基于柴油機拆裝的零件設(shè)計與數(shù)控編程說明書

1、鎮(zhèn) 江 高 專ZHENJIANG COLLEGE畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文)基于柴油機拆裝的零件設(shè)計與數(shù)控編程The Design and NC Programing of Mechanical Parts Based on the Destuffing and Assembling of Diesel Engine系 名： 機械工程系 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 二一一年 九 月目 錄第一章 R175A柴油機的工作原理 11.1 柴油機的概述 11.2 柴油機的工作原理 11.2.1 進氣沖程 21.2.2 壓縮沖程 21.2.3 燃燒膨脹沖程 31.2.

2、4 排氣沖程 3第二章 曲軸概述 42.1 曲軸的作用 42.2 曲軸的組成 4 2.2.1主軸頸52.2.2連桿軸頸52.2.3曲柄52.2.4自由端（前端）62.2.5功率輸出自由端（后端）62.3 曲軸的主要技術(shù)要求分析 62.4 曲軸的材料和毛坯的確 7第三章 曲軸的加工工藝73.1 一般曲軸的加工工藝73.2 曲軸加工工藝過程 83.3選擇表面加工方法 8 3.4確定工藝過程方案 83.5選擇加工設(shè)備與工藝裝備103.5.1選擇機床103.5.2選擇夾具 113.5.3選擇刀具113.5.4選擇量具11 3.6 曲軸加工工藝特點113.7 曲軸主要加工工序分析 12第4章 機械加工余

3、量、工序尺寸及公差的確定 144.1工序簡圖 14 4.2 確定工序尺寸 14第五章 數(shù)控編程175.1 數(shù)控編程 17結(jié)論21致謝23參考文獻 24基于柴油機拆裝的零件設(shè)計與數(shù)控編程專業(yè)班級： 學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： 職稱：摘要 通過研究柴油機拆裝視頻并利用相應(yīng)工具進行柴油機的拆裝，理清柴油機所有組成零件的種類和尺寸，團隊協(xié)作，畫出柴油機二維裝配圖。運用所學(xué)知識和技能畫出二維零件圖。選出典型零件進行加工工藝設(shè)計和數(shù)控編程并且利用相關(guān)軟件進行數(shù)控加工仿真。在了解柴油機的基礎(chǔ)上，對曲軸進行進一步的了解。對曲軸的結(jié)構(gòu)、特點、技術(shù)分析、材料、毛坯分析、加工工藝、工藝路線以及數(shù)控編程做出了進一步分析。關(guān)

4、鍵詞：柴油機、裝配圖、零件圖、曲軸、數(shù)控編程The Design and Nc Programing of Mechanical Parts Based on the Destuffing and Assembling of Diesel EngineAbstract through the research of diesel engine disassembly video and the corresponding tool for diesel engine and diesel engine components, clear all types and sizes, teamwor

5、k, draw engine 2D assembly drawing. The use of the knowledge and skills to draw 2D part drawings. Choose the typical parts processing technology design and NC programming and the use of related software for CNC machining simulation. In the understanding of diesel engine on the basis of the crankshaf

6、t, further understanding. On the structure, characteristics, technical analysis, material analysis, blank, processing, process route and NC programming made further analysis.Key words diesel engine, assembly drawings, part drawing, crankshaft, NC programming引 言我們通過研究柴油機拆裝視頻并利用相應(yīng)工具進行柴油機的拆裝，理清了柴油機所有組成

7、零件的種類和尺寸，畫出了柴油機二維裝配圖。并運用所學(xué)知識和技能畫出了二維零件圖。在此基礎(chǔ)上選出曲軸進行加工工藝設(shè)計和數(shù)控編程并且利用相關(guān)軟件進行數(shù)控加工仿真。本次拆裝的柴油機型號為R175A。第一章 R175A柴油機的工作原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，從耕種、排灌、收割、脫粒到加工等作業(yè)，除部分手動以外，均需要有動力機械帶動才能進行。農(nóng)用動力機械常用的有柴機、汽油機和電動機三種。而柴油機在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛，如我國生產(chǎn)的拖拉機、農(nóng)用車都采用柴油機。1.1柴油機的概述柴油機是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所必備的動力機械，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中作用大，用途廣。柴油機是農(nóng)業(yè)機械、農(nóng)用車以及拖拉機的動力來源，它是一種能夠把柴油

8、燃燒時產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換成為機械能的機器。燃料在氣缸內(nèi)燃燒的發(fā)動機稱為內(nèi)燃機。R175A型柴油機是單缸、臥式、水冷、四沖程、高速輕型柴油發(fā)動機。標定功率為4.4千瓦，標定轉(zhuǎn)速2600轉(zhuǎn)分，凈質(zhì)量 68 kg ,編號 NO.004600 ,日期 07 03，工作可靠、性能穩(wěn)定，可作為小型手扶拖拉機、機動三輪車、掛槳、噴灌和農(nóng)副產(chǎn)品加工機械之動力。1.2柴油機的工作原理柴油機的工作是由進氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣這四個過程來完成的，這四個過程構(gòu)成了一個工作循環(huán)。活塞走四個過程才能完成一個工作循環(huán)的柴油機稱為四沖程柴油機。圖1-1說明它的工作理原理。 圖1-11.2.1 進氣沖程 第一沖程進氣，它的任務(wù)是

9、使氣缸內(nèi)充滿新鮮空氣。當進氣沖程開始時，活塞位于上止點，氣缸內(nèi)的燃燒室中還留有一些廢氣。 當曲軸旋轉(zhuǎn)肘，連桿使活塞由上止點向下止點移動，同時，利用與曲軸相聯(lián)的傳動機構(gòu)使進氣閥打開。 隨著活塞的向下運動，氣缸內(nèi)活塞上面的容積逐漸增大：造成氣缸內(nèi)的空氣壓力低于進氣管內(nèi)的壓力，因此外面空氣就不斷地充入氣缸。 進氣過程中氣缸內(nèi)氣體壓力隨著氣缸的容積變化的情況如圖所示。圖中縱坐標表示氣體壓力P，橫坐標表示氣缸容積Vh(或活塞的沖S)，這個圖形稱為示功圖。圖1-1中的壓力曲線表示柴油機工作時，氣缸內(nèi)氣體壓力的變化規(guī)律。從土中我們可以看出進氣開始，由于存在殘余廢氣，所以稍高于大氣壓力P0。在進氣過程中由于空

10、氣通過進氣管和進氣閥時產(chǎn)生流動阻力，所以進氣沖程的氣體壓力低于大氣壓力，其值為0.0850.095MPa，在整個進氣過程中，氣缸內(nèi)氣體壓力大致保持不變。 當活塞向下運動接近下止點時，沖進氣缸的氣流仍具有很高的速度，慣性很大，為了利用氣流的慣性來提高充氣量，進氣閥在活塞過了下止點以后才關(guān)閉。雖然此時活塞上行，但由于氣流的慣性，氣體仍能充人氣缸。 1.2.2 壓縮沖程 第二沖程壓縮。壓縮時活塞從下止點間上止點運動，這個沖程的功用有二，一是提高空氣的溫度，為燃料自行發(fā)火作準備：二是為氣體膨脹作功創(chuàng)造條件。當活塞上行，進氣閥關(guān)閉以后，氣缸內(nèi)的空氣受到壓縮，隨著容積的不斷細小，空氣的壓力和溫度也就不斷升

11、高，壓縮終點的壓力和濕度與空氣的壓縮程度有關(guān)，即與壓縮比有關(guān)，一般壓縮終點的壓力和溫度為：Pc48MPa,Tc750950K。 柴油的自燃溫度約為543563K，壓縮終點的溫度要比柴油自燃的溫度高很多，足以保證噴入氣缸的燃油自行發(fā)火燃燒。 噴入氣缸的柴油，并不是立即發(fā)火的，而且經(jīng)過物理化學(xué)變化之后才發(fā)火，這段時間大約有0.0010.005秒，稱為發(fā)火延遲期。因此，要在曲柄轉(zhuǎn)至上止點前1035°曲柄轉(zhuǎn)角時開始將霧化的燃料噴入氣缸，并使曲柄在上止點后510°時，在燃燒室內(nèi)達到最高燃燒壓力，迫使活塞向下運動。 1.2.3 燃燒膨脹沖程 第三沖程燃燒膨脹。在這個沖程開始時，大部分噴

12、入燃燒室內(nèi)的燃料都燃燒了。燃燒時放出大量的熱量，因此氣體的壓力和溫度便急劇升高，活塞在高溫高壓氣體作用下向下運動，并通過連稈使曲軸轉(zhuǎn)動，對外作功。所以這一沖程又叫作功或工作沖程。 隨著活塞的下行，氣缸的容積增大，氣體的壓力下降，工作沖程在活塞行至下止點，排氣閥打開時結(jié)束。 在圖1-1中，工作沖程的壓力變化這條線上升部分表示燃料在氣缸內(nèi)燃燒時壓力的急劇升高，最高點表示最高燃燒壓力Pz，此點的壓力和溫度為： Pz615MPa， Tz18002200K最高燃燒壓力與壓縮終點壓力之比(PzPc)，稱為燃燒時的壓力升高比， 用表示。根據(jù)柴油機類型的不同，在最大功牢時值的范圍如下：PzPc1.22.5。

13、1.2.4 排氣沖程 第四沖程排氣。排氣沖程的功用是把膨脹后的廢氣排出去，以便充填新鮮空氣，為下一個循環(huán)的進氣作準備。當工作沖程活塞運動到下止點附近時，排氣閥開起，活塞在曲軸和連桿的帶動下，由下止點向上止點運動，并把廢氣排出氣缸外。由于排氣系統(tǒng)存在著阻力，所以在排氣沖程開始時，氣缸內(nèi)的氣體壓力加比大氣壓力高0.0250.035MPa，其溫度Tb10001200K。為了減少排氣時活塞運動的阻力，排氣閥在下止點前就打開了。排氣閥一打開，具有一定壓力的氣體就立即沖出缸外，缸內(nèi)壓力迅速下降，這樣當活塞向上運動時，氣缸內(nèi)的廢氣依靠活塞上行排出去。為了利用排氣時的氣流慣性使廢氣排出得干凈，排氣閥在上止點以

14、后才關(guān)閉。 在圖1-1中，排氣沖程曲線表示在排氣過程中，缸內(nèi)的氣體壓力幾乎是不變的，但比大氣壓力稍高一些。排氣沖程終點的壓力Pr約為0.1050.115MPa,殘余廢氣的溫度Pr約為850960K。 第二章 曲軸的概述2.1曲軸的作用曲軸（圖2-1）是柴油機中最重要的零件之一。它的功用是將活塞和連桿傳來的氣體力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩輸出，以驅(qū)動與其相連的動力裝置，此外還驅(qū)動柴油機本身的配氣機構(gòu)及各種附件。柴油機工作時，曲軸受到很大氣體壓力和慣性力的作用，傳遞很大扭矩，因此曲軸受到拉、壓、彎、扭等周期性交變載荷的作用，可引起曲軸的振動和疲勞破壞。因此要求曲軸具有足夠的強度與剛度；軸頸表面耐磨；在使用轉(zhuǎn)速范圍

15、內(nèi)不發(fā)生扭振、共振現(xiàn)象；具有良好的平衡性，保證柴油機的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，重量輕等。圖2-12.2曲軸的組成曲軸的基本組成，如圖2-2所示，是由主軸頸4、連桿頸3、曲柄2、自由端1和功率輸出端5所構(gòu)成。圖2-21自由端； 2曲柄； 3連桿軸頸； 4主軸頸； 5功率輸出端; 6曲拐； 7平衡塊2.2.1. 主軸頸 它是曲柄的支撐點。安裝在機體主軸承內(nèi)，用螺栓固緊軸承端蓋，曲軸便靠此點運轉(zhuǎn)。為了潤滑，在主軸頸內(nèi)鉆有與連桿軸頸相通的油道。軸頸表面要求較高的加工精度和光潔度。為了提高耐磨性，軸頸表面經(jīng)過高頻淬火或氮化處理。2.2.2 連桿軸頸 連桿軸頸用來安裝連桿大頭的。連桿軸頸表面要求精度和光潔度也很高，與軸

16、頸相同。連桿軸頸一般做成中空的，作為潤油路，亦可利用離心原理使機油進一步凈化，如機油從主軸頸經(jīng)曲柄進入連桿軸頸內(nèi)，隨同連桿軸頸一起高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，機油中較重的雜質(zhì)和膠物質(zhì)被甩向內(nèi)孔外側(cè)，干凈的機油通過一短銅管從油口流到軸頸表面。柴油機檢修時，應(yīng)將附著在連桿軸頸孔內(nèi)壁上的雜質(zhì)清洗干凈。2.2.3 曲柄 它用來連接主軸頸和連桿軸頸。它的長度等于主軸頸中心到連桿軸頸中心間的距離，即曲柄半徑R。曲柄內(nèi)有油道貫通主軸頸和連桿軸頸。因為主軸頸與連桿軸頸不在同一中心線上，它們之間有一偏心距R，通過曲柄連接成整體，這樣就構(gòu)成了一根彎曲的軸曲柄。曲柄是曲軸受力最復(fù)雜而結(jié)構(gòu)最薄弱的環(huán)節(jié)。橢圓形曲柄具有

17、較高的彎曲和扭曲剛度，材料利用率高。為了減少曲軸軸頸與曲柄連接處的應(yīng)力集中，提高曲柄的強度，連接處均采用過渡圓角連接，過渡圓角半徑越大，應(yīng)力集中現(xiàn)象則越小。但是過渡圓角半徑增大，使軸頸承壓面積相應(yīng)縮小，或使柴油機軸向尺寸加大。為了解決這一矛盾，出現(xiàn)了內(nèi)圓弧連接結(jié)構(gòu)形式，即將連接圓弧凹入曲柄平面內(nèi)，這樣既可以使曲軸軸頸以較大圓弧半徑與曲柄相連，又保證軸承具有足夠的承壓面積。2.2.4 自由端（前段） 上面裝有扭振減振器和密封裝置等。2.2.5 功率輸出自由端（后端） 它上面設(shè)有從動裝置連接結(jié)構(gòu)，用以輸出功率。常見連接方式有三種形式。（1）鍵連接。 飛輪連接套與曲軸之間用平鍵或花鍵連接在一起。（2）靜液壓錐度過盈配合連接。 曲軸功率輸出端為一光滑圓錐體，帶有孔的飛輪連接套壓裝在上面，兩者靠一定過盈量緊密壓合在一起。（3）螺栓連接。 在曲軸功率輸出端有法蘭盤，利用螺栓將飛輪連接在上面。 內(nèi)圓弧與外圓弧 曲軸功率輸出端連接方式圖2-32.3 曲軸的主要技術(shù)要求分析（1）.主軸頸、連桿軸頸本身的精度，即尺寸公關(guān)等級IT6，表面粗糙度Ra值為1.250.63m。軸頸長度公差等級為IT9IT10。軸頸