曲轴的结构形式
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活塞式压缩机的运动部件第一部分曲轴组件一、概念曲轴组件,包括曲轴、平衡铁及两者之间的连接件等。
曲轴如图(1)所示由三部分组成,即主轴颈、曲柄和曲轴销。
曲柄和曲柄销构成的弯曲部分称之为曲拐。
根据实际需要,一根曲轴可以由一个或几个曲拐组成。
图(1)曲轴的组成1-主轴颈2-曲柄3-曲柄销二、曲轴结构与尺寸1、曲轴结构型式压缩机的曲轴有三种基本型式,即曲柄轴、曲拐轴(简称曲轴)和偏心轮轴。
大型合成氨企业所使用的压缩机,大多采用曲拐轴结构,所以本文省略曲柄轴和偏心轮轴,着重介绍曲拐轴。
曲拐轴一般两端支承,刚性较曲柄轴好。
曲拐数现在可多达8个。
它可制成整体的,也可制成分段组合的。
曲轴的支承方式有两种:全支承是每个曲拐两侧均设有主轴承。
非全支承是每2-3个曲拐的两侧用两个主轴承。
前者对曲轴的刚性,以及机身系列设计时采用奇数列有利。
在对动式压缩机中,多采用后者。
2、曲轴结构设计要点(1)曲轴定位为防止曲轴产生轴线方向的游动,曲轴需要轴向定位。
压缩机多用功率输入端的第一道主轴承定位,因此主轴的相应处设计成具有轴肩的形式。
定位处的端面间隙取决于曲轴的尺寸,一般取0.1-0.5mm,以保证各列运动件的相互位置不因热膨胀或偶然的轴向力而互相错开,以免妨碍机器正常运转。
设置在功率输入第一道主轴承处和定位,还可保证电动机的轴向位置不受上述因素的影响。
除定位的主轴承外,其余的轴承,视曲轴长度不同,制造时的轴颈长度应比轴承宽度长2-5mm,作为必要的热间隙,可以根据温升100℃时每米伸长量为0.6-1.0mm的经验数据去计算选取.但为了制造及检修方便,各轴承端间隙应取一致,且等于最大间隙值.(2)轴颈指主轴颈和曲柄销.铸造曲轴的轴颈,除特殊原因外,如为了减轻重量,增加刚度及疲劳强度,一般都制成实心的圆柱体。
铸造曲轴颈,一般铸成空心形式,内孔径为外径的一半左右。
空心结构可以提高曲轴的疲劳强度,减轻曲轴重量,减少铸造时产生的质量缺陷。
教学目的:掌握曲柄连杆机构的组成、功用、主要零部件的构造及装配连接关系;熟悉曲柄连杆主要部件的检测方法,掌握曲柄连杆机构装配及调整方法。
重点和难点:掌握曲柄连杆机构的组成、功用、主要零部件的构造及气门间隙的调整方法。
教学方式:多媒体教学课时:14学时教学内容:2.1 概述功用及组成功用:压力能转换为机械能组成:机体组活塞连杆组曲轴飞轮组工作条件及受力分析条件:高温高压高速化学腐蚀受力:气体压力、惯性力、离心力、摩擦力、热应力。
产生:压缩拉伸弯曲扭转离心磨擦等2.2 机体组气缸体1、气缸体的功用安装、固定气缸套及其他机构的基础。
2、气缸体的型式整体式和分体式水冷式和风冷式整体式一般为水冷式,分体则为风冷式3、整体式气缸体类型:平分式、龙门式、隧道式4、气缸体的受力特点及材料特点:各种受力、热负荷、润滑条件差材料:优质合金铸铁、铸铝合金5、曲轴箱的密封气缸及气缸套1、气缸及气缸套的功用燃料燃烧实现能量转换的场所活塞运动的轨迹2、气缸的形式结合方式:整体式、单铸式冷却方式:风冷式、水冷式(干式和湿式)4、气缸的排列单列(直列)式、V形式、对置式5、气缸套的定位㈠干式缸套:不及冷却水接触,壁厚:1-3mm。
㈡湿式缸套:及冷却水接触,壁厚:5-9mm。
湿式缸套有:上支承定位带,下支承密封带,上及气缸套座紧配合。
优点及缺点气缸盖1、气缸盖的主要功用封闭气缸上部,并及活塞顶和气缸壁一起形成燃烧室。
2、气缸盖的构造进排气门座、气门导管、进排气通道结构分:单体式、块状式和整体式燃烧室1、燃烧室的主要功用燃烧混合气产生强大的压力能。
2、燃烧室的构造基本要求:㈠热量损失小、燃烧行程短。
㈡压缩冲程完成后,混合气能产生涡流,保证充分燃烧。
气缸垫1、气缸垫的工作要求①在高温高压作用下不易损坏;②耐热耐腐蚀;③有弹性,能密封;④卸装方便,能重复使用,寿命长。
2、气缸垫常见结构金属—石棉、金属—复合材料,纯金属3、油底壳发动机的支承二点支承;三点支承(前.后);四点支承.2.3 活塞连杆组活塞连杆组的组成:活塞、活塞环、活塞销、连杆活塞1、活塞的功用:将活塞顶的压力传到连杆,使曲轴产生旋转。
上止点(1口0 是活塞在气缸中运动的最上端位置。
下止点(B.D.C)同上理。
行程(S)指活塞上止点到下止点的直线距离,是曲轴曲柄半径的两倍。
缸径(口)气缸内径。
气缸余隙容积(Vc)、气缸工作容积(Vs),气缸总容积(Va)、余隙高度Q页隙)。
柴油机理论循环(混合加热循环):绝热压缩、定容加热、定压加热、绝热膨胀、定容放热。
混合加热循环理论热效率的相关因素:压缩比£、压力升高比入、绝热指数k (正相关)、初期膨胀比。
(负相关)。
实际循环的差异:工质的影响(成分、比热、分子数变化,高温分解)汽缸壁的传热损失、换气损失(膨胀损失功、泵气功工燃烧损失(后燃和不完全燃烧大泄漏损失(0.2%,气阀处可以防止,活塞环处无法避免)、其他损失。
活塞的四个行程:进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。
柴油机工作过程:进气、压缩、混合气形成,、着火、燃烧与放热、膨胀做功和排气等。
四冲程柴油机的进、排气阀的启闭都不正好在上下止点,开启持续角均大于180° CA (曲轴转角)。
气阀定时:进、排气阀在上下止点前后启闭的时刻。
进气提前角、进气滞后角、排气提前角、排气滞后角。
气阀重叠角:同一气缸的进、排气阀在上止点前后同时开启的曲轴转角。
(四冲程一定有,增压大于非增压)机械增压:压气泵由柴油机带动。
废气涡轮增压:废气送入涡轮机中,使涡轮机带动离心式压气机工作。
二冲程柴油机的换气形式:弯流(下到上,再上到下)、直流(直线下而上)。
弯流可分:横流、回流、半回流。
直流:排气阀、排气口。
横流:进排气口两侧分布。
回流:进排气口同侧,排气口在进气口上面。
半回流:进排气的分布没变,排气管中装有回转控制阀。
排气阀—-直流扫气:排气阀的启闭不受活塞运动限制,扫气效果较好。
弯流扫气的气流在缸内的流动路线长(通常大于2S),新废气掺混且存在死角和气流短路现象,因而换气质量较差。
横流扫气中,进排气口两侧受热不同,容易变形。
但弯流扫气结构简单,方便维修。
发动机总体构造一、单项选择题1活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积称为()A汽缸总容积B工作容积C燃烧室容积D发动机排量2、压缩比越高,则压缩终了时气缸内气体的压力和温度就()A越高B越低C不变D不一定3、在气缸内进行的每一次将燃料燃烧的热能转变成机械能的一系列连续过程称为发动机的一个()A工作循环B工作过程C 工作原理D工作行程4、四冲程汽油机的进气行程中,活塞从上止点到下止点的过程中,汽缸容积逐渐()A增大B减小C不变5、柴油机汽缸内的混合气的着火方式是()A 点燃B压燃6、柴油机在进气行程中进入气缸的是()A纯空气B燃油C可燃混合气7、四冲程发动机每完成一个工作循环,曲轴转(),每一行程曲轴转()A 两圈B 一圈C 四圈D半圈8、对于缸数为i的四冲程发动机而言,做功间隔角为()A 720o/ iB 120oC 180oD 360o9、二冲程发动机完成一个工作循环,曲轴需要转()A 720oB 360oC 180oD 90 o10、气缸数越多,发动机工作就越()A平稳B时间长C震动厉害11、型号为495Q的发动机的气缸内径为()mmA 49B 95C 495D 4512、汽车通常由发动机、底盘、车身和()组成。
A 车架B 电气设备C车桥D挂车13、每完成一个工作循环,进排气门都要开关()A 一次B 两次C四次14、在一个工作循环中,产生动力的行程是()A 进气B 压缩C 做功D排气15、二冲程汽油机工作时开关进、排气孔的是()A 活塞B气门C阀门二、判断题()1、上止点是活塞距离曲轴回转中心最近处。
()2、上止点和下止点间的距离称为活塞行程。
()3、活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积称为气缸排量。
)4、压缩比是指燃烧室容积与气缸总容积之比。
()5、发动机的一个工作循环包括进气、压缩、做功、排气。
)6、进气行程中活塞由下止点向上止点运动。
)7、压缩比越大,压缩终了时气缸内的压力和温度越高。
曲轴的设计要求曲轴的设计要求曲轴是发动机中最重要的部件。
它承受连杆传来的力,并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。
曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用,使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。
因此要求曲轴有足够的强度和刚度,轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。
发动机中最重要的部件。
它承受连杆传来的力,并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。
曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用,使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。
因此要求曲轴有足够的强度和刚度,轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。
为减小曲轴质量及运动时所产生的离心力,曲轴轴颈往往作成中空的。
在每个轴颈表面上都开有油孔,以便将机油引入或引出,用以润滑轴颈表面。
为减少应力集中,主轴颈、曲柄销与曲柄臂的连接处都采用过渡圆弧连接。
曲轴平衡重(也称配重)的作用是为了平衡旋转离心力及其力矩,有时也可平衡往复惯性力及其力矩。
当这些力和力矩自身达到平衡时,平衡重还可用来减轻主轴承的负荷。
平衡重的数目、尺寸和安置位置要根据发动机的气缸数、气缸排列形式及曲轴形状等因素来考虑。
平衡重一般与曲轴铸造或锻造成一体,大功率柴油机平衡重与曲轴分开制造,然后用螺栓连接在一起。
高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。
国内主要是以冲天炉为主的生产设备,铁水未进行预脱硫处理;其次是高纯生铁少、焦炭质量差。
采用冲天炉熔化铁水,经炉外脱硫,然后在感应电炉中升温并调整成分。
在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。
气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺,可获得高精度的曲轴铸件,该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点,这对于多拐曲轴尤为重要。
国内已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺,不过,引进整条生产线的只有极少数厂家。
曲轴粗加工将广泛采用数控车床、数控内铣床、数控车拉床等先进设备对主轴颈、连杆轴颈进行数控车削、内铣削、车-拉削加工,以有效减少曲轴加工的变形量。
武汉理工大学毕业设计本科毕业设计(论文)题目186F曲轴的设计与校核计算姓名专业学号指导教师**学院车辆与交通工程系二○一四年五月目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 国内外的研究现状与发展趋势 (1)1.2.1 曲轴结构设计的发展 (2)1.2.2 曲轴强度计算发展 (2)1.3 零件分析 (3)1.4 零件的作用 (3)1.5 186F柴油机曲轴的设计目的 (3)1.5.1 毕业设计的目的 (3)1.5.2 186F柴油机的基本参数 (4)2 曲轴的工作条件、结构型式和材料的选择 (5)2.1 曲轴的工作条件和设计要求 (5)2.2 曲轴的材料 (6)2.3 曲轴结构型式的选择 (6)2.4 曲轴强化的方法 (6)3 曲轴主要尺寸的确定和结构细节设计 (8)3.1 曲轴 (8)3.1.1 曲轴简述 (8)3.1.2 曲轴设计 (9)3.2 曲柄 (12)3.2.1 曲柄简述 (12)3.2.2 曲柄设计 (13)3.3 飞轮 (13)3.3.1飞轮的简述 (13)3.3.2飞轮的设计 (14)4 柴油机曲轴的校核计算 (15)4.1 曲轴的校核 (15)4.2 曲轴的疲劳强度的计算 (15)总结 (19)致谢 (20)参考文献 (21)186F曲轴的设计与校核计算摘要曲轴是柴油发动机的重要零件。
它的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动,将作用在活塞的气体压力变成扭矩,用来驱动工作机械和柴油发动机各辅助系统进行工作。
曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用,因此要求曲轴具有强度高、刚度大、耐磨性好,轴颈表面加工尺寸精确,且润滑可靠。
本文主要分为四个部分:第一部分为本文的开篇,即绪论部分,主要介绍柴油机、曲轴,对国内外研究现状进行综述和评价。
第二部分主要介绍了柴油机曲轴的工作条件、结构型式和材料的选择。
第三部分是柴油机主要部件的设计。
汽车构造简答题汽车构造简答题1、汽油机总体是由哪些机构和系统组成的?答:曲柄连杆机构(15%)、配气机构(15%)、燃油供给系统(15%)、冷却系统(15%)、润滑系统(15%)、起动系统(10%)、点火系统(15%)。
2、什么是发动机的排量?气缸排量?写出表达式及其含义?答:发动机的排量:多缸发动机所有气缸工作容积的总和称为发动机工作容积或发动机排量,用VL(L)表示。
(30%)气缸排量:活塞从一个止点移到另一个止点所扫过的容积称为气缸工作容积或气缸排量,用Vh(L)表示。
(30%)表达式:Vh=πD2/4×s×10—3(30%)VL=iπD2/4×s×10—3(10%)3、简述四冲程汽油机的工作原理?、简述四冲程汽油机的工作原理?答:进气行程(25%)、压缩行程(25%)、作功行程(25%)、排气行程(25%)。
答:1)进气冲程──活塞在曲轴的带动下从上止点向下止点移动,进气门开,排气门关,在真空吸力的作用下混合气进入气缸。
2)压缩冲程──活塞在曲轴的带动下从下止点向上止点移动,进气门、排气门均关。
可燃混合气被压缩。
3)作功冲程──在气体压力的作用下,活塞带动曲轴旋转对外输出作功。
4)排气冲程──活塞在曲轴的带动下上移,进气门关,排气门开,废气被派到大气中去了。
4、曲柄连杆机构的作用及组成?、曲柄连杆机构的作用及组成?答:作用:把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩,以向工作机械输出机械能。
(10%)组成:气缸体与曲轴箱组(30%)、活塞连杆组(30%)、曲轴飞轮组(30%)。
5、曲柄连杆机构的工作条件有哪些?受哪些力?答:工作条件:高温(15%)、高压(15%)、高速(15%)和化学腐蚀(15%)。
所受的力:气体作用力(10%)、运动质量惯性力与离心力(20%)、相对运动件接触表面的摩擦力(10%)。
6、气缸体的结构形式及其特点?、气缸体的结构形式及其特点?答:结构形式:一般式(10%)、龙门式(10%)、隧道式气缸体(10%)。
压缩机题目压缩机理论考试试题库一、判断:1、活塞式压缩机,压缩过程开始时,汽体向缸内放热。
()2、活塞式压缩机,膨胀过程结束时,汽体向汽缸壁放热。
()3、活塞式压缩机在排汽过程中,汽体的温度始终高于汽缸壁的温度。
()4、活塞式压缩机在吸汽过程中,汽体的温度高于汽缸壁的温度。
()5、氟利昂溶入润滑油后,会使润滑油的粘度上升()6、外啮合齿轮油泵只能按原定方向供油。
()7、粗滤器常采用金属片式。
( )8、温度升高后,会使润滑油的粘度上升。
( )9、外啮合齿轮油泵正反转均能按原定方向供油。
10、活塞式压缩机膨胀过程开始时,汽体向汽缸放热。
( )11、内啮合转子式油泵正反转均能按原定方向代油。
( )12、粗滤器常采用金属网式。
( )13、粘度越高说明润滑油的流动性越差。
()14、润滑油中溶有制冷工质后,其凝固点会降低一些。
15、月牙型内啮合齿轮油泵只能按原定方向供油。
()16、细滤器常采用金属片式结构。
()17、温度越高,润滑油的粘度越低。
()18、闪点属于压缩机的安全性指标。
()19、油环起刮油作用。
()21、随着温度的上升,润滑油的粘度也增大。
()25、内压力比与运行工况有关。
()26、径向排汽口小,内容积比则小。
()27、径向排汽口大,内容积比则小。
()28、内容积比大,则说明径向排汽口也大。
()29、内压力比与运行工况无关。
()30、螺杆压缩机的轴向排汽口开设在滑阀上。
()31、吸汽端座上开设的是轴向吸汽口。
()32、内压力比与运行工况有关。
( )33、螺杆压缩机的轴向吸汽口,开设在机体内壁上。
()二、填空:1、压缩机吸入的是低压蒸汽,排出的是高压蒸汽。
2、轴功率中的一部分用于克服摩擦,称为摩擦功率,另一部分用于压缩机做功,称为指示功率。
3、活塞体由筒形活塞,活塞销,活塞环组成。
4、阻力矩和恢复力矩大小相等,方向相反,在机内抵消。
5、汽阀的开启和关闭是靠受阀片两侧气体压力差实现的,汽阀实质上是压力阀。
绪论0-1 汽车的定义是什么?根据GB/T3730.1—2001,对汽车的定义是:由动力驱动,一般具有4个或4个以上车轮的非轨道承载车辆,主要用于载运人、货物及其它的一些特殊用途。
0-2在国标GB/T3730.1—2001 《汽车和挂车类型的术语和定义》中汽车是如何分类的?在国标GB/T3730.1—2001 《汽车和挂车类型的术语和定义》中,将汽车按用途分为乘用车和商用车两大类。
乘用车是指在其设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和(或)临时物品的汽车,包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。
它也可牵引一辆挂车。
商用车是指在设计和技术特性上用于运送人员及其所身行李和货物的汽车,并且可以牵引挂车,乘用车不包括在内。
0-3轿车根据轴距大小是如何分类的?①微型轿车轴距L<2400mm ;②小型轿车轴距L=2400~2550mm ;③紧凑型轿车轴距L=2455~2700mm ;④中型轿车轴距L=2700~2850mm ;⑤大中型轿车轴距L=2850~3000mm⑥豪华型轿车轴距L>3000mm0-4 德国汽车是如何分类的?1)德国奔驰汽车公司根据车身系列分类,如W124、W140等系列;每一种车系又有不同型号,如300SE、500SE。
根据装备的档次和形式又分为5级:C级为经济型小型轿车,E 级是奔驰最全面的一种系列(有13种样式),S级为特级豪华车型,G级代表越野汽车。
数字表示发动机排量,如500表示发动机排量为5L。
发动机排量后面的字母表示结构的特色,如S为豪华装备,E为电子燃油喷射,C为双门型。
例如,某奔驰轿车型号为W140-500SEC,其含义是,车身系列是W140,发动机排量是5L,装备为豪华型,电子燃油喷射,双门型。
2)德国大众汽车公司将乘用车分为A、B、C、D级。
A级轿车又分为A00、A0和A 三级,相当于国内微型轿车和普通型轿车;B级和C级轿车分别相当于国内中级轿车和中高级轿车;D级相当于国内高级轿车。
曲轴的结构形式
1.主轴颈
2.连杆轴颈
3.曲轴臂
4.平衡重
5.前轴颈
6.后轴颈
图2.1-1 整体式曲轴图示
曲轴是发动机中最重要的零件,结构复杂,承受压力很大。
主要的组成部分有主轴颈、连杆轴颈、曲轴臂、平衡重、前轴颈、后轴颈等部分组成。
依据不同基准,曲轴的分类方法有很多,不同类型的曲轴的特点和用途也各不相同,比较常见的有以下几种。
表2.1-2 曲轴的分类和主要用途
类别类型制造方式、结构特点和用途
按结构形式整体式曲轴
主轴颈、曲柄销和曲柄臂一体,在生产过程中整体制造,结构简单、重量轻、稳定性好、简
化装配、降低成本、煅造复杂、不易拆卸,应用
广泛,主要应用于中、高速柴油机。
组合式曲轴
主轴颈、曲柄销和曲柄臂在生过程中分别制造,然后组合到一起,方便制造、易于拆卸,一
般用于大型低速大功率柴油机。
圆盘式曲轴
主轴颈和曲臂合成一个圆盘,刚度较大、承载能力强,但成本高、噪声大、重量大
按工艺材料锻钢曲轴
弯曲疲劳强度高,适用于增压柴油机和其他高强度发动机,但成本高,制造复杂。
铸铁曲轴
能够直接铸造成型,制造成本低,在非增压发动机中应用广泛,特别是轿车汽油机,但力学
成本低等特点,所以在实际的生产和应用中最为广泛。