柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)課件

1、柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件曲軸設(shè)計(jì)曲軸設(shè)計(jì)一.曲軸設(shè)計(jì)概論二. 曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三. 曲軸疲勞強(qiáng)度校核四. 提高曲軸疲勞強(qiáng)度的措施柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件一. 曲軸設(shè)計(jì)概論曲軸設(shè)計(jì)概論 曲軸的成本大約占整機(jī)成本的十分之一，為內(nèi)燃機(jī)中最貴的零件。 曲軸最常見(jiàn)的損壞原因是彎曲疲勞，所以保證曲軸有足夠的彎曲疲勞強(qiáng)度是曲軸設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題。 曲軸各軸頸的尺寸還應(yīng)滿足軸承承壓能力和潤(rùn)滑條件的要求。 中小功率高速內(nèi)燃機(jī)幾乎都用整體曲軸、全支承、帶有平衡塊（無(wú)論整體是否平衡）。 柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件1.曲軸工作條件 1、受周期變化力和力矩作用，重點(diǎn)是彎曲交變載荷（80是彎曲疲勞破壞）； 2、曲軸形狀復(fù)雜，應(yīng)力集

2、中嚴(yán)重； 3、曲軸軸頸比壓大，摩擦磨損嚴(yán)重；柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件2.設(shè)計(jì)要求 1、有足夠的疲勞強(qiáng)度； 2、有足夠的承壓面積，軸頸表面要耐磨； 3、盡量減少應(yīng)力集中； 4、剛度好，變形小。柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件3.常用材料 1、中碳鋼：如45，絕大多數(shù)采用模段制造；鍛造后進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理，然后在各軸頸表面實(shí)施感應(yīng)加熱表面淬火。鋼曲軸也可以進(jìn)行滲氮處理，以提高疲勞強(qiáng)度。 2、合金鋼：在強(qiáng)化程度較高的發(fā)動(dòng)機(jī)中采用； 3、球墨鑄鐵：在強(qiáng)度和剛度要求一定是，使用球墨鑄鐵材料能減少制造成本，且其阻尼特性能減小扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的幅值。 在曲軸設(shè)計(jì)中，曲軸的結(jié)構(gòu)、材料、工藝三因素各自有獨(dú)立規(guī)律，且相互影響。柴

3、油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件二. 曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、曲軸結(jié)構(gòu)形式 1、整體式曲軸：具有工作可靠、重量輕、剛度、強(qiáng)度較高、加工表面較少的特點(diǎn)，中小型發(fā)動(dòng)機(jī)中廣泛采用。一般配合滑動(dòng)軸承（有的單缸機(jī)采用滾動(dòng)軸承）。 2、組合式曲軸：當(dāng)曲軸尺寸較大，曲拐數(shù)較多時(shí)，采用整體式結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致加工非常困難，可采用組合式結(jié)構(gòu)。小型單缸發(fā)動(dòng)機(jī)也有采用。柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件整體式曲軸和組合式曲軸柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件曲軸支承 (a)全支承曲軸全支承曲軸:優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)點(diǎn)是曲軸剛性好曲軸剛性好，不易彎曲不易彎曲，缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是缸心缸心距加大距加大，機(jī)體加長(zhǎng)機(jī)體加長(zhǎng)，制造成本增加制造成本增加。柴油。柴油機(jī)多用機(jī)多用全支承曲軸。全

4、支承曲軸。. (b)非全支承曲軸非全支承曲軸:多用于中小功率的汽油機(jī)多用于中小功率的汽油機(jī)柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件曲軸全支承與非全支承優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用應(yīng)用全支承曲軸全支承曲軸提高曲軸的剛度和提高曲軸的剛度和彎曲強(qiáng)度，減輕主彎曲強(qiáng)度，減輕主軸承的載荷軸承的載荷曲軸的加工表曲軸的加工表面增多，主軸面增多，主軸承數(shù)增多，使承數(shù)增多，使機(jī)體加長(zhǎng)機(jī)體加長(zhǎng)柴油機(jī)一般多柴油機(jī)一般多采用此種支撐采用此種支撐方式方式非全支承曲軸非全支承曲軸縮短了曲軸的長(zhǎng)度，縮短了曲軸的長(zhǎng)度，使發(fā)動(dòng)機(jī)總體長(zhǎng)度使發(fā)動(dòng)機(jī)總體長(zhǎng)度有所減小有所減小主軸承載荷較主軸承載荷較大大承受載荷較小承受載荷較小的汽油機(jī)可以的汽油機(jī)可以采用此種方

5、式采用此種方式柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件曲軸主要尺寸參數(shù) dcp：曲柄銷(xiāo)直徑； lcp：曲柄銷(xiāo)長(zhǎng)度； hcw：曲柄臂厚度；bcw：曲柄臂寬度 dcj：主軸頸直徑； lcj：主軸頸長(zhǎng)度； 柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件氣缸中心距 L= lcp + lcj +2 hcw 它們存在一個(gè)合理分配的問(wèn)題。 過(guò)渡圓角半徑R對(duì)應(yīng)力集中影響巨大。 各尺寸參數(shù)的統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)下表： 柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件油道設(shè)計(jì)及油孔位置油道設(shè)計(jì)及油孔位置柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件曲軸前端與后端 （1）作用： 曲軸前端用來(lái)安裝正時(shí)齒輪、皮帶輪、扭振減振器及起動(dòng)爪等；后端有飛輪結(jié)合盤(pán)(凸緣盤(pán))，用來(lái)安裝飛輪。 （2）前后端的密封： 曲軸前后端

6、都伸出曲軸箱，為了防止?jié)櫥脱剌S頸流出，在曲軸前后端都設(shè)有防漏裝置。柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件常用的防漏裝置有擋油盤(pán)、填料油封、自緊常用的防漏裝置有擋油盤(pán)、填料油封、自緊油封、回油螺紋等。油封、回油螺紋等。柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件曲軸的軸向定位 （1） 結(jié)構(gòu)： 止推片：在某一道主軸承的兩側(cè)裝止推片。止推片由低碳鋼背和減磨層組成。 翻邊軸瓦： （2） 安裝注意：止推片有減磨層的一面朝向轉(zhuǎn)動(dòng)件(有油槽一面)。當(dāng)曲軸向前竄動(dòng)時(shí)，后止推片承受軸向推力；向后竄動(dòng)時(shí)，前止推片承受軸向推力柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件曲拐的布置（1）一般規(guī)律）一般規(guī)律1）各缸的作功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)）各缸的作功間隔要盡量

7、均衡，以使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。轉(zhuǎn)平穩(wěn)。2）連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠(yuǎn)些，最好是在發(fā)）連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠(yuǎn)些，最好是在發(fā)動(dòng)機(jī)的前半部和后半部交替進(jìn)行。動(dòng)機(jī)的前半部和后半部交替進(jìn)行。3) 避免進(jìn)氣重疊避免進(jìn)氣重疊4） V型發(fā)動(dòng)機(jī)左右氣缸盡量交替作功。型發(fā)動(dòng)機(jī)左右氣缸盡量交替作功。5）曲拐布置盡可能對(duì)稱、均勻以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作）曲拐布置盡可能對(duì)稱、均勻以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作平衡性好。平衡性好。柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件三. 曲軸疲勞強(qiáng)度校核 曲軸破壞主要是彎曲疲勞破壞 現(xiàn)在曲軸強(qiáng)度計(jì)算絕大部分采用有限元計(jì)算方法，且有很多現(xiàn)成的工程分析軟件，如ansys，pro/e，UG等。 有限元計(jì)算精度關(guān)鍵取決于如何處理曲軸的位

8、移約束條件、加載方式、網(wǎng)格劃分等，這需要詳細(xì)了解曲軸的工作情況和受力狀況。 安全系數(shù)n1.5（鋼）或1.8（球墨鑄鐵）柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件四. 提高曲軸疲勞強(qiáng)度的措施在載荷不變的條件下，要提高曲軸抗彎強(qiáng)度就應(yīng)設(shè)法降低應(yīng)力集中；適當(dāng)減小單拐中間部分的彎曲剛度，使應(yīng)力分布較為均勻。柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件結(jié)構(gòu)措施 1、加大曲軸軸頸的重疊度 重疊度 A=(dcp+dcj)/2-r 重疊度系數(shù) =(dcp+dcj)/S 2、加大軸頸附近的過(guò)渡圓角 過(guò)渡圓角的尺寸、形狀、材料組織、表面加工質(zhì)量等對(duì)曲軸應(yīng)力的影響十分明顯。 3、采用空心曲軸 4、采用沉割圓角和開(kāi)卸載槽柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)PPT課件工藝措施 1、圓角滾壓強(qiáng)化：表面產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力，抵消部分工作拉伸