【475柴油機機體設計10000字（論文）】

柴油機機體設計摘要：以475柴油發(fā)動機有關參數(shù)作為參考，對柴油發(fā)動機機體進行設計。設計內容包含了對柴油發(fā)動機在國內外研究發(fā)展情況的分析，475柴油發(fā)動機主要技術參數(shù)的確認計算，475柴油發(fā)動機機體結構的具體設計，機體結構的尺寸計算，以及關于提高其強度和剛度的設計，最后分析其工藝性，確定設計所選用的材料。本475柴油發(fā)動機機體采用直列式分布，缸徑為75毫米，行程為95毫米，氣缸中心距為91毫米，氣缸總長度為420毫米，總高度270毫米。繪圖過程中使用了CAD繪圖軟件，設計劫果總共包擴兩張A0圖紙兩張。關鍵詞：柴油發(fā)動機，機體，強度，氣缸中心距目錄15861_WPSOffice_Level1第1章緒論 43045_WPSOffice_Level21.1課程背景及研究意義 431835_WPSOffice_Level21.2內燃機機體結構改進設計現(xiàn)狀 514329_WPSOffice_Level21.21國外發(fā)展現(xiàn)狀 54044_WPSOffice_Level21.3設計研究內容 53045_WPSOffice_Level1第2章機體總體設計 64922_WPSOffice_Level22.1機體的基本介紹、設計要求 610093_WPSOffice_Level22.2機體工作原理 74556_WPSOffice_Level22.2機體的結構形式設計 75756_WPSOffice_Level22.4機體的主要尺寸 821236_WPSOffice_Level22.5缸心距的設計 915391_WPSOffice_Level22.6螺栓的布置與選擇 931835_WPSOffice_Level1第3章、機體水道、油道設計 1027223_WPSOffice_Level23.1機體水道設計 104663_WPSOffice_Level23.2機體油道設計 1114329_WPSOffice_Level1第4章提高機體剛度強度的設計 1129679_WPSOffice_Level24.1加強筋的布置和尺寸設計 1112267_WPSOffice_Level24.2機體材料的選擇 124044_WPSOffice_Level1第5章總結 124922_WPSOffice_Level1參考文獻 13第1章緒論1.1課程背景及研究意義柴油發(fā)動機汽車一直以來不被人們所看好，人們一般會選項夠買汽油機汽車而不是柴油機汽車。但是柴油發(fā)動機也有著許多顯而易見的優(yōu)勢，它有著遠超汽油機的使用壽命，而且因為轉速低，柴油發(fā)動機的一些零部件的損壞率不高。但即使是在這樣，他卻可以獲得很大的扭矩。與汽油相比，柴油的燃點較高，不易揮發(fā)。使用起來更放心，安全性得到嚴格保證。柴油發(fā)動機反應速度很快，加上一個穩(wěn)定的機體，可以提供非常舒適和強大的性能體驗。柴油發(fā)動機的燃料與汽油發(fā)動機不同，柴油發(fā)動機具有更高的壓縮比，這也代表著，它有著更高的能量轉換率。柴油機的發(fā)展，就從2000年以來，總體是上升的，最近5年的上漲幅度由于新能源的出現(xiàn)，上漲幅度有一定的減緩。本文所設計的475柴油發(fā)動機是小型的柴油機，它的用途主要體現(xiàn)在農用、小型車間等方向。機體作為發(fā)動機的重要基體，它類似于人體的骨架，起到了安裝所有零部件并提供強大支撐的作用。機體的工作情況十分特殊，他既承受著活塞做往復運動而產生的巨大摩擦，還要能夠承受巨大的機械應力和爆發(fā)壓力REF_Ref21350\r\h[1]。所以，改進柴油發(fā)動機機體結構的設計已經是當務之急。1.2內燃機機體結構改進設計現(xiàn)狀1.21國外發(fā)展現(xiàn)狀在國外，應用有限元技術軟件對發(fā)一些動機零部件的強度和剛度進行校核和分析，在很早之前就已經廣泛普遍。比如為了研究發(fā)動機氣缸套內壁表面的軸向變形及其原理情況，紐曼利用傅里葉級數(shù)得到氣缸套變形的幾何形式。J.A.Aguilar-NavarroREF_Ref11641\r\h[2]等人研發(fā)了新的測量殘余應力的方法。首先，在研究部分和第二部中標記一對壓痕；其次，切割以減少該部分的壓力。得到兩次測量之間的差異之后，可以通過胡克定律計算與殘余應力相關的變形變化量。復制樣本的實現(xiàn)可以通過便攜式樣本轉移壓痕標記之間的距離，該樣本可以攜帶到實驗室，在實驗室中使用光學顯微鏡和圖像分析儀，以±2毫米的分辨率獲得準確的測量值，然后計算出通過新技術得到的殘余應力值，并和通過應變儀技術獲得的殘余應力值進行比較，驗證了此方法的可行性。1.2.2國內發(fā)展現(xiàn)狀國內柴油發(fā)動機研發(fā)的專家充分發(fā)揮了高效的科研實力、并且積極與各有關企業(yè)進行合作在柴油發(fā)動機發(fā)展領域也取得了豐碩的研究成果。并將一些表現(xiàn)不錯的研究成果直接應用到實際生產中，并取得了非常喜人的結果。在機體剛度和靜強度分析中，謝福林采用實驗測量和有限元計算相結合的方法，為柴油發(fā)動機機體組的改進設計提供了充分的理論指導REF_Ref11772\r\h[3];趙瑩通過研究JS190柴油發(fā)動機機體，在經過機體的有限元計算分析后，在原有機體的基礎上進行結構改進設計，并將改進后的設計應用到實際生產中REF_Ref12010\r\h[4]REF_Ref12010\r\h。張松楊通過對GEVO16和R16V280ZJ兩種不同型號柴油發(fā)動機機體的對比實驗，分析了機體剛度和強度與機體材料、加強筋、壁厚、螺栓布置和油道布置位置的關系REF_Ref12216\r\h[5]。東風朝陽柴油發(fā)動機公司的程紹桐等人以一個六缸柴油發(fā)動機發(fā)動機為研究對象，分析了機體在制造、裝配和使用過程中所產生的變形情況和原因，從設計、鑄造和機械加工上，分析了機體變形原因及影響因素進行，提出了改進措施，并取得良好效果，且在柴油發(fā)動機機體設計中對機體內應力值提出了具體要求REF_Ref12357\r\h[6]。羅凱佳研究柴油發(fā)動機機體在實際運行過程中的損壞情況,并運用有限元分析軟件進行了對比研究，得出機體的最大應變與應力出現(xiàn)在曲軸箱兩側的加強筋結構上。為優(yōu)化和改進加強筋的結構，通過增加曲軸箱外壁上水平和豎直方向上加強筋的高度,同時在機體曲軸箱前端加強筋的基礎上，在曲軸箱后端面上增設水平加強筋,解決了應機體局部應力集中產生的機體損傷問題，提高機體的工作壽命，降低了設計成本，增強了機體的工作穩(wěn)定性REF_Ref12686\r\h[7]。1.3設計研究內容通過金工實踐的機會，對柴油機的拆裝進行了研究，學習了機體工作的原理和實際應用效果，并以某柴油機的機體圖做參考，設計了475柴油發(fā)動機機體。設計內容包括對475柴油發(fā)動機機體結構與工作原理的探討，機體整體尺寸和氣缸中心距等尺寸的確定，及機體油道水道的布置和尺寸選擇，和為提高機體剛度和強度選擇布置加強筋的位置。并用CAD繪圖軟件描述，設計成果包括2張A0圖紙。第2章機體總體設計2.1機體的基本介紹、設計要求柴油發(fā)動機的機體主要包含了氣缸體，油底殼，曲軸箱，主軸承蓋等零部件。一般情況下，會把柴油發(fā)動機的曲軸箱和氣缸體設計成一個整體，把這一個整體稱為機體。機體功用如下：1）形成水道、油道，柴油發(fā)動機在作功行程中，氣缸內最高的氣體溫度可達1530℃到1930℃，作功行程結束時的溫度可以達到730℃到930℃，氣缸的溫度過高會導致發(fā)動機功率下降，零件機械性能下降和熱損壞REF_Ref12837\r\h[8]。所以，在475柴油機機體中，要求設計有用來承擔冷卻系統(tǒng)的水道。通過將水泵中的冷卻水加壓，使其進入水道，作自下而上流動，帶走發(fā)動機工作時產生的熱量。在工作的情況下，活塞連桿組和曲軸飛輪組分別做上下往復運動和高速旋轉運動。為了使發(fā)動機更加耐用，應該提高各部位零件的強度，降低振動的程度和熱能損失。同時，應在機體內部設計潤滑油，輸送潤滑油，以潤滑作需要被潤滑的部件，同時，氣缸壁上的潤滑油也具有密封作用。在氣缸體中，潤滑方式采用飛濺式，曲軸在工作時會將潤滑油甩到各需潤滑的零件上，最后流進油道中。2）為活塞、飛輪、連桿等零部件提供安裝的基體，并能使這些部件能安裝在正確的位置上，為零部件工作運行提供軌道。氣缸是空心的圓柱體，對加工粗糙度的要求會很高，為活塞在運動時確立方向。同時也為油底殼安裝提供定為標準，并為潤滑油的放置提供穩(wěn)定的空間。3）承受內燃機產生的力與力矩，475柴油機工況下，壓縮氣體的膨脹將釋放氣體壓力，向上作用于氣缸蓋，并作用于四周方向上的氣缸壁，向下作用在活塞頂部，因此作為力與力矩承載件，機體的設計應避免應力集中REF_Ref13114\r\h[9]。4）作為安裝加強筋等部件的載體。以機體各氣缸的位置為基礎，將氣缸套壓入氣缸內。在475柴油機中，活塞連桿組、曲軸凸輪組安裝在機體中心，配氣機構安裝在機體側面，將加強肋布置在機體各面上。氣缸蓋與下曲軸箱分別安裝在機體的下表面和上表面。柴油發(fā)動機工作時，機體承受著工作過程中產生的壓力和溫度的劇烈變化和活塞等零部件運動時所產生的巨大摩擦。因此，為保證柴油發(fā)動機的可靠和長期的運行，必須考慮到以下設計要求：

1）機體要有較好的貼合性，要求與運動件、氣缸蓋和各零件易貼合，為后期各其他零件的組裝、拆卸，維護和修理做準備。2）合理分析機體各部位的受力，在所選結構機體的基礎上避免出現(xiàn)應應力的過度集中而導致機體剛度被破壞的情況。所以設計實，機體壁的厚度不能產生劇烈變化，應減小機體產生的振動。

3）設計產品外形應盡量輕巧，質量小，結構布置應簡單，容易被鑄造和加工。

4）目前柴油發(fā)動機的設計，趨向于將油、水和空氣管道、水泵外殼等零件鑄入機體內，機體外管道的數(shù)量和長度排列得既少且短，這樣，既能增加機的體剛度，又能使外形布置緊湊簡潔REF_Ref13284\r\h[10]。

5）依據柴油發(fā)動機的不同使用情況，選擇合理的機體結構，要既能保證具有足夠的剛度，也要保證其強度。6）注意噪聲的減少，需要注意到設計產品泛用化，并要求到達“三化”的標準。2.2機體工作原理柴油發(fā)動機機體是發(fā)動機曲柄連桿機構、配氣機構、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等結構的裝配基體，它與氣缸蓋、主軸承蓋、油底殼等配合安裝在一起，來構成整體柴油發(fā)動機。發(fā)動機在工作狀態(tài)下，其工作過程分為進氣、壓縮、做功、排氣四個行程。進入空氣時，進氣節(jié)氣門會打開，空氣從氣缸蓋內進氣道進入氣缸，活塞從氣缸頂部向下運動，當活塞運動到下止點時，曲軸在連桿作用下旋轉了180°。在壓縮行程活塞由下止點運動到上止點，當壓縮接近終了時，經噴油泵加壓過柴油由噴油器噴入氣缸，與缸內的空氣形成可燃混合氣，此時氣體溫度急劇升高，在達到可燃點后，燃燒膨脹，活塞下行，氣體壓力依次通過活塞、連桿傳遞至曲軸，完成做功行程REF_Ref13513\r\h[11]。最后活塞再次上行，將廢氣經排氣道排出，在一個工作循環(huán)中，活塞共上下運動兩次，曲軸轉過720°，活塞的往復直線運動轉化為曲軸的旋轉運動，燃料的化學能最終以曲軸的轉矩形式輸出。2.2機體的結構形式設計機體按其結構形式分為有機座式體和無機座式體。而無機座式機體通常有分段式、龍門式與隧道式三種。龍門結構本體的底面低于曲軸軸線，與分段式相比，龍門體的高度明顯更高，并且其在縱向平面的強度也相對較大，因此，它適用于載荷較大的工作條件。因為機體高度的增加，龍門式機體比較重，多用于高速重載汽車。它的結構比分段式更復雜，而且一般會選擇在機體側面常開窗口，來更利于氣缸套和連桿的維修，制造安裝也很不方便。隧道式機體采用機體和曲軸箱鑄成整體的結構，加工精度高。隧道式機體和其他兩種結構相比，在機體剛度方面的比較更占優(yōu)勢，但是外形尺寸更大，不利于加工。同時，加工精度高的主軸承孔也對提高機體的剛度和韌性有很大幫助，由于該種類型能縮短機體結構，所以，隧道式一般與V型排列結構的風冷式機體配合使用。但其缺點也較為明顯，滾動軸承價格高而且中，轉速大時會發(fā)出噪音，在修理過程中曲軸很難被拆下來。分段式機體結構緊湊、鑄件簡化、便于緊密加工，制造起來也很方便，廢品率低，分段式結構在這三種類型中強度是比較低的，因為對功率要求不高，所以在小型內燃機中使主流選擇REF_Ref13784\r\h[12]。根據以上對不同結構機體的一些明顯優(yōu)缺點分析,475柴油發(fā)動機采用分段式。根據氣缸的數(shù)量和強度選擇的不同，會有不同的結果。對于缸數(shù)較少的發(fā)動機，會選擇直列時分布，種種結構的機體往往受力比較簡單，分析的難度會大大降低，設計制造的工藝更簡便。一般8缸以上不會選擇使用這種方式的分布，畢竟機體長度過大會影響到機體的強度，對使用壽命產生不利影響REF_Ref13944\r\h[13]。選擇V型結構的機體一般是那種缸徑大的發(fā)動機結構，這類發(fā)動機往往采用龍門式與它配合使用，選擇這種結構的機體主要是為了縮短機體的長度，除此之外，就連高度也能下降不少，結構形式也更加輕便。但與直列式相比，V型機體也有著比較明顯的缺點，它會產生音叉效應，一般會使用布置加強筋和加鑄集水管的方式來消除帶來的影響。V型結構設計時要注意將兩列氣缸對齊，不能有錯位或間隙，否則對機體會產生較大的在和沖擊和力矩，破壞其結構。本475柴油機的缸數(shù)為四，因此，按氣缸數(shù)量劃分應使用直列式。在整體結構的選擇上，本475柴油機使用氣缸與上曲軸箱制成整體。使用這種鑄造方式的機體，其強度會得到很大的提升，這樣才能承受發(fā)動機運行時產生的劇烈振動，氣缸與曲軸箱設計的貼合面要無縫隙，這樣會降低摩擦造成的能量損耗。還有一種方式是將氣缸蓋也加入到結構中，這樣的結構加大了制造的難度，對于整機的加工精度也要更高。因此，小型柴油機不會選擇這種復雜結構。對于本設計中機體結構的冷卻方式選擇，這里選擇冷卻效果更好的水冷，水冷方式會通過冷卻液的流動持續(xù)散熱，水冷的流速要遠大于空氣作為介質的流動速度，散熱更好。一般為了使柴油機的機體的重量更輕巧，會選擇使用整體式的曲軸結構，本文所設計的柴油機就是這種結構。曲軸的選擇會與發(fā)動機的結構相關。對于分段式機體，由于其曲軸軸線的水平面與機體下表面在同一平面上，為了減輕安裝曲軸的工序，使結構更加緊湊，這里會選擇整體式。整體式的曲軸是一個整體，機構簡單，也有著比較不錯的強度，所以廣泛是用于各種告訴柴油機。還有一種曲軸是組合式曲軸，這種曲軸就是把曲軸分解成便有制造的單元體，然后再把各單元體組合起來，這種結構多使用于隧道式機體。而且組合式曲軸還可以細分為其他幾種曲軸，由于本設計不使用這種方式，所以就不一一介紹了。但對于一些有特殊要求的柴油機，還是會使用這種結構的曲軸，由于各單元的零件分開，如果單獨出現(xiàn)損壞，可以直接替換，不用換新的曲軸。柴油發(fā)動機要承受巨大的負荷，所以在曲軸的選擇上，475柴油機選擇能承受更大壓力的全支撐式曲軸。這樣的曲軸布置方式會有比氣缸數(shù)多一個的主軸頸，而且使用的軸承數(shù)量也比用于汽油機這類小載荷的非全支撐式曲軸多，這樣的結構雖然鑄造的工藝要求會很高，而且設計成品偏復雜，花費的成本也會多一些。但由于柴油工作狀態(tài)下會產生氣體壓力，如果沒有剛度和強度更加穩(wěn)定的曲軸，那連桿傳遞的力與力矩就無法均勻的分布在主軸承支座上，所以一般柴油發(fā)動機均采用全支承式曲軸，降低了軸承負荷，避免了應力集中REF_Ref14068\r\h[14]。2.4機體的主要尺寸根據曲柄連桿在運動情況下的會產生的路程，和參考一般連桿運動軌跡曲線與機體有關部位間隙地推薦值表（表2.1），基本確立出了機體外表面主要尺寸。壓縮比為18，缸徑75毫米，行程95毫米，機體總長度420毫米，總高度270毫米，缸心距91毫米。表2.1一般連桿運動軌跡曲線與機體有關部位間隙推薦值表名稱符號間隙范圍（毫米）經驗公式（缸徑大偏上限；缸徑小偏下限）中小型高速柴油發(fā)動機D=65~160中速或高速大功率柴油發(fā)動機D=160~350連桿與氣缸套最小間隙&13~1111~20&1≥（0.03~0.07）D機體壁部和油底殼與連桿軌跡的最小間隙&25~1616~25&2≥（0.075~0.10）D凸輪軸最大外圓與連桿軌跡的最小間隙&34~20&3≥（0.06~0.07）D經過加工平衡塊與活塞軌跡最小間隙&42~55~18&4≥（0.03~0.07）D2.5缸心距的設計首先談到氣缸中心距的設計，與之相關的會想到的是氣缸套的選擇。一般情況下氣缸套的種類可分為干式和濕式氣缸套兩種，還有一種是無缸套設計，但是無缸套的情況下會導致氣缸壁的厚度過小，這對機體的剛度會有很大的影響，一般運用再工作負荷不大的汽油機中，這里就不做選擇了。對于干式氣缸套來說，通常壁厚大約在2到3.5毫米之間，它與濕式氣缸套相比不與冷卻液接觸，所以沒有冷卻水的密封問題，也正因此干缸套的冷卻效果不及是濕缸套。濕缸套的厚度設計時一般在（0.05~0.1）D之間，它被廣泛適用于各種大缸徑的柴油機中。至于剛度方面的比較，干式缸套要大于濕式缸套，由于本475柴油機的設計要求剛度盡量大，且要保證設計成品的缸心距盡量小，所以本475柴油機選擇干缸套的設計，尺寸可由缸徑要求以及氣缸套設計厚度計算得出。本475柴油發(fā)動機中，缸徑要求為75毫米，缸套設計厚度為2.5毫米，這既能保證剛度要求，又盡可能的縮短了機體長度，可以計算得出結果，氣缸體內壁直徑為80毫米。設計氣缸中心距的尺寸有很多種，首先一種是通過將主軸頸長度和曲柄臂厚度以及曲柄銷長度相加得到的氣缸中心距。而本475柴油機使用的是另一種方法獲取氣缸中心距。查表2.2得出，干式氣缸套的直列小型高速柴油發(fā)動機的L0/D的范圍在1.16~1.22，其中L0指的是氣缸中心距即缸心距，D指得是氣缸缸徑，經計算1.16*75~91.5*75得缸心距的取值范圍在87毫米到91.5毫米之間。475柴油發(fā)動機氣缸內壁直徑80毫米，經設計取水套厚度為3.6毫米，氣缸壁厚為3.7毫米，因此缸心距計算可得L0=80+3.6+3.7+3.7=91毫米。表2.2直列式小型高速柴油發(fā)動機缸心距與缸徑之比直列式小型高速柴油發(fā)動機（四沖程、水冷）L0/D干缸套1.16~1.22濕缸套1.24~1.30無缸套1.14氣缸中心距和氣缸蓋螺栓的布置，冷卻水到的布置等密切相關，這直接影響著柴油發(fā)動機的壽命和使用性能，且在設計時應注意采用等缸心距的排列方式，這樣的設計符合“三化”的標準。2.6螺栓的布置與選擇機體螺栓的數(shù)目和排列組合的方式與氣缸蓋類別、機體的結構形式、水孔、推桿孔的位置等有很大的關聯(lián)。對于加固水平低的柴油發(fā)動機一般每缸使用4個螺栓,但大多數(shù)情況下使用5到6個，當加固程度較高時,7到8個也是可取的。為提高機體的強化程度，盡可能不影響機體的剛度，采用每氣缸周圍均勻分布6個螺栓的方式更好。但是當氣缸中心距小到無法在氣缸之間安置一個螺栓時，這時會選擇在機體的橫向軸上放置正六邊形的兩個端點。在初期設計時,螺栓之間的距離應選擇均勻排列分布,但不可以大于氣缸直徑,且應盡可能小,一般螺栓間距在(0.6~0.875)D之間REF_Ref16184\r\h[15]，加固程度比較小的柴油發(fā)動機，在選擇螺栓間距時可達1.1D。對于本475柴油機設計來說選擇取螺栓間距為60毫米，這樣的間距在45毫米到65毫米的范圍內。螺栓的排列分布要考慮機體與氣缸蓋之間配合，還應考慮螺栓在工作循環(huán)中所承受的拉伸力，盡量避免由螺栓預緊力而引起的缸套變形。為了使氣缸壁盡可能均勻，氣缸之間的螺栓由兩個氣缸共用。本475柴油機考慮到緊固問題，每個氣缸周圍均勻分布有六個螺栓，螺紋大徑為11毫米，孔深36毫米，攻深29毫米，為防止氣缸體頂面受力不均導致的局部變形，螺紋的上部具有11.5毫米的锪孔，深9毫米。螺栓孔的軸線布置在水套外壁附近，有利于氣缸上部的冷卻，可以保證氣缸內壁不受螺栓的拉力作用。同時，螺栓軸線應盡量布置在氣缸壁厚的對稱位置,如果螺栓孔軸線不能保持在壁厚得中心，應盡可能減小偏移量，并在螺栓的下部設置加強筋，否則會導致螺栓軸線偏轉，而對機體的安裝精度和密封產生不利影響REF_Ref16255\r\h[16]。第3章機體水道、油道設計3.1機體水道設計由于在柴油發(fā)動機運作時，氣缸套最熱的區(qū)域范圍主要在上部，所以大多數(shù)設計會選擇將布水道的位置放在機體的上部，而下部可以利用溫差而引發(fā)的對流自行冷卻。而本475柴油發(fā)動機采用的就是這種方式，循環(huán)方式是冷卻水循環(huán)，為保證各氣缸的冷卻效果相同，這里選擇縱向布置水道的設計，這樣設計的柴油發(fā)動機水道比較貼合，水泵的位置也更方便接觸到。但也要注意如果分水口水流過大，這樣會導致氣缸損壞并產生穴蝕。穴蝕是導致氣缸壽命減少的主要原因，因此在設計過程中要避免缸套有小孔，裂紋等鑄造缺陷，要盡量減少缸套的振動，盡量提高缸套的厚度。除此之外還應避免出現(xiàn)冷卻水死水，即冷卻水在水道內流速過慢，從而影響到氣缸的冷卻。關于分水孔的設計有一般進水口，半切進水口和切進水口，本設計選用切向進水，這樣的選擇可以防止該部分的穴蝕，所以選擇有效的分水口布置位置，會有不錯的預防效果。且在設計水腔時要注意即不能太寬也不能太窄，否則會導致冷卻效果不行和產生穴蝕對機體造成損傷，破壞其剛度。查內燃機設計手冊可知水套壁厚度有鑄造方式決定，其取值范圍一般在3毫米到5毫米。在水套縱向高度的設計上要求水套要高于活塞做往復運動時，其上下止的位置，這樣設計是因為活塞運動的范圍會因為摩擦而導致溫度驟升，這樣布置才能使上下止點間的范圍都能被冷卻的到REF_Ref15064\r\h[17]。3.2機體油道設計發(fā)動機機體內部零件，如活塞、凸輪軸，由曲軸帶動做高速相對運動，為降低零件磨損，必須有潤滑油對各配合表面進行潤滑，以增加機體壽命。機體內設有主油道和分油道，主油道用于運輸潤滑油，分油道再將潤滑油輸送到需要潤滑零件處。主油道應該設計在靠近凸輪軸的部位，475柴油發(fā)動機機體主油道設計在凸輪軸下部，可以有效減少管道長度，降低了加工難度。工況下，潤滑油經分油道，一部分在壓力作用下向上流入凸輪軸處，對凸輪軸外圓表面潤滑，一部分向下流入曲軸箱內，對曲軸潤滑。根據兩分油道孔徑的不同，可以間接控制潤滑油流入兩部分的流量，使凸輪軸出所的潤滑油較少，大部分流入曲軸箱,如果分油道是盲孔，應盡可能減少盲孔超越兩油道交界處的長度，避免死角的存在，如果該部分過長，則會導致死角內雜質、金屬屑等累積，造成清理困難REF_Ref15279\r\h[18]。主油道孔徑的設計與主油道長度有關，當機體較長時，主油道長度也會隨之增加，此時孔徑也應相對擴大，因為潤滑油具有一定粘度，如果孔徑過小，將造成潤滑油流動困難，承受流動壓力損失嚴重，最終會導致機油壓力大幅下降。設計時，主油道孔徑與分油道孔徑之比應控制在1.2到2.9之間。因為設計要求要加工方便，所以設計機體側面的油孔位置是，放在與螺栓中心線平行的位置?？讖皆O計具體數(shù)值可參照表3.1。表3.1缸徑與分油孔直徑、主油道直徑推薦值表氣缸直徑（毫米）分油孔直徑(毫米)主油道孔徑(毫米)65~1506~1212~28150~20012~1828~50200~25018~2450~70250~35024~3070~90第4章提高機體剛度強度的設計4.1加強筋的布置和尺寸設計為提高475柴油發(fā)動機機體彎曲剛度和扭轉強度，在機體的內外表面都設置了加強筋。參考表3.2可設計曲軸箱內壁加強筋排列布置應是，剛架結構由兩條豎筋、一條斜筋和一條橫筋構成，筋條從曲軸孔延伸至氣缸底部，筋厚6毫米，高度6到8毫米。氣缸壁壁厚為5毫米，則按要求本475柴油機加強筋的高度不能低于5毫米，厚度大概在5毫米左右。這樣才能補償由于增設加強筋導致的應力不均勻問題,凸輪軸孔外壁加強筋厚度7毫米，避免凸輪軸孔邊緣應力集中REF_Ref15430\r\h[19]。加強筋由橫向筋與豎向筋組成，筋的厚度為5毫米。加強筋的數(shù)目、高度與排列分布直接影響著曲軸箱剛度，因此普通壁面處加強筋厚度不應太大，否則會加加機體重量，但對于那些剛度要求很高的特殊零部件，壁厚應該增加。表3.2圓柱體直徑與加強筋厚度的關系缸徑（mm）65~150120~200200~350加強筋厚度（mm）6~88~1212~18475柴油發(fā)動機氣缸體外壁加強筋大致呈井字形分布。機體外側加工有安裝機油濾清器等配件的支座與螺紋孔，螺紋孔通過加強筋相互連接，以增加機體剛度。4.2機體材料的選擇設計內燃機的最終目的是實現(xiàn)能量的轉換，并將燃料燃燒產生的熱能轉換成機械能和動能，并保證能量的轉換率。所以在設計475柴油機機體的過程中，除了精準的尺寸要求，還要注意的是制造材料的選用。由于機體的受力情況比較復雜，但其實在工況下的溫度不是很高，所以機體的材料選擇主要考慮其剛度和強度。選擇對的機體材料對提高機體機體剛度和強度是至關重要的。然而機體材料的選擇也不單單緊靠強度剛度，還要考慮到材料應該取材廣泛，來源方便，并且還應具有良好的切割性能和耐磨性。機體的材料一般為鑄鐵、鑄鋼或輕質鋁合金。鑄鋼具有較大的彈性模量和較高的強度和剛度，因此，和鑄鐵機體相交而言，其優(yōu)點在于重量輕，但缺點也很明顯，其加工成本高，鑄造性能差，一般應用于大功率中速機，高強化柴油發(fā)動機等受里較為嚴重的機體。鋁合金材料重量輕，對于一些對重量有嚴格要求的軍用、特殊用途柴油發(fā)動機會用到它，然而鋁合金的強度剛度較差，熱脹冷縮放方應大，耐腐蝕性差，應用任然相對有限。鑄鐵材料具有良好的鑄造和切割性能，強度高且剛度大，價格低廉，雖然加工出來的成品重量很大，但任然廣泛應用于一些高、中速柴油發(fā)動機REF_Ref15606\r\h[20]。根據以上對各種材料的分析，本475柴油發(fā)動機最終使用牌號為HT350的灰鑄鐵作為機體設計的材料。第5章總結本475柴油發(fā)動機機體承直列式分布，缸徑為75毫米，行程為95毫米，氣缸中心距為91毫米，機體總長度為420毫米，總高度為270毫米。機體材料采用牌號為HT350號的灰鑄鐵，結構采用一般式，這具有結構緊湊、重量輕的有優(yōu)點。475柴油發(fā)動機曲軸選用的式整體式，鑄造簡易、安全可靠，根據支撐方式曲軸為全支撐式曲軸，可以有效降低軸承負荷，避免引力的過度集中。本475柴油發(fā)動機機體氣缸套為干式氣缸套，壁厚為2.5毫米，與濕式氣缸套相比，剛度較大，厚度較小，可以有效的減小氣缸中心距。475柴油發(fā)動機凸輪軸采用下置式，位置設計在機體下次支撐面附近。機體冷卻方式采用強制循環(huán)水冷，水泵增壓后利用壓力差對冷卻液進行強制性流動。機體潤滑油通過主油道與分有道進行輸送，主油道設計在凸輪軸下部，孔徑為14毫米，分油道孔徑在8毫米到10毫米之間。加強筋對475柴油發(fā)動機機體有支撐作用，曲軸箱內壁加強筋厚