曲轴设计
曲轴加工工艺毕业设计
曲轴加工工艺毕业设计引言随着汽车工业的发展和技术的进步，曲轴作为发动机的核心零部件之一，在汽车行业中起着至关重要的作用。
曲轴的加工工艺直接关系到发动机的性能和可靠性。
因此，本文以曲轴加工工艺为研究对象，旨在探究优化曲轴加工工艺的方法，提高曲轴加工的质量和效率。
一、曲轴加工工艺概述曲轴是一种重要的回转体零件，一般由高强度合金钢材料制成。
曲轴的加工工艺包括以下几个主要步骤：1.曲轴的车削：通过车床将工件的外圆和轴承箱的安装面车削到规定的尺寸和精度。
车削是曲轴加工的首要工序，影响着后续工序的加工精度。
2.曲轴的磨削：利用磨床对曲轴进行精密磨削，以提高曲轴的表面光洁度和精度。
磨削是曲轴加工的重要环节，能有效提高曲轴的装配精度和工作性能。
3.曲轴的热处理：采用热处理工艺对曲轴进行淬火、回火等处理，以提高曲轴的硬度和耐磨性。
热处理是曲轴加工中不可或缺的一步，能够大幅度提升曲轴的使用寿命和抗疲劳性能。
4.曲轴的动平衡：通过动平衡机对曲轴进行动平衡测试和调整，以减小曲轴在高速旋转时的振动和噪音。
动平衡是曲轴加工的重要环节，可以提高曲轴的稳定性和工作效率。
二、曲轴加工工艺的问题与挑战曲轴加工工艺中存在一些问题和挑战，如下所示：1.加工精度不高：由于曲轴形状独特且复杂，加工过程中很容易引起尺寸误差和表面粗糙度超标，导致曲轴的装配精度下降。
2.加工效率低下：曲轴的加工过程需要多道工序，每个工序都需要耗费大量的时间和精力，导致整个加工周期过长。
3.能耗较高：曲轴在车削和磨削过程中需要消耗大量的电能和切削液，造成能源的浪费和环境的污染。
三、曲轴加工工艺的优化方法为了解决曲轴加工工艺中存在的问题和挑战，可以采用以下优化方法：1.引入先进的数控设备：利用数控车床和数控磨床代替传统的手工操作，能够提高加工精度和效率。
数控设备具有高精度、高稳定性和自动化程度高的特点，能够大幅度提升曲轴的加工质量和生产效率。
2.采用超声波加工技术：通过在曲轴加工过程中引入超声波震动，可以在减小切削力的同时提高切削效率和加工精度。
发动机曲轴加工工艺及其夹具设计方案
发动机曲轴加工工艺及其夹具设计方案发动机曲轴是汽车发动机的关键部件之一，它的制造工艺和质量直接影响发动机的性能和寿命。
而曲轴加工工艺及其夹具设计方案是影响曲轴制造成本和质量的重要因素之一。
下面将从几个方面介绍曲轴加工工艺及其夹具设计方案。
一、曲轴加工工艺1、材料选择曲轴的材质一般为45#、40Cr或42CrMo等高强度合金钢。
选择材料时应考虑材料的化学成分、硬度和耐磨性等因素，同时还要考虑材料的可加工性和可焊性等。
2、加工工艺曲轴加工是一个复杂的过程，一般需要采用数控机床进行粗加工和精加工。
其加工步骤包括车削、铣削、钻孔、切割等操作。
在加工过程中需要注意刀具的选用、进给速度和冷却液的使用等问题。
3、热处理曲轴的热处理工艺是曲轴制造过程中非常重要的环节之一，它可以改善曲轴的硬度、韧性和抗疲劳性等性能。
曲轴的热处理工艺包括淬火、回火和表面淬火等。
二、夹具设计方案1、定位方式曲轴加工过程中的定位方式一般分为机械、气动和液压三种。
机械定位通常采用精密定位销的方式，气动定位则是利用气压将工件固定在夹具上，液压定位则是利用液压缸的力将工件夹紧。
2、夹紧方式曲轴的夹紧方式也有许多种，常用的夹紧方式包括机械、液压和气动三种。
机械夹紧方式一般使用螺母或螺栓将工件夹住，液压夹紧则是利用液压缸的力将工件夹紧，气动夹紧也是利用气压将工件夹紧。
3、支撑方式曲轴加工过程中的支撑方式也非常重要，它直接影响到曲轴的精度和质量。
常用的支撑方式包括线性支撑和点式支撑两种，其中线性支撑一般采用直线导轨或滑块等，而点式支撑则是采用滚珠或滚子轴承进行支撑。
以上就是关于曲轴加工工艺及其夹具设计方案的介绍，如今曲轴加工技术也在不断提高，寻求更高质量和更高效率的曲轴加工方式，相信未来在这个领域也会有更多的进步。
曲柄轴的设计与计算
曲柄轴的设计与计算曲柄轴是发动机中的一个非常重要的零件，它的设计与计算关系到整个发动机的运转质量和寿命。
因此，曲柄轴的设计与计算必须非常严谨和精细，以确保其高效、可靠、稳定地运行。
本文将介绍关于曲柄轴的设计和计算的几个关键方面，希望能够对相关专业人员有所帮助。
1. 曲柄轴的基本原理和分类曲柄轴是发动机中的一个转动件，其主要作用是将活塞凸轮式运动转化为旋转运动，并通过连杆将动力传递给传动装置。
在不同类型的发动机中，曲柄轴的形状和结构各不相同，可以根据不同的参数进行分类。
目前常见的曲柄轴有平面式、盘式、体积式和柄式等四种形式。
2. 曲柄轴的设计和制造曲柄轴的设计和制造需要考虑到很多因素，如使用的材料、力学计算、加工工艺、表面处理等。
曲柄轴材料一般采用高强度合金钢或铸钢，制造工艺主要包括铸造、锻造、加工、淬火等。
在曲柄轴的设计中，必须考虑到承受的载荷、工作环境的温度和压力、转速等参数，并合理地分析和计算。
3. 曲柄轴的计算方法曲柄轴的计算需要采用复杂的数学方法，涉及到力学、热力学、材料力学等学科的知识。
通常采用有限元法、模拟法、实验法等方法进行计算和验证，以确保曲柄轴的稳定和可靠性。
曲柄轴的计算一般包括动力学计算、应力分析和疲劳寿命评估等方面的内容。
4. 曲柄轴的维护与保养为了保证曲柄轴的正常运行和延长寿命，需要定期进行维护和保养。
维护和保养的内容包括清洗、检查、润滑等方面的工作。
在清洗时，需要使用特制的溶剂清除曲轴上的油污和污垢；在检查时，需要检查曲轴表面是否存在损伤或磨损情况；在润滑方面，需要根据使用条件和要求定期更换润滑油，以保证曲柄轴的润滑和保护效果。
结论曲柄轴是发动机中不可或缺的一个重要零件，其设计和计算需要兼顾结构强度、材料选择、摩擦噪声、动平衡等多方面因素。
通过合理的设计和精细的加工制造，与有效的维护保养，可以使曲柄轴的功能发挥得最大化，同时为发动机的安全运行和性能提升提供保障。
曲轴的加工工艺、设计步骤、流程
引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。
是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其他）。
主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。
曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑．这个一般都是压力润滑的，曲轴中间会有油道和各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提供压力供油进行润滑、降温。
发动机工作过程就是，活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。
曲轴的旋转是发动机的动力源。
也是整个船的源动力。
曲轴制造技术/工艺的进展1、球墨铸铁曲轴毛坯铸造技术（1）熔炼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。
目前已采用双联外加预脱硫的熔炼方法，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。
目前，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。
（2）造型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。
目前，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，如文登天润曲轴有限公司引进了德国KW铸造生产线。
2、钢曲轴毛坯的锻造技术近几年来，国内已引进了一批先进的锻造设备，但由于数量少，加之模具制造技术和其他一些设施跟不上，使一部分先进设备未发挥应有的作用。
从总体上来讲，需改造和更新的陈旧的普通锻造设备多，同时，落后的工艺和设备仍占据主导地位，先进技术有所应用但还不普遍。
3、机械加工技术目前国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。
发动机曲轴加工工艺及其夹具设计
发动机曲轴加工工艺及其夹具设计发动机曲轴是发动机的核心部件之一，其制造工艺和加工质量直接影响着发动机的性能和寿命。
本文将对发动机曲轴加工工艺以及夹具设计进行简单介绍。
1.材料选择：发动机曲轴的材料要求高强度、高韧性、高耐磨性和高耐蚀性。
常用材料有40Cr、42CrMo、35CrMo等。
选择材料时一定要注意其成本和可加工性。
2.热处理：材料进行热处理，以改善材料的组织结构和性能，增强其硬度和韧性，以提高曲轴的使用寿命和稳定性。
3.粗加工：曲轴的粗加工一般采用车削、铣削、钻削等方式进行。
其中，车削是主要加工方法，要求车削精度高，表面质量好。
4.精加工：曲轴精加工主要包括磨削和抛光两个环节。
磨削是将曲轴的几何误差、表面粗糙度和中心误差等降低到一定的标准要求。
抛光则是在磨削的基础上，进一步提高曲轴表面的光洁度。
5.质检：曲轴经过精加工后，要进行质检，检验标准包括曲轴的尺寸精度、圆度、中心距误差、表面粗糙度、硬度等。
二、夹具设计曲轴加工过程中，夹具是起关键作用的部件之一，其设计质量直接关系到曲轴加工的精度和质量。
夹具设计要满足以下要求：1.夹紧力要合适：夹具夹的是工件，夹具夹得太紧会变形，夹得太松会影响精度。
因此，需要根据曲轴的尺寸和材料特性，确定夹具的夹紧力合适大小。
2.布局合理：夹具的构造应布局合理，尽量减少对工件的影响，保证加工过程稳定。
3.介质选择正确：曲轴材料较硬，静电加工剩余电量较大，夹具水平面与工件接触区域的介质应该选择好导电材质，以减少静电影响。
4.操作方便：夹具必须符合人体工程学原理，使操作者可以舒适地测量和调整待加工曲轴的位置和角度。
5.精度高：夹具必须精度高，经过校验后符合加工点位的要求，确保加工精度和质量。
40crni曲轴的热处理设计工艺
40crni曲轴的热处理设计工艺40CrNi是一种合金结构钢，主要用于生产曲轴等高强度和高疲劳性能的零件。
对于40CrNi曲轴的热处理工艺设计，首先需要考虑的是材料的成分和机械性能指标。
然后根据要求的使用条件和零件的尺寸形状，选择适合的热处理工艺，并确定热处理参数，以实现对材料的优化改性。
1. 材料成分和性能指标：40CrNi钢的主要成分为：碳（C）：0.37-0.45%，硅（Si）：0.17-0.37%，锰（Mn）：0.50-0.80%，磷（P）：≤0.035%，硫（S）：≤0.035%，铬（Cr）：0.60-0.90%，镍（Ni）：1.25-1.65%。
机械性能要求：抗拉强度≥980 MPa，屈服强度≥835 MPa，断面收缩率≥12%，冲击韧性≥47 J/cm²。
2. 热处理工艺设计：2.1 固溶处理（淬火工艺）：40CrNi钢的淬火温度一般为860-880℃，淬火介质常选择矿物油或水。
淬火温度和速度的选择会对材料的组织和性能产生重要影响。
过高的温度和快速的冷却速率可以增加材料的硬度和强度，但会导致脆性增加。
需要根据具体要求选择温度和速度。
2.2 回火处理：淬火后的40CrNi钢材料需要进行回火处理，一般回火温度范围为150-350℃。
回火的目的是消除残余应力，调整材料的硬度和强度，提高塑性和韧性，从而提高曲轴的使用寿命和疲劳性能。
具体回火温度和时间的选择需要根据零件的尺寸和要求进行确定。
2.3 表面处理：针对曲轴的使用条件和要求，可以选择进行表面处理，如渗碳处理、氮化处理等，以提高曲轴的表面硬度和耐磨性。
具体表面处理工艺和参数需要进行试验和分析，才能确定最佳方案。
以上为40CrNi曲轴的热处理设计工艺，需要根据具体的使用条件和零件要求进行详细的工艺参数确定和试验验证。
一个合适的热处理工艺可以显著改善钢材的性能，提高曲轴的使用寿命和疲劳性能，降低零件的失效风险。
因此，在实际应用中，需要在综合考虑材料成分、机械性能和使用要求的基础上，制定出最佳的热处理工艺方案。
四冲程汽油机曲轴设计讲解
四冲程汽油机曲轴设计序言这个学期开设的《汽车发动机设计》课程设计是在我们学习了一些基础制图知识和汽车以及发动机的整体知识框架后所给我们的一次很好的锻炼，众所周知现代汽车工业发展越来越快，而作为汽车心脏的发动机自然也成为了发展的重中之重，发动机的结构和性能对汽车起着决定性的影响，比如汽车的行使速度、加速性能、爬坡度、牵引力等等都取决于发动机，因此来说设计发动机是汽车设计的重中之重，而发动机的设计又对我们的想象能力，制图能力，分析计算能力，查阅各种工具书的能力无疑是一次很好的锻炼，因此，我们要充分利用这次课程设计的机会，认真对待，做好充分的准备 ，保证高质量的去完成，这也为以后学习打下了一个很好的基础。
1 汽油机结构参数设计1.1已知条件平均有效压力： Mpa 2.1~8.0 活塞平均速度：m V <s m /18 发动机排量： s V mL 125=1.2发动机结构形式我所设计的是四冲程的汽油机曲轴，排量mL V s 125=,由于排量不是很大，应该属于摩托车发动机，我决定设计单缸的汽油机，选取缸数1=i 。
选用风冷的冷却方式。
1.3发动机主要结构参数参考杨连生版《内燃机设计》第十九页知：S/D 的取值范围在0.8～1.2之间，取S/D=0.9。
根据内燃机学的基本公式：42SD V S π=将S/D=0.9代入得：mL D V s 12540009.03==π解得：D=56mm S=50mmε：压缩比，即汽缸总容积a V 与燃烧室容积c V 之比，其中c s a V V V +=。
目前，国内汽油机的ε常在6～12之间，选定0.8=ε。
则mL V a 143=, mL V c 18=因为s m V m /18<，取s m V m /14=，由公式：min /8400100050143030r S V n m =⨯⨯==ω：角速度 s r a d n/87930840014.330=⨯==πωr ：曲轴半径 mm S r 252502===l ：连杆长度 由于λ在31~41之间，取27.0=λ，则mm l 6.9227.025==e P ：由于平均有效压力在MPa P MPa me 2.18.0<<之间，取MPa P me 9.0=，得到发动机的有效功率为：KW in V P P s me e 875.743084001125.09.030=⨯⨯⨯⨯==τ 2 热力学计算2.1作出P-V 图2.1.1 压缩行程根据《汽车拖拉机发动机》中，压缩行程起始点的压力值Pa 通常在（0.8~0.9）Po 之间，选定压缩始点的压强为Pa=0.08MPa 。
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。
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5、曲轴的其它结构设计
5.1 润滑油通道 主轴颈设置有中心内孔，连杆颈内有两对开油孔， 每一曲柄有2个斜油孔在连杆颈内相交，在自由端轴 颈锥面有一油孔与主轴颈油道相通。 5.2 曲轴两端轴段结构 曲轴自由端设有一段锥面，用于安装曲轴齿轮和 卷簧减震器。曲轴输出端轴段上有一整体法兰，用于 安装联轴节。 5.3 曲轴平衡块
Thank you !
曲轴的8个曲柄在轴向成镜面对称，平衡块重 量相同能保证柴油机具有最小的内力矩和轴承负 荷。
6、提高曲轴疲劳强度的措施
在载荷不变的条件下，要提高曲轴抗弯强度就 应设法降低应力集中；适当减小单拐中间部分的弯 曲刚度，使应力分布较为均匀。
6.1 结构措施
1、加大曲轴轴颈的重叠度；
重叠度 A=(dp+dj)/2-r
3、曲轴的结构设计
最终选用：组合式
最终选用：全支承式
4、曲轴的主要参数 依据中国农业机械出版社出版的《柴油机 设计手册》选择参数如下： 曲柄销直径：dp=0.75D=0.75×280=210 曲柄销长度：lp=0.60D=0.6×280=168 曲柄臂厚度：h=0.25D=0.25×280=70 曲柄臂宽度：b=1.1D=1.1×280=308 主轴颈直径：dj=0.9D=0.9×280=252 主轴颈长度：lj=0.4D=0.4×280=112 曲轴圆角半径：r=0.045D=0.045×280=12.6 取r=15
重叠度系数 φ =(dp+dj)/S
2、加大轴颈附近的过渡圆角； 3、采用空心曲轴； 4、采用沉割圆角和开卸载槽。
6.2 工艺措施
1、圆角滚压强化：表面产生剩余压应力，抵消部分 工作拉伸应力，从而提高曲轴的疲劳强度。 2、圆角淬火强化：用热处理方法使金属发生组织相 变，体积膨胀而产生残余压应力，从而提高曲轴 疲劳强度。 3、喷丸强化处理：与滚压强化的道理一样，属于冷 作硬化变形。 4、氮化处理：使氮气渗入零件表面，金属体积增大 而产生挤压应力。
轴的材料和工艺 3、曲轴的结构设计 4、曲轴主要参数 5、曲轴其它结构设计 6、提高曲轴疲劳强度的措施
1、总述
曲轴是发动机中最重要的机件之一，它的成本大约占整 机成本的十分之一。它的尺寸参数在很大程度上不仅影响着 发动机的整体尺寸和重量，而且也在很大程度上影响着发动 机的可靠性与寿命。曲轴的破坏事故可能引起发动机其它零 件的严重损坏，在发动机的结构设计改进中，曲轴的设计改 进也占有重要地位。在设计曲轴时，必须正确选择曲轴的材 料与工艺、结构型式、尺寸参数，以求获得经济最合理的效 果。
2、曲轴的材料和工艺
2.1 常用的曲轴材料有： 1、中碳钢：如45＃，绝大多数采用模段制造；锻造 后进行正火或调质处理； 2、合金钢：在强化程度较高的发动机中采用； 3、球墨铸铁：在强度和刚度要求不太高时，使用球 墨铸铁材料能减少制造成本。
最终选用：42CrMo合金钢
2.2 曲轴制造工艺
最终选用：锻造工艺