YC550散热器的设计说明书[带图纸].doc

目录1绪论.21.1课题来源.21.2国内外现状.31.3本课题拟订的解决问题.41.4解决方案和预期效果.41.4.1解决方案.42散热器总体设计.42.1散热器简介.42.2散热器的结构.52.3散热器的芯子结构形式.62.4散热器对材料的要求.72.5散热器的设计.72.5.1散热器的作用.72.5.2散热器的构造.82.5.3散热器散热效果的调节.92.5.4散热器散热面积的计算.92.4散热器的材料和成型技术.112.4.1散热器材料选择论述.112.4.2常用散热材料.122.4.3散热器制造新技术铜硬钎焊新技术.132.5铜硬钎焊技术.132.5.1铜硬钎焊散热器的工艺原理.132.6技术要求.153结论.17文献资料.18致谢.19盐城工学院本科生毕业设计说明书20091绪论汽车发动机大多采用强制循环式水冷系统,水冷系统主要由水泵、散热器、节温器、冷却风扇、水套等组成，其主要功用是保证发动机在最适当的温度范围内工作，防止出现过热或过冷现象。散热器是汽车发动机冷却系统的重要部件，其作用是将发动机水套内冷却液从高温零件所吸收的热量散发到空气中。因此，散热器性能的好坏直接影响汽车发动机的散热效果，进而对汽车的动力性、经济性和可靠性会有很大的影响。汽车书冷发动机散热器由冷却用的散热器芯部、进水室和出水室三部分组成。冷却液在散热器芯内流动，空气从散热器芯外高速流过，冷却液和空气通过散热器芯部进行热量交换。目前，汽车散热器的结构形式可分为直流型和横流型两大类。散热器芯部应具有足够的通流面积让冷却液通过；同时也应具备足够的空气通流面积，让组量的空气通过以带走冷却液传给散热器的热量；还必须具有足够的三热面积，完成冷却液、空气和散热片之间的热量交换。散热器芯部的结构形式主要有管片式和管带式两大类。散热器主要是用铜和锡制造的。这是由于铜的导热性能优良，能够耐腐蚀，易于铅焊加工。但由于铜的资源问题及价格问题，对散热器不仅从材料厚度方面有所改进，而且从结构上也有重大的突破。从原有的管片式芯子结构，又发明了管带式芯子结构，使得在不减少原有性能的情况下，质量减少今30%。这重结构广泛用于中、小功率的汽车上。随着汽车发动机转速和功率的不断提高、热负荷也越来越高，对冷却系统的要求也越来越高，人们对包括散热器在内的冷却系统的研究愈加重视，新技术、新材料不断涌现，汽车散热器正朝着轻型、高效、经济的方向发展。11课题来源本课题针对于盐城新岛散热器有限公司YC550型散热器进行。该公司的散热器产品有：YC550、TY295、YC385A、YC385C、YC350、YC400、YC500、YC550、YC700。YC550型散热器用于重型柴油拖拉机，是该公司的主要产品之一。经过在新岛公司的为时不长的简短的参观实习，发现该公司的主要市场竞争产品是拖拉机制动器，而散热器一直没有较大的市场分额。单从产品的设计生产的专业方面讲，大概主要有以下几个问题：散热器总体结构简单，但部件复杂，属于钣金件产品。大部分的部件由模具冲压而成，生产加工精度要求相对不高，也就没有更多产品附加值；散热器是汽车的主要部件，技术已经比较成熟，产品的加工工艺和实现手段也已经趋于统一，没有更多的突破和创新的空间；由于散热器的改进创新不可能是片面性的，涉及技术较多，研发的时间和资金投入都会很多，所以生产企业只能以引进成品技术进行再生产。而就目前全球的散热器设计生产而言，上述问题也是普遍存在。随着发动机江苏新岛YC550散热器的设计采用更加紧凑的设计和具有更大的比功率,发动机生产的废热密度也随之明显增大。一些关键区域,如排气门周围的散热问题需优先考虑。冷却系统即便出现小的故障也可能在这样的区域造成灾难性的后果。发动机冷却系统的散热能力一般应满足发动机满负荷时的散热需求,因为此时发动机产生的热量最大。然而,在部分负荷时,冷却系统会发生功率损失。水泵所提供的冷却液流量超过所需的流量。我们希望发动机冷启动时间尽可能短。因为发动机怠速时排放的污染物较多,油耗也大。而冷却系统的结构对发动机的冷启动时间有较大的影响。现代的发动机设计充分考虑这些问题,将发动机的热量管理系统纳入到整个发动机控制系统中,全面考虑发动机的暖机、冷却效率、废气排放控制、燃油利用、乘客室的取暖和三元催化剂活化时间等。目前的冷却系统属于被动系统,只能有限地调节发动机和汽车的热分布状态。采用先进的冷却系统设计和先进的工作方式可大大改进冷却系统,使冷却系统高效地运行,间接地提高燃料经济性和降低排放量。12国内外现状我国汽车散热器的发展有多年的历史，汽车散热器属于比较传统的行业。根据中国内燃机工业年鉴统计，从事汽车散热器生产和服务的企业有100多家，但多数为中小企业，具有一定技术实力和用现代化的生产设备，生产质量和性能稳定；而中小企业多采用劳动密集型的作业方式，产品生产成本低，其产品一般供应国内外的售后市场。近年来，汽车散热器厂商的利润有下降的趋势，企业间的竞争也更加激烈，一方面由于汽车产品的价格不断下降，整车厂将成本下降的压力转嫁到零部件供应商手中。另一方面上游的原材料价格不断上涨，这使得汽车散热器企业不得不加大研发力度，从产品的设计研发上就考虑如何降低散热器产品的成本，在这种形势下，那么大型的散热器厂商技术实力有了一定程度的进步，其产品可靠性和产品质量有了较大提高。国际上散热器系统轻量化已达到相当完善的程度，从铝散热器基础材料至各种散热器用管材及制造技术，以及散热器系统轻量化所涉及的领域都进行了充分的研究!保证了散热器系统轻量化的顺利进行。而我国则随着几个引进车型的国产化工作!才开始铝散热器的生产%上述几方面亦刚刚起步或尚未开展大规模的研究工作!妨碍了我国引进车型国产化工作以及自主发展轿车工业。其根本原因之一就是我们至今尚未完全掌握国外在20年前就已掌握的铝散热器用薄壁管材高频焊制造技术和大批量生产手段。鉴于我国轿车散热器用管材的品种单一.性能落后.价格偏高以及制造技术落后的状况。摆在我们面前的一个重要任务就是通过执行轿车材料“九五”专题，使轿车铝散热器用带材.管材国产化，达到性能优异.质量可靠.价格低廉.规格品种齐全。并能大批量稳定生产，高频焊薄壁管材制造技术国产化，打破国外市场及价格垄断，达到国外九十年代初水平，为形成独立自主的散热器用管材研究开发体系奠定基础。盐城工学院本科生毕业设计说明书200913本课题拟订的解决问题由于资金和技术限制的诸多原因，开发新型的散热器、改革加工手段都是不现实的。那么可以考虑改进现有产品构件、加工精度、加工工艺的优化。从中间过程中进一步的提高散热器的技术整装水平，降低制造成本，提高产品市场竞争力。14解决方案和预期效果1.4.1解决方案散热器在限定的空间内应具有足够的散热性能和较长的使用寿命，所以整个散热器总成必须降低原材料消耗，改善生产工艺和结构，降低生产成本，实现薄壁、轻型、高效。改进总体设计和工艺设计主要是铜管串片、框架等，改进设计铜管串片的成型模具。采用新型材料提高散热器的工作能力，应用的制造技术，以此提高散热器的耐高温性能，散热性能和强度也随之大幅度提高。1.4.2预期结果对结构的优化设计和模具的部分改进，实现新的加工工艺：散热器所用材料厚度将更薄，从现在的平均0.3mm降低到0.265mm，甚至更低，这不但可以减少材料的消耗，更可以提高散热器的散热效果；通过结构方面的改进和设计，加上散热器框架，铝质散热器强度将进一步提高；产品生产的自动化程度将进一步提高，产品的可靠性和耐久性进一步提高。2散热器总体设计2.1散热器简介散热器是汽车发动机冷却剂与空气进行热交换的换热设备,其作用是将发动机水套内冷却液从高温零件所吸收的热量散发到空气中,其性能的好坏直接影响汽车发动机的散热效果,进而对汽车的动力性、经济性和可靠性会有很大影响。如果散热能力太小,发动机零件会过热变形(甚至会使零件损坏),降低发动机机械强度和刚度,破坏润滑油膜,汽油机中的高温可燃混合气常常会产生早燃或爆燃,导致不正常工作；如果冷却水的工作温度高于沸腾温度,将会使发动机出现“开锅”现象,这些都会使发动机性能下降；如果散热器散热能力过高,将热量过多地散发到大气中去,就必然要损耗一部分热能,影响汽车运行的经济性。并且机油在低温时黏度增高,零件运动的摩擦阻力增加,输出功率减少,影响汽车的动力性。因此,设计和使用优良的散热器是保障汽车良好运行的必要条件。随着汽车发动机转速和功率的不断提高,热负荷也越来越高,对冷却系统的要求也越来越高,人们对包括散热器在内的冷却系统的研究越加重视,新技术、新材料不断涌现,使得汽车散热器正朝着轻型、高效、经济的方向发展。江苏新岛YC550散热器的设计22散热器的结构汽车水冷发动机散热器由冷却用的散热器芯部、进水室和出水室三部分组成。冷却液在散热器内流动,空气从散热器外高速流过,冷却液和空气通过散热器芯部进行热量交换。目前,汽车散热器的结构形式可分为直流型（见图2-1）和横流型（见图2-2）两大类。图2-1直流式散热器1散热器2上水室3下水室4散热器芯子散热器芯部的结构形式主要有管片式和管带式两大类。管片式散热器里面是由许多细的冷却管和散热片构成,冷却管大多采用扁圆形截面,以减小空气阻力