关于发动机曲轴连杆实习报告(精选3篇)
2.2 国内外曲轴加工技术展望
美国,德国,日本等汽车工业发达国家都致力于开发绿色环保、高性能发动55 机,目前各个厂家采用发动机增压、扩缸及提高转速来提高功率的方法,使得曲轴各轴颈要在很高的比压下高速转动,发动机正向增压、增压中冷、大功率、高可靠性、低排放方向发展。曲轴作为发动机的心脏,正面临着安全性和可靠性的严峻挑战,传统材料和制造工业已无法满足其功能要求,市场对曲轴材质以及毛胚加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等都要求都非常严格。
三、本课题研究内容
3.1 曲轴结构设计
3.1.1 曲轴的材料
根据曲轴工作在发动机过程中承受弯曲、扭转、剪切、拉压等交变应力,要求具有较高的抗拉强度、疲劳强度、表面强度及耐磨性,芯部具有一定的韧性。即具有很高的疲劳强度、耐磨性和高淬透性,且进行强化处理时变形小,高温下具有高的蠕变强度。
随着发动机性能的提高,对曲轴的原材料及加工工艺提出新的要求,现代车用发动机曲轴材质主要有球墨铸铁和钢两类。由于球墨铸铁曲轴成本只有调质钢曲轴成本1/3左右,且球墨铸铁的切削性能良好,可获得较理想的结构形状,并且和钢质曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性。所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。据统计资料显示,车用发动机曲轴采用球墨铸铁材质的比例在美国为90%,英国为85%,日本为60%,此外,德国、比利时等国家也已经大批量采用。国内采用球墨铸铁曲轴的趋势则更加明显,中小型功率柴油机曲轴85%以上采用球墨铸铁,而功率在 160kW以上的发动机曲轴多采用锻钢曲轴。
我国球铁曲轴的生产继QT600—
2、QT700—2之后,现已能稳定地生产QT800–
2、QT900 —2等几种牌号,目前已能大批量生产QT800—6球铁曲轴。但从整体水平来看,存在生产效率低,工艺装备落后,毛坯机械性能不稳定、精度低、废品率高等问题。
3.1.2 曲轴结构设计
曲轴结构设计在过去的.几十年中得到了飞速的发展。在曲轴的设计初期一般是按照已有的经验公式计算或者与已有的曲轴进行类比设计,在进行了初步的设56 计后造出曲轴样品再进行试验,通过实验数据进行适当的改进。曲轴设计发展到今天已经有了很大的发展。随着内燃机向高可靠性、高紧凑性、高经济性的不断发展,传统的以经验、试凑、定性为主要设计内容的设计方法已经不能满足要求,而随着电子计算机技术的不断发展,内燃机及其零部件的设计已经发展到采用包括有限元法、优化设计、动态设计等现代先进设计技术在内的计算机分析、预测和模拟阶段。有限元法是最有效的数值计算方法之一,它使人们对零部件关键参数的理解和设计更进了一步。
(1)在设计内燃机曲轴时,应根据内燃机的工作条件,选择不同的结构设计方案。内燃机曲轴结构设计方法大致如下:
① 选择确定结构形式:整体锻造曲轴、整体铸造曲轴、组合曲轴。
② 确定润滑油道
曲轴主轴颈和曲柄销一般采用压力润滑。润滑油由主油道送到各主轴承,在经曲轴内润滑油道进去连杆轴承。当主轴承为滚动轴承时,润滑可从假轴承进入曲轴内腔,再分配到各有关轴承。在决定主轴承和曲柄销上的油孔位置时,主要考虑应保证供油压力和油孔对曲轴强度的影响程度。
③ 确定曲轴平衡块形式
平衡块用来平衡曲轴的不平衡惯性力和力矩,减轻主轴承载荷以及减小曲轴和曲轴箱所受的内力矩。但曲轴配置平衡块后重量增加,将使曲轴系统的扭振效率有所降低。因此应根据曲轴结构、转速、曲柄排列等因素来配置平衡块和平衡精度要求。平衡块可与曲轴制成一体,也可与曲轴分开制造后再进行装配。
(2)曲轴结构形式的选择
曲轴结构形式与其制造方法有直接关系,在进行曲轴设计时必须同时进行。曲轴有整体式和组合式曲轴两大类。而摩托车发动机常采用组合式曲轴,这是因为其加工简单,不需要大规模锻模具设备,它由曲轴左半部、曲轴右半部及曲轴销组成。通过液压压入的方法将其结合起来。本设计中采用滚动轴承做主轴承。这是因为使用它具有以下优点:
① 可以采用隧道式曲轴,保证曲轴箱有较高的强度和刚度;
② 可以减少摩擦损失,提高机械效率,因而使燃料消耗下降;
③ 发动机启动较为容易,尤其在气温较低的时候;
④ 采用滚动轴承后,对主轴的润滑较易实现。
3.2 曲轴工艺分析
3.2.1 曲轴的机械加工技术
曲轴主轴颈的粗加工、半精加工工艺和精加工工艺,大体分为以下几种:
(1)传统的曲轴主轴颈的多刀车削工艺。 生产效率和自动化程度相对较低。 粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈,工序的质量稳定性差,容易产生较大的内应力,难以达到合理的加工余量。一般精加工采用曲轴磨床,通常靠手工操作,加工质量不稳定,尺寸的一致性差。
(2)数控车削工艺。数控车削设备价格相对便宜,不需要复杂的刀具,但只适合小批量生产。