汽車(chē)汽油發(fā)動(dòng)材料選擇及工藝

汽車(chē)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單分析工業(yè)設(shè)計(jì)0107林旺0107106108首先分析一下汽車(chē)的結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)：現(xiàn)代汽車(chē)廣泛采用活塞式內(nèi)燃機(jī)，為汽車(chē)提供動(dòng)力。底盤(pán)：汽車(chē)底盤(pán)由傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系等四大系統(tǒng)組成車(chē)身：安置駕駛員、乘客或貨物?？蛙?chē)和轎車(chē)是整體車(chē)身；普通貨車(chē)車(chē)身由駕駛室和貨箱組成。電器：包括汽車(chē)電源、配電裝置、全車(chē)電纜、用電器設(shè)備、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等轎車(chē)總體結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的造型特點(diǎn)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的造型最常見(jiàn)的是按照發(fā)動(dòng)機(jī)的排列及缸數(shù)進(jìn)行分類(lèi)，有W型12缸發(fā)動(dòng)機(jī)、V型12缸發(fā)動(dòng)機(jī)、W型8缸發(fā)動(dòng)機(jī)、V型8缸發(fā)動(dòng)機(jī)、對(duì)置6缸發(fā)動(dòng)機(jī)、V型6缸發(fā)動(dòng)機(jī)、直列5缸發(fā)動(dòng)機(jī)和直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)。

W型12缸發(fā)動(dòng)機(jī)

V型12缸發(fā)動(dòng)機(jī)W型8缸發(fā)動(dòng)機(jī)

V型8缸發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)置6缸發(fā)動(dòng)機(jī)

V型6缸發(fā)動(dòng)機(jī)

直列5缸發(fā)動(dòng)機(jī)

直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理

簡(jiǎn)單講發(fā)動(dòng)機(jī)就是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，即將汽油的熱能，通過(guò)在密封汽缸內(nèi)燃燒氣體膨脹時(shí)，推動(dòng)活塞作功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能汽油發(fā)動(dòng)機(jī)分為四沖程和二沖程汽油機(jī)，它們總的工作原理包含了進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)工作循環(huán)下面簡(jiǎn)單分析一下四沖程和二沖程汽油機(jī)的工作原理圖1-32二沖程汽油機(jī)的工作原理圖第一沖程時(shí)活塞上方進(jìn)行掃氣、壓縮，活塞下方進(jìn)氣。第二沖程時(shí)活塞上方作功、掃氣，活塞下方預(yù)壓混合氣。掃氣過(guò)程跨越二個(gè)沖程。二沖程汽油機(jī)的工作原理圖1-35單缸四沖程汽油機(jī)的工作原理圖四沖程汽油機(jī)的工作循環(huán)是由進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)沖程所組成的。進(jìn)氣沖程。活塞由曲軸帶動(dòng)從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，排氣門(mén)關(guān)閉，進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟。壓縮沖程?；钊谇S帶動(dòng)下，從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，火花塞跳火，點(diǎn)燃可燃混合氣。作功沖程。被點(diǎn)燃的混合氣，迅速燃燒，使氣體的溫度、壓力迅速升高而膨脹，從而推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)作功。排氣沖程。在作功沖程接近終了時(shí)，排氣門(mén)打開(kāi)，曲軸通過(guò)連桿推動(dòng)活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。廢氣在自身壓力和在活塞推動(dòng)下，被排出汽缸。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，排氣門(mén)關(guān)閉，排氣結(jié)束。四沖程汽油機(jī)的工作原理汽油發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成

汽油機(jī)通常由曲柄連桿、配氣兩大機(jī)構(gòu)和燃料供給、潤(rùn)滑、冷卻、點(diǎn)火、起動(dòng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)六大系統(tǒng)組成。汽油機(jī)重要零件結(jié)構(gòu)如下圖所示。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析第一曲柄連桿機(jī)構(gòu)

曲柄連桿機(jī)構(gòu)是由活塞連桿組、機(jī)體組和曲軸飛輪組三部分組成的其作用是將燃料燃燒所產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能從而對(duì)外輸出動(dòng)力(其圖如下)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

一、活塞連桿組材料要求：剛度高，尤其是大頭要有足夠的剛度；疲勞強(qiáng)度要求，防止斷裂；輕巧，減小慣性力適合材料連桿體、連桿蓋：優(yōu)質(zhì)中碳鋼和中碳合金鋼，如45、42CrMo、40MnB

連桿螺栓：優(yōu)質(zhì)合金鋼，如40Cr、35CrMo

活塞連桿組主要受到壓縮、拉伸和彎曲交變載荷

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析二（1）汽缸體承受氣缸內(nèi)氣體壓力和曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力所造成的拉伸載荷、縱向彎曲載荷，受力復(fù)雜。同時(shí)，氣缸與高溫燃?xì)饨佑|，工作面熱負(fù)荷高，摩擦磨損問(wèn)題嚴(yán)重。

汽缸體材料要求：要有足夠的剛度，熱負(fù)荷高的部位要進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s與各運(yùn)動(dòng)部件構(gòu)成，摩擦副的部位，要有很好的耐磨和減磨性能目前常用的材料有1、鑄鐵材料：為提高其強(qiáng)度和耐磨性，加入少量的合金元素，如：鎳、鉻等

2、鋁合金：質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性好

機(jī)體組又分為汽缸體、汽缸蓋、汽缸蓋與汽缸襯墊、油底殼、機(jī)體組機(jī)體組的零件（2）汽缸蓋

氣缸蓋承受氣體力和緊固氣缸蓋螺栓所造成的機(jī)械負(fù)荷，同時(shí)，還由于與高溫燃?xì)饨佑|而承受很高的熱負(fù)荷。為保證良好密封，氣缸蓋既不能損壞，也不能變形。為此，氣缸蓋要有足夠的強(qiáng)度和剛度。為使溫度分布均勻，冷卻要良好

氣缸蓋的材料要求

由以上功能分析可得要求材料導(dǎo)熱性好、機(jī)械強(qiáng)度和熱強(qiáng)度高、鑄造性能好。氣缸蓋氣缸蓋材料一般采用鋁合金、灰鑄鐵、合金鑄鐵等

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析材料一般為薄鋼板沖壓而成

（3）氣缸蓋罩起封閉及防塵作用（4）氣缸襯墊保持氣缸密封不漏氣，保持由機(jī)體流向氣缸蓋的冷卻液和機(jī)油不泄漏。

材料要求：要有足夠的強(qiáng)度；要耐壓、耐熱、耐腐蝕；要有彈性，補(bǔ)償機(jī)體頂面和缸蓋底面的粗糙度和不平。材料一般為金屬－石棉襯墊、金屬－復(fù)合材料襯墊、全金屬襯墊（5）油底殼儲(chǔ)存機(jī)油和封閉機(jī)體或曲軸箱。

材料一般用薄鋼片沖壓而成，或者用鋁合金鑄造而成，為了加強(qiáng)散熱，通常鑄有散熱片，曲軸箱中部和后部通常做的深一些，內(nèi)部有隔板，防治大量泡沫的產(chǎn)生，下部有放油螺塞。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析三、曲軸飛輪組（1）曲軸曲軸在周期性變化的氣體力、慣性力及其力矩的共同作用下工作，承受彎曲和扭轉(zhuǎn)交變載荷。因此，曲軸應(yīng)有足夠的抗彎曲、抗扭轉(zhuǎn)的疲勞強(qiáng)度和剛度；軸徑應(yīng)有足夠大的承壓表面和耐磨性；曲軸的質(zhì)量應(yīng)盡量??；對(duì)各軸徑的潤(rùn)滑應(yīng)該充分

曲軸飛輪組又分為曲軸、曲軸前后端油封、飛輪、曲軸軸承

材料一般由45、40Cr、35Mn2等中碳鋼和中碳合金鋼模鍛而成，軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理，最后進(jìn)行精加工曲軸飛輪組汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析（2）曲軸前后端油封曲軸前端借助甩油盤(pán)和橡膠油封實(shí)現(xiàn)密封曲軸后端的密封采用與曲軸前端一樣的自緊式橡膠油封多用灰鑄鐵制造，也有球墨鑄鐵或鑄鋼

（3）飛輪與曲軸一起進(jìn)行動(dòng)平衡，用定位銷(xiāo)將飛輪緊固

（4）曲軸軸承承受交變載荷和高速摩擦，因此軸承材料必須具有足夠的抗疲勞強(qiáng)度，而且要摩擦小、耐磨損和耐腐蝕由上下兩片軸瓦對(duì)合而成。每一片軸瓦都是由鋼背和減磨合金層或鋼背、減磨合金層和軟鍍層構(gòu)成，在軸承和軸頸間會(huì)形成很薄的潤(rùn)滑油膜，能承受很大的負(fù)荷汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析第二配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)由氣門(mén)、氣門(mén)彈簧、挺住、凸輪軸和正時(shí)齒輪等組成其作用是按時(shí)打開(kāi)和關(guān)閉氣門(mén)或氣口，使新鮮氣體或燃料及時(shí)充入汽缸，并使燃燒后的廢氣及時(shí)排出汽缸配氣機(jī)構(gòu)（1）氣門(mén)

氣門(mén)工作溫度很高（進(jìn)氣門(mén)：300~400℃，排氣門(mén)：600~800℃），承受氣缸壓力、彈簧力、傳動(dòng)組零件慣性力，冷卻和潤(rùn)滑條件差、易受腐蝕

材料要求足夠的強(qiáng)度剛度、耐熱、耐磨能力

進(jìn)氣門(mén)：合金鋼(鉻鋼或鎳鉻鋼)

排氣門(mén)：耐熱合金鋼(硅鉻鋼)

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析（2）氣門(mén)彈簧

承受交變載荷應(yīng)具有合適的剛度和足夠的抗疲勞強(qiáng)度避免彈簧銹蝕兩端面必須磨光并與軸線垂直

（5）正時(shí)齒輪為50Cr或QT600-3現(xiàn)在一般采用優(yōu)質(zhì)冷拔彈簧鋼絲如高碳錳鋼、鉻釩鋼等并經(jīng)熱處理，鋼絲表面拋光處理，表面鍍鋅、磷化

（3）挺柱

摩擦和磨損都相當(dāng)嚴(yán)重，承受凸輪側(cè)向力而偏磨

挺柱工作面應(yīng)耐磨損并得到良好潤(rùn)滑，碳鋼、合金鋼鎳鉻合金鑄鐵和冷激合金鑄鐵（4）凸輪軸材料是碳鋼，一般是45號(hào)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析第三燃料供給系主要由汽油箱、汽油泵、噴油泵、噴油器進(jìn)排氣管和排氣消聲器等組成其作用是向汽缸內(nèi)供給純空氣，并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作需要，按時(shí)向缸內(nèi)噴入定量柴油，以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和轉(zhuǎn)速，最后，將燃燒后的廢氣排出汽缸燃料供給系（1）汽油箱（2）汽油泵

連接炭罐，避免燃油蒸汽外泄污染環(huán)境及浪費(fèi)能源通常由耐油硬塑料制成，裝有油量傳感器

將汽油從汽油箱吸出，經(jīng)油管和汽油濾清器泵入化油器浮子室

（3）噴油泵一定數(shù)量和壓力的汽油經(jīng)過(guò)噴油器直接噴入氣缸或進(jìn)氣岐管

（4）噴油器進(jìn)排氣管汽油經(jīng)過(guò)路徑（5）排氣消聲器減弱汽油傳動(dòng)過(guò)程中所發(fā)出的聲音汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析第四冷卻系：冷卻系有水冷式和風(fēng)冷式兩種，現(xiàn)代汽車(chē)大都采用水冷式，其由水泵、散熱器、風(fēng)扇、分水管、節(jié)溫器和水套(在機(jī)體內(nèi))等組成作用是利用冷卻水冷卻高溫零件，并通過(guò)散熱器將熱量散發(fā)到大氣中去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常的工作溫度冷卻系(1)水泵對(duì)冷卻水加壓，強(qiáng)制冷卻水流動(dòng)

包含水泵體、水泵蓋、葉輪、水泵軸、軸承、水封

（2）散熱器將冷卻水的熱量散入大氣

其內(nèi)部零件包含鑄鐵,鋼制、鋁合金、銅鋁復(fù)合而成等（3）風(fēng)扇進(jìn)散熱器的通風(fēng)，提高散熱器的熱交換能力

與水泵同軸，由葉片和連接板組成葉尖前彎、尖窄根寬、尼龍壓鑄整體風(fēng)扇組成風(fēng)扇的材料有很多，國(guó)內(nèi)一般用玻纖(GF)增強(qiáng)PP（4）分水管冷卻液疏通水道

一般由橡膠和膠線合成汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析第五潤(rùn)滑系

潤(rùn)滑系由機(jī)油泵、潤(rùn)滑油道、集濾器、機(jī)油濾清器、限壓閥、油底殼等組成作用是將潤(rùn)滑油送到各摩擦零件的表面，形成油膜，以減小摩擦力，減緩機(jī)件磨損，并清洗、冷卻摩擦表面，從而延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命潤(rùn)滑系潤(rùn)滑油道40Cr，調(diào)質(zhì)硬度為21-28HRC。集濾器芯端蓋有金屬或聚氨脂的

外殼材料為金屬或塑料油底殼聚酰胺玻璃纖維增強(qiáng)尼龍工程材料

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析第六點(diǎn)火系

汽油機(jī)傳統(tǒng)點(diǎn)火系由電源(蓄電池和發(fā)電機(jī))、點(diǎn)火線圈、分電器和火花塞等組成作用是按時(shí)提供電火花，點(diǎn)燃缸內(nèi)的可燃混合氣點(diǎn)火系點(diǎn)火線圈鐵芯用0.3毫米左右的硅鋼片疊成，鐵芯上繞有次級(jí)與初級(jí)線圈分電器分電器蓋、殼體、分電器斜齒輪、分電器軸、離心式調(diào)節(jié)器、真空式調(diào)節(jié)器、斷電器、電容器、分火頭、點(diǎn)火凸輪火花塞由絕緣體(如橡膠）鎳錳合金制成汽油發(fā)動(dòng)機(jī)組成與材料分析第七起動(dòng)系

汽車(chē)起動(dòng)系主要由起動(dòng)機(jī)和起

動(dòng)控制電路所組成作用是帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得必要的動(dòng)能和起動(dòng)轉(zhuǎn)速，使發(fā)動(dòng)機(jī)從靜止轉(zhuǎn)入自行運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)起動(dòng)機(jī):其轉(zhuǎn)軸為材料45#鋼起動(dòng)系案例分析之連桿零件

發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)最主要的運(yùn)動(dòng)部件就是曲軸、活塞和連桿?；钊B桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)和連桿等主要機(jī)件組成，如圖所示,連桿零件作為活塞連桿組的一部分起著重要的作用活塞連桿組連桿零件的結(jié)構(gòu)分析3、連桿零件以上端的小頭連接活塞銷(xiāo)，以下端的大頭連接曲軸1、連桿由小頭、桿身、大頭（包括連桿蓋、連桿螺絲和連桿軸承）等部分組成由右圖可知2、主體部分的截面多為圓形或工字形，兩端有孔，孔內(nèi)裝有青銅襯套或滾針軸承，供裝入軸銷(xiāo)而構(gòu)成鉸接

連桿零件的工作原理分析連桿零件的工作圖連桿可將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它正像騎自行車(chē)時(shí)大腿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)那樣（如右圖）運(yùn)動(dòng)過(guò)程受力分析1、主要受到壓縮、拉伸和彎曲交變載荷2、最大壓縮載荷出現(xiàn)在做功行程上止點(diǎn)附近，最大拉伸載荷出現(xiàn)在進(jìn)氣行程上止點(diǎn)附近3、在壓縮載荷和連桿組作平面運(yùn)動(dòng)下產(chǎn)生的橫向慣性力4、連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用5、連桿在一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作。它既受交變的拉壓應(yīng)力、又受彎曲應(yīng)力連桿零件的工作原理分析連桿零件的工作圖解析功能

材料要求1、在壓縮載荷和連桿組作平面運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的橫向慣性力的共同作用下，連桿體可能發(fā)生彎曲變形，故材料應(yīng)具有抗彎曲的能力，否則桿身彎由會(huì)造成氣缸漏氣、竄油等現(xiàn)象2、連桿零件工作時(shí)受到壓縮、拉伸和彎曲的周期性變化的力量所以要求材料質(zhì)量盡可能小，而又足夠的剛度和強(qiáng)度3、如果剛度不夠會(huì)造成大頭孔失圓4、運(yùn)動(dòng)過(guò)程會(huì)有摩擦所以材料要光滑，否則軸瓦潤(rùn)滑不良而燒毀連桿零件的材料分析連桿桿身的材料解決方案由以上分析可知桿身材料要求剛度高，尤其是大頭要有足夠的剛度；疲勞強(qiáng)度要求，防止斷裂；輕巧，減小慣性力，要求具有足夠的韌性

推薦材料：傳統(tǒng)上桿體、連桿蓋采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼和中碳合金鋼，如45、42CrMo、40MnB桿身斷面為工字形，剛度大，質(zhì)量輕，適于模鍛

桿身推薦材料的特點(diǎn)比對(duì)材料名稱成分特性適用領(lǐng)域42CrMoC：0.38～0.45Si：0.17～0.37Mn：0.50～0.80S：允許殘余含量≤0.035P：允許殘余含量≤0.035Cr：0.90～1.20Ni：允許殘余含量≤0.030Cu：允許殘余含量≤0.030Mo：0.15～0.25抗拉強(qiáng)度σb(MPa)：≥1080(110)屈服強(qiáng)度σs(MPa)：≥930(95)伸長(zhǎng)率δ5(％)：≥12斷面收縮率ψ(％)：≥45沖擊功Akv(J)：≥63

沖擊韌性值αkv(J/cm2)：≥78(8)硬度：≤217HB

用于制造要求較鋼強(qiáng)度較高和調(diào)質(zhì)截面更大的鍛件，如機(jī)車(chē)牽引用的大齒輪、增壓器傳動(dòng)齒輪、后軸、受載荷極大的連桿及彈簧夾

40MnBC：0.37～0.44

%Si：0.17～0.37%

Mn：1.10～1.40

%

B：0.0005～0.0035%

具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性及良好的韌性，可切削性良好，冷拔、滾絲、攻絲和鍛造、熱處理工藝性能也都較好

制作中、小截面的調(diào)質(zhì)零件，如汽車(chē)半軸、轉(zhuǎn)向軸、蝸桿、花鍵軸和機(jī)床主軸、齒輪

45C：

0.42~0.50%Si：

0.17~0.37%Mn：

0.50~0.80%Cr：<=0.25%

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu),硬度不高易切削加工，抗拉強(qiáng)度600MPa，屈服強(qiáng)度為355MPa，伸長(zhǎng)率為16％，斷面收縮率為40％，沖擊功為39J

常用來(lái)做模板,梢子,導(dǎo)柱等

精密機(jī)床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸）

材料間的工藝特性對(duì)比先由42CrMo合金鋼模鍛而成，為提高疲勞強(qiáng)度，表面進(jìn)行了噴丸處理，淬火時(shí)變形小，高溫時(shí)有高的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度

先調(diào)質(zhì)淬火得到馬氏體組織，為保證回火后鋼的力學(xué)性能，再規(guī)定桿身淬火硬度應(yīng)大于45HRC，高溫回火后得到回火索氏體，硬度37～44HRC(341～415HB)．

調(diào)質(zhì)淬火加熱溫度高于Ac3以上30～50℃，保溫一段時(shí)間以超過(guò)臨界冷卻速度驟冷下來(lái)，使奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體．高頻淬火后的硬度達(dá)到HRC60左右，采用水作冷卻介質(zhì)表面硬度可達(dá)60HBC以上，因?yàn)楦哳l淬火的特性是瞬間表面淬火，所以比一般的淬火方式要高幾度，而且45鋼這材料采用水作冷卻介質(zhì)也不易出現(xiàn)裂紋．42CrMo40MnB桿身材料45實(shí)例解決

135型連桿材料為45鋼，經(jīng)淬火及高溫回火處理，微觀組織為回火索氏體組織由于其形狀復(fù)雜而不規(guī)則,孔本身及孔與平面之間的位置精度一般要求較高,桿身斷面不大,剛度較差,易變形和斷裂135G型連桿斷裂失效分析實(shí)例

135G型連桿圖1是連桿斷裂處的宏觀形貌，可看到有兩個(gè)斷口，用箭頭1和2表示。在斷口1區(qū)觀察到疲勞輝紋如圖2和圖3所示。在斷口2區(qū)亦能觀察到疲勞輝紋如圖4和圖5所示

圖象說(shuō)明：連桿斷口有二處，一處是在連桿的外徑和連桿柄交界處，如圖中箭頭1所示；第二個(gè)斷口是在連桿主軸承孔與油孔交界處，如箭頭2所示。在兩個(gè)斷口表面上均可觀察到貝殼狀條紋，并且在裂源處加工粗糙易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。

圖1圖象說(shuō)明：斷口（1）復(fù)型電子微觀形貌特征——具有明顯的疲勞輝紋，這證實(shí)斷裂為疲勞斷裂。斷口（1）圖象說(shuō)明：連桿斷口有二處，一處是在連桿的外徑和連桿柄交界處，如圖中箭頭1所示；第二個(gè)斷口是在連桿主軸承孔與油孔交界處，在兩個(gè)斷口表面上均可觀察到貝殼狀條紋，并且在裂源處加工粗糙易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。

圖2

圖3斷口（2）圖象說(shuō)明：斷口（2）復(fù)型電子微觀形貌特征——疲勞輝紋，它表明斷口（2）亦是疲勞斷裂。圖象說(shuō)明：在斷口（2）另一部位的復(fù)型電子微觀形貌特征——疲勞輝紋。圖4圖5結(jié)論從宏觀及微觀分析可斷定，此連桿斷裂是由于加工粗糙而引起的疲勞斷裂。桿身加工工藝加工的工藝流程是：拉大小頭兩端面——粗磨大小頭兩端面→拉連桿大小頭側(cè)定位面→拉連桿蓋兩端面及桿兩端面倒角→拉小頭兩斜面→粗拉螺栓座面，拉配對(duì)打字面、去重凸臺(tái)面及蓋定位側(cè)面→粗鏜桿身下半圓、倒角及小頭孔→粗鏜桿身上半圓、小頭孔及大小頭孔倒角→清洗零件→零件探傷、退磁→精銑螺栓座面及R5圓弧→銑斷桿、蓋→小頭孔兩斜端面上倒角→精磨連桿桿身兩端面→加工螺栓孔→拉桿、蓋結(jié)合面及倒角→去配對(duì)桿蓋毛刺→清洗配對(duì)桿蓋→檢測(cè)配對(duì)桿蓋結(jié)合面精度→人工裝配→扭緊螺栓→打印桿蓋配對(duì)標(biāo)記號(hào)→粗鏜大頭孔及兩側(cè)倒角→半精鏜大頭孔及精鏜小頭襯套底孔→檢查大頭孔及精鏜小頭襯套底孔精度→壓入小頭孔襯套→稱重去重→精鏜大頭孔、小頭襯套孔→清洗→最終檢查→成品防銹

2、連桿小頭兩端面由斜面和一段窄平面組成

3、帶止口斜結(jié)合面

1、連桿體和蓋厚度不一樣特點(diǎn)：推測(cè)工藝流程解決方案135G型連桿零件圖

主要技術(shù)要求技術(shù)要求項(xiàng)目

具體要求或數(shù)值

滿足的主要性能

大、小頭孔精度

尺寸公差等級(jí)IT7～I(xiàn)T6圓度、圓柱度0.004～0.006mm

保證與軸瓦的良好配合

兩孔中心距

0.03～0.05mm氣缸的壓縮比

兩孔軸線在兩個(gè)互相垂直方向上的平行度

在連桿軸線平面內(nèi)的平行度為0.02～0.04：100在垂直連桿軸線平面內(nèi)的平行度為0.04～0.06：100

使氣缸壁磨損均勻和曲軸頸邊緣減少磨損

大頭孔兩端面對(duì)其軸線的垂直度

(100：0.1）減少曲軸頸邊緣的磨損

兩螺孔（定位孔）的位置精度

在兩個(gè)垂直方向上的平行度為0.02～0.04：100對(duì)結(jié)合面的垂直度為0.1～0.2：100

保證正常承載能力和大頭孔軸瓦與曲軸頸的良好配合

連桿組內(nèi)各連桿的質(zhì)量差

2%保證運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)

加工流程加工流程1、材料與毛坯材料選用45號(hào)鋼，其特性在前面已談到鋼制連桿都用模鍛制造毛坯。連桿毛坯的鍛造工藝有兩種方案:連桿體和蓋分開(kāi)鍛造;連桿體和蓋整體鍛造。從鍛造后材料的組織來(lái)看,分開(kāi)鍛造的連桿蓋金屬纖維是連續(xù)的(如圖a所示),因此具有較高的強(qiáng)度;而整體鍛造的連桿,銑切后,連桿蓋的金屬纖維是斷裂的(如圖b所示),因而削弱了強(qiáng)度。但整體鍛造可以提高材料利用率,減少結(jié)合面的加工余量,加工時(shí)裝夾也較方便。整體鍛造只需要一套鍛模,一次便可鍛成,有利于組織和管理生產(chǎn)。金屬纖維組織

2、加工工藝過(guò)程該型連桿的生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn),采用流水線加工,機(jī)床按連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程連續(xù)排列,設(shè)備多為專用機(jī)床連桿體

連桿蓋

工序號(hào)

工序內(nèi)容

定位基準(zhǔn)

工序號(hào)

工序內(nèi)容

定位基準(zhǔn)機(jī)床設(shè)備

1模鍛

1模鍛

2調(diào)質(zhì)

2調(diào)質(zhì)

3磁性探傷

3磁性探傷

4粗、精銑兩平面

大頭孔壁小頭外廓端面

4粗、精銑兩平面

端接合面

立式雙頭回轉(zhuǎn)銑床

5磨兩平面

端面

5磨兩平面

立軸圓臺(tái)平面磨床6鉆、擴(kuò)、鉸小頭孔、孔口倒角

大、小頭端面，小頭外廓工藝凸臺(tái)

立式五工位機(jī)床

7粗、精銑工藝凸臺(tái)及結(jié)合面

大、小頭端面，小頭孔，大頭孔

6粗、精銑結(jié)合面

立式雙頭回轉(zhuǎn)銑床

8連桿體兩件粗鏜大頭孔，倒角

大、小頭端面，小頭孔，工藝凸臺(tái)

7連桿蓋兩件粗鏜孔，倒角

臥式三工位機(jī)床

9磨結(jié)合面

大、小頭端面，小頭孔，工藝凸臺(tái)

8磨結(jié)合面

立軸矩臺(tái)面磨床

10鉆、攻螺紋孔，鉆、鉸定位孔

小頭孔及端面工藝凸臺(tái)

9鉆、擴(kuò)沉頭孔，臥式五工位機(jī)床

11精鏜定位孔

定位孔結(jié)合面

10精鏜定位孔

12清洗

11清洗

加工工藝過(guò)程分析1)定位基準(zhǔn)的選擇連桿加工工藝過(guò)程的大部分工序都采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn):一個(gè)端面、小頭孔及工藝凸臺(tái)。這樣有利于保證連桿的加工精度,而且端面的面積大,定位也比較穩(wěn)定。由于連桿的外形不規(guī)則,為了定位需要,在連桿體大頭處作出工藝凸臺(tái),作為輔助基準(zhǔn)面。連桿大、小頭端面對(duì)稱分布在桿身的兩側(cè),由于大、小頭孔厚度不等,大頭端面與同側(cè)小頭端面不在一個(gè)平面上,用這樣的不等高面作定位基準(zhǔn),必然會(huì)產(chǎn)生定位誤差。制訂工藝時(shí),可先把大、小頭作成一樣厚度,這樣就可避免上述缺點(diǎn),而且由于定位面積加大,使得定位更加可靠,直到加工的最后