毕业设计说明书 2

毕业设计说明书368Q 汽油机轴瓦设计学生姓名： 学号： 学专 指导教师：年 月（小二号居中）王以鹏 090102414王以鹏 0901024144 机电工程学院368Q汽油机轴瓦设计摘要研究轴瓦结构形式，不断改进轴瓦的工作性能，是从事发动机研究人员的重要工作内容之一。

通过查阅资料及考虑368Q汽油机的实际工况，选择恰当的轴瓦材料，对轴瓦结构进行合理设计，使其具有足够的强度和刚度，良好的导热性和合理的热膨胀性，以便有合理的安装间隙。

其次，发动机活塞连杆总成是发动机的“心脏”，一旦损坏，将对发动机造成严重破坏，因此对其进行可靠性设计，不仅提高了安全性，并且可降低日趋紧张的金属材料的过度消耗。

关键词：368Q汽油机，轴瓦，轴瓦材料，轴瓦设计368Q Gasoline bearing designAbstractResearch bearing structure, and continuously improve the performance of the bearing, is one of the important work in the engine researchers. The project's research has important practical significance: First, the rational design of the bearing structure, so that it has sufficient strength and stiffness, good thermal conductivity and reasonable thermal expansion, in order to have a reasonable installation clearance.Secondly, the piston rod assembly is the "heart" of the engine, once damaged, will cause serious damage to engine, its reliability design, not only to improve security, and reduce the excessive consumption of the growing tension of metallic materials.Keyword：The 368Q Gasoline, bearing, structural design目录主要符号表引言轴瓦是汽车发动机的重要零件，其主要作用是承载轴颈所施加的作用力、保持油膜稳定，使轴承平稳地工作并减少轴承的摩擦损失。

轴承轴瓦在工作时，除了和轴颈造成磨损外，还要承受轴颈传给它的载荷。

因此轴承瓦块材料应当有小的摩擦系数，抗磨性好，并有足够高的抗压强度和韧性。

它不仅要有良好的机械性能(耐磨、抗击），稳定的化学性能(耐酸碱、耐腐蚀、抗氧化），而且对几何尺寸的要求也很严格。

发动机选择什么样的轴瓦，将直接关系到发动机的质量和使用寿命。

研究轴瓦结构形式，不断改进轴瓦的工作性能，是从事发动机研究人员的重要工作内容之一。

该项目的研究具有重要的现实意义：首先，通过对轴瓦结构的合理设计，使其具有足够的强度和刚度，良好的导热性和合理的热膨胀性，以便有合理的安装间隙。

其次，发动机活塞连杆总成是发动机的“心脏”，一旦损坏，将对发动机造成严重破坏，因此对其进行可靠性设计，不仅提高安全性，并且可降低日趋紧张的金属材料的过度消耗。

为了自我生存发展的需要，同时也为了引进车型国产化的需要，尽管国家在“七五”和“八五”期间重点扶持了几家轴瓦厂，但是由于宏观调控不当，加上地方经济发展的需要，各地方也纷纷引进技术和装备，出现了投资分散和重复引进的现象。

由于国内汽车工业的巨大潜力，国内轴瓦行业的投资项目仍然在如火如荼的进行。

此外，与轴瓦生产企业息息相关的就是轴瓦材料问题了，在这一方面，国内的轴瓦生产企业在高档材料方面基本依靠进口。

主要原因是国外轴瓦企业一开始就与主机企业建立了同步开发机制，利益共享、风险共担，提高了轴瓦企业的开发积极性。

而国内轴瓦企业由于产业链的缺失，始终处于配套地位，开发风险只能独自承担，因此缺乏开发积极性和相应能力。

内燃机曲轴滑动轴承,是典型的流体动力学润滑系统。

其设计计算是一个较复杂的系统工程,需考虑的问题和涉及的设计计算内容很多。

鉴于以上考虑，本课题的思路是立足国内生产条件和需求，以及如何从材料角度予以保证。

全文分为五章。

第一章为368Q汽油机轴瓦材料的选择。

包括轴瓦失效形式分析（第一节），轴瓦材料的基本性能（第二节），不同材料的对比分析及选用（第三节）。

第二章为轴瓦结构方案制定及结构型式的选择。

包括368Q汽油机曲柄连杆机构的特点（第一节），轴瓦的结构和型式（第二节），制定方案、选择合理的结构型式（第三节）。

第三章为368Q汽油机主轴瓦和连杆大头轴瓦初参数确定。

包括轴瓦的有效宽度(b)（第一节），内径(D)、外径（D L）尺寸（第二节），轴瓦厚度(eT)（第三节）。

第四章为曲轴主轴瓦、连杆大头轴瓦强度校核计算；第五章为曲轴主轴瓦、连杆大头轴瓦详细结构设计。

总之，本文较全面地记述了轴承材料种类、性能与用途,轴瓦及其结构要素、几何形状尺寸与公差,选用原则,并给出了轴瓦强度计算方法与公式及其推荐值。

第1章 368Q汽油机轴瓦材料的选择3.1.368Q汽油机轴瓦失效形式分析内燃机曲轴滑动轴承中，与曲轴轴颈相匹配的对开式元件，被定义为轴瓦。

随着发动机强化程度的不断提高，曲轴轴瓦的工作条件愈加苛刻，不仅承受气缸爆发压力和惯性力的不稳定循环载荷，还要遵循流体动力润滑的规律。

轴瓦由于材料、工艺、使用、维修等诸因素影响，有着不同的失效形式。

轴瓦的损坏，直接影响到发动机的正常工作。

研究轴瓦损坏机理，不断改进轴瓦的工作性能，是从事发动机研究人员的重要工作内容之一。

3.1.1.常见轴瓦的损坏形式轴瓦的损坏形式有疲劳、磨损、严重刮伤、微振磨损、穴蚀、轴瓦与轴承座之间产生相对运动（扩张量消失）等。

根据其损坏形式可以分析并决定当时的情况和损失的原因。

依据引起损失情况的不同，破损的轴瓦将显现出不同的损坏形式。

损坏形式的变化可以轻度擦伤到磨损疲劳、腐蚀和缺乏润滑等复杂的形式。

扩张量消失，扩张量的作用是使轴瓦能紧贴在轴座承孔内，特别是在分开面处不致松脱。

无扩张量的轴瓦，分开面处瓦口向内变形，严重时会贴在轴上，甚至瓦背与瓦座发生相对运动，这说明轴瓦出现了塑性变形，丧失了压配合的预紧力，轴瓦有转动的可能，不仅导热不良，而且在分界面附件会与轴相碰，使工作面损坏。

所以扩张量是检查轴瓦机械强度的主要指标，如果扩张量小于规定值，即不能再继续使用。

擦伤，由于轴瓦表面和轴颈表面发生金属的直接接触而呈现斑痕或严重擦伤痕称为擦伤。

擦伤通常出现在由于瞬间缺乏润滑而产生损坏的最初阶段。

擦伤损坏仅在润滑瞬时断流的情况下发生，较长时间断流或反复瞬时断流会造成另外的损失形式，其特征为轴瓦和轴颈表面出现擦伤的斑痕。

表面层脱落和过度磨损，其发生在轻微的瞬时缺油并反复出现的情况下，每次发生的金属之间的直接接触和缺乏润滑并不严重，持续时间也不长，所提高的轴瓦温度不足以引起轴瓦变色或产生其他的过热现象。

它是在反复擦伤的情况下发生的。

注意在主轴瓦中有些擦伤的征兆，但表面层脱落较为严重的是连杆轴瓦，因为它们处在润滑的末端，最后得到润滑，并且首先受到油流减弱的影响。

露铜和深度磨损，连续的反复轻度擦伤导致轴瓦内衬的深度磨损和大面积露铜。

要达到这样的状态必须产生多次金属之间的直接接触。

从理论上讲只有在缺乏油膜或者在润滑不足时才会出现金属之间的直接接触。

轴瓦内衬层疲劳，轴瓦轻度反复擦伤损坏（露出铜衬套层）之后，金属之间的直接接触使轴瓦表面温度升得更高，从而是疲劳强度降低。

腐蚀，润滑油用得过久，其判定的标准是酸值超过规定。

酸值过大会在轴瓦上引起腐蚀作用。

深度磨损和露铜会增加轴瓦对腐蚀作用的敏感性。

当露铜时，因缺乏对腐蚀有抵制作用的表面层酸会与铜基体中的纯铅自由作用并使之大为降低。

事实上，疲劳的损失形式常常伴随着腐蚀损坏。

3.2.轴瓦材料的基本性能1、良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性。

减摩性是指材料副具有低的摩擦系数。

耐磨性是指材料的抗磨性能( 通常以磨损率表示) 。

抗咬粘性是指材料的耐热性和抗粘附性。

2、良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。

摩擦顺应性是指材料通过表层弹塑性变形来补偿轴瓦滑动表面初始配合不良的能力。

嵌入性是指材料容纳硬质颗粒嵌入, 从而减轻轴瓦滑动表面发生刮伤或磨粒磨损的性能。

磨合性是指轴瓦与轴颈表面经短期轻载运转后, 易于形成相互吻合的表面粗糙度。

3、足够的强度和抗腐蚀能力。

4、良好的导热性、工艺性、经济性等。

选择轴瓦材料应综合考虑这些因素，以提高滑动轴承的使用寿命和工作性能。

应该指出，没有一种轴瓦材料能够全面具备上述性能,因而必须针对各种具体情况，仔细进行分析后合理选用。

3.3.不同材料的对比分析及选用轴承的材料有：（1）金属材料，如轴承合金、青铜、铝基合金、锌基合金等；（2）多孔质金属材料，粉末冶金材料；(3)非金属材料，如轴承塑料。

其中，轴承合金又称白合金，主要是锡、铅、锑或其它金属的合金。

由于其塑性高、耐磨性、跑合性能、导热性和抗胶和性及与油的吸附性好，故适用于重载、高速情况下。

轴承合金的强度较小，价格较贵，使用时必须浇筑在青铜、钢或铸铁的轴瓦上，形成较薄的涂层。

多孔质金属是一种粉末材料，它具有多孔组织。

若将其浸在润滑油中，使微孔中充满润滑油，就变成了含油轴承，具有自润滑性能。

多孔质金属材料的韧性小，只适应于平稳的无冲击载荷及中、小速度情况下。

轴承塑料，常用的轴承塑料有酚醛塑料、尼龙、聚四氟乙烯等。

塑料轴承有较大的抗压强度和耐磨性，可用油和水润滑，也有自润滑性能，但导热性差。

现代内燃机性能日益提高，气缸内的爆发压力越来越大。

汽油机的爆发压力一般都在60-150bar(轴承油膜压力达50-90MPa) ；大功率柴油机为160 -200bar ( 轴承最大油膜压力可达60 -100MPa) 。

首先要求轴承合金材料应具有较高的承载能力和疲劳强度。

否则，即使其它性能更好，也是徒劳。

轴承材料的疲劳强度是轴承使用寿命的保证，高速大功率发动机轴承必须有足够的疲劳强度。

国外厂商一般采取二个有效方法来提高它们的疲劳寿命。

其一，用机械强度较高的铝硅、铝锰和铝镍等合金作中间结合层；其二，降低结合层合金的厚度(为0. 03mm) 。

合金层材料的疲劳强度受其厚度的影响。

这就是用轴承双金属材料制造轴瓦的一个重要原因。