柴油机整体设计及曲轴详细设计
柴油机曲轴飞轮设计说明书
第一章前言1.1柴油机曲轴设计的背景柴油机具有良好的经济性、动力性及较高的热效率等显著优点, 在汽车节能等方面有较大的潜力。
经过多年的研究和新技术的应用，现代柴油机的现状已与往日不可同日而语。
随着电控喷射、高压共轨、涡轮增压、中冷等先进技术的应用，柴油机在重量、噪音、烟度等方面已取得了重大的突破。
我国小缸径多缸增压柴油机已取得了较快的发展，但整个市场的需求还在增长。
2000年，中国4缸以上、缸径小于100mm的多缸机年产量约63.9W台，主要用于农用运输车、轻型车、面包车、轮式拖拉机、中小型工程机械、小型船舶主辅机等。
由此可见，小缸径多缸柴油机的市场前景还是很客观的。
四缸柴油机主要应用于中型轮式拖拉机、中型联合收割机、中型工程机械、轻型汽车等的配套。
随着人们对柴油机认识的逐步转变，柴油机的应用领域也在不断地扩大。
柴油机热效率高，能量利用率高，节能等特点也得到认可。
柴油机的供油系统相对简单，柴油机的可靠性也比汽油机好。
在相同的功率情况下，柴油机的低速扭矩性较好，功率大，完全符合农用机械的使用要求。
随着电喷、高压共轨、增压中冷等先进技术的应用，柴油机的燃烧不断得到改善，在节能和有害物的排放方面的优势已逐渐显现出来。
现代柴油机随着强化程度的提高，柴油机单位功率的比重也明显降低，轻量化、高速化、低油耗、低噪音和低排放成为现代柴油机的发展方向曲轴是发动机中最重要的零件之一，发动机的全部功率都是通过它输出的。
而且曲轴是在不断周期性变化的力、力矩（包括扭矩和弯矩）的共同作用下工作的，极易产生疲劳破坏。
曲轴形状复杂，应力集中严重，因此设计中必须使曲轴有足够的疲劳强度，以保证正常工作。
曲轴是柴油发动机的重要零件。
它可以是有若干个相互错开一定角度的曲柄（或曲拐）加上功率输出端和自由端构成的。
每个曲柄又是由主轴颈、曲柄销及曲柄臂组成。
曲轴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机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力，惯性力和它们的力矩作用，受力情况十分复杂。
大型船用中速柴油机曲轴工艺设计
曲轴 淬火 机 床 上设 置 有 三 种 感 应 器 ，分 别 自动
重要因素 ，淬火冷却介质的浓度越 大，其冷却能力 越差 ， 相对淬火 硬度低 。淬火冷却介质 的冷却速 度
是 影 响淬火 质 量 的决 定 性 因素 ，为 保 证 工 件 表 面 淬
对 曲轴 主 轴 颈 、曲 柄 销 和止 推 轴 承 两 侧 进 行 中频 淬 火 。淬 火机 床 的 感 应 器 独 立悬 挂 平衡 机 构 、数 控 浮
大型船用中速柴油机曲轴工艺设计
青 岛淄柴博 洋柴油机股份 有限公 司 （ 山东 ２ ６０ ） 邱前进 ６７ ０ 张严芳 丁 晓
曲轴 是 柴 油 机 用 于 传 递 功率 的关 键 零 部 件 ，在 大 型船用 柴 油机 曲轴 的长 径 比较 大 ，刚 性较 差 ，
柴 油机 的工 作 循 环 中， 曲轴 承 受周 期 性 不 断变 化 的 压力 、往 复运 动 的惯 性 力 、旋 转 质 量 的离 心 惯 性 力 及力 矩等 复杂 的交 变 载 荷 ，承受 拉 、压 、弯 和磨 损 ， 因此 要 求 曲轴 应 具 备 有 足 够 的强 度 、 刚 性 、韧 性 、
耐磨性 及 良好 的平衡性 。
尺 寸 、形位 公差 精 度 较 高 ，因此 加工 工 艺 比较 复 杂 。 柴 油 机 曲 轴 有 ６ 缸 、 ８ 缸 两 种 ，６ 缸 曲 轴 长
４０５５ ｍ， ８．ｍ ８缸曲轴长 ５１ ．ｍ １ ５ ｍ，主轴颈 ｔ ９ｍ ５ ｈ ５ ｍ， ２
连杆 轴颈 ４ ８ ｍ ， ０ ｍ，材料 为 ￥ ４ Ｙ，轴 颈及 止 推 面淬 ２ ４Ｓ 火处 理 。图 １ 为某 船用 中速 柴油 机 ８缸 曲轴 的外形 。
（ ）连 杆 轴 颈 的 加 工 曲 轴 连 杆 轴 颈 的 加 工 ４ 在 双头 曲轴 车 床 上 完 成 ，根 据 车 床 的 结 构 和 曲 轴 加工 的要 求 ，设 计 了 曲 轴 车 床 专 用 夹 具 。该 夹 具
发动机曲轴结构设计
曲轴的结构曲轴的作用是把活塞往复运动通过连杆转变为旋转运动，传给底盘的传动机构。
同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等【18】。
曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成，如图所示。
一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，直列式发动机曲轴的曲拐数目等于气缸数，而V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。
图主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。
主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。
曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处常设置平衡重。
平衡重用来平衡发动机不平衡的离心力矩及一部分往复惯性力，从而保证了曲轴旋转的平稳性【19】。
曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，曲柄与主轴颈的相连处用圆弧过渡，以减少应力集中。
直列发动机的连杆轴颈数目与气缸数相等而V型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。
曲轴前端装有正时齿轮，以驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。
为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。
曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。
曲轴的形状和曲拐相对位置取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。
多缸发动机的发火顺序应使连续作功的两缸保持尽量远的距离，这样既可以减轻主轴承的载荷，又能避免可能发生的进气重叠现象。
此外作功间隔应力求均匀，也就是说发动机在完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次，以保证发动机运转平稳。
曲轴的作用：它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。
同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。
工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。
同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好【20】。
柴油机曲轴设计
1前言1.1柴油机与曲轴1.1.1柴油机的工作原理柴油机的每个工作循环都要经历进气、压缩、做功和排气四个过程。
四行程柴油机的工作过程：柴油机在进气冲程吸入纯空气，在压缩冲程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器以雾状喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。
压缩终了时气缸内空气压力可达3.5～4.5MPa，温度高达476.85℃～726.85℃，极大地超过柴油的自燃温度，因此柴油喷人气缸后，在很短的时间内即着火燃烧，燃气压力急剧达到6～9MPa，温度升高到1726.85℃～2226.85℃。
在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转做功。
废气同样经排气门、排气管等处排出。
四行程柴油机的每个工作循环均经过如下四个行程：（1）进气行程在这个行程中，进气门开启，排气门关闭，气缸与化油器相通，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方容积增大，气缸内产生一定的真空度。
可燃混合气被吸人气缸内。
活塞行至下止点时，曲轴转过半周，进气门关闭，进气行程结束。
由于进气道的阻力，进气终了时气缸内的气体压力稍低于大气压，约为0.07～0.09MPa。
混合气进入气缸后，与气缸壁、活塞等高温机件接触，并与上一循环的高温残余废气相混合，所以温度上升到96.85℃～126.85℃。
（2）压缩行程进气行程结束后，进气门、排气门同时关闭。
曲轴继续旋转，活塞由下止点向上止点移动，活塞上方的容积缩小，进入到气缸中的混合气逐渐被压缩，使其温度、压力升高。
活塞到上止点时，压缩行程结束。
压缩终了时鼓，混合气温度约为326.85℃～426.85℃，压力一般为0.6～1.2MPa。
（3）做功行程活塞带动曲轴转动,曲轴通过转动把扭矩输出。
（4）排气行程进气口关闭，排气口打开，排除废气。
由上可知，四行程汽油机或柴油机，在一个工作循环中，只有一个行程作功，其余三个行程作为辅助行程都是为作功行程创造条件的。
因此，单缸发动机工作不平稳。
柴油机整体设计方案及曲轴详细设计方案
科学技术学院
毕业设计任务书
<工科及部分理科专业使用）
题目：6110柴油机整体设计及曲轴详细设计
学科部：理工学科部
专业：车辆工程
班级：车辆092
学号：7012909050
学生姓名：刘杰
起讫日期：
指导教师：曾文职称：副教授
学科部主任：
审核日期：
说明
1.毕业设计任务书由指导教师填写，并经系或专业学科组审定，下达到
学生。
2.进度表由学生填写，每两周交指导教师签署审查意见，并作为毕业设
计工作检查的主要依据。
3.学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，1个月内提交给指
导教师批阅。
4.本任务书在毕业设计完成后，与论文一起交指导教师，作为论文评阅
和毕业设计答辩的主要档案资料，是学士学位论文成册的主要内容之一。
曲轴设计说明书
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。
JX493柴油机总体设计及曲轴详细设计【毕业论文,绝对精品】总结
密级：科学技术学院NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OFSCIENCE AND TECHNOLOGY学士学位论文THESIS OF BACHELOR题目：JX493柴油机总体设计及曲轴详细设计学科部：理工学科部专业：车辆工程（汽车及应用）班级：07车辆学号：70129xxxxx学生姓名：xxx指导教师：XXX起讫日期：2011年3月－2011年5月目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 选题的依据及意义 (1)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (1)1.3 JX493型柴油机设计任务 (2)第二章 JX493型柴油机总体设计 (3)2.1 机体组的设计 (3)2.2曲柄连杆机构的设计 (5)2.3配气机构的设计 (10)2.4柴油机燃油供给系统 (12)2.5 柴油机冷却系统的设计.............................. (13)2.6 润滑系统的设计 (13)2.7 启动系统的设计 (14)2.8 总体布置方案设计 (14)第三章 JX493型柴油机曲轴详细设计 (15)3.1 曲轴设计概述 (15)3.2 曲轴的设计 (16)3.3曲轴疲劳强度的计算 (20)设计总结. (36)参考文献 (36)谢辞 (37)JX493柴油机总体设计及曲轴详细设计[摘要]：近几年来，由于经济体制的改革和市场经济的迅速发展，城区物流行业蓬勃发展，对轻型卡车和商务车的需求量与日俱增，这给轻型车用柴油机带来了无限商机。
原机型主要用于城市间的长距离运输，对于城市交通路况需要重新设定参数，以改善燃油经济性和排放性能。
柴油机的总体布置和各附件的布置对内燃机的外形尺寸和工作可靠性、使用方便性都有很大的影响。
应在保证拆装、维修方便的前提下，尽可能直接可靠地固定在机体和气缸盖上，并且不使任何附件过于突出。
尽量不用外接的机油管和冷却液管，而采用在零件上开通道代替，以减少泄露的可能。
四冲程柴油机曲轴设计
毕业设计题目90kW四行程汽油机曲轴设计学院汽车工程学院专业热能与动力工程班级0701姓名侯洁指导教师罗马吉2010 年11 月22 日目录0前言----------------------------------------------------------------------------------------------3 1汽油机的结构参数----------------------------------------------------------------------------31.1初始条件---------------------------------------------------------------------------------31.2发动机类型------------------------------------------------------------------------------31.2.1冲程数的选择-------------------------------------------------------------------31.2.2冷却方式-------------------------------------------------------------------------31.2.3气缸数与气缸布置方式-------------------------------------------------------31.3基本参数---------------------------------------------------------------------------------31.3.1行程缸径比的选择-------------------------------------------------------------3，缸径D的选择--------------------------------------------31.3.2气缸工作容积Vs2热力学计算-------------------------------------------------------------------------------------42.1热力循环基本参数的确定------------------------------------------------------------42.2P-V图的绘制----------------------------------------------------------------------------42.3P-V图的调整----------------------------------------------------------------------------52.4有效功及有效压力的求解------------------------------------------------------------62.5 p-V 图向P-a图的转化--------------------------------------------------------------63运动学计算-------------------------------------------------------------------------------------73.1曲柄连杆机构的类型------------------------------------------------------------------73.2连杆比的选择---------------------------------------------------------------------------73.3活塞运动规律---------------------------------------------------------------------------73.4连杆运动规律---------------------------------------------------------------------------9 4动力学计算-------------------------------------------------------------------------------------94.1质量换算---------------------------------------------------------------------------------94.2作用在活塞上的力------------------------------------------------------------------10 5曲轴零件的结构设计------------------------------------------------------------------------145.1曲轴的工作条件，结构形式和材料的选择---------------------------------------145.1.1曲轴的工作条件和设计要求-----------------------------------------------145.1.2曲轴的结构形式---------------------------------------------------------------145.1.3曲轴的材料---------------------------------------------------------------------145.2曲轴主要尺寸的确定和结构设计细节--------------------------------------------145.2.1主要尺寸------------------------------------------------------------------------145.2.2一些细节设计------------------------------------------------------------------155.2.2.1油道布置------------------------------------------------------------155.2.2.2曲轴两端的结构---------------------------------------------------155.2.2.3曲轴的止推---------------------------------------------------------155.2.2.4过渡圆角------------------------------------------------------------155.2.2.5平衡分析------------------------------------------------------------156曲轴强度的校核------------------------------------------------------------------------------166.1静强度校核---------------------------------------------------------------------------166.1.1连杆轴颈的计算-------------------------------------------------------------176.1.2曲柄计算----------------------------------------------------------------------176.2曲轴疲劳强度的计算---------------------------------------------------------------186.2.1主轴颈的计算----------------------------------------------------------------186.2.2曲柄臂的计算----------------------------------------------------------------19小结----------------------------------------------------------------------------------------------20参考文献----------------------------------------------------------------------------------------20附录----------------------------------------------------------------------------------------------2190KW四行程汽油机曲轴设计0前言大四上学期我们学习了必修课程《汽车发动机设计》，紧接着要开始为期三周的课程设计。
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柴油机整体设计及曲轴详细设计
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
科
学
技
术
学
院
毕业设计任务书
(工科及部分理科专业使用）
ﻩ
题目: 6110柴油机整体设计及曲轴详细设计
学科部：理工学科部
专业：车辆工程
班级：车辆0９2
学号：7０1290905０
学生姓名: 刘杰
起讫日期:
指导教师: 曾文职称: 副教授
学科部主任：
审核日期：
说明
1.毕业设计任务书由指导教师填写，并经系或专业学科组审定,下达到学
生。
2.进度表由学生填写,每两周交指导教师签署审查意见，并作为毕业设计工
作检查的主要依据。
3.学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，1个月内提交给指
导教师批阅。
4.本任务书在毕业设计完成后,与论文一起交指导教师，作为论文评阅和毕
业设计答辩的主要档案资料，是学士学位论文成册的主要内容之一。
一、毕业设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求）
随着我国国民经济的迅猛发展,用于长途货物运输的大型货车也得到了大力的发展，同时,柴油机以其功率大，耐用，经济等优点在载重货车得到了广泛的应用。
61１０型柴油机就是针对配备大型货车而进行开发和研制的。
同时也可用于发电机组、工程机械和船舶。
本设计任务主要是进行发动机总体设计和曲轴详细设计，以达到预期设计要求。
1、设计要求
(１）、6110柴油机的主要结构和性能参数为:
进气方式:自然吸气
柴油机类型：水冷四冲程直列式顶置式气门
气缸数-缸径×冲程:６-110mm×130mｍ压缩比:17
燃烧形式:直接喷射润滑方式:压力循环飞溅复合式
冷却方式：闭式压力循环起到方式:电启动
电机停止方式:燃油控制系统
输出功率：１10千瓦/2400 转
标定功率燃油消耗率:236g/ｋwｈ
冷起动温度:－2５℃
排气温度：<600℃
（2）在满足上述性能指标的前提下进行柴油机的总体设计。
（3）在总体设计的基础上进行曲轴的详细设计。
2、设计内容及时间安排
（1)查阅相关资料，进行现场调研,并翻译2５0０汉字以上外文资料(2周）
(2)毕业设计开题报告的撰写（1周）
（３）进行整体设计.(3周)
（4)进行曲轴详细设计和强度校核计算,绘制零件图.（4周)
（５）根据上述设计内容撰写毕业设计说明书(1周）
（6）毕业答辩(1周)
3、毕业设计说明书内容包括：
(1)目录；
(2）设计依据及目的:根据设计题目、调研资料数据和有关技术指标,对设计依据进行论述；(3)方案选择：列举各种设计方案并进行对比,论证所选方案的先进性、合理性；
（４）说明组成及对零部件指标的要求，并加以论述；
(５）曲轴详细设计的说明及强度校核计算；；
(6）附录：说明书后应附主要参考文献;
注：按照学院统一要求，毕业设计说明书等文档必须打印。
二、毕业设计图纸内容、张数及要求
1、曲轴零件图：A1图纸，CＡＤ绘制
2、曲轴飞轮装配图:Ａ1图纸,CAD绘制
三、毕业设计计算书、实物内容及要求
１、外文翻译１篇:本专业相关文章,必须是在国外公开发行期刊上的文章,最好是非中国作者的文章,翻译成中文后字数不少于2500个汉字。
2、开题报告1份:按照学校的要求规范撰写。
3、毕业设计说明书（毕业论文) 1份:含柴油机整体设计说明、曲轴详细设计说明及强度的校核计算,并按照学校对本科毕业设计论文的要求打印装订。
四、毕业设计进度计划
序号各阶段工作内容起讫日期备注
1 查阅相关资料,进行现场调
研,翻译资料等2月１3日~2月26日
(二周)
交外文资料翻译稿
2 撰写开题报告2月２7日~3月4日
（一周)
交开题报告
3 发动机总体设计３月5日～３月25日
（三周)
完成总体设计说明书
４曲轴设计,绘制零件图3月2６日～４月22日
（四周）
完成曲轴详细设计说明书５撰写毕业设计说明书4月2３日～4月29日
(一周)
交毕业设计说明书
6 毕业答辩4月3０日～5月6日
(一周）
核查所有文档
五、主要参考资料
1、《内燃机学》周龙保主编机械工业出版社2000年第二版
２、《高速柴油机概念设计与实践》许道延丁贤华主编机械工业出版社2００4年第一版
3、《汽车发动机现代设计》徐兀编著人民交通出版社1995年第一版
4、《柴油机设计手册》柴油机设计手册编辑委员会中国农业机械出版社
5、《内燃机课程设计》高文志主编中国水利水电出版社２0１0年８月第一版
六、毕业设计进度表（本表每两周由学生填写一次，交指导教师签署审查意见)
第一、二周( 月日至
月日) 学生主要工作：
指导教师审查意见:
年月日
第三、四周（月日
至月
日）学生主要工作：
指导教师审查意见:
年月日
第五、六周( 月日至
月日）学生主要工作:
指导教师审查意见：
年月日
第七、八周
（月日至
月日）指导教师审查意见：
年月日
第九、十周（月日至
月日) 学生主要工作：
指导教师审查意见:
年月日
第十一、十二周(月日
至
月日) 学生主要工作:
指导教师审查意见：
年月日
第十三、十四周
( 月日至
月日)
指导教师审查意见：
年月日
第十五、十六周（月日
至
月日) 学生主要工作：
指导教师审查意见:
年月日
第十七、十八周( 月日至
月日) 学生主要工作:
指导教师审查意见：
年月日
七、其他（学生提交)
1.开题报告1份
2．外文资料译文1份（１200字以上，并附资料原文) ３.毕业设计说明书１份（400０字以上）
４.毕业设计计算书及图纸１份。
指导教师:
系负责人:
学生开始执行
任务书日期：
学生姓名：
送交毕业设计日期：。