DF610柴油机活塞组设计
1、DF610柴油机简介
DF610柴油机主要用于重型汽车，火车头
DF610柴油机的技术参数：
型式：直喷、直列、六缸、立式、水冷、四冲程、涡流室燃烧室
活塞行程/气缸直径： 105/100
12h标定功率/转速： 102/1500rpm
压缩比： 17：1
燃油消耗率：≤270/kW.h）
润滑方式：压力及飞溅复合式
启动方式：电启动
气缸盖和机体都是整体铸造的，机体下平面与曲轴线相平，因此结构轻巧。采用干式气缸套，因此机体现刚度好。缸套材料为高磷合金铸铁，壁厚为3毫米。
活塞由硅铝合金铸造，头部共有两道气环和一道油环。活塞销是浮式的。
连杆用钢锻制成，具有平切口连杆大头。两个连杆螺栓加工有定位带以保证连杆盖的定位。
球铁曲轴是全支承的，不带平衡块，其轴向定位设在后轴承上。曲轴后端凸缘用螺钉将甩油盘和飞轮固定在一起。曲轴的前端装有皮带轮和起动爪。主轴瓦和连杆轴瓦都是高锡铝合金薄壁轴瓦。
凸轮轴布置在机体的上部，具有三个支承。气门、摇臂直接由较长的菌形挺柱驱动。这样可使气门机构的刚性加大。气门上都设有两个气门弹簧座和两个气门弹簧。
润滑系统中，有转子式机油泵，固定在第一主轴承盖上，经中间齿轮由曲轴齿轮驱动。
冷却系中的离心水泵和风扇都是由曲轴皮带轮直接驱动的。
柴油机采用电起动，为了适应冬季冷起动的需要，在进气管内装有起动预热器。
2、活塞组设计
活塞组设计包括3部分（活塞设计、活塞环设计、活塞销设计三部分）
1）活塞组的工作条件
A）机械负荷
活塞组受到气体压力P、往复惯性力Pj，及侧压力PN的周期性冲击力的作用。目前，强化柴油机的最高爆发压力Pz已达140kgf/cm2=13.72MPa，使活塞产生很大的机械应力和变形。
B）热负荷
活塞顶面承受瞬变高温燃气的作用，燃气最高温度可达1800～2600℃，所以活塞顶温度很高，而且温度分布很不均匀。尤其是在直接喷射式柴油机活塞顶上都有相当深的凹坑，活塞实际受热面积大大增加，其热负荷更加严重。热负荷是
发动机强化的一个重要障碍。活塞温度过高将有以下不良影响：
（1）活塞的热应力和热变形过大。
（2）温度超过300℃---350℃时，铝活塞材料的强度急剧下降。
（3）第一道环槽温度超过180～220℃时，易引起润滑油变质结胶，致使活塞环卡死。
C）活塞高速滑动，润滑不良
活塞在侧压力作用下，在气缸内高速滑动，而缸壁一般均靠飞溅润滑，因此润滑条件差，磨损严重，易使活塞和活塞环磨损失效。
2）活塞的设计
活塞的设计要点包括：活塞头部的设计，活塞销座的设计，活塞裙部及其侧面形状的设计。
a）活塞的材料
本设计活塞的材料采用硅的质量分数为11％～13％的共晶硅铝合金。这种材料中加入的硅可使线膨胀系数降低，并提高了耐磨性、耐热性和改善铸造性能。所以这种材料的活塞线膨胀系数小，质量轻，强度和刚度适中，热稳定性好，耐磨性好，在中等温度下抗疲劳性好，体积稳定性好。
b）活塞头部的设计
活塞头部包括活塞顶和环带部分，其主要功用是承受气体压力，并通过销座把它传给连杆，同时与活塞环一起配合气缸密封工质。
因此，活塞的设计要点是：
（1）尺寸尽可能紧凑，因为一般压缩高度缩短一个单位，整个发动机高度可以缩短1.5～2个单位，并显著减轻活塞重量。而压缩高度则直接受头部尺寸的影响。
（2）保证温度不过高，温差小，防止产生过大的热变形和热应力，为活塞的正常工作创造良好的条件，并避免顶部热疲劳开裂。
一、主要尺寸的选择要点
1．活塞高度H
1）活塞高度取决于下列因素;
（1）对柴油机高度尺寸的要求（与柴油机用途有关）
（2）转速n；
（3）燃烧室形状及尺寸；
（4）活塞裙部承压面积。
应在保证结构布置合理和所需的承压面积条件下，尽量选择较小的活塞高度。
活塞高度H与缸径D之比的范围
从上表，我们选取H/D=1.1，则H=110mm，
2）目前发展趋势：不断缩短活塞高度，特别是高速柴油机。近十年来，由于成功地减活塞环数目，使活塞高度H缩短约10%。
2．压缩高度H1
压缩高度H1，决定活塞销的位置。H1取决于第一道活塞环至顶面的距离h1、环带高度h2及上裙高度h3。在保证气环良好工作的条件下,宜缩短H1，以力求降低整机的高度尺寸。
H1/D的一般范围
我们选取H1/D=0.6则H1=60mm。
3．顶岸高度h1（即第一道活塞环槽到活塞顶的距离）
1）h1越小第一道环本身的热负荷也越高。应根据热负荷及活塞冷却状况确定h1，使第一道活塞环约工作温度不超过允许极限（约180℃～220℃）。
2)在保证第一道环工作可靠的条件下，尽量缩小h1，以力求降低活塞高度
和重量。
3)h1/D的一般范围如下：
高速柴油机铝活塞0.14～0.20
组合活塞0 .07～0.20
因此，我们选取h1/D=0.15，可以确定h1=15mm.
4.活塞环的数目及排列
1)括塞环数目一般为:
高速机气环2～3道，油环1～2道;
中速机气环3～4道，油环2道(少数用一道)
2)发展趋势：减少环数。目前中小型高速柴油机采用三环结构(二道气环、
一道油环)的日益增多，并已开始应用双环活塞。近代中速柴油机采用四道环。环数减少后，须从活塞及活塞环的结构上采取措施，以确保良好的密封性能和防窜油性能。
因此，我们选取2道气环，1道油环。
3)油环布置：
采用一道油环时，油环装在销孔上方。
采用二道油环时，一般是在销孔上方和活塞底下部各布置一道油环，但也有的大缸径柴油机活塞，二道油环均装在销座上部，这既能减少机油窜入燃烧室，又保证裙部有比较充分的润滑。
5环槽尺寸
环槽的轴向高度(名义尺寸)等于活寒环的轴向高度b。十
环槽底径D'取决于活塞环的背面间隙(即活塞环内圆面与环槽底之间的间隙)，背盈大小与活塞的热膨胀有关，并对环的背压有一定影响。D'可按下式估算
气环槽D' = 〔D－(2t﹢KD) +0.5〕(mm)
油环槽D' = 〔D－(2t﹢KD) +1.5〕(mm)
式中D—活塞名义直径；
t—活塞环的径向厚度；
K—系数，铝活塞K=0.006，铸铝活塞K=0.004。
环槽底部的过渡圆角一般为0.2～0.5mm。
我们选取铸铝活塞K=0.004，从后面t=4.5mm因此气环槽D'=90.1mm，油环槽=89.1mm
6．环岸高度
1）第一环岸(第一道气环下面的环岸)温度较高，承受的气体压力最大，又容易受环的冲击而断裂。所以第一环岸高度h1一般比其余环岸高度要大一些。
2）必须保证环岸有足够的机械强度，并进行验算。
3）环岸高度的范围
环岸高度c1/D=0.03～0.04mm,则c1=3mm
高速柴油机一般装2～3道气环，1～2道油环。发展趋势是尽量减少活塞环数，目前中小型高速柴油机采用三环结构日益增多。中小功率柴油机的气环高度为2～3mm,油环为4～6mm。第一环岸温度较高，承受的气体压力最大，且易
受环的冲击，因此更易断裂。所以第一环岸要比其余环岸高一些，为减小活塞高度，活塞环槽轴向高度应尽可能小，这样活塞环惯性力也小，会减轻对环槽侧面冲击，有助于提高环槽耐久性。但太小，使制环工艺困难。
本发动机选用三道活塞环，第一和第二环称之为压缩环（气环），第三环称之为油环。环的高度参照文献，取b1=2.4mm,b2=2.4mm,b3=4.8mm。又h1=15，c1=3mm,H1=60mm,h2=3*c1+b1+b2+b3=23.4,h3=H1-(h1+h2)=21.6mm。
7．活塞顶厚度
活塞顶厚度δ是根据活塞顶部应力、刚度及散热要求来决定的，小型高速柴油机的铝活塞，如满足顶部有足够的传热截面，则顶部的机械强度一般也是足够的。热应力随活塞顶厚度增加而增大，活塞顶厚度(特别是钢顶)只要厚到能承受燃气压力即可。δ的一般范围
活塞顶厚度
δ
此处取δ/D=0.08即=8mm
二、燃烧室
本设计采用涡流室燃烧室，其特点如下：
涡流室燃烧室和燃烧室之间有个较大切向通道相连，当活塞接近上止点时，燃油喷入涡流室，形成涡流，燃料混合气迅速燃烧涡流室温度压力迅速上升，气流携带为燃尽的燃料混合气进入燃烧室形成二次涡流，继续燃烧
涡流室燃烧室燃烧过程柔和，排气污染少。
三、活塞裙部的设计
裙部主要起导向作用，并承受气体侧压力。设计活塞裙部时，必须注意保证裙部在工作时具有正确的几何形状，以期得到小的比压，有利于防止拉缸。保证活塞得到良好的导向，具有足够的实际承压面积，能形成足够厚的润滑油膜，既不因间隙过大发生敲缸，引起噪音和加速损伤，也不因间隙过小而在气缸中咬住，导致事故。因此，活塞裙结构设计中的基本思想时如何在发动机不同工况下始终保持它与气缸有最合适的间隙。
（1）裙部长度H2
H2/D的一般范围如下：
高速柴油机 0 .65～0 .68
中速柴油机 1.0～1.1
综合考虑取0.65，即裙部长度为H2=65mm 。
（2）上、下裙长应有恰当的比例，下裙长度H4过小，易产生尖峰负荷，造成活 塞拉毛及擦伤。一般的比例如下：
H4=(0.65～0.75)H3
（3）裙部壁厚δg
铝活塞(包括钢顶铝裙的组合活塞)裙部最小壁厚一般为(0.03～0.06)D 。 我们取裙部壁厚δg=0.03D=3mm
（4）销孔中心的位置
要合理的决定销孔中心线在裙部的位置，使分配在活塞销中心线的上、下裙部比例要恰当，以避免活塞倾斜而引起活塞局部的剧烈磨损，活塞上裙的长度一般为整个裙部长度的60%～70%，取上裙长度H3=39mm ，则活塞下裙的长度H4=0.65H3=23.35mm
（5）裙部与缸套的配合间隙
因此，为了避免拉毛现象，在活塞裙部与气缸之间必须预先流出较大的间隙。当然间隙也不能留得过大，否则又会产生敲缸现象。解决这个问题的比较合理的方法应该使尽量减少从活塞头部流向裙部的热量，使裙部的膨胀减低至最小；活塞裙部形状应与活塞的温度分布、裙部壁厚的大小等相适应。
此处采用托板式裙部，这样不仅可以减小活塞质量，而且裙部具有较大的弹性，可使裙部与气缸套装配间隙减小很多，也不会卡死。
把活塞裙部的横断面设计成与裙部变形相适应的形状。在设计时把裙部横断截面制成长轴是在垂直与活塞销中心线方向上，短轴平行于销轴方向的椭圆形。常用的椭圆形状是按下列公式设计的： )2cos 1(4
θθ--=?d D 式中D,d 分别为椭圆的长短轴，如下图所示。
缸径缸径裙部开槽的活塞，椭圆度（）的大小，一般为
D100m m ≤?mm 25.0~1.0=?
取=0.15
（6）活塞销的设计
活塞销承受气体压力和活塞组惯性力的作用，这些力的大小和方向，在发 动机工作时是随曲轴转角做周期性变化的。
活塞销直径d 和销座间隔B 的选择主要是考虑活塞销座的承载压力及活塞 销的刚度问题。:
（1）选择d 和B 时应验算销座比压和连杆小头轴承比压，使这两项平均比 压均在允许范围之内。
（2）校检活塞销的弯曲变形和椭圆变形，d 的选取应保证活塞销的变形在 许可范围内。
（3）d 的一般范围中小型高速柴油机，一般d/D<0.4，若d/D 太大，则使活塞销外表面至活塞顶内表面的距离（即所谓延伸长度）过小，给活塞连杆组设计带来困难。强化柴油机趋向于用较大的活塞直径，d ≥0.4d 。
活塞销结构尺寸
活塞销的结构如图所示，材料选用20Cr。
对于柴油机活塞销的尺寸一般为：外径d=（0.31～0.40）D ，取d=0.35D，即d=35mm。
内径d0=（0.45～0.65）d ，取d0=0.6d=21mm。
长度L=（0.8～0.9）D，取L=0.8D=80mm。
销座间隔B=0.5L=40mm
（4）活塞销的固定方式
本设计的活塞销用浮式销，即销在活塞销座和连杆小头中都可转动。浮式销的工作表面相对滑动速度较小，摩擦产生的热量也相应减小，磨损较小且均匀，延长了销的寿命。浮式销在运转中不易被卡住，装配时不需要加热就可以用手推入活塞的销孔内。从而简化了装配工艺。
为了防止浮式销的轴向窜动，用弹性挡圈来进行轴向固定。挡圈采用矩形截面的，因为它的强度高。
（7）活塞环和活塞环槽的设计
（1）活塞环的工作情况和设计要求
活塞环的工作情况
活塞环（尤其是气环）的工作条件十分恶劣，它不但在应力状态下承受着高温、高压的气体作用，而且在气缸中做高速往复滑动，产生很大的磨擦和磨损。而摩擦产生的热量又加热了环本身，这就使环的工作条件更加恶化。第一道环直接和高温燃气接触，温度接近或超过520K，其余的环温度一般也在473K以上。在这样高的温度下，很难得到良好的润滑，而且机油在高温下结焦、炭化，也会进一步恶化环的工作条件。
活塞环的设计要求
1、降低环的高度，减少环数，尽量减少摩擦损失
2、密封性能好
3、刮油能力强，除改进油环结构外，要求气环也能起控制机油作用
4、具有足够的强度
5、热稳定性好，即在高温时能保证环的弹力和形状
6、磨合性能及抗结胶性能良好
7、合适的环槽间隙，减小环对环槽的冲击
实现这些要求主要时靠采用良好的材料合表面处理，正确选择环的截面形状、尺寸、运动间隙以及适当的工作合安装应力，采用合理的加工方法合加工要求等措施来达到。
（2）活塞环的组合和结构
（a）活塞环的组合
基于尽量减少环数以降低活塞高度的原则，本设计就采用二道气环和一道油环。
（b）活塞环的结构
（b－1）第一道气环的材料和结构
第一道气环的截面形状
为提高第一气环在高温时的抗结胶能力，第一环采用桶面梯形环，梯形顶角为15°，如图所示。这样设计有两个好处。一是因为它是梯形的，所以当活塞在侧压力的交替作用下，梯形环在环槽内径向移动，使环的侧隙时大时小，将环槽中的结胶挤出。这样可以防止在热负荷很高时，第一环粘结使环与缸壁接触压力徒增造成拉缸，或者造成窜气窜油。二是因为它是桶面的，这样可保证良好的润滑，避免棱缘负荷，密封性和磨合性也好。
但梯形环也有坏处，那就是磨损后高速运动中的环易产生环振，为此选择耐振性好的球墨铸铁。球墨铸铁有较高的抗弯强度，一般在1300MPa 以上，工作时不易折断。而且有较高的弹力和较好的热稳定性，这样的优点正好符合活塞环设计所要求的。
为了使第一道环在高温时有较高的抗粘着性能，在环的外表面镀Cr 。
（b －2）第二道气环的材料和结构
第二道气环的截面形状
第二道气环采用锥面环，外表面锥角是1°±30’，这样形状的环常用作第一道环以下的活塞环。其结构如图所示。它可以提高表面接触应力，易于磨合，活塞上行易于在气缸壁上形成油膜，下行刮油作用良好。它兼有气环和油环的作用。而且由于它的接触面小，所以可以提高与气缸壁的接触应力，有利于密封和磨合。
此道环用灰铸铁制成，表面全部氧化。
（b －3）油环的材料和形式
采用灰铸铁的弹簧胀圈油环，其内衬螺旋弹簧材质为弹簧钢。这种油环是在开槽油环背后加置弹簧胀圈，从而环的径向压力Po(一般Po>8kgf/cm2)，保证油环与气缸壁均匀而稳定的贴合，能减小磨损和降低机油消耗量。同时在环的工作表面镀Cr,提高它的耐磨性和抗腐蚀性。
（3）活塞环和环槽的参数选择
（a ）活塞环的参数
活塞环的主要参数包括轴向高度h ，径向厚度t ，自由开口间隙s ，闭口间隙。轴向高度h 的选择可参考经验所统计的数据来选择，润滑条件越好，转速越高，则h 值选的小点。采用薄环的优缺点是：减低活塞高度和重量；减少摩擦损失和环对环槽的冲击；对气缸不均匀磨损的适应性好。
同时它也有自己的缺点：易于折断；影响活塞散热；制造较困难。
所以环的高度不能做的太低。
0s
活塞环的尺寸及配合间隙
（a －1）第一道气环
根据经验确定梯形环在基准直径上的轴向高度h=2mm 。
一般对于缸径D=80～150mm 的柴油机，D/t=22～28，取D/t=22，
则t=4.5mm 。因为此道环是球墨铸铁，对于这种材料s/D=0.08～0.10，取s/D=0.10，则开口间隙s=10mm 。闭口间隙=0.005D=0.5mm 。
（a －2）第二道气环
选轴向高度h=2.5mm ，D/t=22，则t=4.5mm 。
对于灰铸铁S/D=0.13～0.14 取S/D=0.13，则开口间隙S=13mm 。闭口间隙=0.005D=0.5mm 。
（a －3）油环
根据同类型机的经验数据确定轴向高度h=4.8mm 。取D/t=22，则t=4.5mm 。 对于灰铸铁S/D=0.13～0.14 取S/D=0.13，则开口间隙S=13mm 。闭口间隙=0.005D=0.5mm 。
（b ）环槽与活塞环的间隙
活塞环在环槽中运动，因此在环槽的径向和轴向方向上，都应该有适当的间隙。轴向间隙不能过大，因为当环在环槽中上下运动时，环和环槽之间发生碰撞。间隙大，碰撞也大。增加可环和槽的机械负荷。此外，间隙大也不利于密封。
同一台发动机上，由于各处温度不同，各道环与槽的端面间隙是不相同的，在上面的环靠近燃烧室，温度较高，其值应取大一些。
高速发动机的活塞环，随发动机形式和缸径的不同，端面间隙一般在下列范围：
第一环=0.08～0.20 ， 取=0.09 mm ；
第二环=0.06～0.15 ， 取=0.08 mm ；
油环=0.03～0.08 ， 取=0.03 mm ；
0S 0S 0S 1?1?1?1?1?1?1?1?
对于径向间隙，其一般范围是：
气环：，取第一、第二环的径向间隙均为0.5mm ；
油环：，取其为0.8mm 。
（8）活塞组的重量
对于四冲程的铝合金活塞，活塞的比重量满足下式：
估算取1.1，即活塞重量为1100g ，再加上活塞销和活塞环等的重量，取活塞组的重量为1300g 。
（9）活塞的应力分析和强度校核
（1）活塞平均速度 ：
==30/Sn C m 105*1500/30000=5.25m/s 其中S —活塞行程，n —转速
（2）活塞平均有效压力：
m e C iD p P 2^/0.785=τ=1.6Mpa 式中：其中，p 为发动机功率，τ为冲程
柴油机活塞组所承受的最大气压力可达5-9MP,我们选取max Pz =7.5MP. 根据平均有效压力Pe 查表估计出活塞上的最高爆发压力为Pz=75kgf/cm2
（3）活塞的校核
活塞顶的厚度
（a ）活塞顶的机械应力
u σ=0.68Pz(D1/2δ)^2= 20.70.32～≥?2?1.50.52～≥?2?23/4.19.0cm g D G ～=
活塞结构如图所示，活塞顶的底部有加强筋，所以机械应力的许用值是［σ］＝500kgf/cm2。
由此知活塞顶的机械应力强度是可靠的。
（b ）对第一环岸进行校核
弯曲应力：
剪切应力：
总应力： 其中，h 1为第一环岸的高度
对于像本设计的的铝合金活塞，许用总应力［σ］＝300―400kgf/cm2。，所以第一环岸的强度足够。
（c ）裙部比压
最大侧压力：
裙部比压：
其中H 2为裙部长度。
裙部比压允许值为5～9kgf/cm2，故在允许的范围内，是安全的。
（d ）活塞销座比压
其中d 为活塞销直径，l’为销座的工作长度。
允许值为［q2］=400-600kgf/cm2，故q2在允许的范围内。是安全的。
（4）活塞销的受力与校核
（a ）活塞销的最大剪切应力
活塞销的最大剪切应力出现在销座和连杆小头之间的截面上。其值按下面的公式计算： 2221/5.246)3.125.5(7568.0)2(68.0cm kgf p z u =???==δσ23232
1874.5()104.575()1013.18/16w z
D p k g f c m h σ--=?=???=221/2.71410)(14.3cm kgf h D p z
=?=-τ2222
/0.7282.71438.1133cm kgf w =?+=+=τσσ222max /75.5887540)1.0(40cm kgf p D N z =??==ππ2m a x 12588.758.53/0.870.069N q k g f c m D H ===?1q 222/2.3910215.0035.0275
42cm kgf D dl p q z =???=='π)1()1(85.0422max ααατ-++=d P
其中
。
其中 ； 。
则
可得到：
活塞销的计算简图 活塞销材料选用20Cr 。
其弹性模量为
（b ）弯曲变形：
许用弯曲变形[f]=0.015D/100=0.015mm ，故弯曲变形在允许的范围内。
（c ）椭圆变形
’jpin Z P P P -=塞组零件的惯除活塞销以外的全部活—’jpin P kgf R g
G G P pin jpin
1.44722506.0)278.01(81.917.03.1)1(22=??+?-=+-=ωλ’’’—活塞组重量G 活塞销的重量—pin G kg P P P jpin Z 4.54401.4475.5887=-=-=’2422422max /850)6.01(5.3)6.06.01(4.544085.0)1()1(85.0cm kgf d P =-?++??=-++=α
αα
τ24kgf/cm 10202198?==GPa E 2222444440(2)11758.75.858.280.01360()6020210(2.61.4)z p D a a b f m m E d d -???==?=-??-
许用的椭圆变形
故椭圆变形在允许的范围内。
（d ）纵向弯曲应力
（e ）横向弯曲应力
（f ）总应力
许用总应力为[σ]=3500-5000kfg/cm2 ，故总应力在允许的范围内，是安全的。
（5）活塞环的校核
（a ）校核气环：
（a －1）对于第一道气环，其最大弯曲应力是：
对于球墨铸铁，取弹性模量E=180GPa
活塞环的许用应力[σmax ]=300-400MPa ，故弯曲应力在允许范围内。活塞环的弹力：
（a －2）对于第二道气环，其最大弯曲应力是：
对于灰铸铁，取弹性模量E=100Gpa
活塞环的许用应力[σmax ]=300-400MPa ，故弯曲应力在允许范围内。
（a －3）活塞环的弹力：
2
3230
3
430()3.147587(3518)0.003320()3202021080(3518)z
p D d d d m m E l d d π+?+?===-???-[]mm D 025.0100)100(5.0100025.0=-+=δ21440
2244(2)(258.534.2)7587351664/3518z a bp D d d d k g f c m σ-=-?-???==-20220
222()316()37587(3521)1577.8/1680(3518)z pD d d l d d k g f c m πσπ+=-??+=?=?-2
2
1/14.2293cm kgf =+=σσσm a x 22104.60.4240.4241800.385385(1)(874.61)S t E G P a M P a D t σ==??==--03310870.1410.1411800.285(1)(874.61)S D p E M P a D t ==??=--m a x 22134.60.4240.4241000.272272(1)(874.61)S t E G P a M P a D t σ==??==--
环的套装应力是：因装环时常采用手工安装，取m=1.57；
许用套装应力[σ’max ]=400-450MPa ，故套装应力在允许范围内。
总结：
1.在设计过程中，要首先根据所给参数选定所需的参数的数值，在合适的范围内选取，要学会查手册，确定各个参数，在这个过程中，我知道了活塞的工作条件很恶劣，对材料的要求比较严格，也知道了活塞环的重要作用，它既起密封的作用，也起到导热的作用，柴油机活塞的活塞顶一般都是有凹坑的，其中间薄，两端厚，这主要是为了减小质量，提高经济性，本次活塞设计让我了解到一个机械零件的具体设计过程，为以后进行设计打下了一定的基础。
03313870.1410.1411000.21(1)(874.61)S D p E M P a D t ==??=--m a x 221310.1153.910.1153.94.61000.38380(1)1.57(874.61)S t E G P a M P a mD t σ
-?-??==??==??--’
《固体废物工程》课程设计 题目：永福镇垃圾填埋场设计 设计时间：2007年07月14日
目录 1.概论 1.1项目简况 (4) 1.2设计依据及主要设计资料 (4) 1.2.1设计依据 (4) 1.2.2基础资料 (4) 1.2.3采用的主要标准和规范 (4) 1.3城市概况及自然条件 (5) 1.3.1城市概况 (5) 1.3.2城市总体规划 (5) 1.3.3自然条件 (6) 1.4城市环卫设施现状 (7) 1.4.1垃圾清运 (7) 1.4.2垃圾成分 (7) 1.4.3现有垃圾堆放场 (7) 1.5建设的必要性 (7) 1.5.1存在的主要问题 (7) 1.5.2建设的必要性 (8) 1.6建设原则及指导思想 (8) 2.总体设计 (8) 2.1工程规模 (8) 2.1.1服务人口及面积 (8) 2.1.2垃圾产率 (8) 2.1.3垃圾产生量预测 (9) 2.1.4工程规模 (9) 2.2处理方法选择 (9) 2.2.1处理方法简述 (9) 2.2.2处理方法选择 (9) 2.3场址选择 (9) 3.垃圾处理场工程设计 (9) 3.1工程内容 (10) 3.2卫生填埋场 (11) 3.2.1库容及使用年限 (12) 3.2.2填埋工艺 (12) 3.2.3覆盖材料 (12) 3.2.4填埋场主要机械设备 (12) 3.2.5防渗工程（水平防渗及垂直防渗） (12) 3.2.6渗滤液收集系统及调节池 (13) 3.2.7地下水层排 (16) 3.2.8填埋气体导排 (17) 3.2.9防洪工程设计（截洪沟） (18)
3.2.10垃圾坝及截污坝 (19) 3.2.11垃圾填埋场终场处理 (19) 4.环境保护与环境监测 (20) 4.1环境质量现状 (20) 4.2环境保护设计依据 (21) 4.3设计执行的环保标准 (21) 4.4主要污染物和主要污染源 (21) 4.5环境保护措施 (22) 4.6施工期环境影响简要分析 (23) 4.7生态保护（影响及措施） (23) 4.8环境监测 (23) 5．设计计算书 (24) 5.1总体设计 (25) 5.1.1服务人口 (26) 5.1.2垃圾产生量 (26) 5.2垃圾填埋场工程设计 (26) 5.2.1库容 (26) 5.2.2使用年限 (27) 5.2.3渗滤液及气体的产生量 (27) 5.2.4渗滤液及气体的收集设备 (28) 5.2.5调节池的容积 (29) 5.3防洪工程 (29) 5.4防渗工程 (35)
姓名：李洋 学号：0743024017 学院：制造学院 指导老师：赵世平黄玉波陆小龙 2018年1月
活塞环梯形角度测量仪的设计 一·概述 活塞环(Piston Ring> 是用于崁入活塞槽沟的环，分为两种：压缩环和机油环。压缩环可用来密封燃烧室内的压缩空气；机油环则用来刮除汽缸上多余的机油。活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形槽内。往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。 活塞环作用包括密封、调节机油<控油）、导热<传热）、导向<支承）四个作用。 密封：指密封燃气，不让燃烧室的气体漏到曲轴箱，把气体的泄漏量控制在最低限度，提高热效率。漏气不仅会使发动机的动力下降，而且会使机油变质，这是气环的主要任务； 调节机油<控油）：把气缸壁上多余的润滑油刮下，同时又使缸壁上布有薄薄的油膜，保证气缸和活塞及环的正常润滑，这是油环的主要任务。在现代高速发动机上，特别重视活塞环控制油膜的作用； 导热：通过活塞环将活塞的热量传导给缸套，即起冷却作用。据可靠资料认为，活塞顶所受的的热量中有70～80%是通过活塞环传给缸壁而散掉的； 支承：活塞环将活塞保持在气缸中，防止活塞与气缸壁直接接触，保证活塞平顺运动，降低摩擦阻力，而且防止活塞敲缸。一般汽油发动机的活塞采用两道气环，一道油环，而柴油发动机则采用三道气环，一道油环。 作为发动机的关键零件，活塞环的形状对内燃机的性能有着重要的影响, 活塞环的梯形角是梯形活塞环的一个重要参数, 其角度大小直接影响到活塞环的质量及使用性能。角度过大, 易发生拉缸现象, 角度过小, 则密封性能差, 发动机功率下降且容易发生烧机油现象。要提高活塞环的质量和性能，就必须首先提高其检测技术，为解决梯形活塞环角度测量问题，我们改进设计一种检测系统——活塞环梯形角度测量仪。 二·设计目的及技术指标 1.设计目的 本次设计课题为活塞环梯形角度测量仪的设计，其目的如下： a、巩固所学传感器、检测技术、精密机械设计、机械制图、公差分 析等相关知识；
ISB6.7L汽车发动机活塞加工工艺及夹具设计 系部：机电工程系 学生姓名：朱艳 专业班级：机电13D2班 学号： 131012244 指导教师：于霜 2016年 1 月 20 日
声明 本人所呈交的ISB6.7L汽车发动机活塞加工工艺及夹具设计，是我在指导教师、公司领导、同事的指导下独立进行分析研究所取得的成果。本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明 并表示谢意。 作者签名： 日期：
【摘要】 现在敏捷制造、快速原型制造、快速模具工装制造技术已经成为内燃机零件工业特别是活塞行业竞争的焦点。因此，针对各种内燃机活塞机械加工工艺过程的广泛探索，从而缩短或简化工艺流程、提高产品质量、降低生产制造成本也变得越来越重要。本毕业设计论文通对分析活塞加工技术的发展、活塞的结构特点、活塞各个工作面的加工特征及其工作环境，确定了ISB6.7L活塞的加工方案及加工过程。并对精镗销孔夹具定位与夹紧进行了设计，分析其工作原理，以及在夹具设计过程中应该注意的问题。并分析论证其可行性。 关键词：发动机活塞加工工艺夹具设计 Title The Engine Piston Processing Technology and Fixture Design Of ISB6.7L Automobile Abstract Now the agile manufacturing, rapid prototyping and rapid tooling die & mould manufacturing technology has become the focus of internal combustion engine parts industry, especially the piston industry competition.Therefore, in view of all kinds of internal combustion engine piston machining process widely, thus shortening or simplified technological process, improve product quality, reduce the production cost is also becoming more and more important.The graduation design paper through the analysis of the piston processing technology development, the structure characteristics of piston, piston each working face processing characteristics and its working environment, determine the processing scheme and processing process of ISB6.7L piston.And the fine boring and pin hole positioning and clamping jig design, analyzes its working principle, and the problems should be noticed in the process of fixture
环境工程专业生产实习 工程设计 生活垃圾填埋场设计说明书 姓名：郝飞 麻太刚 王屿
姜浩 指导教师：董军、迟子芳2014 年8 月
目录 生活垃圾填埋场设计说明书 (1) 一．工程概况 (1) 1.1项目背景 (1) 1.1.1城市地理位置及自然条件概况 (1) 1.1.2社会经济现状 (1) 1.1.3城市发展基本情况 (3) 1.1.4环境卫生现状 (3) 1.2工程设计主要内容 (4) 1.3方案设计依据和原则 (4) 1.3.1采用主要规范及标准 (4) 1.3.2方案设计原则 (5) 1.4设计特点 (6) 1.4.1总平面布置特点 (6) 1.4.2污染控制技术特点 (6) 1.4.3雨污分流及渗滤液处理技术 (6) 1.4.4卫生填埋工艺 (7) 1.4.5环境污染控制措施 (7) 二．厂址选择与确定 (7) 2.1 厂址选择要求 (8) 2.2 厂址选择与确定 (9) 三．工艺设计 (9) 3.1 建设规模以及服务年限 (9) 3.2 覆盖土来源 (10)
3.3 填埋方案 (10) 四．主体工程设计 (12) 4.1 场底处理及边坡平整 (12) 4.1.1 场地平整 (12) 4.1.2 边坡平整 (12) 4.2 防渗 (12) 4.3.渗滤液收排系统 (13) 4.3.1渗滤液收排系统的作用 (13) 4.3.2渗滤液收排系统的结构 (14) 4.3.3渗滤液收排系统的类型选择 (14) 4.4 场外排水系统 (15) 4.5 场外排水系统 (16) 4.6 垃圾渗滤液处理 (16) 五．辅助设施设计 (16) 5.1 调节池 (16) 5.2 截污坝 (17) 5.3 垃圾拦挡坝 (17) 5.4污水处理站和渗滤液处理站 (17) 5.4.1 污水处理站 (17) 5.4.2 渗滤液处理站 (17) 5.5 垃圾填埋场气体处理 (18) 5.6 覆土备料场地 (21) 5.7地磅站布置 (21) 5.8 道路设计 (21) 六．封场技术方案 (21)
活塞连杆组教案 一、教学内容分析 本次课的内容对汽车专业的学生在今后的学习和实践动手操作中起着重要的作用，掌握了发动机活塞连杆组的结构、作用和工作过程，学生能更加深刻理解发动机的工作原理和工作过程。 二、三维目标： 知识与技能： 1、掌握活塞连杆组的组成、作用、工作过程； 2、掌握活塞的结构和作用。 3、掌握活塞环的分类和作用； 4、理解活塞销的两种安装方式； 5、掌握连杆的作用和结构。 过程与方法： 通过这节课的学习，同学们将了解活塞连杆组的组成和作用，和各部分的主要作用。在讲解这部分内容的时候以多媒体的方式来进行教学，通过课件上的图片、动画、视频的展示，以加强学生对活塞连杆组知识的理解。 情感态度与价值观： 通过任务驱动和教师的引导，让学生自主探究学习和小组协作学习，在了解活塞连杆组和各部件过程中，树立学习信心，增强对本专业的热爱。 三、教学重难点 1、教学重点：活塞连杆组的组成、作用、工作过程； 活塞的结构和作用； 飞活塞环的分类和作用。 2、教学难点：活塞销的两种安装方式。 四、教学方法：讲授法、讨论法、多媒体演示法 五、课时安排：1课时 六、教学过程： 活塞连杆组 复习旧课：回顾曲柄连杆机构的组成部分，用提问的方式检验学生的掌握程度。 设计意图： 1）通过提问，可以让同学们集中注意力； 2）通过提问，让学生回顾曲柄连杆机构的有关知识，将有利于学生对活塞连杆组成这部分内容的学习。 引入新课：在本课教学开始，利用上个环节的提问内容来引出本次课将学的内容，并提醒学生本次课内容的重点。 一、活塞连杆组 1、观看活塞连杆组相关视频。 学生带着问题观看相关视频，问题如下： （1）、同学们从视频中看到了什么？ （2）、活塞连杆组的作用和组成是什么?
实用文档 目录 1.零件的分析 (1) 1.1零件的作用 (1) 1.2．零件的工艺分析及其技术要求 (1) 2.工艺规程设计 (3) 2.1. 确定毛坯的制造形式及毛坯尺寸确定的 (3) 2.2. 基面的选择 (4) 2.3. 制定工艺路线 (5) 2.4. 机械加工余量、工序尺寸 (6) 2.5. 确定切削用量及基本工时 (8) 总结 (13) 参考文献 (14)
1.零件的分析 1.1零件的作用 活塞是曲柄连杆机构中的重要零件之一，是发动机的心脏，它主要有三个作用。第一是使发动机作功；第二是密封，它能使发动机活塞顶以上的空间保持密封，使发动机能连续工作；第三是传热，它能将发动机点燃爆发时的高温传给气缸，再由气缸壁外侧水套的循环水将热量带走。 1.2．零件的工艺分析及其技术要求 图1-1零件图 1.2.1.零件的工艺分析 1）时效处理是为了消除铸件的应力，第二次时效处理是为了消除粗加工和铸件残余应力。以保证加工质量。
2）活塞环槽的加工，分粗加工和精加工，这样可以减少切削力对环形槽尺寸的影响，以保证加工质量。 3）活塞环槽的加工，装夹方法可采用心轴，在批量时可提高生产效率，保证质量。 4）活塞环槽mm 02 .00 8+尺寸检验，采用片塞规进行检查，片塞规分为通端和止端两种。片塞规具有综合检测功能，即能检查尺寸精度，同时也可以检查环槽两面是否平行，如不平行，片塞规在环槽不能平滑移动。 5）活塞环侧面与mm 034 .00 80+Φ轴心线的垂直度检验，可采用心轴装夹工件，再将心轴装夹在两顶尖之间，这时转动心轴，用杠杆百分表测每一环槽的两个侧面，所测读数最大与最小差值，即为垂直度误差。 6）活塞外圆008.0134-Φmm 与034 .00 80+Φmm 轴心线的同轴度检验，可采用心轴装夹工件，再将心轴装夹在两顶尖之间，这时转动心轴，用百分表测出活塞外圆跳动的读数最大与最小差值，即为同轴度误差。 1.2.2.零件的技术要求 （1）活塞环槽侧面与034.0080+Φmm 轴心线的垂直度公差为0.02mm ； （2）活塞外圆008.0134-Φmm 与034.0080+Φmm 轴心线的同轴度公差为0.04mm ； (3) 左右两端90Φmm 端面与034.0080+Φmm 轴心线的同轴度公差为0.02mm ； (4) 由于活塞环槽与活塞环配合精度要求较高，所以活塞环槽加工精度相对 要求较高； (5) 活塞上环槽02.008+入口处的倒角为0451?； (6) 材料HT200，铸造后时效处理； （7）未注明倒角0451?。
课程设计说明书 课程名称机械原理 题目名称活塞式气机 专业机械设计与制造及自动化姓名张亚 指导老师毕平 2014 年12 月26 日
前言 活塞式压气机在国民经济各部门占有重要的地位，在各工业部门都活得广泛的应用。往复式压缩机是工业上使用量大、面广的一种通用机械。立式压缩机是往复活塞式压缩机的一种，属于容积式压缩机，是利用活塞在气缸中运动对气体进行挤压，使气体压力提高。 热力计算、动力计算是压缩机设计计算中基本，又是最重要的一项工作，根据任务书提供的介质、气量、压力等参数要求，经过计算得到压缩机的相关参数，如级数、列数、气缸尺寸、轴功率等，经过动力计算得到活塞式压缩机的受力情况。活塞式压缩机热力计算、动力计算的结果将为各部件图形以及基础设计提供原始数据，其计算结果的精确程度体现了压缩机的设计水平。
目录 一曲柄滑块机构的运动分析 (4) 二曲柄滑块机构的动态静力分析 (9) 三齿轮机构的设计 (11) 四凸轮机构的设计 (13) 五飞轮的设计 (14) 六设计感想 (15) 参考文献
一、曲柄滑块机构的运动分析 已知：活塞冲程H，连杆与曲柄的长度比λ，曲柄平均角速度ω1。要求：选取曲柄位置φ=120o和φ=240o，画出机构运动简图和该机构在该位置时的速度和加速度多边形。 1.画出机构运动简图如图1（φ=120o）由已知条件可求得 L OA=75mm L AB=375m V A=ω1l OA=50*75mm/s=3750mm/s 有V A + V BA = V B 大小: √ 方向: ⊥OA ⊥AB ∥OB 取适当比例尺u做速度多边形如图2 可求得V BA=uL AB=3375mm/s ω2=V BA/L AB= a BA=ω2^2L AB=s^2
汽油机活塞设计说明书 ： ：
一、活塞设计要求 活塞是曲柄连杆机构的重要零件，主要功用是承受燃烧气体压力和惯性力，并将燃烧气体压力通过活塞销传给连杆，推动曲轴旋转对外作功。此外，活塞又是燃烧室的组成部分。活塞是内燃机中工作条件最严酷的零件。作用于活塞上的气体压力和惯性力都是周期变化的，燃烧瞬时作用于活塞上的气体压力很高，如增压内燃机的最高燃烧压力可达14—16MPa。而且活塞还要承受在连杆倾斜位置时侧压力的周期性冲击作用，在气体压力、往复惯性力和侧压力的共同作用下，可能引起活塞变形，活塞销座开裂，活塞侧部磨损等。由此可见，活塞应有足够的强度和刚度，而且质量要轻。 本次课程设计的目的是设计四冲程汽油机的活塞，根据某些现有发动机的参数，确定活塞直径D=73mm。 二、活塞材料 活塞材料常用灰铸铁和铝合金，然而由于铸铁材料密度大，产生的往复惯性力也很大，所以目前只用于大中型、低速柴油机上，故采用铝合金活塞。 为了使活塞拥有较好的热导率、高温强度、可锻性以及较小的热膨胀系数，所以才用铝硅铜合金。 三、活塞的结构设计 活塞按部位不同可以分为顶部、头部和裙部。
1.活塞顶部设计 活塞顶部形状对于四冲程内燃机取决于燃烧室形状，一般有平顶、凸顶和凹顶，此处选用平顶活塞。 活塞顶的厚度δ是根据强度、刚度及散热条件来确定，在满足强度的条件下δ值尽量取小。对于铝合金材料的活塞δ值，汽油机为（0.06~0.10）D,柴油机为（0.1~0.2）D。 则：δ=（0.06~0.10）*73=（4.38~7.3）mm 取δ=5.00mm 2.活塞头部设计 2.1设计要求 活塞头主要功用是承受气压力，并通过销座把它传给连杆，同时
目录设计说明书 1、绪论 生活垃圾 生活垃圾处理与处置方法 卫生填埋场概述 2、工程概况 项目背景 项目设计原始资料 项目设计要求 设计计算书 3、填埋场的选址 选址的考虑因素 选址的程序 地址的选定与所需的容积 4.填埋场的地基与防渗 填埋区基底工程 填埋场的防渗系统 防渗材料 防渗系统的构造 5. 渗滤液的产生及收集处理 垃圾渗滤液概念和来源
垃圾渗滤液的水质特征 渗滤液收集系统 渗滤液产生量的计算 5.4.1渗滤液产生量的计算 5.4.2渗滤液调节池设计 6.填埋气体的产生与收集处理 填埋气的组成 填埋气体产生量的预测 填埋场气体的收集与导排 6.3.1填埋场的导排方式及选择 6.3.2填埋场气体收集系统的设计 7.终场覆盖 填埋场封场系统设计 填埋场封场后的土地回用 8.封场后续工作 参考文献 3.8.4 库底地下水导排系统 为防止库底地下水蓄集后对防渗膜产生顶托从而破坏防渗层，本工程在库底及调节池池底防渗膜下层设置排除地下水盲沟，与渗沥液主盲沟对应设置，主盲沟采用三角形断面，最大断面尺寸为底宽2m，深，盲沟中铺设HDPE 穿孔排水花管和级配卵（砾）石，HDPE花管管径为dn315，级配卵（砾）石粒径为d20~d50mm。地下水由盲沟中的排水管引排至调节池下游冲沟。 生活垃圾概述
1.1.1生活垃圾的定义 生活垃圾，是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。生活垃圾一般可分为四大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。 城市生活垃圾亦称城市固体废物，是由城市居民家庭、城市商业、餐饮业、旅馆业、旅游业、服务业，以及市政环卫系统、城市交通运输、文教机关团体、行政事业、工矿企业等单位所排出的固体废物。其主要组成为：厨余物、废纸屑、废塑料、废橡胶制品、废编织物、废金属、玻璃陶瓷碎片、庭院废物、废旧家用电器、废旧家具器皿、废旧办公用品、废日杂用品、废建筑材料、给水排水污泥等。 1.1.1生活垃圾的危害 固体废物，特别是有害固体废物，如处理、处置不当，其中的有害物质可以通过环境介质——大气、土壤、地表或地下水体进入生态系统形成污染，对人体产生危害，同时破坏生态环境，导致不可逆生态变化。 （1）对土壤环境的影响：固体废物不加利用，任意露天堆放，不但占用一定的土地，导致可利用土地资源减少，而且如填埋处理不当，不进行严密的场地工程处理和填埋后的科学管理，容易污染土壤环境。 （2）对水体环境的影响：固体废物可随地表径流进入河流湖泊，或随风迁徙落入水体，从而将有害物质带入水体，杀死水中生物，污染人类饮用水水源，危害人体健康；固体废物产生的渗滤液危害很大，它可进入土壤污染地下水，或直接流入河流、湖泊或海洋，造成水资源的水质型短缺。 （3）对大气环境的影响：对方的固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飞扬，进入大气并扩散到很远的地方；一些有机固体废物在适宜的温度和湿度下还可发生生物降解，释放出沼气，在一定程度上消耗其上层空间的氧气，使植物衰败；有毒有害废物还可发生化学反应生成有毒气体，扩散到大气中危害人体健康。 生活垃圾处理与处置方法 1.2.1焚烧 焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定量的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中有还有毒物质在800——1200℃的高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化和资源化的处理技术。 1.2.2堆肥 堆废化是在控制条件下，利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，促进来源于生物的有机废物发生生物稳定作用，使可被生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。
山东农业大学 机械与电子工程学院 汽车制造工艺学课程设计 课程名称：汽车制造工艺学设计课题：活塞零件的机械加工工艺规程的编制 指导老师：吕钊钦 专业：车辆工程班级： 3班姓名：高超学号： 20120667 2014年 12月 11日 序言 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 活塞加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 目录 序言 (3) 一. 零件分析 (4)
1.1 零件作用 (4) 1.2零件的工艺分析 (5) 二. 工艺规程设计 (6) 2.1确定毛坯的制造形式 (6) 2.2基面的选择 (7) 2.3制定工艺路线 (10) 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (11) 2.5确定切削用量及基本工时 (13) 三夹具设计 (16) 3.1问题的提出 (16) 3.2定位基准的选择 (17) 3.3定位误差分析 (19) 3.4夹具设计及操作简要说明....................................20 总结 (21) 参考文献…………………………………………………………22 （附）机械加工工艺过程卡片 *1套 机械加工工序卡片 *1套 绪论 我国的汽车行业正在飞速发展，汽车的动力部分也在不断改进，内燃机作为一种可移动的动力源已广泛应用于生产和生活的各个领域。活塞是内燃机的关键零
机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目: 活塞杆机械加工工艺规程设计学院：机电工程学院 班级：机械设计制造及其自动化二班学生：王开勇
学号：20092428 指导教师：付敏副教授 目录 1 零件的分析 (1) 1.1零件结构工艺性分析 (1) 1.2 零件的技术要求分析 (1) 2 毛坯的选择 (2) 2.1毛坯的选择及毛坯制造方法的选择 (2) 2.2毛坯形状及尺寸的确定 (2) 3 工艺路线的拟定 (2) 3.1 定位基准的选择 (2) 3.2零件表面加工方案的选择 (3) 3.3加工顺序的安排 (3)
3.3.1加工阶段的划分 (4) 3.3.2工序的集中与分散 (4) 3.3.3机械加工顺序的安排 (4) 3.3.4热处理工序的安排 (4) 3.3.5辅助工序的安排 (5) 4 工序设计 (6) 4.1 机床和工艺装备的选择 (6) 4.2工序设计 (6) 结论 (11) 参考文献 (12)
1 .零件的分析 1.1零件结构的工艺性分析 （1）00.002550φ-mm ×770mm 自身圆度公差为0.005mm （2）左端3926M g ?-螺纹与活塞杆00.002550φ-mm 中心线的同轴度公差为φ0.05mm (3) 1:20圆锥面轴心线与活塞杆00.002550φ-mm 中心线的同轴度公差为φ0.02mm (4) 1:20圆锥面自身圆跳动公差为0.005mm (5) 1:20圆锥面涂色检查，接触面积不小于80% (6) 00.002550φ-mm ×770mm 表面渗氮，渗氮层深度0.2-0.3表面硬度62一 65HRC 1.2零件的技术要求分析 （1）活塞杆在使用过程中，承受交变载荷作用， 00.0025 50φ-mm ×770mm 处有 密封装置往复摩擦表面，所以该处工艺要求硬度高又耐磨。 活塞杆采用38CrMoAlAn 材料， 00.0025 50φ-mm ×770mm 部分经过调质处理和表 面渗碳处理，芯部硬度为23-32HRC,表面渗氮层深度0.2-0.3mm,表面硬度62-65HRC ，所以活塞杆既有一定的韧性，又具有较好的耐磨性。 (2) 活塞杆结构比较简单，长径比大，属于细长轴类零件。刚性较差，为了保证加工精度，在车削时要粗车、精车分开，而且粗、精车一律使用跟刀架，以减少加加工时工件变形，在加工两端螺纹时使用中心架。 （3）在选择定位基准时，为了保证零件同轴度公差及各部分的相互位置精度，
1 汽车发动机活塞销的零件图如下 Y///////////////A V///////////////A-------- 苇------ * 80^0,1 耳 图1汽车发动机活塞销零件尺寸图 连杆
2 服役条件与性能分析 活塞销（英文名称：Piston Pin）,是装在活塞裙部的圆柱形销子，它的中部穿过连杆小头孔，用来连接活塞和连杆，把活塞承受的气体作用力传给连杆。为了减轻重量，活塞销一般用优质合金钢制造，并作成空心。塞销的结构形状很简单，基本上是一个厚壁空心圆柱。其内孔形状有圆柱形、两段截锥形和组合形。圆柱形孔加工容易，但活塞销的质量较大；两段截锥形孔的活塞销质量较小，且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大，所以接近于等强度梁，但锥孔加工较难。本次设计选用内孔为原形的活塞销。 服役条件：（1）高温条件下承受周期性强烈冲击和弯曲、剪切作用（2）销表面承受较大的摩擦磨损。 失效形式：由于承受周期性的应力，使其发生疲劳断裂和表面严重磨损。性能要求：（1）活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷，且由于活塞销在销孔内摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性，质量尽可能小，销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。在一般情况下，活塞销的刚度尤为重要，如果活塞销发生弯曲变形，可能使活塞销座损坏；（2）具有足够的冲击韧性；（3）具有较高的疲劳强度。 3 技术要求 活塞销技术要求: ①活塞销全部表面渗碳，渗碳层深度为0.8?1 . 2mm渗碳层至心部组织应 均匀过渡，不得有骤然转变。 ②表面硬度58?64 HRC,同一个活塞销上的硬度差应w 3 HRC。 ③活塞销心部硬度为24 ?40 HRC。 ④活塞销渗碳层的显微组织应为细针马氏体，允许有少量均匀分布的细小粒状碳化物，不得有针状和连续网状分布的游离碳化物存在。心部的针状应是低碳马氏体及铁素体。
第1章活塞组的设计 1.1活塞的设计 活塞组包括活塞、活塞销和活塞环等在气缸里作往复运动的零件，它们是发动机中工作条件最严酷的组件。并在很高的机械负荷下高速滑动，同时润滑不良，这决定了它们遭受强烈的磨损，并且可能产生滑动表面的拉毛、烧伤等故障。发动机的工作可靠性与使用耐久性，在很大程度上与活塞组的工作情况有关。 1.1.1活塞的工作条件 1、活塞的热负荷 活塞在气缸内工作时，活塞顶面承受瞬变高温燃气的作用，燃气的最高温度可达C 2000。因而活塞顶的温度也很高。活塞不仅温度高，而且温度~ C? ?2500 分布不均匀，各点间有很大的温度梯度，这就成为热应力的根源，正是这些热应力对活塞顶部表面发生的开裂起了重要作用，热负荷是发动机强化的一个主要问题。 2、冲击性的活塞的机械负荷 活塞承受的机械载荷包括 1）周期变化的气体压力，气压力造成的的活塞机械负荷很大，它使活塞各部分产生机械应力和变形，严重时会使活塞销座从内侧开始纵向开裂、第一环岸断裂等。 2）往复惯性力以及由此产生的侧向作用力。 在机械载荷的作用下，活塞各部位了各种不同的应力：活塞顶部动态弯曲应力；活塞销座承受拉压及弯曲应力；环岸承受弯曲及剪应力。此外，在环槽及裙部还有较大的磨损。为适应机械负荷，设计活塞时要求各处有合适的壁厚和合理的形状，即在保证足够的强度、刚度前提下，结构要尽量简单、轻巧，截面变化处的过渡要圆滑，以减少应力集中。 3、高速滑动磨损强烈 发动机在工作中所产生的侧向作用力是较大的，特别在短连杆内燃机中其侧向力更大。随着活塞在气缸中的高速往复运动，活塞组与气缸表面之间会产生强烈摩擦，由于此处润滑条件较差，磨损情况比较严重。 4、交变的侧压力 由于活塞上下行程时活塞要改变压力面，因此侧向力是不断变化的，这就造成了活塞在工作时承受交变的载荷，因些产生如下的工作后果： 1）造成侧向拍击，引起机体振动，产生机体表面辐射噪声。
目录设计说明书 1、绪论 1.1生活垃圾 1.2生活垃圾处理与处置方法 1.3卫生填埋场概述 2、工程概况 2.1项目背景 2.2项目设计原始资料 2.3项目设计要求 设计计算书 3、填埋场的选址 3.1选址的考虑因素 3.2选址的程序 3.3地址的选定与所需的容积 4.填埋场的地基与防渗 4.1填埋区基底工程 4.2填埋场的防渗系统 4.3防渗材料 4.4防渗系统的构造 5. 渗滤液的产生及收集处理 5.1垃圾渗滤液概念和来源
5.2垃圾渗滤液的水质特征 5.3渗滤液收集系统 5.4渗滤液产生量的计算 5.4.1渗滤液产生量的计算 5.4.2渗滤液调节池设计 6.填埋气体的产生与收集处理6.1填埋气的组成 6.2填埋气体产生量的预测 6.3填埋场气体的收集与导排 6.3.1填埋场的导排方式及选择 6.3.2填埋场气体收集系统的设计 7.终场覆盖 7.1填埋场封场系统设计 7.2填埋场封场后的土地回用 8.封场后续工作 结语 参考文献 附图 主要符号说明
1、绪论 1.1生活垃圾概述 1.1.1生活垃圾的定义 生活垃圾，是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。生活垃圾一般可分为四大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。 城市生活垃圾亦称城市固体废物，是由城市居民家庭、城市商业、餐饮业、旅馆业、旅游业、服务业，以及市政环卫系统、城市交通运输、文教机关团体、行政事业、工矿企业等单位所排出的固体废物。其主要组成为：厨余物、废纸屑、废塑料、废橡胶制品、废编织物、废金属、玻璃陶瓷碎片、庭院废物、废旧家用电器、废旧家具器皿、废旧办公用品、废日杂用品、废建筑材料、给水排水污泥等。 1.1.1生活垃圾的危害 固体废物，特别是有害固体废物，如处理、处置不当，其中的有害物质可以通过环境介质——大气、土壤、地表或地下水体进入生态系统形成污染，对人体产生危害，同时破坏生态环境，导致不可逆生态变化。 （1）对土壤环境的影响：固体废物不加利用，任意露天堆放，不但占用一定的土地，导致可利用土地资源减少，而且如填埋处理不当，不进行严密的场地工程处理和填埋后的科学管理，容易污染土壤环境。 （2）对水体环境的影响：固体废物可随地表径流进入河流湖泊，或随风迁徙落入水体，从而将有害物质带入水体，杀死水中生物，污染人类饮用水水源，危害人体健康；固体废物产生的渗滤液危害很大，它可进入土壤污染地下水，或直接流入河流、湖泊或海洋，造成水资源的水质型短缺。 （3）对大气环境的影响：对方的固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飞扬，进入大气并扩散到很远的地方；一些有机固体废物在适宜的温度和湿度下还可发生生物降解，释放出沼气，在一定程度上消耗其上层空间的氧气，使植物衰败；有毒有害废物还可发生化学反应生成有毒气体，扩散到大气中危害人体健康。 1.2生活垃圾处理与处置方法 1.2.1焚烧 焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定量的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中有还有毒物质在800——1200℃的高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物
毕业设计说明书 题目:2100T二甲醚发动机的活塞 设计 学院(直属系):交通与汽车工程学院
目录 摘要 (3) Abstract (3) 1 绪论 (4) 1.1 车用新型燃料概述 (4) 1.2 二甲醚作为代用燃料的优势 (5) 1.3 本课题选题意义及目的 (9) 1.4 设计的主要容及工作 (9) 2 发动机工作过程计算 (11) 2.1 本课题2100T二甲醚发动机原始参数 (11) 2.2 二甲醚发动机工作过程计算 (11) 3 活塞组设计 (14) 3.1 活塞材料选择 (14) 3.2 活塞结构设计 (15) 3.2.1 活塞头部设计 (15) 3.2.2 活塞裙部设计 (16) 3.2.3 活塞与气缸配合间隙 (17) 3.3 活塞环的设计 (17) 3.3.1 气环的设计 (17) 3.3.2 油环的设计 (19) 3.4 活塞销的设计 (19) 4 活塞热分析 (20)
4.1活塞热负荷概述 (20) 4.2 有限元模型的建立 (20) 4.2.1 活塞主要参数 (20) 4.2.2 三维几何模型的建立 (21) 4.3 活塞温度场边界条件 (22) 4.4 活塞温度场有限元分析 (23) 4.5 本章小结 (26) 5 活塞机械负荷分析 (27) 5.1 活塞的热负荷 (27) 5.1.1 活塞热应力有限元分析 (27) 5.2 活塞的机械负荷 (29) 5.2.1活塞受力分析 (29) 5.2.2 活塞顶气体压力 (29) 5.2.3 活塞往复惯性力 (30) 5.2.4 活塞裙部法向压力的确定 (31) 5.3 机械应力边界条件 (32) 5.4 活塞和机械负荷综合有限元分析 (32) 5.5 本章小结 (34) 6 总结 (35) 总结和体会 (37) 致 (38) 参考文献 (39)
实用文档 1 汽车发动机活塞销的零件图如下 图1 汽车发动机活塞销零件尺寸图
2 服役条件与性能分析 活塞销（英文名称：Piston Pin），是装在活塞裙部的圆柱形销子，它的中部穿过连杆小头孔，用来连接活塞和连杆，把活塞承受的气体作用力传给连杆。为了减轻重量，活塞销一般用优质合金钢制造，并作成空心。塞销的结构形状很简单，基本上是一个厚壁空心圆柱。其孔形状有圆柱形、两段截锥形和组合形。圆柱形孔加工容易，但活塞销的质量较大；两段截锥形孔的活塞销质量较小，且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大，所以接近于等强度梁，但锥孔加工较难。本次设计选用孔为原形的活塞销。 服役条件：(1)高温条件下承受周期性强烈冲击和弯曲、剪切作用 (2)销表面承受较大的摩擦磨损。 失效形式：由于承受周期性的应力，使其发生疲劳断裂和表面严重磨损。 性能要求：（1）活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷，且由于活塞销在销孔摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性，质量尽可能小，销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。在一般情况下，活塞销的刚度尤为重要，如果活塞销发生弯曲变形，可能使活塞销座损坏；（2）具有足够的冲击韧性；（3）具有较高的疲劳强度。 3 技术要求 活塞销技术要求: ①活塞销全部表面渗碳，渗碳层深度为0.8 ～ 1．2mm，渗碳层至心部组织应均匀过渡，不得有骤然转变。 ②表面硬度58 ～ 64 HRC，同一个活塞销上的硬度差应≤3 HRC。 ③活塞销心部硬度为24 ～ 40 HRC。 ④活塞销渗碳层的显微组织应为细针马氏体，允许有少量均匀分布的细小粒状碳化物，不得有针状和连续网状分布的游离碳化物存在。心部的针状应是低碳马氏体及铁素体。
6 连杆组设计 内燃机的连杆有整体式连杆和剖分式连杆两种。由于连杆体的型式与曲轴的型式相匹配，而摩托车发动机上普遍采用组合式曲轴。因此，本设计中选取整体式连杆。 6.1 连杆的设计 6.1.1 连杆的工作条件、设计要求和材料的选择 1、工作条件 连杆小头与活塞销相连接，与活塞一起作往复运动，连杆大头与曲柄相连，和曲轴一起作旋转运动。因此，连杆体除了有上下运动外，还有左右摆动，作复杂的平面运动。连杆的基本载荷是拉伸和压缩。最大拉伸载荷出现在进气冲程开始的上止点附近，最大压缩载荷出现在膨胀冲程开始的上止点附近。此外，由于连杆是一细长杆件，在压缩载荷作用下，还会引起平行和垂直于曲轴轴线平面内的弯曲。两种弯曲都会给杆身以附加弯曲应力。连杆摆动的角加速度和转动惯量而产生的惯性力矩，也使连杆承受附加弯矩。 2、设计要求 根据以上分析可知，连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷。因此，在设计时应首先保证连杆具有足够的疲劳强度和结构刚度。经验表明，对强化不高的发动机来说，刚度比强度更重要。 很显然，为了增加连杆的强度和刚度，不能简单地依靠加大结构尺寸来达到，因为连杆质量的增加使惯性力相应增加，所以连杆设计的一个主要要求是在尽可能轻巧的结构下保证足够的刚度和强度。为此，必须选用高强度的材料；合理的结构形状和尺寸；采取提高强度的工艺措施等。 3、材料的选择 为了保证连杆在结构轻巧的条件下有足够的刚度和强度，一般多用精选含碳量的优质中碳结构钢45钢模锻，在机械加工前应经调制质处理，以得到较高的综合机械性能，既强又韧。为了提高连杆的疲劳强度，不经机械加工的表面应经过喷丸处理。连杆还必须经过磁力探伤检验，以求工作可靠。 6.1.2 连杆长度的确定 为使发动机结构紧凑和轻量化，应当根据发动机的总体布置，保证连杆在运动时不与其它机件相碰的条件下具有最短长度。通常连杆长度l以λ=r/l来衡量，常用范围为1/4～1/3。r=s/2=22㎜，则l=66.00～88.00㎜，取l=70㎜，则λ=0.31。
课程设计任务书 一、设计题目：活塞结构设计与加工工艺 二、设计参数：五十铃6120、排量2.0L、D S ?为120?135、转速1300r?min 顶岸高度F、活塞销直径BO、裙长SL、销座间距A、总长GL、 最大爆发压力、活塞销校核 三、设计要求： 1用计算机绘制活塞总装配图一张（A1图）、零件图（加工工件）一张（A2图）2设计说明书一份（包括零件图分析、定位方案确定、定位误差计算等内容；最好能写出整个工艺过程） 四、进度安排： 第一周：查找课程设计所需要的书籍，资料。 第二周：对活塞进行尺寸设计计算。 第三周：强度校核 第四周：绘图并书写说明书。 第五周：应用制图软件绘制零件图及装配图并完善课程设计说明书。 五、总评成绩及评语： 指导教师签名日期年月
目录 前言 (1) 1活塞的概述 (2) 1.1活塞的功用及工作条件 (2) 1.2活塞的材料 (2) 1.3活塞结构 (2) 1.3.1活塞顶部 (2) 1.3.2活塞头部 (3) 1.3.3活塞裙部 (3) 2活塞的结构参数 (4) 3活塞最大爆发压力的计算 (5) 3.1热力过程计算 (5) 3.2柴油机的指示参数 (8) 3.3柴油机有效效率 (10) 4活塞销的受力分析 (12) 5活塞的加工工艺 (14) 参考文献： (15)
课程设计 前言 内燃机的不断发展，是建立在主要零部件性能和寿命不断改进和提高的基础上的，尤其是随着发动机强化程度的提高、功率的增大和转速的增加，零部件尤其是直喷式柴油机活塞的工作环境变得更加恶劣了。活塞的结构直接影响活塞的温度分布和热应力分布，因此就有必要对活塞的结构和性能作出预测和评价。 活塞是内燃机上最关键的运动件，它在高温高压下承受反复交变载荷，被称为内燃机的心脏，特别是坦克、舰艇和军用车船用内燃机活塞则要求更高，它已成为制约内燃机发展的一个突出问题。 本次课程设计的题目是发动机铝活塞的结构及工艺设计，选择利用合适的机床加工发动机活塞，通过这次课程设计，要求熟练掌握并能在实际问题中进行创新和优化其加工工艺过程。
活塞设计 6.1 活塞的材料共晶硅铝合金制造活塞的材料应有小的密度以及良好的摩擦性能(减摩性和耐磨性)。常用材料为铝硅合金，。共晶铝硅合金具有满意的综合性能，工艺性良好，应用最为广泛。过共晶铝硅合金中的初生硅晶体使耐热性、耐磨性改善，膨胀系数减小，但加工工艺性恶化。过共晶铝硅合金广泛用于高热负荷活塞。 6.2 活塞主要尺寸设计15 6.2.1 活塞高度H H=1D 选择H=84mm 6.2.2 压缩高度H H1=0.5D选择H =42mm6.2.3 火力岸高度h h=0.07D=5.965mm 选取h=6mm 6.2.4 环带高度现代四行程发动机一般采用二道气环和一道油环。气环的厚度一般为2.0～3.0mm(《汽车发动机设计》p308)。环岸要求有足够的强度，使其在最大气压下不致被损坏。第一道环的环岸高度b 一般为1.5～2.5c（c 指环槽高度），第二道环的环岸高度b 为1～2c。第一环岸高C1=0.03～0.04D=0.04*84=3.4mm 取4mm 为2.0～3.0mm取2.0mm 为2.0～3.0mm取2.0mm 油环为4.0～6.0mm取4.0mm 则环带高度为16mm6.2.5 活塞顶部厚度δ为0.06~0.10D ＝8mm。6.2.6 活塞侧壁厚度及内部过渡圆角活塞头部要安装活塞环，侧壁必须加厚，一般取（0.05~0.1）D，取0.1D，厚度则为16 8mm 为改善散热状况，活塞顶与侧壁之间应该采用较大的过度圆角，一般取R=0.05~0.1D 则圆角半径取为8mm 6.2.7 活塞销座间距B=0.35-0.40D 取0.4 则活塞销座间距为34mm 有关活塞的尺寸设计结果：名称数值单位压缩高度取H1 42 mm 环带高度H3 16 mm 火力岸高度H4 mm总高度84 mm mm内圆直径D’66 mm 外圆直径D 82 mm 第一道环的环岸高度b1 mm第二道环的环岸高度b2 mm第一道环槽高度C1 mm第二道环槽高度C2 mm环槽深度mm6.3 活塞裙部及其侧表面形状的设计活塞裙部及其侧表面形状设计的关键，在于保证裙部有足够的贴切合面积和良好的润滑条件，以及保证发动机在不同工况下都具有最小的活塞间隙。6.3.1 裙部椭圆1）、将裙部设计成椭圆。2）、将销座附近的裙部外侧部位设计成凹陷状。裙部椭圆的规律：为了使活塞在正常工作温度下于气缸壁之间保持右比较均匀的间隙，不至于在气缸内卡死或是引起局部磨损，必须在常温下预先把活塞裙部的横断面加工成椭圆形，其长轴垂直于活塞销轴线方向，其矩轴于长轴的差值视发动机的不同而不同，一般为0.08～0.025mm。为了视铝合金活塞在工作状态下（热态）接近一个圆柱形，害必须把活塞做成上小下大的近似圆锥形。其锥度视发动机的不同而不同，一般为0.05～0.1mm。实际取Δ：对活塞下下部和头部取0.1mm；对活塞裙中部取0.08mm 6.3.2 配缸间隙17 为了视铝合金活塞在工作状态下（热态）接近一个圆柱形，害必须把活塞做成上小下大的近似圆锥形。其锥度视发动机的不同而不同，一般为0.05～0.1mm。活塞顶部间隙：0.240mm（活塞销中心平面内）；0.210mm垂直于活塞销中心线平面内活塞裙部间隙：0.09mm （活塞销中心平面内）；0.04mm垂直于活塞销中心线平面内6.4 活塞头的质量计算对活塞进行简化变成可计算体积的几何体，从而计算出其体积和质量。简化图如下。活塞的质量在估算时，将活塞当作薄壁圆筒处理。活塞其中D——为活塞的外径，D=84mm t——为活塞的厚度，t=8mm H——为活塞的高度，H=(0.8~1.0)D=84mm 故可知活塞的质量为m活塞=227.8g 活塞销的设计活塞工作时顶部承受很大的大气压力，这些力通过销座传给活塞销，再传给连杆。因而活塞销座和活塞销的设计必须保证足够的强度、足够的承压面积和耐磨性。 7.1 活塞销的材料活塞销一般用低碳钢或低碳合金钢（如20Cr）制造，经表面参碳淬火处理，以提高表面硬度，使中心具有一定的冲击韧性。表面需进行精磨和抛光。7.2 活塞销与销座的结构设计活塞销孔轴线18d=（0.25~0.3）D=0.3D=25.5mm 取25mm d0=(0.6~0.79)d=0.6d=15mm l=(0.8~0.9)D=0.9D=75.6 取76mm 活塞销外径d =15。活塞销长度l=76mm。7.3 活塞销与销座的配合活塞顶所承受的气压力通过活塞销座和活塞销传给连杆。由于结构上的限制，活塞销直径d不可能超过0.4D(表11-1)，活塞销的长度不可能超过0.85D，因此活塞销总的承压面积极为有限，还要在活塞销座与连杆小头衬套之间合理分配。所以，不论在销与销座之间，还是在销与连杆之间，承压面积都很小，表面比压很高。加上活塞销与销座或活塞销与连杆衬套之间相对运动速度很低，液体润滑油膜不易形成。在这种高压低