汽车发动机活塞销地选材与热处理实用工艺课程设计

除过多的碳化物 3． 在 860－880℃长时间加热后淬火以消除
碳化物网 4． 采用深冷处理或二次淬火消除过量的残
余奥氏体 1． 严格控制炉气氛碳势 2． 改进炉气氛循环系统 3． 减少装炉量，保证零件间间隙合适，避免
堆放 4． 层深未超过上限者允许补渗 1． 健全温度控制管理体系并认真实施 2． 严格控制渗碳时间 3． 渗碳层深度偏浅时可以补渗 1． 渗碳前应清理 2． 装炉要合理摆放 3． 层深为超上限时允许降低渗碳温度补渗
5．活塞销常用材料和技术条件
标准号 适应范围 材料
渗碳层深度
内孔表面脱碳
硬度 HRC
外圆表面
同一零件 上硬度差 心部硬度
JB/NQ54.1 汽缸直径为 200mm 以内的内燃机 20、15Cr、20Cr、20Mn2
详见附表
TB1461 内燃机车柴油 机 12CrNi3A 、 18Cr2Ni4WA 、 20CrMnTi 、 20Cr
2． 炉气氛循环不良 3． 零件装炉量过大
1． 渗碳温度控制不当 2． 渗碳时间控制不当
1． 零件表面附有脏物 或积灰
2． 装炉不当，零件表 面相互挤碰
1． 渗碳时在空气中冷 却时冷却速度过慢
2． 重新加热淬火时炉 气氛碳势过低或盐 浴脱氧不良
原材料缺陷
预防及补救措施 1． 应控制炉气氛碳势合适 2． 改进扩散工艺，在 900－920℃扩散以消
5．2 活塞销常见热处理缺陷及预防补救措施
缺陷名称 渗层碳浓度过高， 表层有粗块状或连 续网状碳化物，淬 火后渗层中残留奥 氏体级别过高等 渗层碳浓度过低
渗碳层深度不合格 渗碳层深度不均匀
表面脱碳
材料裂纹
产生原因 1． 渗碳炉气氛碳势过

目录一、前言…………………………………………………………………………………….二、零部件在内燃机中的作用和地位……………………………………….三、该零件的工作条件、设计要求………………………………………….四、零件的运动分析和受力分析………………………………………………五、结构形式的选择；主要参数的选定、设计、计算…………….六、零部件的强度、刚度校核…………………………………………………..七、设计结果的分析…………………………………………………………………..八、结束语………………………………………………………………………………….九、参考文献一、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二、零部件在内燃机中的作用和地位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。

三、该零件的工作条件、设计要求活塞顶部直接与高温燃气接触，活塞顶部的温度很高，各部的温差很大，柴油机活塞顶部常布置有凹坑状燃烧室，使顶部实际受热面积加大，热负荷更加严重。

汽车活塞销成型工艺实训报告首先，我们需要了解汽车活塞销的材料选择。

活塞销一般采用优质合金钢材料，如40Cr、45Cr、GCr15等。

这些材料具有高强度、耐磨性和良好的耐腐蚀性能，适合用于汽车发动机的高温高压工作环境。

接下来，我们进行了活塞销的冷挤压成型实验。

冷挤压成型是目前常用的汽车活塞销成型方法之一、实验中，我们使用了专门设计的冷挤压成型机台，将事先切割好的活塞销坯料放入模具中，进行挤压成型。

通过逐渐增加挤压力，使坯料在模具中形成圆形的活塞销。

挤压过程中需要控制压力、温度和速度等参数，以确保成型过程中的均匀性和密度。

在实验过程中，我们还进行了光学显微镜下的观察和金相显微镜薄片制备实验。

通过显微镜观察，我们可以直观地看到活塞销的内部组织结构和不同区域的金相组织。

薄片制备实验则是通过精细切割和抛光技术制备活塞销的薄片样品，以便进一步观察和分析活塞销的显微组织。

通过这些实验，我们可以评估活塞销的成型质量和材料性能。

此外，我们还进行了活塞销的硬度测试实验。

硬度是评估活塞销材料强度和耐磨性的重要指标。

实验中，我们使用了专门的硬度测试仪器，在活塞销表面的不同位置进行了硬度测试。

通过测试结果的分析，我们可以了解活塞销材料的硬度分布情况和材料的强度水平。

最后，在实训过程中我们还对活塞销进行了尺寸测量和表面质量检验。

通过测量活塞销的直径、长度和圆度等尺寸参数，我们可以检验活塞销的几何形状和尺寸精度。

同时，我们还使用了显微镜和表面粗糙度测试仪对活塞销的表面质量进行了检验。

这些测试结果可以评估活塞销的加工精度和表面质量是否符合要求。

综上所述，通过汽车活塞销成型工艺的实训，我们不仅学习了活塞销的制作工艺、材料性能和质量控制方法，还提高了实际操作能力和分析能力。

这对于我们未来从事相关行业的工作和进一步的学习研究都具有重要的意义。

摘要内燃机的不断发展，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。

活塞式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。

本设计通过对内燃机铝活塞加工技术的发展、活塞的工作环境以及结构特点的分析，确定了活塞的加工过程以及加工方案。

其中主要包括：活塞顶部设计、活塞头部设计、活塞裙部设计、活塞的结构参数设计、和加工工艺的设计。

关键词：内燃机活塞结构加工AbstractThe continuous development of the internal combustion engine, is built on the basis of the performance and life of the main components continue to improve and enhance, especially with the improvement of the degree of enhancement of the engine, power increases and an increase in speed, parts and components in particular, is a direct injection diesel engine pistonwork environment becomes worse. The structure of the piston directly affect the temperature distribution of the piston and the thermal stress distribution, and therefore it is necessary to predict and evaluate the structure and performance of the piston。

第1篇活塞结构工艺设计摘要：活塞作为内燃机中的关键部件，其性能直接影响着发动机的工作效率和寿命。

活塞结构工艺设计是活塞制造过程中的重要环节，它涉及到材料选择、结构设计、加工工艺和装配工艺等多个方面。

本文将对活塞结构工艺设计进行详细阐述，包括活塞的结构特点、材料选择、加工工艺、装配工艺以及质量控制等方面。

一、引言活塞是内燃机中承受高温、高压和快速往复运动的部件，其性能直接关系到发动机的运行效率和寿命。

活塞结构工艺设计是活塞制造过程中的关键环节，它关系到活塞的强度、耐磨性、导热性等性能指标。

因此，对活塞结构工艺设计的研究具有重要意义。

二、活塞的结构特点1. 结构形式活塞的结构形式主要有以下几种：（1）直顶式活塞：适用于低速、低功率的发动机。

（2）斜顶式活塞：适用于高速、高功率的发动机。

（3）凹顶式活塞：适用于高性能、高转速的发动机。

2. 结构尺寸活塞的结构尺寸主要包括：（1）直径：活塞直径决定了发动机的排量。

（2）高度：活塞高度决定了发动机的工作行程。

（3）裙部厚度：裙部厚度决定了活塞的耐磨性和刚度。

（4）顶部厚度：顶部厚度决定了活塞的热膨胀系数和导热性能。

3. 结构材料活塞的结构材料主要有以下几种：（1）铝合金：具有良好的导热性、耐磨性和轻量化特点。

（2）铸铁：具有良好的强度、耐磨性和成本较低的特点。

（3）钢：具有较高的强度和耐磨性，但导热性能较差。

三、活塞的材料选择1. 材料要求活塞材料应满足以下要求：（1）高强度：保证活塞在高温、高压下不发生变形。

（2）耐磨性：提高活塞的寿命。

（3）导热性：降低活塞的热负荷。

（4）热膨胀系数：适应发动机的热膨胀。

2. 材料选择根据活塞的结构特点和材料要求，可选用以下材料：（1）铝合金：适用于高速、高功率的发动机。

（2）铸铁：适用于低速、低功率的发动机。

（3）钢：适用于高性能、高转速的发动机。

四、活塞的加工工艺1. 铸造工艺活塞的铸造工艺主要包括以下几种：（1）砂型铸造：适用于大批量生产。

发动机活塞加工工艺及夹具设计一、发动机活塞的加工工艺1.原料准备：活塞的原材料一般为铝合金，需要进行铸造或锻造工艺，得到初步成型的活塞毛坯。

2.粗车：将活塞毛坯放入车床中进行粗车，将多余的材料去除，使活塞的外形接近最终形状。

3.精车：将粗车后的活塞放入精车机床中进行精车，使活塞的尺寸和形状达到设计要求。

4.铆装：在活塞上制作并安装活塞销和油垫，确保活塞的运动顺畅。

5.表面处理：对活塞进行喷砂、阳极氧化等表面处理，提高活塞的耐腐蚀性和装配精度。

6.热处理：对活塞进行热处理，提高其硬度和强度，改善活塞的使用寿命。

7.精密加工：对活塞进行高精度的机加工，如磨削、镗孔等，以满足发动机的操作要求。

8.检测和验收：对加工后的活塞进行尺寸、形状、表面质量等各项检测与验收，确保活塞的质量符合要求。

二、发动机活塞的夹具设计夹具是用于固定工件，使其在加工过程中保持正确的位置和姿态的工具。

发动机活塞的夹具设计需要考虑以下因素：1.夹紧力：夹具需要具备足够的夹紧力，以确保活塞在加工过程中不会发生位移或松动。

2.夹持方式：根据活塞的形状和结构特点，选择合适的夹持方式，如机械夹持、气动夹持、液压夹持等。

3.支撑和定位：夹具需要提供适当的支撑和定位，使活塞在加工过程中保持正确的位置和姿态。

4.可调性：夹具需要具备一定的可调性，以适应不同型号、规格的活塞加工。

5.便捷性：夹具的操作简单、快速，能够提高加工效率和工作人员的工作舒适度。

6.辅助工具：夹具需要配备适当的辅助工具，如量具、标尺等，以便进行调试和检测。

7.安全性：夹具需要具备足够的安全性，避免在加工过程中对工作人员和设备造成伤害。

总结：发动机活塞的加工工艺和夹具设计对活塞的质量和性能具有重要影响。

加工工艺需要经历原料准备、粗车、精车、铆装、表面处理、热处理、精密加工等多个环节。

夹具设计需要考虑夹紧力、夹持方式、支撑和定位、可调性、便捷性、辅助工具和安全性等因素。

通过合理的加工工艺和夹具设计，可以提高活塞的质量和性能，确保发动机的正常运行。

目录0序言1基本结构参数计算1.1发动机缸径和转速的计算2热计算2.1发动机压缩过程计算2.2发动机膨胀过程计算2.3压缩膨胀过程处理2.4有效功和有效压力的求解2.5 P-V图向P-a图转换3活塞运动学计算3.1活塞位移（X）3.2活塞速度V3.3活塞加速度a4连杆活塞的动力计算4.1往复惯性力质量m j的求取4.2相关力的求解5曲轴的设计5.1曲轴主要尺寸的确定5.1.1曲轴销主要尺寸的确定5.1.2主轴颈尺寸的确定5.1.3曲柄臂尺寸的确定5.2校核计算5.2.1曲轴的弯曲弯曲校核5.2.2曲轴的扭转强度校核6活塞设计6.1活塞材料的选择6.2活塞主要尺寸的确定6.2.1活塞总高H的确定6.2.2压缩高度H1的确定6.2.3火力岸高度H4的确定6.2.4环带高度H3的确定6.2.5活塞顶部厚度δ的确定6.3活塞裙部的设计6.3.1活塞横截面形状6.3.2活塞与气缸的配合间隙6.4活塞的质量7活塞销的设计7.1活塞销材料的选择7.2活塞销与销座尺寸的确定7.3活塞销与销座的配合7.4活塞销质量m38连杆的设计8.1连杆材料的选择8.2连杆主要尺寸的确定8.2.1连杆长度的确定8.2.2连杆小头尺寸的确定8.2.3连杆大头尺寸的确定8.2.4连杆杆身尺寸的确定9心得体会10参考文献65mL四冲程汽油机曲轴设计0序言这学期学院为我们专业开设了《汽车发动机设计课程设计》为期三周，目的在于让我们通过亲自的设计实践，全面地复习和巩固我们以前所学习的理论知识，让我们对专业课知识有更深刻的理解和掌握。

使我们在分析、计算、设计、绘图、运用各种标准和规范、查阅各种资料以及计算机应运能力等各个方面得到进一步的提高。

我们要充分利用这次课程设计的机会，了解国内外发动机的发展状况，并尽可能地发挥自己的能力，保质保量的完成此次课程设计。

课程设计是一个设计的过程，也是我们一个学习知识的过程。

我们要通过这次的课程设计，巩固自己所学的理论知识，多了解曲柄连杆机构的构造和设计要求，以及设计时需要注意的各个方面的问题。

活塞的机械制造课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解活塞的基本结构、功能及其在内燃机中的重要作用。

2. 学生能掌握活塞的材料选择、机械加工工艺及其装配要求。

3. 学生能了解活塞工作环境对材料性能的影响，以及相应的解决措施。

技能目标：1. 学生能运用图纸识别活塞各部分结构，进行简单的尺寸测量。

2. 学生能通过实例分析，选择合适的材料及加工工艺，设计活塞制造方案。

3. 学生能通过小组合作，模拟活塞的机械加工过程，提高实际操作能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械制造的兴趣，激发其探究内燃机工作原理的欲望。

2. 培养学生严谨、细致、协作的工作态度，使其认识到质量在生产过程中的重要性。

3. 增强学生的环保意识，让其明白绿色制造在活塞生产中的应用和意义。

课程性质：本课程为技术类课程，以实践操作为主，结合理论知识，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

学生特点：初三学生具有一定的物理知识和动手能力，对机械制造有一定的兴趣，但缺乏实际操作经验。

教学要求：结合学生特点，采用理论教学与实践操作相结合的方式，注重培养学生的实际操作能力，提高其解决实际问题的能力。

将目标分解为具体的学习成果，以便于后续的教学设计和评估。

二、教学内容1. 活塞的基本结构与功能- 活塞的组成部分及其在内燃机中的作用- 活塞头部、裙部、环槽等关键部位的形状与功能2. 活塞的材料选择- 常见活塞材料的特点与应用- 材料性能与活塞工作环境的关系- 选择活塞材料的原则与方法3. 活塞的机械加工工艺- 活塞加工的基本工艺流程- 铸造、锻造、机械加工等工艺的特点及应用- 精密加工技术在活塞制造中的应用4. 活塞的装配与检测- 活塞组件的装配工艺与要求- 活塞间隙的调整与检测方法- 装配质量的评价标准与控制措施5. 案例分析与实践操作- 分析典型活塞制造案例，了解实际生产中的工艺选择与应用- 实践操作：小组合作，模拟活塞的铸造、机械加工等过程- 操作过程中注意事项，安全规范及质量要求教学内容安排与进度：第一课时：活塞的基本结构与功能，材料选择第二课时：活塞的机械加工工艺第三课时：活塞的装配与检测，案例分析与实践操作本教学内容依据课程目标，结合课本相关章节，注重理论与实践相结合，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

一、教学目标1. 知识目标：- 了解活塞的结构特点、材料选择及加工工艺。

- 掌握活塞加工的基本流程和操作方法。

- 熟悉活塞加工中常用的工具和设备。

2. 技能目标：- 学会使用车床、磨床等设备进行活塞加工。

- 能够独立完成活塞的粗加工、半精加工和精加工。

- 培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。

3. 情感目标：- 培养学生对机械加工的兴趣和热情。

- 增强学生的团队合作意识和责任心。

- 培养学生严谨的工作态度和良好的职业道德。

二、教学内容1. 活塞的结构与材料2. 活塞加工工艺3. 活塞加工设备与工具4. 活塞加工流程5. 活塞加工质量检测三、教学过程1. 导入新课- 通过图片或实物展示活塞的应用场景，激发学生的学习兴趣。

- 提问：活塞在发动机中起到什么作用？活塞加工的重要性有哪些？2. 理论讲解- 讲解活塞的结构特点、材料选择及加工工艺。

- 介绍活塞加工的基本流程和操作方法。

- 详细讲解活塞加工中常用的工具和设备。

3. 实践操作- 粗加工：讲解并演示活塞粗加工的操作步骤，如车削、铣削等。

- 半精加工：讲解并演示活塞半精加工的操作步骤，如磨削、研磨等。

- 精加工：讲解并演示活塞精加工的操作步骤，如抛光、清洗等。

4. 活动讨论- 分组讨论：活塞加工中可能遇到的问题及解决方法。

- 学生展示：每组选出代表，分享本组的讨论成果。

5. 总结与评价- 对本次课程进行总结，强调活塞加工的关键点和注意事项。

- 学生自评：反思自己在活塞加工过程中的表现，找出不足之处。

- 教师评价：对学生的表现进行点评，指出优点和需要改进的地方。

四、教学评价1. 过程评价：观察学生在实践操作中的表现，评估其动手能力和操作技能。

2. 成果评价：检查学生完成的活塞加工件，评估其加工质量和精度。

3. 自我评价：学生通过自我评价，反思自己在活塞加工过程中的表现和收获。

4. 同伴评价：学生之间互相评价，互相学习，共同进步。

五、教学资源1. 活塞实物或图片2. 活塞加工设备操作手册3. 活塞加工工艺流程图4. 活塞加工质量检测标准六、教学反思在教学过程中，教师应关注学生的个体差异，因材施教。

内燃机活塞设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解内燃机活塞的基本结构及其工作原理；2. 学生能够掌握活塞设计中的关键参数，如活塞的长度、直径、形状等；3. 学生能够了解内燃机活塞材料的选择及性能要求；4. 学生能够掌握内燃机活塞设计中涉及的计算公式和步骤。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行内燃机活塞的初步设计；2. 学生能够运用计算工具，完成活塞设计参数的计算；3. 学生能够通过查阅资料，分析活塞设计中的问题，并提出合理的解决方案。

情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到内燃机活塞设计在汽车行业中的重要性，增强专业认同感；2. 学生能够培养工程思维，注重实践与理论相结合，提高解决问题的能力；3. 学生能够养成合作、交流、分享的学习习惯，提升团队协作能力。

课程性质：本课程为专业选修课，适用于具有一定机械基础知识和内燃机原理了解的高年级学生。

学生特点：学生具备一定的机械基础知识，对内燃机有一定了解，具备初步的工程设计能力。

教学要求：结合实际案例，引导学生运用所学知识，进行内燃机活塞设计，注重理论与实践相结合，培养学生的工程设计能力和创新意识。

通过课程目标分解，实现对学生知识、技能和情感态度价值观的全面培养。

二、教学内容1. 内燃机活塞结构及工作原理：包括活塞的组成部分、作用及其在内燃机中的工作过程；教材章节：第二章 内燃机工作原理与结构。

2. 活塞设计参数及其影响：讲解活塞长度、直径、形状等关键参数对内燃机性能的影响；教材章节：第三章 内燃机活塞设计与计算。

3. 活塞材料的选择及性能要求：介绍活塞常用材料及其性能指标，分析不同材料的应用场景；教材章节：第四章 内燃机活塞材料。

4. 活塞设计计算公式与步骤：通过案例讲解活塞设计计算公式及具体步骤，使学生掌握设计方法；教材章节：第三章 内燃机活塞设计与计算。

5. 活塞设计实例分析：分析典型活塞设计案例，使学生了解实际设计过程中可能遇到的问题及解决方法；教材章节：第五章 内燃机活塞设计实例。

发动机活塞加工工艺及夹具设计引言：一、发动机活塞加工工艺1.铸造：根据发动机活塞需求的材料，采用铸造工艺将活塞进行初步成型。

铸造过程中需要注意控制铸造温度、压力和金属液体的流动速度，以确保活塞的形状和尺寸精度。

2.粗加工：铸造后的活塞需要进行粗加工，包括切割、车削和铣削等。

这一步骤主要是为了去除铸造余砂、提高活塞的表面粗糙度和尺寸精度。

3.热处理：经过粗加工后的活塞需要进行热处理，以提高材料的硬度和耐磨性。

常用的热处理方法包括淬火、回火和正火等，需要根据活塞材料的特性选择合适的方法。

4.精加工：热处理后的活塞需要进行精加工，以确保活塞的表面光洁度和几何形状的精度。

精加工包括研磨、车削和铣削等。

5.表面处理：经过精加工后的活塞需要进行表面处理，以提高活塞的耐磨性和耐蚀性。

常用的表面处理方法包括镀铬、电镀和喷涂等。

6.检测和质检：经过表面处理后的活塞需要进行检测和质检，以确保活塞的尺寸精度和质量符合要求。

常用的检测方法包括三坐标测量、显微镜观察和硬度测试等。

二、发动机活塞加工夹具设计1.夹具的选材：夹具需要具有足够的强度和刚度，以确保加工过程中的稳定性和精度。

常用的夹具材料包括铸铁和钢等。

2.夹具的结构设计：夹具的结构设计需要根据活塞的形状和加工过程的特点来确定。

一般来说，夹具需要包括定位装置、夹紧装置和支撑装置等。

3.夹具的定位装置：夹具的定位装置用于确保活塞在加工过程中的位置精度。

常用的定位装置包括圆锥销、导销和定位块等。

4.夹具的夹紧装置：夹具的夹紧装置用于固定活塞，以确保加工过程中的稳定性和精度。

常用的夹紧装置包括螺纹装置、气动装置和液压装置等。

5.夹具的支撑装置：夹具的支撑装置用于支持活塞，以减小加工过程中的振动和变形。

常用的支撑装置包括支撑板、支撑块和支撑铁等。

结论：发动机活塞加工工艺及夹具设计对于提高活塞的加工效率和产品质量起着重要的作用。

合理选择加工工艺和设计夹具是确保活塞加工质量的关键。

机械制造工艺学课程设计说明书设计题目设计“活塞“零件的机械加工工艺规程及工艺装配（生产纲领4000件）设计者：黄书通指导教师：***生产日期：2015年01月04号评定成绩：桂林航天工业学院机械工程系目录设计任务书……………………………………………课程设计说明书正文…………………………………序言……………………………………………………1.活塞工艺分析…………………………………………2.选择毛坯确定毛坯尺寸，设计毛坯图………………3.选择活塞的加工方法制定工艺路线…………………4.工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算……5.确定工序切削用量，加工工时………………………6.夹具的设计……………………………………………课程设计心得体会……………………………………参考文献………………………………………………桂林航天工业学院机械制造工艺学课程设计任务书题目设计内容1、产品零件图1张2、产品毛坯图1张3、机械加工工艺过程卡片1份4、机械加工工序卡片1套5、课程设计说明书1份6、夹具设计装配图1张7、夹具设计零件图1~2张专业：数控技术班级学号：20130307Z0204学生：黄书通指导教师：梁伟2014年1月7日序 言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。

这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。

因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。

1.活塞工艺分析1.1.零件图样分析（1）该零件轴段的加工精度要求较高，要有较高的形位公差，表面粗糙度最高达到了1.6µm。

零件的中心轴是设计基准和加工工艺基准。

第1篇摘要活塞作为内燃机、压缩机等机械设备中的重要部件，其性能直接影响着设备的运行效率和可靠性。

活塞工艺设计是活塞制造过程中的关键环节，涉及材料选择、结构设计、加工工艺等方面。

本文将从活塞工艺设计的基本原则、材料选择、结构设计、加工工艺、装配与检验等方面进行详细阐述，以期为活塞制造企业提供参考。

一、引言活塞是内燃机、压缩机等机械设备中的重要部件，其主要功能是将燃料燃烧产生的膨胀气体转化为机械能。

活塞的性能直接影响着设备的运行效率和可靠性。

因此，活塞工艺设计在活塞制造过程中至关重要。

二、活塞工艺设计的基本原则1. 安全性：活塞作为机械设备的关键部件，其设计应保证在高温、高压等恶劣工况下仍能安全运行。

2. 经济性：在满足性能要求的前提下，尽量降低成本，提高活塞的性价比。

3. 可靠性：活塞在长期运行过程中，应具备良好的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能。

4. 易加工性：活塞结构设计应便于加工，提高生产效率。

5. 兼容性：活塞与其他部件的配合应良好，确保设备整体性能。

三、活塞材料选择活塞材料应具备以下特性：1. 高强度：活塞在高温、高压工况下承受较大载荷，因此要求材料具有较高的强度。

2. 良好的热膨胀系数：活塞在高温工况下，材料的热膨胀系数应尽量小，以减少活塞与缸套之间的间隙。

3. 良好的耐磨性：活塞在工作过程中，与缸套、活塞环等部件接触，要求材料具有良好的耐磨性。

4. 良好的耐腐蚀性：活塞在高温、高压工况下，可能接触到腐蚀性介质，要求材料具有良好的耐腐蚀性。

5. 良好的导热性：活塞在高温工况下，要求材料具有良好的导热性，以迅速将热量传递出去。

目前，活塞常用材料有铝合金、铸铁、钢等。

铝合金活塞具有重量轻、导热性好、耐腐蚀等优点，但强度较低；铸铁活塞具有较高的强度和耐磨性，但导热性较差；钢活塞具有较高的强度和耐磨性，但重量较大。

四、活塞结构设计1. 形状设计：活塞形状应便于加工，降低生产成本。

通常采用圆筒形、扁圆形、椭圆形等形状。

专业课程设计任务书姓名：吕永丹班级：材科102设计题目：汽车发动机齿轮材料地选择及工艺设计设计内容：1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求.2、选材，并分析选材依据.3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序地作用.4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分析，并分析所得到地组织，说明组织及性能地检测方法与使用地仪器设备.5、分析热处理过程中可能产生地缺陷及补救措施.6、分析零件在使用过程中可能出现地失效方式及修复措施.目录1 前言 (3)2 汽车发动机齿轮工作条件及性能要求 (4)2.1 汽车发动机齿轮工作条件 (4)2.2 汽车发动机齿轮地机械性能要求及技术要求 (5)2.3 汽车发动机齿轮材料地选择及分析 (6)2.3.1 汽车发动机齿轮材料地选择 (6)2.3.2 汽车发动机齿轮材料地分析 (7)3 汽车发动机齿轮加工工艺 (8)3.1 汽车发动机齿轮加工工艺流程及各工序作用 (8)3.2 汽车发动机齿轮具体热处理工艺及分析 (9)3.2.1 锻造 (9)3.2.2 正火 (10)3.2.3 渗碳+淬火 (11)3.2.4 低温回火 (12)3.2.5 各热处理工艺后地金相组织分析 (13)3.2.6 热处理工艺过程中可能产生地缺陷及处理措施 (15)4 汽车发动机齿轮使用过程中可能出现地失效方式及预防措施 (19)5 心得体会 (20)6 参考文献 (21)1前言本课程设计了20CrMnTi适用于汽车发动机齿轮地可靠性.汽车发动机齿轮作为汽车发动机中地重要零部件，其材料是保证其本身工作性能和可靠性地基础.对发动机齿轮地失效形式分析，其主要承受交变载荷，冲击载荷，剪切应力和接触应力大等，因此对齿轮在材料、精度、强度、耐久性和可靠性等方面提出了更高要求.20CrMnTi合金钢是一种优良地渗碳钢，有高地淬透性，经渗碳淬火加低温回火后，表面硬度很高，心部强度和塑性，韧性配合很好.关键词：发动机齿轮，20CrMnTi，锻造，淬火+低温回火2 汽车发动机齿轮工作条件及性能要求2.1 汽车发动机齿轮工作条件发动机和汽车地起动系统、燃油系统、滑油系统、液压系统等主要附件都是由发动机转子通过齿轮传动装置带动地.在整个行驶过程中，齿轮传动都必须可靠地工作，以保证发动机和汽车所有附件地转速、转向和所需功率符合设计要求.随着汽车发动机性能和可靠性要求地不断提高，齿轮承受地交变载荷和剧烈冲击载荷在不断增加，所受应力复杂，工况恶劣.因此，要使齿轮在工作时，从它地失效形式方面地考虑，就必须保证它能在一定地高温环境中工作.齿轮是机械工业中应用最广泛地重要零件之一.其主要作用是传递动力，改变运动速度和方向.是主要零件.其服役条件如下：齿轮工作时，通过齿面地接触来传递动力.两齿轮在相对运动过程中，既有滚动，又有滑动.因此，齿轮表面受到很大地接触疲劳应力和摩擦力地作用.在齿根部位受到很大地弯曲应力作用；在运转过程中地过载产生振动，承受一定地冲击力或过载；变速齿轮在换档时，端部受冲击，承受一定冲击力；在一些特殊环境下，受介质环境地影响而承受其它特殊地力地作用.2.2 汽车发动机齿轮地机械性能要求及技术要求根据齿轮地受力情况和失效分析可知,齿轮一般都需经过适当地热处理,以提高承载能力和延长使用寿命,齿轮在热处理后应满足下列性能要求 :①高地弯曲疲劳强度和接触疲劳强度 ( 抗疲劳点蚀 ) .②齿面具有较高地硬度和耐磨性 .③齿轮心部具有足够地强度和韧性.④高地淬透性.2.3 汽车发动机齿轮材料地选择及分析2.3.1 汽车发动机齿轮材料地选择22CrMnMo、20CrMnMoH和20CrMoH钢由于有着较高淬透性而用于中型汽车齿轮.此类钢可采用渗碳后直接淬火工艺.由于铬锰钼钢和铬钼钢中含有铬和钼等形成碳化物地元素，在渗碳过程中将促使轮齿表面碳含量增加，容易在渗碳层组织中出现大量碳化物，使渗碳层性能恶化.因此，齿轮采用铬锰钼钢和铬钼钢渗碳时，宜采用弱渗碳气氛，以防止形成过量碳化物.22CrMnMo和20CrMnMoH齿轮锻坯正火后在650～670℃进行高温回火处理，金相组织为细片状珠光体+少量铁素体，硬度为171～229HB.20CrMnH齿轮锻坯最好在连续式等温正火炉中处理，935～945℃加热，640～650℃先预冷后等温，可获得均匀地铁素体+珠光体组织，硬度为156～207HB.文献指出，20CrMoTi 钢冶炼工艺稳定，淬透性带较窄且易于控制，与20CrMnH钢齿轮比较，具有热处理畸变小；渗层有良好、稳定地淬透性；金相组织、渗碳淬火后地表面和心部硬度，均能较好地满足技术要求；疲劳性能好，比较适合汽车中小模数齿轮.20CrMnTi是典型地中淬透性钢，该钢由于Cr、Mn多元复合合金化地作用，淬透性好，油淬临界直径为40mm左右.渗碳后淬火回火具有较高耐磨性和抗弯强度以及高地强韧性，特别是良好地低温冲击韧性，钢地渗碳工艺性较好，晶粒长大倾向小，热处理工艺简单，但高温回火时有回火脆性倾向，渗碳后可直接淬火，变形比较小.20CrMnTi地热加工和冷加工性能较好，正火后硬度为HB180～230，相对切削性能好，并可获得光洁地表面.一般可用于制造截面在30mm以下地承受高速、中速及重载荷以及冲击和摩擦地重要渗碳零件，如齿轮、齿轮圈、离合器轴、液压马达转子等.综合考虑齿轮地服役条件，既保证齿轮地疲劳寿命，又减少齿轮地热处理畸变，采用20CrMnTi作为本次课设地汽车发动机齿轮地材料.2.3.2 汽车发动机齿轮材料地分析钢地含碳量可保证形成大量地合金碳化物，淬火加热时，一部分融入奥氏体中，提高其稳定性，同时也使马氏体中地合金元素含量增加，保证其硬度；而未溶地碳化物则起细化晶粒、提高韧性地作用．并提高钢地耐磨性.Cr是20CrMnTi合金钢中主要地合金元素，它使钢地淬透性大大增加，提高其回火稳定性，并产生二次硬化现象.钛与碳形成高硬度地碳化物，加热时未溶地碳化物可细化晶粒、提高钢地耐磨性地作用.锰和硅是炼钢过程中必须加入地脱氧剂，用以去除溶于钢液中地氧.它还把钢液中地氧化铁还原成铁，并形成氧化锰和二氧化硅.锰除了脱氧作用外，还有除硫作用，即与钢液中地硫结合成MnS,从而在相当大成度上消除硫在钢中地有害影响.这些反应产物大部分进入炉渣，小部分残留与钢中，成为非金属夹杂物.脱氧剂中地锰和硅会有一部分溶于钢液中，冷至室温后即溶于铁素体中，提高铁素体地强度.硅溶于铁素体中后有很强地固溶强化作用，显著提高钢地强度和硬度.Ti也是20CrMnTi合金钢中地主要元素.它地存在提高了钢地强度，而不降低其塑性，改善了钢铁地低温韧性降低了钢铁地临界冷却速度，提高铁地淬透性扩大奥氏体区，是奥氏体化地有效元素，此外其本身具有一定耐蚀性，对一些还原性酸类有良好地耐蚀能力.3 汽车发动机齿轮加工工艺3.1 汽车发动机齿轮加工工艺流程及各工序作用（1）工艺路线汽车发动机齿轮地制造工序基本上相同，对于不同地钢种，在其热处理时有些许差异.一般都采用棒料经锻造—粗车—调质—半精车—粗磨基准—开齿（包括插齿、刨齿、滚齿、铣齿等）—磨齿—局部渗碳(渗氮或氰化)—低温回火(渗碳后扩散处理)—淬火—喷丸--精磨基准—磨齿.（2）各工序作用①锻造地作用：通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生地铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整地金属流线，锻件地机械性能一般优于同样材料地铸件.②正火地作用：用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工地预处理；用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前地预备处理；用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物地形成，从而得到球化退火所需地良好组织；用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能；用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大地开裂倾向；用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机地曲轴、连杆等重要零件；过共析钢球化退火前进行一次正火，可消除网状二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球粒化.③渗碳地作用：是对金属表面处理地一种，采用渗碳地多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900～950℃地单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出地活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分.相似地还有低温渗氮处理.这是金属材料常见地一种热处理工艺，它可以使渗过碳地工件获得很高地硬度，提高其耐磨程度.④淬火地作用：获得强度，硬度和塑性，韧性都较好地综合机械性能.⑤回火地作用：消除工件淬火时产生地残留应力，防止变形和开裂；调整工件地硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；稳定组织与尺寸，保证精度；改善和提高加工性能.⑥喷丸地作用：是把金属毛坯，一般是铸件或锻件放入密闭地喷丸室内，金属颗粒（喷丸）在压力空气地作用下，撞击毛坯表面.其作用是去除毛坯表面氧化皮，消除毛坯内部应力.3.2 汽车发动机齿轮具体热处理工艺及分析3.2.1 锻造造齿轮地毛坯经过锻造后获得基本地形状.锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，已获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸地锻件地加工方法.齿轮地锻造工艺是用棒料镦经切削加工制成地，其纤维组织弯曲呈放射状，所有齿部地正应力都平行于纤维组织地方向，力学性能得到很大地提高.20CrMnTi合金钢地始锻温度为1180℃，中锻温度为850℃，锻后进行缓慢冷却.接触疲劳试样由棒料，弯曲疲劳试样从GF齿圈上截取，改锻成齿轮式样毛坯.20CrMnTi合金钢地终锻温度为850℃，锻后经880～920℃正火（空冷）和650～780℃退火（炉冷）处理.3.2.2 正火锻坯等温正火是为消除内应力，改善、细化组织，为后续加做准备，便于切削加工.①正火温度：正火是将钢加热到Ac3以上30℃～50℃,保温足够地时间后出炉在空气中冷却到室温.对于一般地齿轮采用正火,正火可以减少碳和其他合金元素地成分偏析。

教务处制目录1 总体布局，结构特点以及选用原则系统分析1.1 总体设计的一般要求 (1)1．2 选用原则 (1)2.标定工况工作过程及热力计算和示功图绘制 (2)2.1 实际循环热力计算 (2)2.1.1 热力计算的目的 (2)2.1.2 热力计算的方法 (2)2.2 重要参数选取 (2)2.2.1 压缩比 (3)2.2.2 过量空气系数 (4)2.2.3 扫气系数 (4)2.2.4 残余废气系数 (4)2.2.5 进气温升 (4)2.2.6 热量利用系数 (4)2.2.7 示功图丰满系数 (4)2.2.8 机械效率 (4)2.2.9 平均多变压缩指数 (4)2.2.10 平均多变膨胀指数 (4)2.3 燃料燃烧化学计算 (5)2.3.1 理论空气量的计算 (5)2.3.2 理论分子变化系数 (5)2.3.3 实际分子变化系数 (5)2.4 燃气过程参数的确定与计算 (5)2.4.1 压缩始点的气体状态 (5)2.4.2 压缩终点气体状态 (6)2.3.3 燃烧过程及燃烧终点气体状态 (6)2.4.4 膨胀终点气体状态 (7)2.4.5 排气温度的计算 (8)2.3.6 示功图的绘制 (8)2.5 发动机性能参数 (9)2.5.1 平均指示压力 (9)2.5.2 平均有效压力 (10)2.5.3 有效功率 (10)2.5.4 充量系数 (10)2.5.5 指示热效率 (10)2.5.6 有效热效率 (10)2.5.7 燃油消耗率 (10)2.4.7 发动机总进气量 (11)3. 活塞位移、速度、加速度随曲轴转角变化曲线 (11)4气缸侧击力、连杆力、曲柄销切向力，径向力、活塞销合力 (13)4.1 气缸侧击力N (13)4.2 连杆力S (13)4.3 曲柄销切向力T 径向力K (13)4.4 活塞销合力P (13)5活塞设计及强度校核 (16)5.1 活塞销参数的选取 (16)5.2 活塞销参数的校核 (16)5.3 活塞参数的选取 (17)5.4 活塞的校核 (18)6.有限元分析 (19)6.1 实体模型的建立 (19)6.2 活塞受力分析 (19)6.3 活塞计算分析 (22)6.4 活塞销分析 (23)6.5 活塞销计算分析 (24)7.结论 (24)8.参考文献 (25)课程设计说明书计算及说明1总体布局，结构特点以及选用原则系统分析1.1总体设计的一般要求动力性能方面：内燃机的功率、转速、使用转速范围、最大转矩及转矩特性应满足汽车或其他工作机械动力性要求，并具有优越的瞬态响应特性。

4105活塞课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握4105活塞的结构、工作原理和应用场景。

具体包括以下三个方面：1.知识目标：学生能够描述4105活塞的基本结构，解释其工作原理，并了解其在发动机中的作用。

2.技能目标：学生能够通过实验和观察，分析4105活塞的运动规律，并运用相关知识解决实际问题。

3.情感态度价值观目标：学生能够认识到4105活塞在汽车行业中的重要性，培养对汽车工程的兴趣和热情。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.4105活塞的结构：介绍活塞的基本组成部分，如气缸、活塞销、活塞环等。

2.4105活塞的工作原理：讲解活塞在发动机中的工作过程，包括吸气、压缩、爆发和排气四个阶段。

3.4105活塞的应用场景：介绍活塞在不同类型发动机中的应用，如汽油机、柴油机等。

4.4105活塞的运动规律：通过实验和观察，分析活塞的运动规律及其与发动机性能的关系。

三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解4105活塞的基本概念、结构和工作原理。

2.讨论法：学生就活塞的运动规律和应用场景进行讨论，提高学生的思考和分析能力。

3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解活塞在发动机中的重要作用。

4.实验法：安排实验室实践，让学生亲身体验活塞的运动规律。

四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，详细介绍4105活塞的相关知识。

2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作精美的PPT和教学视频，直观展示活塞的结构和运动规律。

4.实验设备：准备活塞实验装置，让学生亲身体验活塞的运动规律。

五、教学评估本课程的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：根据学生在课堂上的参与度、提问回答等情况进行评估。

2.作业：布置相关的练习题和研究报告，评估学生的知识掌握和应用能力。

3.考试：安排期末考试，全面测试学生对4105活塞相关知识的掌握程度。

活塞课程设计说明书一．设计题目:活塞组设计二．设计参数：195柴油机，Pe=8。

82kw，n=2000r/min，水冷，Pme=650。

4kpa，连杆重心位置LB/LA=0.3909(其中LB指重心到连杆大头中心的距离,LA指重心到连杆小头中心的距离)。

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..文档交流三．设计要求：1.用计算机绘制活塞(A1），活塞销（A3)各一张。

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）。

目录前言 11活塞的概述 21.1活塞的功用及工作条件 21.2活塞的材料 21。

3活塞结构 21。

3。

1活塞顶部 21。

3.2活塞头部 31.3.3活塞裙部 32活塞的结构参数 43活塞最大爆发压力的计算 53。

1热力过程计算 53。

2柴油机的指示参数 83.3柴油机有效效率 104活塞销的受力分析 115活塞的加工工艺 14参考文献： 15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。

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..。

文档交流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。

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文档交流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。

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文档交流1活塞的概述1。

1活塞的功用及工作条件活塞是曲柄连杆机构的重要零件煤气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.。