下载文档原格式
曲轴加工工艺设计摘要曲轴是发动机中承受冲击载荷、传递动力的重要零件，由于曲轴服役条件恶劣，因此对曲轴材质的选择，毛坯的加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格，因此要制定合理的加工工艺。
首先要根据要求选择合适的毛坯，在加工过程中要选择合理的加工设备及刀具、通用夹具、量具及测量方法，在加工工艺中要进行加工工序设计，加工尺寸计算，零件加工要设计合理的专用夹具。
伴随着曲轴加工工艺的发展，加工方法不断改进，加工方法越来越先进，所以设计合理的曲轴加工工艺和装夹的夹具，不但可以提高加工精度，还可以提高生产效率，从而降低生产的成本，以期提高产品的竞争力。
关键词：曲轴，工艺，夹具CRANK SHAFT PROCESSING TECHNOLOGYABSTRACTThe crank shaft is to launch to bear pound at to carry a lotus and deliver in the machine motive of importance spare parts, because of the crank shaft undergo military service a condition bad, so to crank shaft material, semi-finished product processing technology, accuracy, surface rough degree, the process of process in want to choose reasonable of process equipments and knife, tongs, quantity and measure method, want to carry on to process a work preface design in process the craft, process size, time settle sum of calculation, the spare parts process to want design reasonable of appropriation tongs. Accompany with crank shaft to process a develop of craft, process a method to not only improve, process a method more and more advanced, so the crank shaft of design reasonable process a craft and pack to clip of tongs, not only can raise to process accuracy,but also can raise production efficiency, the cost for lowering produce thus with expect exaltation product of competition ability.KEY WORDS: Crank shaft, Technology, Jig目录前言...........................................................................................................1 曲轴的作用........................................................................................2 发动机曲轴加工工艺的历史发展演变............................................3曲轴加工工艺现状............................................................................第1章零件加工工艺设计.........................................................................1.1 零件工艺分析.................................................................................1.2 零件加工特点及解决方法.............................................................1.2.1 零件加工特点.......................................................................1.2.2 加工零件采取的措施...........................................................1.3 确定毛坯.........................................................................................1.3.1 确定毛坯 ...............................................................................1.3.2 确定机械加工余量...............................................................1.4 设计毛坯图.....................................................................................1.4.1 确定毛坯尺寸公差......................................................................................................................................1.4.3 确定拔模角度 (1)1.4.4 确定分模位置 (1)1.4.5 确定毛坯及毛坯的热处理方式 (1)1.5 加工工艺路线拟定 (1)1.5.1 主要技术要求 (1)1.5.2 加工方法 (1)1.5.3 加工顺序的安排 (1)1.6 加工工序设计 (1)1.6.1 工序20铣侧面及底面 (1)1.6.2 工序40粗主轴颈，工序50精车主轴颈 (1)1.7 工件中孔的加工 (1)1.7.1 工件中的孔和螺纹孔的精度和加工步骤 (1)1.7.2 工序80中钻、铰，攻丝至M12 (1)第2章热处理工艺设计 (1)2.1 35CrMo热处理的技术要求 (1)2.2 调质工艺与用材分析 (1) (1)2.2.2 组织性能的分析 (1)2.3 去应力退火工艺 (2)2.4 表面处理及用材分析 (2)2.4.1 表面热处理工艺 (2)2.4.2 组织性能的分析 (2)第3章夹具设计 (2)3.1 夹具设计应该具备的基本要求 (2)3.2 连杆颈加工专用夹具计算方法 (2)3.3 专用夹具设计 (2)3.3.1 问题的提出 (2)3.3.2 确定设计方案 (2)3.3.3 计算夹紧力 (2)3.3.4 定位精度分析 (2)第4章检验方法设计 (2)4.1 定位基准选择 (2)4.1.1 粗基准的选择 (2) (2)4.2 测量工具选择及测量方法设计 (2)4.3 技术要求的测量方法 (3)4.4 曲轴的最终检测方法 (3)结论 (3)谢辞 (3)参考文献 (3)前言1 曲轴的作用曲轴是内燃机最重要零件之一，它与汽缸、活塞和连杆等零件组成的发动机的动力装置。
车用发动机扭转振动的分析与控制摘要：基于扭转振动的基本原理，对发动机两种类型的扭转振动减振器的设计计算做深入的陈述。
结合两款有针对性的发动机，对所要计算的基本参数及该参数所要限定的范围作了具体说明。
最后用本公司自主开发的发动机扭振分析软件对一款发动机进行模拟计算，并与试验测量结果进行对比分析，并证明计算的结果是准确可靠的。
关键词：柴油机；汽油机；曲轴；多体动力学；仿真TorsionalVibrationAnalysisAndControlforEngineonVehicleZHANGFang，WANGBi-fan，LIXian-daiKeywords：dieselengine；gasengine；crankshaft；multi-bodydynamic；simulation内燃机轴系的扭转振动是机械动力学科的一个分支，是内燃机动力学的一部分。
在热动力装置发展初期，由于当时技术水平的限制，在相当长的一段时间内，在轴系的强度设计中，是把轴系按绝对刚性处理的。
当时认为，轴系中的应力变化取决于载荷或其受力情况。
但在19世纪末，在工业发达国家内燃机的广泛应用后，由于在动力交通运输部门中所用的内燃机装置中，各种断轴事故不断发生，这使得工程设计人员认识到，将轴系作为刚体处理是不合适的，必须作为弹性体进行研究。
所以对于扭转振动的研究也逐渐深入。
曲轴扭转振动的主要危害：在曲轴上产生附加扭转应力；引起齿轮敲击产生疲劳与磨损；冲击配气系统；影响整机的振动与噪声。
所以对车用发动机而言，对扭转振动的分析就很重要。
本文主要从原理、减振器匹配所需计算的基本参数及其判据来进行探索。
1基本理论1.1激振力矩的分析内燃机的激振主要包括内燃机工作时气缸内气体压力变化，以及曲柄连杆机构的重力和惯性力所产生的激振力矩。
此激振力矩是一个比较复杂的周期性函数，但是振动现象的本质，实际上都是由简谐性的振动所组成。
为了要区别地研究各种简谐次数下的振动规律，既要研究在各种不同谐次的简谐激振力矩作用下的振动现象，又需要对由比较复杂的周期性函数所组成的激振力矩进行简谐分析。
吉林大学硕士研究生学位论文第五章轴系强迫振动计算5.1激振力矩所作的功计算柴油机是按照一定的发火顺序工作的，在曲轴轴系上作用着一组变化规律相同，彼此相差一个固定间隔角的激振力矩的作用。
当激振力矩的频率与轴系的固有频率相近时，激振力矩就对轴系作功，产生扭振；当两者频率相同时，激振力矩对轴系所做的功达到最大值，产生共振。
由于平均扭矩不产生扭振，所以第ν次激振力矩为Mν：Mν=π4RD2Cνsin(νωt+ψν) （5-1）激振力矩Tν对轴系产生的角位移ϕν为：ϕν=Aνsinνωt （5-2）式中：Aν为第ν次激振力矩产生的角位移的最大值，简称振幅。
由第ν次的激振力矩在柴油机一次发火间隔内所作的功WTν为：2πWTν=∫ωMνdϕν 02π =∫ωMν0dϕνdt dt2π0=π4RDCνAνcosψν∫sin(νωt)cos(νωt)d(ωt) 2 +π4RDCνAνsinψν∫cos2(νωt)d(ωt) 022π由于∫∫2π02πsin(νωt)cos(νωt)d(ωt)=0 cos2(νωt)d(ωt)=π 0所以WTν=π4RD2CνAνπsinψν（5-3）（5-4）即WTν=MνAνπsinψν31论文题目：柴油机扭振分析及减振器匹配研究第ν次的激振力矩Mν为：Mν=π4D2RCν （5-5）所以，当共振时，第ν次的激振力矩Mν与振幅Aν之间的相位差ψν=90o=π2，sinπ2 =1，则共振时激振力矩功WTν为：WTν=MνAνπ （5-6）Z个气缸的柴油机已某一种振动形式进行振动时，各质量振动位移的初相位是相同的，而每一缸的激振力矩由于发火顺序不同，有不同的初相位，使各缸具有不同的振动相位差。
一次发火间隔内由第ν次的激振力矩所作的功WT为： ZWT=π∑MνKAKsinψKK=1 （5-7）式中：ψK 为第k质量的激振力矩与位移振幅之间的相位差；MνK为第k质量的第ν次的激振力矩； AK 为第k质量的位移振幅。
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。
基于整机噪声的发动机曲轴扭转减振器匹配马俊达;卢小锐;王晖【摘要】某4缸发动机在开发过程中,发现整机噪声比竞品机高,通过分析得知,主要是由发动机轮系侧噪声大引起的.为了满足NVH的目标要求,采用对该发动机曲轴扭转减振器进行重新匹配,来降低发动机扭转波动.结果显示,重新匹配减振器后,发动机前端的扭转角度最大衰减量为0.095°,满足了单阶次扭转角度小于0.1°的目标要求,同时降低了发动机轮系侧噪声.经发动机台架试验验证,重新匹配后的减振器使发动机整机声压级在高转速工况下降低2.8 dB(A),满足整机设计的目标要求.也为今后新机型的开发工作起到了借鉴作用.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】4页(P23-25,34)【关键词】发动机;扭转减振器;激励力矩;曲轴系统【作者】马俊达;卢小锐;王晖【作者单位】华晨汽车工程研究院;华晨汽车工程研究院;华晨汽车工程研究院【正文语种】中文随着我国汽车工业的迅猛发展，汽车的NVH性能已经成为汽车性能最重要的评价指标之一。
曲轴扭转振动是整机激励振源中最重要的因素之一，不仅能够引起轴系和机体的振动，也是发动机轮系侧主要的噪声源。
文章以某4缸发动机为例，主要介绍了该发动机匹配不同的扭转减振器轴系扭振特性的试验测试，比较曲轴前端扭转角度的变化，并通过发动机台架1 m噪声试验对匹配后的噪声水平进行验证，最终满足目标要求[1]。
1 发动机轮系侧噪声特征某发动机在开发过程中，NVH性能较差，进行1 m噪声试验（4点法）摸底后与竞品机测试结果对比发现，发动机前端噪声测试结果曲线在3 000～5 500 r/min之间存在“鼓包”，如图1所示。
进气侧、排气侧及顶部的噪声水平与竞品机噪声水平相当，但发动机前端却比竞品机前端噪声总声压值高出4 dB（A）左右，致使4点平均声压级比目标值高1.7 dB（A）左右，其可能是造成NVH水平不满足目标要求的主要原因。
济南大学毕业设计 - I - 1 前言
1.1 课题研究背景及意义 传动系扭转振动是汽车的主要振动形式之一, 会直接影响到汽车零部件的使用寿命和汽车的乘坐舒适性。一些汽车新技术的应用(如轻量化、柴油发动机在轿车上的推广和低转速大扭矩发动机的应用等)使得限制扭振减振变得愈发困难。传统的汽车扭振减振措施是在离合器从动盘上安装扭振减振器，简称CTD 。由于离合器从动盘受其空间尺寸的限制，弹性元件刚度大、减振器相对转角小、设计尺寸小,从而使得CTD振动传递率较大, 隔振效果很差，尤其是在低速区几乎没有明显的隔振作用。由于自身的不足, CTD很难满足人们日渐提高的乘坐舒适性的要求, 最典型的取而代之的扭振减振器是双质量飞轮式扭振减振器(简称DMF)。所说的DMF,就是将发动机飞轮分成两部分, 并在中间用扭转减振器连接。这样, 扭转减振器弹性元件和阻尼元件便可以布置在较大的空间内, 因此减振器相对转角较大, 可以将刚度设计得很小,发动机传递到变速箱上的扭振波动便被有效的隔离了。
1.2扭振减振器在国内外的发展现状 DMF扭转减振器诞生于上世纪八十年代中期, 因为其克服了CTD扭转减振器的不足之处, 因此有效地降低传动系的扭转振动, 使汽车的减振降噪技术有了一个质的飞跃。 1984年,日本一家汽车公司在一款涡轮增压柴油机汽车上首次安装了DMF。该公司装备的双质量飞轮扭振减振器基本沿用离合器从动盘式扭转减振器的形式,但是它的采用成为双质量飞轮式扭振减振器发展史上的起点。第二年底,德国宝马公司将DMF装备在宝马324D上, 该车当时被誉为世界上最安静的柴油车。随后, 宝马公司推出的系列车型上相继采用DMF并获得用户的广泛认可。一直到上世纪90年代,国外DMF研制的产品已基本趋于成熟,在期间有大量的专利产品和专业研究论文出现, DMF的产量也急剧增长。 在我国国内也颇为重视对DMF减振器的研究, 早在十年之前,一些高校、汽车公司以及科研单位就开始在DMF领域进行探索和研究,这为DMF国产化奠定了理论基础。因为DMF对平衡精度要求较高的原因,各零件的配合精度、同轴度及尺寸公差要求较为严格,但是受制造加工水平和一些关键工序的限制,迄今为止DMF在国内还没有进入批量生产阶段。现在被装配于国内中高档轿车的DMF,几乎都是从国外进口。
1.3 本课题的主要研究内容 济南大学毕业设计 - II - 本课题对汽车发动机曲轴扭振减振器做了以下研究： 1）分析了汽车发动机曲轴扭振减振器转动惯量、扭转刚度及阻尼等系统参数对减振性能的影响。 2）建立了汽车发动机曲轴扭振减振器等效阻尼的解析表达式，就怠速工况与行驶工况下动力传动系统的特性构建了相应的等效力学模型。 3）对扭振固有特性进行了分析，并设计此减振器。 济南大学毕业设计
- III - 2 基本结构和工作原理
2.1 基本结构 双质量飞轮式减振器突破了传统离合器从动盘式减振器的空间布局形式，将扭振减振器从空间尺寸局限性大的离合器从动盘处转移至发动机飞轮处，从而为减振器结构的改进提供了可行空间（图2.1）。DMF的扭转弹簧可以获得较大的分布半径，增加减震器的工作转角，降低扭转刚度；还可以通过重新分配减振器两侧飞轮的转动惯量调整系统固有频率，这些都为汽车动力传动系统扭转振动的综合控制创造了有利条件。
图2.1 双质量飞轮式减振器布局及结构 双质量飞轮式扭振减振器主要由第一飞轮、第二飞轮和两飞轮之间的减振器三部分组成。带有启动齿圈的第一飞轮与发动机曲轴输出法兰盘相连接，第二飞轮通过轴承安装在第一飞轮上，第二飞轮又安装有离合器壳、压盘等。第一飞轮和第二飞轮之间的减振器是由弹性机构和阻尼机构组成，通过弹性机构的传动实现两飞轮的相对转动并传递扭矩，同时与阻尼机构一起缓冲减振降噪。双质量飞轮式扭振减振器就像一个低通机械滤波器一样, 它通过重新分配弹性机构两侧的转动惯量并引入阻尼元件和低刚度环节, 实现对汽车动力传动系统扭转振动的综合控制, 使得发动机扭矩波动对动力传动系的影响得到降低, 并将汽车扭振噪声减小的一定程度,因此汽车的乘坐舒适性得到了改善。 减振器的主要结构特点在于其特殊的弹性机构，如图2.2。该弹性机构由两个组合弹簧组成, 弹簧被布置在弹簧盖盘和第一飞轮形成的弹簧室内，并由驱动盘并联起来。每一个组合弹簧都是由分布半径相同的4个直螺旋弹簧通过弹簧帽和滑块串联而成, 各个组合弹簧中对应零件有相同的结构参数和布置参数。组合弹簧中的滑块和弹簧帽是弹性机构组件中的重要零件, 它们是组合弹簧的导向件和滑动支架, 同时也能起到限位的作用, 从而使得直螺旋弹簧沿圆周方向传递力成为可能, 这样每个组合弹簧便可以相当于一个长弧形弹簧。弹簧帽和滑块是实现减振器弹性特性分级的必要条济南大学毕业设计 - IV - 件，因为它们既可防止弹簧与第一质量直接接触, 又可限制每个弹簧的最大压缩量。具体来说, 当减振器扭转角增大到使得第一级弹簧两侧的滑块和弹簧帽接触时, 这一级的弹簧便不再发生变形。此时组合弹簧的总刚度由开始时所有弹簧的串联刚度转变成其余弹簧的串联刚度, 使得减振器总扭转刚度增大, 由此扭振减振器弹性特性的分级便实现了。由此可知, 这种扭振减振器的弹性特性分级由各级弹簧的线刚度相对大小决定, 同时也由每个组合弹簧中相邻滑块间及滑块与弹簧帽间的初始间距决定。这种特点与传统离合器从动盘减振器的弹性特性分级方式不同, 传统的减振器全部弹簧都是并联作用, 随着弹簧工作扭转角的增大, 逐步有更多弹簧开始参加工作, 从而实现分级特性。
图2.2 双质量飞轮式减振器内部结构示意图 双质量飞轮式扭振减振器有三级式非线性弹性特性。第一级主要在发动机怠速时起作用; 第二级主要在发动机正常驱动的工况下起作用; 第三级则在发动机需要传递更大转矩时起作用。该种扭振减振器能够同时很好地降低发动机启动以及熄火过程中的扭振和噪声。 为了使扭振减振器的工作耐久性得到保证, 应该使DMF中相对转动零件得到良好的润滑。因为大量的热量会在离合器接合过程中产生, 从而造成DMF工作温度较高, 因此零件的润滑要用耐高温润滑脂。DMF第二质量与弹簧盖盘之间留有一定间隙, 用以保证DMF散热。DMF第一质量和弹簧盖盘形成的弹簧室需要良好的密封，济南大学毕业设计 - V - 因为其中充满了润滑脂。DMF第一质量和第二质量之间的滚动轴承要求具有良好的隔热性, 同时还有间隙配合的设计要求。
2.2 工作原理 DMF通过合理改变扭转减振器两侧转动惯量的分配、合理设计扭转减振器弹簧的扭转刚度、增大减振器的工作扭转角度等措施达到更好的减震效果。在怠速工况下，DMF应使系统扭振共振转速与发动机怠速转速远离并降低系统的扭振响应振幅，从而使得怠速噪声得到消减；在行驶工况下，将通常由发动机输出转速波动的主谐量激发的扭振共振固有模态频率移出常用转速区，并进一步改善系统固有扭振特性，消减发动机转速波动激励的传动系扭振（由扭振减振器惯量参数和阻尼参数共同调谐实现）。这使DMF对扭转振动的综合控制能力优于离合器从动盘式减振器。从图2.2可以看出，双质量飞轮几乎使发动机曲轴的扭转振动完全与变速器隔离了，从而降低了传动系统的扭振，消除了变速箱中的噪声，提高了汽车乘坐的舒适性。
2.3 影响DMF性能的主要参数 2.3.1 转动惯量的配置 转动惯量设计时，应首先遵循双质量飞轮减振器总转动惯量与原飞轮总成的转动惯量相等的原则，以保证发动机运转的平稳性。其次，合理分配减振器两侧的转动惯
量使系统固有频率调整到隔振区（即频率比2），隔离发动机的扭振（图2.3）。尽管频率比的增加有助于隔振，但并非值取的越大越好，在5以后传递率几乎水平，通常选取值在5~5.2之间隔振效果就足够了。
图2.3 强迫振动幅频特性曲线 固有频率的调整首先要建立动力系统的简化模型，DMF扭转刚度在传动系统中最低，故可以以减振器为界，将汽车动力传动系统简化为发动机—变速器的二自由度模型进行初步设计。计算得到二自由度系统扭转振动的固有频率： 济南大学毕业设计 - VI - 2121/)(IIIIkn ( 2.1)
式中，K为减振器的扭转刚度，I1为发动机一侧的转动惯量，I2为变速器一侧的转动惯量。
由（2.1）式可知，当减速器扭转刚度K一定时，系统的扭振固有频率n主要由扭振减振器两侧的转动惯量大小决定。研究表明，当两飞轮转动惯量比调整到0.7~1.4之间比较合适。
2.3.2 多级刚度参数设计 减振器扭转刚度与飞轮的转动惯量是调节动力传动系统固有特性的主要参数。对于刚度特性而言，在满足传递发动机转矩和将系统固有频率移出常用转速区的条件下，应选用较小的扭转刚度，这样有利于衰减动力传动系统中的扭转振动，减小扭振幅值，降低噪声。 怠速工况时减振器第一级刚度起作用，第一级刚度的临界扭矩M1可根据试验测得的发动机怠速扭矩确定。第二级刚度用于行驶工况，由于汽车正常行驶时发动机负荷约为（50%-70%）Memax ，因此第二级的临界扭矩M2可取（1.0-1.2）Memax。第三极刚度是为缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷而设计的，通常轿车和轻型车的极限工作扭矩M3的选取范围为（1.20~1.75）Memax。各级刚度所对应的临界扭转角度可根据滑块、弹簧帽的结构尺寸以及组合弹簧的刚度公式计算确定。
2.3.3阻尼参数设计 发动机在起动和熄火时，都要经过共振转速区，需要多大阻尼才能有效降低共振幅值；而正常行驶时系统处于隔振区这时阻尼要小，若选用大阻尼反而会增加振动幅值，不利于隔振。为使减振器能够很好的满足传动系统减振和隔振两方面的需求，初
步设计时，阻尼比选在0.25-0.5的范围内。
2.4 引入摩擦的双质量飞轮结构及工作原理分析 不失一般性，为便于分析，Oxy坐标系建立在初级飞轮1上其转动方向如图2.4所示。由于弹簧座与第二飞轮内壁及第二飞轮外侧的摩擦力随相对扭转角增大以及减小，其摩擦力方向发生变化，因此使得弹簧座与第一、二飞轮的全反力F1和F2的大小和方向亦发生相应改变，从而对第二飞轮产生的转矩也不相同。图2.4a、2.4b分别表明了在相同弹簧力FQ的条件下，当增大或具有增大趋势和减小或具有减小
趋势时作用力与力臂的不同。在图2.3a中，p1、p2为正压力，21、为摩擦角，21、
分别为全反力F1与弹簧力FQ和全反力F2作用线的夹角，L为坐标系原点到全反力
