油機的經濟性 汽油機的經濟性包括：汽油機的使用價值應該盡量大，而為使用汽油機所必須付出的代價應盡量小。 （3）高的工作可靠性和足夠的使用壽命。 （4）汽油機外廓尺寸的緊湊和質量 在許多動力裝置中，為了能有更多的有用空間，希望汽油機本身占用的空間縮至最小，即要求汽油機的設計緊湊，空間占用小，汽油機的質量減小，質量小是我們追求的目標。質量小在某種程度上表明所耗用的金屬質量少。 （5）汽油機設計的三化問題 所謂三化，指產品系列化，零部件的通用化和設計的標準化。 （6）

18、汽油機的可靠性及其他 工作可靠是汽油機應該具有的起碼性能，否則其他性能將無從談起。3.1.1 汽油機的主要參數 參數要求序號 工作過程計算參數單位數值1設計指標有效功率kw742標定轉速r/min52003最大扭矩Nm1554設計最大扭矩轉速r/min38005最低穩(wěn)定轉速r/min6缸徑m817沖程m8壓縮比9.59缸數410燃料汽油本次設計的汽油發(fā)動機參數如下：3.2 汽車發(fā)動機曲軸零件結構設計（1）概述曲軸是發(fā)動機的主要運動件，其性能直接影響著發(fā)動機的可靠性和壽命。隨著發(fā)動機強化指標的不斷提高，曲軸的工作條件更加苛刻。由于周期性變化的氣體壓力，往復和旋轉運動引起的慣性力以及它們的彎扭拒共

19、同作用，使得曲軸在工作過程中既彎曲又扭轉，還要承受一定的沖擊載荷，軸頸表面受到磨損，曲軸的主要失效形式是疲勞斷裂和軸頸表面的嚴重磨損，統計分析表明，破壞的曲軸中有80%左右是由彎曲疲勞產生的。因此，在設計曲軸時，必須正確選擇曲軸的尺寸參數、結構形式、材料與工藝，使其具有較高的疲勞強度，剛度及良好的動態(tài)特性。曲軸是在不斷周期性變化的氣體壓力、往復和旋轉運動質量的慣性力以及它們的力矩（扭矩和彎矩）共同作用下工作的，使曲軸既扭轉又彎曲，產生疲勞應力狀態(tài)。實踐與理論表明，對于各種曲軸，彎曲載荷具有決定性意義，而扭轉載荷僅占次要地位（不包括因扭轉振動產生的扭轉疲勞破壞）。曲軸破壞的統計分析表明，80%左

20、右是由彎曲疲勞產生的。因此，曲軸結構強度研究的重點是彎曲疲勞強度。曲軸形狀復雜、應力集中現象相當嚴重，特別在曲柄至軸頸的過渡圓角區(qū)、潤滑油孔附近以及加工粗糙的部位應力集中現象尤為突出。曲軸各軸頸在很高的比壓下，以很大的相對速度在軸承中發(fā)生滑動摩擦。這些軸承在實際變工況運轉條件下并不總能保證液體潤滑，尤其當潤滑油不潔凈時，軸頸表面遭到強烈的磨料磨損，使得曲軸的實際壽命大大降低。曲軸是曲柄連桿機構中的中心環(huán)節(jié)，其剛度亦很重要。如果曲軸彎曲剛度不夠，就會大大惡化活塞、連桿、軸承等重要零件的工作條件，影響它們的工作可靠性和耐磨性，甚至使曲軸箱局部損壞。曲軸扭轉剛度不足則可能在工作轉速范圍內產生強烈的扭

21、轉振動；輕則引起噪音，加速曲軸上齒輪等傳動件的磨損；重則使曲軸斷裂。綜上所述，曲軸設計時應符合以下要求：1有足夠的疲勞強度，以保證曲軸工作可靠。設計時應盡量減少應力集中，加強薄弱環(huán)節(jié)；2有足夠的剛度，使曲軸變形不致過大；3頸具有良好的耐磨性。應根據軸頸比壓，選取適當的軸承材料、軸頸硬度和加工精度，以保證曲軸和軸承有足夠的壽命；4柄排列合理，以保證柴油機工作均勻；曲軸平衡性好，以減小振動和主軸承最大負荷；5料選擇適當，以充分發(fā)揮材料強度潛力。所有這些要求，在高速內燃機的條件下，都應該在輕的結構重量下實現。同時，隨著內燃機的不斷發(fā)展，各項指標的強化，曲軸的結構也應留有發(fā)展的余地。不難看出，上述強度

22、、剛度、耐磨、輕巧的要求之間是存在矛盾的。例如，為了提高曲軸的剛度而增大主軸頸和曲柄銷直徑，對軸承工作而言，可以降低軸承比壓，但高轉速下軸承圓周速度變大，從而引起摩擦功率損失增加，軸承溫度升高，降低了軸承工作的可靠性。此外，曲柄銷的增大，使得連桿大頭以更大的比例加大加重，軸承的離心負荷加大。這時，可能引起采用斜切口連桿的必要，而這種連桿剛性差，而且制造成本較高。曲柄銷加大帶來的曲軸連桿系統旋轉質量的加大，可能使剛度對扭轉帶來的好處得而復失。正是這些內在的矛盾推動著曲軸的發(fā)展，而在曲軸強度矛盾的總體中，應力集中處的最大應力與該力作用點的材料抗力是它的主要矛盾。影響這個主要矛盾的主要因素有：曲軸的

23、結構、材料和加工工藝等三方面，這三種因素各自有獨立的作用，相互又有影響，必須辨證地進行分析，在設計曲軸時，不應只注重結構尺寸的設計一個方面。由于曲軸受力復雜，幾何斷面形狀比較特殊，在設計曲軸時，至今還沒有一個能完全反映實際的理論公式可供通用。因此，目前曲軸的設計主要是依靠經驗設計，即利用許多現有的曲軸結構與尺寸的統計資料。借以初步確定曲軸的基本尺寸，然后進行結構細節(jié)的設計、強度復核、曲軸樣品試驗，最后確定曲軸的結構、尺寸與加工工藝等。（2）曲軸的設計步驟曲軸設計在汽油機總體設計階段就開始進行。設計步驟大致如下：1根據汽油機的用途，強化程度，生產批量，缸心距以及活塞行程等參數，選擇適當的曲軸材料

24、，結構形式，毛坯制造方法及必要的強化工藝。2依據汽油機相似原則以及設計者的經驗，初步選定曲柄銷，主軸頸和曲柄臂的尺寸。3根據汽油機沖程數，氣缸數目和排列方式，發(fā)火順序，從保證扭矩均勻，平衡性良好，主軸承負荷不要過大等原則出發(fā)確定曲柄排列。曲軸計算：初步選定曲軸尺寸后，需對曲軸進行平衡性計算和曲軸疲勞強度計算，以驗證所設計曲軸是否滿足前述各項設計要求。根據上述計算結果，決定是否需要修改設計。上述方法需反復進行，并最終確定曲軸的尺寸，平衡塊的大小和布置方式，潤滑油道的布置，完成曲軸兩端的設計，繪制出曲軸零件圖。（3）曲軸的結構型式及其選擇一、按支承方式曲軸分為全支承曲軸和非全支承曲軸。全支承曲軸是

25、每兩個（V型發(fā)動機為兩排）氣缸間均設有主軸承的曲軸；而非全支承曲軸是每隔兩個（V型發(fā)動機為兩排）氣缸設有一個主軸承的曲軸。由于柴油機的爆發(fā)壓力較高，因而一般都采用全支承曲軸；僅有個別小缸徑柴油機為縮短缸心距，減少主軸承數，采用非全支承曲軸。按結構型式曲軸分為整體曲軸和組合曲軸。1、整體式曲軸整體式曲軸的毛坯是由整根鋼料鍛造或用鑄造方法澆鑄出來的。整體式曲軸結構簡單，重量輕，工作可靠，而且剛度和強度較高，加工面也比較少，在中高速柴油機上應用非常普遍。2、組合式曲軸組合式曲軸是把曲軸分成很多便于制造的單元體，然后將各部分組合裝配而成。按劃分單元體的不同，又可分為全組合式曲軸與半組合式曲軸。大功率柴

26、油機和小型二沖程發(fā)動機上常采用組合式曲軸。（1）、圓盤式組合曲軸這種曲軸的每個曲柄單獨制造，然后用螺釘聯成一根完整的曲軸。圓盤式組合曲軸各曲柄相同，這使得系列產品的曲軸制造十分方便。在使用中若發(fā)現某曲軸損壞，可單獨更換損壞的曲柄，而不需要報廢整個曲軸。此外，由于這種曲軸各曲柄單獨制造，因而不需要大型設備，機械加工簡單。這種曲軸由于結構復雜，加工精度高，因而僅少數機型采用。（2）、套合式曲軸（全套合或半套合）它的曲柄銷，主軸頸，曲柄臂均分開制造，然后用“紅套”或液壓壓入等方法連接起來。軸和孔的配合的過盈量是軸頸的1.4-1.8。為了減小應力集中，軸頸與曲柄臂相配合部分的直徑加大到軸頸直徑的1.0

27、51.1倍。目前，套合式曲軸主要應用于曲柄半徑大于400500mm的大型低速柴油機，其中半套合式曲軸應用較多。（3）、分段式曲軸大型曲軸由于受到加工設備的限制，往往將曲軸分段制造，然后用凸緣連接起來，這種曲軸稱為分段式曲軸。圖3-1綜上所述，此次設計采用整體式曲軸。由于此次設計的是直列兩缸柴油機，故選用平面（圖3-1）布置，曲柄互成空間180夾角，靜平衡但動不平衡，該方案的不平衡系數較小，易于采取平衡措施，而且此次設計的汽油機，采用該布置第二階往復慣性力較小，可以不考慮。（4）曲軸材料選擇及毛坯制造常用的曲軸材料有可鍛鑄鐵，合金鑄鐵，球墨鑄鐵，碳素鋼和合金鋼等，相應的毛坯也分為鑄造與鍛造。鍛造

28、曲軸一般采用中碳鋼或者合金鋼制造，毛坯生產需要大型鍛壓設備，雖然毛坯尺寸比較精確，減少了加工余量，提高了材料利用率，此外，鍛造能夠使材料的金屬纖維成方向性排列，纖維方向和曲軸形狀大致相符，這大大提高了曲軸的抗拉強度和彎曲疲勞強度。但是鍛造曲軸成本過高，大約是球鐵曲軸的3-7倍。雖然鑄造曲軸主要是球鐵曲軸有很多缺點，例如彎曲疲勞強度比較低，較容易發(fā)生斷裂，相同尺寸的球鐵曲軸與鍛造曲軸相比，剛度差。但它的優(yōu)點也相當明顯，例如球墨鑄鐵曲軸經正火處理后的機械性能已接近蔌超過一般的中碳鋼，盡管鋼的疲勞強度比球墨鑄鐵高，但曲軸的結構復雜，鋼曲軸難免會有油孔、過渡圓角和材質上留有缺陷面造成應力集中，從面降低

29、了曲軸的疲勞強度。球鐵可以鑄造出復雜的曲軸形狀，使其應力分布均勻，且球墨鑄鐵對缺口敏感度低、變形小，使球墨鑄鐵曲軸的實際彎曲的扭轉疲勞強度與正火中碳鋼相近。球鐵曲軸的耐磨性好，吸振能力強，有較好的自潤滑和抗氧化性能。綜上分析，我采用球墨鑄鐵曲軸。3.3.1曲軸主要尺寸的確定和結構細節(jié)設計 （1）主要尺寸 綜合以上考慮，確定主要尺寸如下： 主軸頸直徑D1=（0.55-0.65)D=50mm 主軸頸長度L1=29mm 曲柄銷直徑D2=(0.55-0.65)D=46mm 曲柄銷長度L2=(0.35-0.45)D2=29mm 曲柄臂厚度h=(0.2-0.25)D=17mm 曲柄臂寬度b=(0.8-1.

30、2)D=100mm根據主軸頸長度和曲柄銷長度以及曲柄臂的厚度，確定缸心距為L=2h+L1+L2=92mm （2）一些細節(jié)設計 1 油道布置 軸承的工作能力在很大程度上取決于潤滑條件。曲軸主軸頸和曲柄銷一般采用壓力潤滑。曲軸上油道與油孔的設計，對于曲軸軸承的潤滑及曲軸強度都有重要的影響，因此必須十分慎重地選擇油道的方案和確定油孔的位置。潤滑油通常先進入主軸承再進入連桿軸承。將機油輸送到曲軸軸承中去的供油方法有兩種： 3-11、分路供油 多數柴油機采用這種供油方法。潤滑油由主油道直接送到各主軸承。2、集中供油 主軸承采用滾動軸承時需采用集中供油。集中供油多采用所謂假軸承結構。假軸承上也澆有一層軸承合金。潤滑油從假軸承通過軸頸上的油孔進入曲軸內腔。確定主軸頸和曲柄銷上油孔定位時，既要考慮到潤滑和軸瓦的冷卻，又要對軸頸強度削弱最小。從保證潤滑考慮，希望主軸頸油孔開在最大軸頸壓力作用線方向。曲柄銷油孔開在壓力最小的地方，以保證連桿軸承供油充足。曲柄銷最小負荷通常位于曲柄銷平面以曲柄銷軸心為中心向著曲軸旋轉方向導前角的地方，角可由軸心軌跡圖求出。從強度觀點考慮，油孔不應位于曲柄平面內而應在曲柄垂直平面內。因為在曲柄垂直平面內，曲柄銷表面彎曲應力和扭轉切應力都比較小。因此應兼顧上述兩項要求來確定油孔的位置