內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)期末復(fù)習(xí)-袁兆成-精簡版

內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)第一章內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)總論第二章曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析第三章內(nèi)燃機(jī)的平衡第四章曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)第五章配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)第六章曲軸飛輪組設(shè)計(jì)第七章連桿組設(shè)計(jì)第八章活塞組設(shè)計(jì)第九章內(nèi)燃機(jī)滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)第十章機(jī)體與缸蓋設(shè)計(jì)第十一章內(nèi)燃機(jī)冷卻與潤滑系設(shè)計(jì)第一章內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)總論第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)的一般流程第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)第四節(jié)內(nèi)燃機(jī)主要參數(shù)的選擇第五節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的發(fā)展第三節(jié)內(nèi)燃機(jī)的選型返回開始第一章內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)總論第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)的一般流程一、計(jì)劃階段

此階段由下述環(huán)節(jié)組成：1.

確定任務(wù)

—

主要是根據(jù)市場需要和法規(guī)需要

(進(jìn)行必要性、可行性論證)，這個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)該是企業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃中確定的，有長期規(guī)劃，也有短期規(guī)劃。

2.

組織設(shè)計(jì)組—根據(jù)任務(wù)挑選合適人選

人員結(jié)構(gòu)合理

技術(shù)結(jié)構(gòu)合理3.

調(diào)查研究—

a訪問市場和用戶，征求對(duì)產(chǎn)品的要求

b了解制造廠的工藝條件、設(shè)備能力以及配件供應(yīng)情況

c收集同類先進(jìn)產(chǎn)品的資料，考察同類產(chǎn)品

d確定參考樣機(jī)

4.確定基本性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式（概念設(shè)計(jì)階段）。主要是通過:同類型機(jī)型對(duì)比、熱力學(xué)計(jì)算、動(dòng)力學(xué)計(jì)算和整機(jī)一維模型仿真分析。5．?dāng)M訂設(shè)計(jì)任務(wù)書①說明產(chǎn)品的原因、用途、適用范圍等②說明內(nèi)燃機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)和要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如：a.型式（汽或柴）、氣門數(shù)、直立或臥式b.沖程數(shù)（4或2）、缸徑D、沖程Sc.冷卻方式（水或風(fēng)）d.汽缸排列方式（直列、V型）e.功率Ne、轉(zhuǎn)速n、扭矩Mf.燃油消耗率ge(克/千瓦.小時(shí))g.機(jī)油消耗率gm(克/千瓦.小時(shí))h.大修期、保用期、一般大修期是保用期的2倍i.重量和外型尺寸—與用途有關(guān)（大車、小車、固定）j.排污指標(biāo)（噪聲、廢氣）k.平均有效壓力pmel.活塞平均速度Cm③.主要結(jié)構(gòu)說明燃燒室、零部件（活塞連桿、曲軸飛輪、機(jī)體缸蓋、配氣機(jī)構(gòu)、供油潤滑、冷卻、起動(dòng)……）④.產(chǎn)品系列化和變型、強(qiáng)化的可能性二、設(shè)計(jì)實(shí)施階段

1.內(nèi)燃機(jī)總布置設(shè)計(jì)，確定主要零部件的允許運(yùn)動(dòng)尺寸、結(jié)構(gòu)方案。

2.按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制零部件圖紙目錄。

3.部件三維圖細(xì)致設(shè)計(jì)、零部件工作圖、縱橫剖面圖。

三、檢驗(yàn)階段1.

試制多缸機(jī)樣機(jī)2.

多缸機(jī)試驗(yàn)（磨合、調(diào)整、性能試驗(yàn)、耐久試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、配套試驗(yàn)和擴(kuò)大用戶試驗(yàn)）3.

改進(jìn)與處理階段a.樣機(jī)鑒定.b.小批量生產(chǎn)4.

內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)的“三化”a.

產(chǎn)品系列化：基本尺寸相同，不同的排列、缸數(shù)、增壓度，達(dá)到提高Peb.

零部件通用化：同一系列的主要零件能夠通用。c.

零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化：按照國標(biāo)、部標(biāo)或企標(biāo)設(shè)計(jì)“三化”可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少設(shè)計(jì)成本、組織專業(yè)化生產(chǎn)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、便于使用、維修和配件供應(yīng)四、改進(jìn)與處理階段1．樣機(jī)鑒定與改進(jìn).在總結(jié)了單缸機(jī)試驗(yàn)

、多缸機(jī)試制、樣機(jī)性能試驗(yàn)和用戶配套實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，往往要進(jìn)行多方面的綜合改進(jìn)和進(jìn)一步的試驗(yàn)觀察，然后由企業(yè)或者地方主管部門組織新廠品鑒定。鑒定時(shí)設(shè)計(jì)和試制單位要提供下列文件：設(shè)計(jì)任務(wù)書內(nèi)燃機(jī)研發(fā)試制總結(jié)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、耐久性、排放特性、噪聲水平等性能試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)量成本盈虧分析零部件標(biāo)準(zhǔn)審查報(bào)告市場需求預(yù)測分析用戶使用報(bào)告……

單缸機(jī)試驗(yàn)2．小批量生產(chǎn)和擴(kuò)大用戶試驗(yàn)內(nèi)燃機(jī)是一個(gè)十分復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，涉及到水、油、氣的流動(dòng)與密封；工質(zhì)燃燒、做功與傳熱；機(jī)械傳動(dòng)等多個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)過程，用戶的要求和使用工況變化非常大，因此必須經(jīng)過小批量生產(chǎn)和逐步擴(kuò)大用戶使用試驗(yàn)，經(jīng)過嚴(yán)密的設(shè)計(jì)完善和嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝調(diào)整，才能最終進(jìn)行正式商業(yè)化生產(chǎn)。本章開始第三節(jié)內(nèi)燃機(jī)的選型

一、柴油機(jī)、汽油機(jī)或氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)

柴油機(jī)：燃料經(jīng)濟(jì)性好；工作可靠性和耐久性好，因?yàn)闆]有點(diǎn)火系統(tǒng)；可以通過增壓、擴(kuò)缸來增加功率；防火安全性好，柴油揮發(fā)性差；CO和HC的排放比汽油機(jī)少。

汽油機(jī)：空氣利用率高，轉(zhuǎn)速高，因而升功率高。因?yàn)闆]有柴油機(jī)噴油系統(tǒng)的精密偶件，制造成本低；低溫起動(dòng)性、加速性好，噪音低；由于升功率高，最高燃燒壓力低，所以結(jié)構(gòu)輕巧，比質(zhì)量?。ㄒ话阒挥胁裼蜋C(jī)的一半重量）；不冒黑煙，顆粒排放少。目前來講，柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)就是汽油機(jī)的缺點(diǎn)，反之亦然。二、沖程四沖程：使用可靠，工作柔和，耐磨，經(jīng)濟(jì)性好，指標(biāo)穩(wěn)定，生產(chǎn)、使用經(jīng)驗(yàn)豐富；二沖程：單位時(shí)間內(nèi)工作循環(huán)多一倍，實(shí)際功率輸出大50~70%，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，但經(jīng)濟(jì)性差。三、冷卻形式水冷：1.冷卻均勻效果好；

2.ηv

大，pe大；3.受外界影響小;4.噪音低.風(fēng)冷：1.散熱不好，熱負(fù)荷高，油嘴易堵，機(jī)油易變稀，磨損大；

2.可在沙漠等缺水地帶使用，無凍裂；3.噪音大，因?yàn)闊o水套吸音；4.

鑄造困難；5.

冷卻系結(jié)構(gòu)簡單，無漏水；6.

單體結(jié)構(gòu)，維修成本低。四、氣缸的布置主要由發(fā)動(dòng)機(jī)的使用環(huán)境決定。單列：結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便。雙列：在增加功率，提高車廂面積有效利用要求下，趨向采用雙列，雙列有V型、錯(cuò)缸型（缸心線平行和缸心線不平行兩種）

臥式：可布置在底盤中部或后部，大幅度降低高度，改善面積利用率，開闊視野，提高了操縱性、機(jī)動(dòng)性。

本章開始第二章曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析返回開始第一節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)(活塞的運(yùn)動(dòng)學(xué)）第二節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力第一節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)(活塞的運(yùn)動(dòng)學(xué))一、

簡述機(jī)構(gòu)的作用：活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 活塞上的力轉(zhuǎn)化為曲軸上的扭矩兩個(gè)假設(shè)：1.曲軸作勻速運(yùn)轉(zhuǎn);2.角速度ω為常數(shù)。二、

中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律活塞的位移表示為活塞的運(yùn)動(dòng)可以用三角函數(shù)組成的復(fù)諧函數(shù)表示，既活塞的運(yùn)動(dòng)是復(fù)諧運(yùn)動(dòng)。

對(duì)x求一階導(dǎo)和二階導(dǎo)，得第二節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力一、曲柄連桿機(jī)構(gòu)中力的傳遞和相互關(guān)系作用力分為：①氣壓力Fg②慣性力往(復(fù)慣性力Fj、旋轉(zhuǎn)慣性力Fr）③合成力F=Fj+Fg

一、曲柄連桿機(jī)構(gòu)中力的傳遞和相互關(guān)系上式說明，永遠(yuǎn)存在一個(gè)與輸出扭矩方向相反、大小相等的翻倒力矩。

二、氣壓力的作用效果氣壓力Fg和在機(jī)體內(nèi)部平衡掉，對(duì)外沒有自由力，只有扭矩輸出和翻倒力矩曲柄連桿機(jī)構(gòu)的所有零件，按照運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可分為三組。①

活塞組m’,包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷和卡環(huán)。②

曲軸組mka.

連桿軸頸及與連桿軸頸相重合的曲柄部分mk1b.

曲柄上連桿軸頸與主軸頸中間的部分mk2其當(dāng)量質(zhì)量③

連桿組根據(jù)質(zhì)量守恒和質(zhì)心守恒原理所以

關(guān)鍵是求出重心位置。現(xiàn)在利用制圖軟件可以方便求出。

三、往復(fù)慣性力1．

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量換算換算原則：保持當(dāng)量系統(tǒng)與原機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等效。

四、往復(fù)慣性力和氣壓力作用的差別

氣壓力Fg是做功的動(dòng)力，產(chǎn)生輸出扭矩。氣壓力Fg在機(jī)體內(nèi)部平衡，沒有自由力。Fj沒有平衡，有自由力產(chǎn)生，是發(fā)動(dòng)機(jī)縱向振動(dòng)的根源。Fjmax<FgmaxFj所占區(qū)域長，總是存在，正負(fù)面積相等；Fg呈脈沖性。

六、多缸機(jī)扭矩（動(dòng)力計(jì)算）

以六缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)（1－5－3－6－2－4）為例：

如果第一缸的扭矩為M1(α)，則第二缸的扭矩為M2＝M1(α+240)，M3＝M1（α＋480），…….

第一主軸頸所受扭矩M0,1=0第二主軸頸所受扭矩M1,2=M1(α)第三主軸頸所受扭矩M2,3=M1,2+M1（α＋240）第四主軸頸所受扭矩M3,4=M2,3+M1（α＋480）第五主軸頸所受扭矩M4,5=M3,4+M1（α＋120）第六主軸頸所受扭矩M5,6=M4,5+M1（α＋600）第七主軸頸所受扭矩M6,7=M5,6+M1（α＋360） =

5，21，63，42.連桿軸頸扭矩根據(jù)扭矩向后傳遞的原則，Mgi應(yīng)該是前一個(gè)主軸頸上的積累扭矩Mzi與作用在本曲柄銷上的切向力所引起單缸扭矩的一半。

3.平均扭矩?fù)?jù)此可以計(jì)算指示功率、有效扭矩等動(dòng)力指標(biāo)。

第三章內(nèi)燃機(jī)的平衡第二節(jié)旋轉(zhuǎn)慣性力的分析第三節(jié)單列式內(nèi)燃機(jī)往復(fù)慣性力的平衡分析第四節(jié)雙列式內(nèi)燃機(jī)往復(fù)慣性力的分析第一節(jié)平衡的基本概念返回開始第三章內(nèi)燃機(jī)的平衡第一節(jié)平衡的基本概念一、平衡的定義當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在穩(wěn)定工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)如果傳給支承的作用力的大小和方向均不隨時(shí)間而變化，則我們就稱此內(nèi)燃機(jī)是平衡的。實(shí)際上這種情況不存在。二、內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)的原因工作過程的周期性：發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩是周期性變化的。機(jī)件運(yùn)動(dòng)的周期性：旋轉(zhuǎn)慣性力、往復(fù)慣性力是周期性變化的。三、不平衡的危害引起車輛的振動(dòng)，影響乘員的舒適性、駕駛的平順性。固定式內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)，會(huì)縮短基礎(chǔ)或建筑物的壽命。產(chǎn)生振動(dòng)噪音、消耗能量、降低機(jī)器的總效率。引起緊固連接件的松動(dòng)或過載、引起相關(guān)儀器和設(shè)備的異常損壞。第三節(jié)單列式內(nèi)燃機(jī)往復(fù)慣性力的平衡分析幾個(gè)基本概念2．往復(fù)慣性力始終沿氣缸軸線作用，大小和方向按簡諧規(guī)律變化，力矩總是作用在氣缸中心線與曲軸中心線組成的平面內(nèi)。都是不平衡的自由力，如果不采取平衡措施，就會(huì)傳到支承上，引起縱向振動(dòng)。1.往復(fù)慣性力可以用旋轉(zhuǎn)矢量表示為3．單列四沖程六缸機(jī)（1－5－3－6－2－4）慣性力分析：慣性力矩分析：相當(dāng)于兩個(gè)三拐曲軸對(duì)稱安置，在自身已經(jīng)達(dá)到靜平衡和動(dòng)平衡性的曲軸上添加平衡重，目的是減輕軸承負(fù)荷和減小曲軸的內(nèi)彎矩。5，21，63，4本章開始第四章曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)第一節(jié)扭振的基本概念返回開始第二節(jié)扭振系統(tǒng)自由振動(dòng)計(jì)算第三節(jié)強(qiáng)迫振動(dòng)與共振第四節(jié)曲軸系統(tǒng)的激發(fā)力矩第五節(jié)曲軸系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)與共振第六節(jié)扭振的消減措施第七節(jié)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的現(xiàn)代測試分析方法第四章曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)

第一節(jié)扭振的基本概念

扭振：使曲軸各軸段間發(fā)生周期性相互扭轉(zhuǎn)的振動(dòng)?，F(xiàn)象：①發(fā)動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下發(fā)生劇烈抖動(dòng)，噪音增加，磨損增加，油耗增加，功率下降，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生曲軸扭斷。②發(fā)動(dòng)機(jī)偏離該轉(zhuǎn)速時(shí)，上述現(xiàn)象消失。原因：①曲軸系統(tǒng)由具有一定彈性和慣性的材料組成，本身具有一定的固有頻率。②系統(tǒng)上作用有大小和方向呈周期性變化的干擾力矩。③干擾力矩的變化頻率與系統(tǒng)固有頻率接近時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生共振。研究目的：通過計(jì)算找出臨界轉(zhuǎn)速、振幅、扭振應(yīng)力，決定是否采取減振措施，或避開臨界轉(zhuǎn)速。扭振當(dāng)量系統(tǒng)的組成：根據(jù)動(dòng)力學(xué)等效原則，將當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量布置在實(shí)際軸有集中質(zhì)量的地方；當(dāng)量軸段剛度與實(shí)際軸段剛度等效，但沒有質(zhì)量。本章開始例：六缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)（1－5－3－6－2－4），求各階簡諧力矩的相位差，并做出相位圖。解：對(duì)于四沖程，第五拐上第k階力矩相位差第三拐上第k階力矩相位差第六拐上第k階力矩相位差第二拐上第k階力矩相位差第四拐上第k階力矩相位差取得到相位圖如下：第六節(jié)扭振的消減措施一、使曲軸轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速，更要避開標(biāo)定轉(zhuǎn)速二、改變曲軸的固有頻率提高曲軸剛度C。①增加主軸頸直徑；②減小曲軸長度；③提高重疊度。2.減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量①

空心曲軸；②

降低平衡重質(zhì)量；③

降低皮帶輪、飛輪質(zhì)量。

三、提高軸系的阻尼：主要靠材料四、改變激振強(qiáng)度對(duì)次主諧量，可通過改變發(fā)火次序、氣缸夾角來達(dá)到第五章配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)返回開始第二節(jié)配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和凸輪型線設(shè)計(jì)第三節(jié)配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)第四節(jié)凸輪軸及氣門驅(qū)動(dòng)件設(shè)計(jì)第一節(jié)配氣機(jī)構(gòu)型式及評(píng)價(jià)第五節(jié)可變配氣相位及其機(jī)構(gòu)（VVT）四、凸輪的工作段和緩沖段設(shè)計(jì)1.緩沖段設(shè)計(jì)①設(shè)置緩沖段的必要性a.由于氣門間隙L0(mm)的存在，使得氣門實(shí)際開啟時(shí)刻晚于挺柱動(dòng)作時(shí)刻。b.由于彈簧預(yù)緊力P0(N)的存在，使得機(jī)構(gòu)在一開始要產(chǎn)生壓縮彈性變形，等到彈性變形力克服了氣門彈簧預(yù)緊力之后，氣門才能開始運(yùn)動(dòng)。c.由于缸內(nèi)氣壓力的存在，尤其是排氣門，氣缸壓力的作用與氣門彈簧預(yù)緊力的作用相同，都是阻止氣門開啟，使氣門晚開。上述原因使氣門實(shí)際開啟時(shí)刻晚于理論時(shí)刻，實(shí)際落座時(shí)刻早于理論時(shí)刻。造成開起沖擊大、落座速度高。機(jī)構(gòu)振動(dòng)、噪聲和磨損加劇。第四節(jié)凸輪軸及氣門驅(qū)動(dòng)件設(shè)計(jì)一、凸輪軸基本結(jié)構(gòu)參數(shù)異缸同名凸輪夾角

φ＝A/2A—發(fā)火間隔角同缸異名凸輪夾角曲軸轉(zhuǎn)角/（°）氣門升程/mm當(dāng)凸輪挺柱的接觸點(diǎn)不在一條直線上，接觸點(diǎn)的位置相差γ角時(shí)，圖a凸輪與曲軸位置的確定壓縮上止點(diǎn)膨脹下止點(diǎn)排氣桃尖上止點(diǎn)進(jìn)氣桃尖進(jìn)氣下止點(diǎn)—φe1————φi1-—φe2—

———φi2——φΨ當(dāng)活塞位于壓縮上止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)排氣凸輪相對(duì)于挺柱中心線的夾角

這是確定凸輪軸與曲軸相對(duì)工作位置，即正時(shí)位置所必須掌握的

3.搖臂及其支承有足夠的抗彎剛度：搖臂采用T型斷面，搖臂軸采用空心軸。搖臂應(yīng)盡量避免懸臂安裝，與氣門接觸面要淬硬。注意加強(qiáng)支座剛度。4.氣門設(shè)計(jì)要求： 進(jìn)氣門：a.有足夠的進(jìn)氣流量，流動(dòng)阻力?。?/p>

b.重量輕；c.耐磨性好；

d.密封性好。 排氣門：a.有較低的溫度，耐熱性好；

b.耐磨性好；

c．密封性好。 氣門的主要尺寸：A.lv：取決于缸蓋和氣門彈簧的安裝高度B.d：受限于缸蓋上的空間尺寸βdv

C.氣門桿直徑dv大時(shí)，外表面積大，有利于傳熱。一般進(jìn)排氣門桿一樣D.氣門錐角γ

γ小，氣體流通斷面積大；γ大，自位作用好，大升程時(shí)氣體流動(dòng)阻力小。一般γ＝45°。增壓柴油機(jī)γ＝30°，因受力變形大。材料：進(jìn)氣門：（300～400○C）40Cr、35CrMo、38CrSi、42Mn2V排氣門：（500○C）4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo。氣門頭部背錐角β除影響氣門剛度外，還影響進(jìn)氣阻力。某項(xiàng)試驗(yàn)表明，當(dāng)β=20°時(shí)有最大的進(jìn)氣流量。βdv第六章曲軸飛輪組設(shè)計(jì)返回開始第一節(jié)曲軸的工作情況、材料選擇第二節(jié)曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三節(jié)曲軸的疲勞強(qiáng)度校核第四節(jié)提高曲軸疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施和工藝措施第五節(jié)飛輪的設(shè)計(jì)第六章曲軸飛輪組設(shè)計(jì)第一節(jié)曲軸的工作情況、材料選擇一、工作條件、設(shè)計(jì)要求工作條件：周期變化的力、力矩共同作用，即受彎曲又受扭轉(zhuǎn)，承受交變疲勞載荷，重點(diǎn)是彎曲載荷。曲軸的破壞80％是彎曲疲勞破壞。形狀復(fù)雜，應(yīng)力集中嚴(yán)重（軸頸和曲柄連接的圓角部分）。軸徑比壓大，摩擦磨損嚴(yán)重。（更換活塞、活塞環(huán)，鏜缸套，修復(fù)氣門、氣門座，磨曲軸）設(shè)計(jì)要求：有足夠的耐疲勞強(qiáng)度（疲勞試驗(yàn)）有足夠的承壓面積，軸頸表面要耐磨盡量減少應(yīng)力集中剛度要好，變形小，否則惡化其它零件的工作條件（兩岸軸承、主軸承、活塞、機(jī)體等）。二、材料要根據(jù)用途和強(qiáng)化程度，正確選用：中碳鋼（35＃，40＃，45＃），合金鋼，球墨鑄鐵（QT，球化過程要求工藝高）第二節(jié)曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)長度－決定于缸心距L0

、缸徑、缸蓋形式（分組缸蓋）

一、曲柄銷D2

和L2趨勢：D2，L2優(yōu)點(diǎn)：L2一定時(shí)，D2增加，比壓下降，耐磨性提高。D2增加，彎曲剛度增加，扭轉(zhuǎn)剛度增加。L2下降，縱向尺寸下降，剛度提高，缸心距下降。從潤滑理論來講，希望

提高D2受到兩個(gè)限制：D2增加導(dǎo)致離心力增加，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加受到連桿大頭及剖分面形式影響，一般承壓面積，一般二、主軸頸D1，L1從等剛度出發(fā)，D1＝D2；從等強(qiáng)度出發(fā)，D1<D2；實(shí)際結(jié)構(gòu)中，D1>D2原因：D1增加，可以提高曲軸剛度，增加了曲柄剛度，不增加離心力。②D1增加，可增加扭轉(zhuǎn)剛度，固有頻率，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I不多。③但是，D1增加，圓周速度，摩擦損失，油溫。一般三、曲柄整體式曲軸中最薄弱的環(huán)節(jié)。橫截面的抗彎模數(shù)為（h增加圓角處應(yīng)力集中得到改善，b增加導(dǎo)致應(yīng)力不均勻性增加）多數(shù)采用橢圓形曲柄本章開始第四節(jié)提高曲軸疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施和工藝措施一、結(jié)構(gòu)措施加大曲軸軸頸的重疊度A（＝），可以增加抗彎和抗扭剛度。2.加大軸頸附近的過渡圓角重疊度的無量綱形式：1／4橢圓法；分段圓弧法；沉割圓角法3.采用空心曲軸提高彎曲剛度，減小應(yīng)力集中，減輕曲軸重量，但加工復(fù)雜，必須鑄造，模具復(fù)雜4.開卸載槽采用沉割圓角的曲軸有卸載槽的曲軸結(jié)構(gòu)二、工藝措施1.圓角滾壓強(qiáng)化原理：表面產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力，低消部分工作拉伸應(yīng)力，提高曲軸的疲勞強(qiáng)度。鋼軸疲勞強(qiáng)度可提高30％，球鐵軸疲勞強(qiáng)度可提高30～60％。2.圓角淬火用熱處理的方法使金屬發(fā)生組織相變，如產(chǎn)生馬氏體相、貝氏體相，發(fā)生體積膨張而產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。曲軸疲勞強(qiáng)度可提高30～50％曲軸淬火殘余應(yīng)力仿真模擬考慮表面淬火的曲軸強(qiáng)度分析模型曲軸在表面淬火處理之后，表面材料發(fā)生了變化。為了真實(shí)模擬曲軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)該在曲軸有限元模型中考慮淬火硬化的過程和效果。利用仿真模擬的方法模擬曲軸高頻感應(yīng)加熱淬火過程，在曲軸表面形成殘余應(yīng)力，然后用帶有殘余應(yīng)力的曲軸有限元模型進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算分析。3.噴丸強(qiáng)化處理與滾壓強(qiáng)化的道理一樣，屬于冷作硬化變形，在金屬表面留下壓應(yīng)力，而且使表面硬度提高，從而提高曲軸的疲勞強(qiáng)度4.氮化處理利用輝光離子氮化或氣體軟氮化方法，使氮?dú)鉂B入曲軸表面，由于氮的擴(kuò)散鈉作用，使金屬體積增大，因而產(chǎn)生擠壓應(yīng)力。曲軸疲勞強(qiáng)度可提高30％。本章開始第七章連桿組設(shè)計(jì)返回開始第二節(jié)連桿螺栓的設(shè)計(jì)第三節(jié)提高螺栓疲勞強(qiáng)度措施第四節(jié)連桿的強(qiáng)度計(jì)算方法第一節(jié)連桿的設(shè)計(jì)第七章連桿組設(shè)計(jì)組成：連桿體（小頭、桿身、連桿大頭），連桿蓋，連桿螺栓，軸瓦。作用：傳遞力、改變運(yùn)動(dòng)方式。第一節(jié)連桿的設(shè)計(jì)一、工作情況運(yùn)動(dòng)：上下＋橫向擺動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)；受力：基本上是周期性變化的拉壓載荷計(jì)算斷面的慣性載荷為二、設(shè)計(jì)要求足夠的耐疲勞強(qiáng)度，能夠承受很大的交變載荷（拉、壓）；有足夠的剛度，保證軸承潤滑及其他磨損正常；由于高速運(yùn)動(dòng)，盡量減輕重量?？傇瓌t：在盡可能輕巧的結(jié)構(gòu)條件下，保證足夠的剛度和強(qiáng)度三、連桿材料精選含碳量的中碳鋼，45＃，40＃；中碳合金鋼（40Cr，40MnB，40MnVB）；鍛造后進(jìn)行調(diào)質(zhì)；機(jī)加后探傷（關(guān)鍵零部件100%探傷，如曲軸、連桿，否則容易出現(xiàn)事故）。球墨鑄鐵（載荷小的連桿）鋁合金（小型發(fā)動(dòng)機(jī)）第八章活塞組設(shè)計(jì)返回開始第一節(jié)活塞的設(shè)計(jì)第二節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三節(jié)活塞環(huán)的設(shè)計(jì)第八章活塞組設(shè)計(jì)第一節(jié)活塞的設(shè)計(jì)一、工作條件1.高溫－導(dǎo)致熱負(fù)荷大燃?xì)鉁囟龋翰裼蜋C(jī)汽油機(jī)活塞頂部溫度：第三節(jié)活塞環(huán)的設(shè)計(jì)分類：氣環(huán)、油環(huán)作用：氣環(huán)－密封、導(dǎo)熱；油環(huán)－刮油、布油。其中密封的作用最為重要一、氣環(huán)的作用原理（一）密封原理（二）導(dǎo)熱作用活塞的70％熱量由活塞環(huán)傳出環(huán)的散熱作用是在環(huán)的密封作用實(shí)現(xiàn)后才能完成的活塞環(huán)的初彈力是實(shí)現(xiàn)密封的關(guān)鍵因素靠活塞環(huán)的初彈力形成第一密封面（P0=0.1~0.2MPa）在環(huán)上面氣壓力PA作用下形成第二密封面在環(huán)背氣壓力PR作用下加強(qiáng)第一密封面二、環(huán)的工作情況與設(shè)計(jì)要求1．高壓2.高溫－燃?xì)鉁囟?、活塞傳熱、摩擦生?.高速滑動(dòng)4.潤滑不良主要損壞形式為磨損、折斷、失效；故障有卡死、顫振。(一)工作情況(