机械论文-柴油机

机械论文-柴油机内容摘要：

参数 型式 直列六缸，卧式，增压，水冷，四冲程，车用 缸径冲程 125 140mm 排量 压缩比 16： 1 活塞平均速度 燃烧室形式 直接喷射式ω型 发火顺序 1— 4— 2— 6— 3— 5 额定功率 169kW/2300r/min 曲轴旋转方向 逆时针（从飞轮端看） 起动方式 电起动 润滑方式 强制飞溅润滑 最大扭矩 833N m/1500r/min 噪音 112dB 排气烟度 3Bsu 外特性燃油消耗率 （ kW h） 净重 965kg 外形尺寸（长宽高） 1363 1350 860 青岛大学毕业设计论文 9 第 2章 机械零部件设计概述 设计机械零件的基本要求 设计机械零部件的基本要求，可概括为工作可靠和成本低廉。 判断机械零部件工作能力的基本准则是：强度、刚度、振动稳定性和可靠性等；而实现机械零部件成本低廉的经济性准则是：正确选择材料，合理规定精度等级、赋予零件具有良好的工艺性并采用新工艺、尽可能选用标准零件等。 显然，设计机械零 部件也和设计机器一样，需要通过不同方案进行评比，择优选用。 机械零部件设计的一般步骤 设计普通机械零部件的一般步骤大致可以概括为： （１） 根据机器的总体设计方案，分析零件的工作情况（载荷分析），简化力学模型，考虑影响载荷的各项因素，确定计算载荷。 （２） 分析零件可能出现的失效形式，确定零件承载能力的计算准则。 （３） 根据材料的各项性能，经济因素及供应情况等，选择零件的材料及必要的处理方法（如热处理、表面冷作硬化等。 ） （４） 分析零件的应力（或变形）根据承载能力的计算准则，建立或选定相应的计算公式。 （５） 选定或计算零件的主要参数和几何尺 寸，必要时应对计算求得的数据进行标准化或圆整。 对于一些重要参数和几何尺寸，必要时还应进行校核计算。 （６） 根据所选定或计算求得的主要参数和几何尺寸并考虑工艺要求，进行结构设计，绘制零件工作图。 理论设计、经验设计与模型实验设计；设计计算与校核计算 机器和机械零部件设计常用的方法有： 1． 经验设计 根据现有的科学技术理论及实践知识进行设计。 如果能准确分析机器及其零件的工作情况，对各项影响因素（可简化为系数）均有实验验证，理论公式符合实际，则理论设计能获得较为可靠的结果。 按照设计顺序的不同，理论设计的计算过程又可分 为： （１）设计计算 根据运动及动力要求、材料性能等，由理论公式设计计算零件的形状和尺寸。 （２）校核计算 先根据其他方法（如经验设计）初步选定零件的外形及尺寸，然后引用理论公式进行校核。 青岛大学毕业设计论文 10 ２．经验设计 根据已有的机器及机械零部件长期使用积累经验而概括出来的经验公式和数据，或采用“类比法”进行设计。 经验设计简单方便，对于某些类型零件如普通减速器箱体、齿轮及涡轮轮体等比较实用可行，这些零件如采用理论设计，不仅计算过程十分繁琐，难度较大，而所计算出来的尺寸有时在工艺上也难以实现。 但经验设计，特别是“类比法”有局限性。 因此，当引用经验公式确定零件尺寸时，应对公式的来源及适用范围作出分析。 3. 模型实验设计 对于一些尺寸特大、结构复杂而重要的、但又难以进行理论设计的机械零部件，可采用模型实验设计。 通过模型实验，测定出机器中主要零部件的工作应力的实际分布，重要零件的极限承载能力，以此来修正理论设计与经验设计不足之处。 总之，对于一般机械零件设计，可根据具体情况分别采用理论设计与经验设计，使之互为补充、相辅相成。 机械零件常用材料及其选用原则 机械零件常用材料 现今，可用作机械零件的材料至少在５００种以上，其中 以钢及铸铁材料最为常用。 近二十年来，由于塑料及复合材料的性能日益改善，这类材料的应用也日益广泛。 1. 碳钢与合金钢 碳钢及合金钢是机械制造中应用最为广泛的材料，这是因为这类材料的品种多、性能好；碳钢的生产批量大、价格低、供应充分，对于一般机械零件，应当优先选用。 （１） 普通碳素钢 这类钢一般以轧制元刚、方钢、热轧制钢板、厚钢板、钢丝、型钢等形式供应。 普通碳素钢按照供应时的条件不同可分为三类。 甲类钢：按机械性能供应的钢，钢号前用字母Ａ表示； 乙类钢：按化学成分供应的钢，钢号前用字母Ｂ表示； 特类钢：按机械性能 及化学成分供应的钢，钢号前用字母Ｃ表示。 普通碳素钢（主要指甲类钢）的淬透性差，通常当零件直径大于２０ mm或零件厚度大于１４ mm 时无法淬透。 因此，用这类钢材作为零件材料，在机械加工后，一般不再进行热处理。 对于轻载、而且基本上受的是静应力的不太重要的机械零部件，可选用这类钢材。 在这类钢材中，其中以Ａ３、Ａ４．Ａ５最为常用。 （２） 优质碳素钢 这类钢分为两组：第一组为普通含锰钢，第二组为较高含锰钢。 钢号中的两位数字表示平均含碳量的万分之几。 字母“Ｍｎ”表示较高含锰量。 优质碳素钢在机加工后可再进行热处理。 但其淬 透性不佳，淬火变形较大，一般还要青岛大学毕业设计论文 11 进行回火处理。 含锰较高的优质碳素钢的淬透性和耐磨性略优于普通含锰的优质碳素钢。 当零件受力较大，以及承受变应力或受冲击载荷时，可以选用优质碳素钢。 上述含碳量较低的各种碳素钢都有良好的可焊接性。 （３） 合金钢 在优质合金钢中加入合金元素如镍、铬、钼、锰，钒、铝、硅、钛等能显著改善钢的各项性能，例如可提高钢的淬透性、耐磨性、硬度、冲击韧性、高温强度等。 合金钢各项性能的改善与热处理关系很大。 对于受力较大、工作情况复杂、热处理要求较高的重要零件，当选用优质碳素钢不能满足要求时，可选用合金结 构钢。 2. 铸钢 对于承受重载的大型机械零件常用铸钢制造。 铸钢和普通碳素钢相比，铸钢不如后者的扎制件和锻压件致密，因此铸钢的强度价值比普通碳素钢略低些。 铸钢和铸铁相比，铸钢的熔点高、收缩率大，易形成气孔，因此铸钢比一般铸铁难于铸造。 铸钢的品种很多，其中合金钢的性能较好，适合特殊用途。 3. 铸铁 （ 1）灰铸铁 灰铸铁具有成本低、铸造性好，易于制造形状复杂的零件的优点，因此，它目前仍然是制造某些零件的主要材料。 灰铸铁性脆，断裂时变形很小，因此它不适于作为承受冲击载荷零件的材料。 灰铸铁的 强度极限低于钢，弹性模量 E值比钢低，但是 E值的变化范围不大。 因此，当要求零件具有相同的应力及刚度时，铸铁零件尺寸远比钢制零件大，重量也高。 但是灰铸铁减震性能比钢好，因此常用来做机器的机座或机架。 （ 2）球墨铸铁 球墨铸铁中的石墨在铸铁中成球状分布，它的强度可比灰铸铁高一倍。 此外球墨铸铁的延伸性、耐磨性、弹性模量都比灰铸铁好的多，其减震性则不如灰铸铁。 球墨铸铁各项机械性能高低，取决于球化刚毅水平的高低。 现今，球墨铸铁的应用已经很普遍，如今，受较大冲击载荷的齿轮、曲轴等都可以用球墨铸铁取代刚才制造。 材料的 选用原则 机械零件工作可靠性和经济性与材料的选用关系很大。 在选用一般机械零件材料时，所选材料应满足零件的使用要求和符合经济原则。 机械零件的使用要求可以概述为：（ 1）零件的工作情况和载荷作用的情况，以及相应的失效形式所提出的要求；（ 2）对零件的尺寸和重量所提出的要求；（ 3）零件在机器或部件中的重要程度。 显然，如满足上述各项使用要求，应从材料各项性能的综合指标来考虑选取。 例如，对于受力较大的零件，如果单从承载能力出发，必然要选用高强度的钢制造青岛大学毕业设计论文 12 为宜，但是结合零件的经济性及材料的合理使用观点来考虑， 高强度钢未必是最合理的材料。 一般来说，是用合金钢，必须对钢材进行要求较高的热处理和表面处理，否则就不能充分发挥这种钢的潜在的优越性能。 这就表明使用高强度合金钢材必须有充分的技术理由及必要的经济性考虑。 因此，对于一般机械零件，当重量和尺寸没有严格的限制时，应选用大批量生产、价格低廉的普通碳素钢、优质合金钢及灰铸铁等材料。 在很多情况下，零件在不同部位上对材料有不同的要求。 例如，对于齿轮材料的要求是：齿面要硬、齿心要韧、轮体无特殊要求。 在这种情况下，可以采用所谓“局部增强”办法加以解决。 例如采用优质碳素结构钢（ 45号钢）进行调质处理，改善齿轮通体韧性及切削性能。 切齿后对齿面进行表面淬火，提高齿面硬度。 对于轮体（包括轮辐和轮毂等），可采用与齿圈相同的材料（整体式结构，小型齿轮），也可以采用较差的材料（例如灰铸铁，大型齿轮，组装式结构）制造，从而满足了零件的性能要求。 选择材料的经济性原则可概括为：尽可能降低由材料本身定价格、加工费用以及其他有关费用总成本。 为此，在选择材料的时，不仅要考虑材料的价格、供应情况、代用材料，还要简化零件结构，赋予零件卫星具有良好的工艺性等等。 机械零件的工艺性 在一定的生产规模和生产条件 下，制造机械零件所用的劳动量最小、加工费用最小、而零件结构又满足使用要求，则这样的零件成为具有良好的工艺性。 机械零件的工艺性是在进行零件结构设计时赋予的。 因此，零件的结构设计在整个机械设计工作中十分重要，工作量也很大。 机械零件的设计，应从多方面考虑及改善零件的工艺性。 在一般的情况下，机械零件的结构应与生产条件和生产规模相适应。 例如，在批量生产及有大型设备的条件下，应选取锻钢件，而对于同一零件在单件和小量生产以及只有一半设备的情况下，就应采用铸铁或焊接件。 此外，零件的结构应力求简单使用，加工精度和表面光洁度 的规定要合理，这都有助于改善零件的工艺性。 设计铸件时还应注意到，铸件的最小壁厚应满足液态金属的流动性要求。 例如，对于砂型铸造，一般灰铸铁件壁厚δ i≥ 6mm，球墨铸铁件壁厚还可以小一些，铸钢件壁厚δ s≥ 8mm；对于金属型铸造，则上述铸件壁厚应分别为δ i≥ 4mm， δ s≥ 5mm。 铸件个部分的壁厚应均匀，但是也不宜过厚，以免产生缩孔及缺陷。 此外，铸件不同壁厚的连接处，应采用均匀过渡，各个面的接交处应采用圆角结构。 垂直分型面的表面应有适当的铸造斜度，以便于造型及起模；要注意避免上使造型困难的死角，所设计的铸件结构 还应考虑便于清砂、运输方面要求。 青岛大学毕业设计论文 13 锻造和冲压件的毛胚形状应力求简单，不应有很深的凹槽，以便于制造。 对于机械加工工件要考虑加工的可能性，并尽可能减少加工难度。 标准化是组织现代化大生产的重要手段，也是实行科学管理的重要基础之一。 标准化的基本特征是统一、简化。 零件标准化、部件通用化和产品系列化，不仅有利于机器及零件的设计、制造，并可收到显著的经济效果，有利于开展专业协作、统一规划，并可迅速提高大型、精密、现代化的成套机械设备的生产水平。 显然，“三化”对国民经济的各部门、特别是对机械工业的发展有着重要的意 义。 第 3章 6P125ZQ 型柴油机活塞连杆组的设计 活塞连杆组的概述 活塞连杆组的功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。 6P125ZQ 型柴油机载 6125QW 型非增压柴油机的基础上进行了增压强化。 其标定功率有 132 千瓦提高到了 169千瓦，功率增加了 %；爆发压力由 增加到 ，增加了 %；机油耗率≤ 克 /千瓦小时；然油耗率为 克 /千瓦小时；噪声为 112 分贝比原机降低 5 分贝；活塞。