机械毕业设计论文]4110型柴油机总体设计说明书

机械毕业设计论文]4110型柴油机总体设计说明书内容摘要：

道必须弯道最少，表面光滑，以使空气畅通流出。 （ 2）燃油供给系统 ①增加供油量可通过增加喷油泵柱塞直径即可；②喷雾质量要高，雾化效果好，射程足够。 （ 3）配气系统 ①改变凸轮结构，采用高次方凸轮；②时间断面面积应最大；③开启、关闭时间要适时。 （ 4）减少功率损失，提高机械效率 ①零部件间隙选择要合适；②零部件的材料选择要正确，在保证强度、刚度、硬度的条件下，还要保证其磨合性能最佳；③附件的选择要合适，比如：风扇直径、机油泵的大小等；④润滑油选择要恰当。 三、 4110 型柴油机性能参数 气缸数目 :4个； 机器型式：水冷四冲程直列涡流式燃烧室； 气缸直径： 110mm ； 本科生毕业设计（论文） 12 活塞行程： 150mm ； 额定功率： 60ps ； 额定转速： 1500 minr ； 发火次序： 1342； 压缩比： 17： 1； 活塞平均速度： sm 平均有效压力： 2cmkg ； 润滑油消耗率：≦ 5 hpsg  ； 燃 油消耗率：≦ 200 hpsg  ； 喷油提前角：上止点前 22176。 177。 2176。 ； 润滑压力： ～ 3 2cmkg ； 柴油机总重量： 815kg ； 外形尺寸（长 X宽 X高）： 1296 X 774 X 1102mm ； 配气定时：进气门 开：上止点前 20176。 177。 4176。 关：下止点后 40176。 177。 4176。 排气门 开：下止点前 60176。 177。 4176。 关：上止点后 10176。 177。 4176。 本科生毕业设计（论文） 13 第三章 4110 型柴油机的结构设计 机体组件设计 机体组件包括机体（气缸体 曲轴箱）、气缸套、气缸盖、油底壳等零件，是柴油机的固定部分。 一、 机体 机体的主要功用： （ 1） 支承柴油机所有的运动件，使它们在工作时保持相互准确的位置； （ 2） 在机体上加工有水道和油道，保证各零件工作时必要的冷却与润滑； （ 3） 安装柴油机各辅助系统部件； （ 4） 作为柴油机使用安装时的支承，将柴油机固定在底盘或支架上。 机体一般采用铸铁制成。 气缸 套嵌入机体内，在气缸套与机体壁之间行程冷却水套，通过机体上平面上的孔与气缸盖的水套相通。 机体前端的箱体内安装传动齿轮和润滑油泵；后端则为动力输出端。 喷油泵装在机体左侧（从飞轮端观察），在装喷油泵的座孔下面，有安装凸轮轴和滚轮轴的轴承孔。 机体的左侧中部有两个进水孔，冷却水即由此引入，机体两侧都有盖板，揭开盖板可以检测曲轴连杆机构和轴承情况。 图 4110型柴油机气缸体的结构型式 本科生毕业设计（论文） 14 1．气缸体 气缸体部分作用是用来安装气缸套及其附件，要求其对气缸套有可靠的冷却条件。 4110 型柴油机采用水冷式柴油机气缸体， 如图 所示。 依靠流经气缸体内部的冷却水进行冷却。 气缸体内部铸有冷却水腔。 冷却水腔构成型式是整个气缸套座孔内为一整体空腔，与气缸套外壁构成一个环形空间。 气缸体的顶部装有气缸盖螺栓，用作固定汽缸盖。 为保证气缸盖可靠地密封，防止螺栓松脱，气缸盖螺栓与气缸体的连接都采用锁紧措施固定。 2．曲轴箱 机体曲轴箱部分的主要作用是支承曲轴，使柴油机各运动件在工作过程中保持一定的相对位置。 曲轴箱结构可分为悬挂式、龙门式、底座式。 而 4110 型柴油机采用龙门式，龙门式的曲轴箱的主轴承座为一整体结构，与曲轴箱横隔板连成一体。 曲轴安装是从机体轴向端面穿入。 龙门式的结构特点是：刚性最好，结构紧凑，可大大缩短柴油机轴向尺寸，机体下平面的密封也最简单，但重量最重，并且曲轴拆装困难。 曲轴箱为铸铁件。 为保证主轴承座孔在工作时具有一定的几何精度，除要求主轴承座与盖具有足够的刚度外，还必须保持两者之间可靠地连接。 因此，装配时主轴承螺母必须严格按照规定扭紧力矩旋紧。 要使主轴承座孔保持必要的几何精度，除扭紧力矩的要求外，还要求主轴承盖具有可靠额定位，以防止位置发生错移。 常见的主轴承盖定位方式有：侧面定位、套筒定位、锯齿面定位，本设计为侧面定 位。 二、 气缸套 气缸套的主要功用： （ 1） 与活塞、气缸盖构成气体压缩、燃烧和膨胀的工作空间； （ 2） 作为活塞往复运动的导向面； （ 3） 向周围冷却介质传递一部分热量，以保证活塞组件和气缸套本身在高温、高压环境中正常的工作。 气缸套的结构应满足以下要求： 本科生毕业设计（论文） 15 (1)有足够的强度，能承受热负荷和机械负荷作用； (2)内表面具有较高精度、光洁度和耐磨、抗腐蚀的能力； (3)外表面对冷却水应有一定抗腐蚀能力； (4)应保证对气缸工作容积及冷却水具有可靠的密封。 气缸套一般采用高磷铸铁和球墨铸铁。 气缸套的内壁为一光滑的圆柱面，具有较高的精度和光洁度。 气缸套 的上端有一凸缘作为气缸套安装定位用，安装时凸缘下端面与机体缸套座孔上端面应紧密贴合，上端面则与气缸盖下平面紧密贴合，在两贴合面中间加有垫片，以密封气缸工作容积及冷却水腔，如图 所示。 气缸套外圆有上定位面和下定位面。 上定位面直径略大，与气缸套座孔尺寸配合较紧密。 下定位面与座孔配合较松，通常装有橡胶密封圈以密封冷却水腔，并减震，减少冲击力、磨损和穴蚀。 三、气缸盖 气缸盖压在气缸套上凸缘平面上，用气缸盖螺栓紧固在气缸体上。 它的主要功用： （ 1） 密封气缸，与气缸套、活塞构成燃烧室空间； （ 2） 构成柴油机的进、排气通道； 气 缸套各部分示意图上支撑(轴 向定位)径向定位气缸垫D2D3D5D2D3D5下支撑总高度H 本科生毕业设计（论文） 16 （ 3） 柴油机很多零部件安装在气缸盖上，如进排气门、气门摇臂、喷油器等 气缸盖结构必须满足以下要求： (1)具有足够的强度和刚度，以保证在气体压力和热应力作用下可靠地工作，并与气缸套接合面具有良好的密封性； (2)气缸盖内的进排气通道应使气体通过时流动阻力最小； (3)具有可靠的冷却，以保证安装在气缸盖上面的各零部件可靠地工作。 气缸盖采用球墨铸铁制成。 气缸盖结构型式分为单缸式，即每个气缸有一个单独气缸盖；双缸式，即每两个气缸共用一个气缸盖；多缸式，即没拍气缸共用一个气缸盖。 4110 型柴油机采用单缸式。 气缸盖底平面压在气缸套上 凸缘平面上，两者之间装有气缸垫，用以密封燃烧室。 底面上有气门座孔，通过内部的气道，将燃烧室空间与大气相通。 气缸盖内布置有冷却水腔，冷却水从气缸盖地步串水孔进入水腔，然后从气缸盖顶部回水孔流回散热水箱。 四、油底壳 油底壳的作用封闭曲轴箱，防止赃物进入柴油机机体内。 同时，收集和贮存由柴油机各摩擦面流回的机油，以供润滑系统用。 油底壳用钢冲压而成。 油底壳结构简单，是由一个盆状薄壳体构成，上面装有防泡板、放油口以及用来检查油面高度的游标尺等。 曲柄连杆机构设计 曲柄连杆机构是由活塞组、连杆组、曲轴和飞 轮等部件所组成。 一、活塞组 活塞组由活塞、活塞环、活塞销等零件组成，如图 所示。 活塞组的功用 1） 与气缸套、汽缸盖构成气缸工作容积和燃烧室，依靠活塞上下移动，使气缸容积周期地改变着，从而实现柴油机的进气、压缩、膨胀、排气等过程。 2） 承受燃气的压力作用，并通过连杆传给曲轴。 本科生毕业设计（论文） 17 3） 密封气缸，防止燃气漏入曲轴箱内，并阻止过多的机油窜入气缸内。 活塞组的工作要求 1）活塞承受着很高的气体压力作用，要求活塞应具有较高的强度。 2）活塞组承受着往复惯性力的作用，要求活塞组在保证足够强度的前提下，尽量减轻重量。 3）活塞 组承受高温燃气的加热作用，要求受热后材料强度降低尽量小。 4）活塞组沿气缸内壁高速往复运动，有承受连杆摆动运动时的侧压力作用，引起严重的磨损，要求活塞组各零件具有良好的耐磨性。 活塞用铝合金制成，装有三道气环和两道油环，第一道气环的圆柱形外表面镀多孔性铬，这样可使气缸套和活塞环的磨损大大地降低。 有一道油环位于活塞销座的下面，油环环槽内钻有径向的导油孔，槽下倒角上也有斜油孔，都是引出润滑油用的。 活塞结构如图 所示。 铝合金的特点是：比重小，仅为铸铁的三分之一；导热性好，导热系数比铸铁高 1— 2 倍 ；加工工艺性好；耐磨性好。 其主要尺寸为：活塞总高度H =130mm，压缩高度 1H =70mm，火力岸高度 h =20mm，活塞销直径 d =38mm，活塞裙部的长度 2H =80mm。 活塞顶的工作可靠性，很大程度上取决于它的散热效果。 活塞顶所吸收的 活塞 组1233451活塞 ；2气 环；3 油环 ；4活 塞销挡圈；5 活塞 销 本科生毕业设计（论文） 18 热量主要是通过活塞环传给气缸套，再由气缸套外面的冷却水带走。 此外还借助于飞溅到活塞内腔的机油带走一部分热量。 有的活塞在顶部内壁上设 有加强筋，一方面用以提高活塞顶的强度；另一方面又可使活塞顶散热面积增加。 裙部是活塞往复运动的导向部分。 由于连杆的摇摆运动，而产生活塞对其港币的侧压力。 为使活塞裙部承受侧压力的两侧承压均匀，并使裙部与缸壁间保持最小而又安全的间隙，要求活塞在工作时必须具有正确的圆柱形。 活 塞外形形状示意图圆锥体圆柱体III 45176。 全部环槽全部环槽上下平面上下平面下端尺寸孔2 45176。 此段锥度为0.60 大端向上此段锥度为0.20 小端向上两边相同Ⅰ放大Ⅱ放大销孔中心线其余 本科生毕业设计（论文） 19 由于活塞结构厚度很不均匀，工作时在气体压力、侧压力和热负荷的作用下，活塞外形产生很大变形。 从活塞高度方向来看，活塞顶部受到热负荷和气体压力作用大，变形也大，而裙部变形小；从活塞销座处来看，沿活塞销轴向的变形要比销轴垂直方向大得多。 因此，为 使活塞工作时，在上述负荷作用下发生变形后，形成正确的圆柱形，就必须在常温下将活塞加工成圆锥体形状，是变形较大的顶部尺寸比裙部小些 ,如图 所示；同时在活塞销座处，使变形较大的销孔轴线方向尺寸比垂直方向小些，形成一椭圆形。 使活塞在外负荷作用下变性后，形成圆柱体形状。 活塞环的功用：气环的功用是密封气缸，防止燃气漏入曲轴箱；比传送活塞顶部所吸收的热量。 油环的功用是将气缸壁上过多的润滑油刮下，防止机油窜入燃烧室。 活塞环的工作要求：活塞环在自由状态下外形不是整圆，而是比气缸直径大的开口环。 它装在活塞 环槽里，并随同活塞装入气缸内，依靠自身弹性保持着外圆工作面与气缸壁紧密贴合。 工作时，活塞环受到高温燃气的而符合影响，特别是第一道气环，活塞所传递全部热量的 40％ — 50％要通过它传到气缸壁上去。 高温使环的弹性和疲劳强度大大削弱。 活塞工作环境的润滑条件又受到限制，使活塞环产生严重的磨损，并造成很大磨损功率损失，一般柴油机总摩擦功率损失有一半以上是由活塞环所造成的。 因此，要求活塞环具有较高的密封性能；有利于磨合；有较强的抗熔着磨损能力。 活塞环用特种铸铁制成，气环的截面呈矩形。 油环的外表面有环形槽，槽底有穿 通的开口，用来引出积聚在槽内的润滑油。 环的开口都是直的，在将活塞装入气缸套时，活塞环开口在槽内的位置应该依次错开，互隔 120176。 ，并且开口应避开销孔位置。 活塞销的功用是连接活塞与连杆，将活塞承受的力传给连杆。 本科生毕业设计（论文） 20 活塞销承受着复杂的力的作用，这些力的大学大小和方向都在不断地改变着。 它还受到活塞传来的高温影响，润滑条件又很差。 因此要求活塞销具有很高的强度、韧性好、买模型好、重量轻。 活塞销用低碳钢制成，表面渗碳淬硬。 在取出和装入活塞时，要现将活塞放在水中加热到 90— 120℃，然后用木锤轻轻敲进或敲出 ；不可强行敲打或硬压。 活塞销两侧用挡圈锁住，防止其轴向移动。 为了考虑到运转平稳，因此，在同一台柴油机中，各活塞重量相差不大于 10 克，连杆重量相差不大于 20克。 活塞销结构为一中空的圆柱体。 外圆有很高的精度和光洁度，不允许有钻孔、开槽或出现梢纹、缺口现象，内控做成圆柱形、圆锥形或圆柱与圆锥组合形。 活塞销的连接方式有三种：（ 1）活塞销固定在活塞销座上；（ 2）活塞销固定在连杆小头中；（ 3）活塞销浮动于销座及连杆小头中，称作浮动式活塞销。 浮动式活塞销的连接方式特点：结构简单，工作中又能在销座中产生缓慢的转动，使 磨损均匀，此外由于活塞销载荷分布均匀，可提高活塞销的疲劳强度。 二、连杆组 4 5 176。 两端4 5 176。 P 向R5R6R 7 01 0 0 本科生毕业设计（论文） 21。