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某汽油机曲轴飞轮组设计.doc

某汽油机曲轴飞轮组设计【3D-Proe三维图】【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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定单036-某汽油机曲轴飞轮组设计【最终】

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定单036-某汽油机曲轴飞轮组设计【开题报告】.doc---(点击预览)

3D-Proe

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图纸-CAD

带轮-A2.dwg

曲轴-A0.dwg

曲轴飞轮组-A0.dwg

正时齿轮-A3.dwg

法兰-A3.dwg

甩油盘-A3.dwg

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图纸-CAXA

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关键词：: 汽油机曲轴飞轮设计 proe 全套 cad 图纸毕业论文原创资料

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有疑问可以咨询QQ：414951605或1304139763

摘要

曲轴是汽油机最主要的部件之一。它的尺寸参数在很大程度上决定并影响着汽油机的整体尺寸和重量，汽油机的可靠性和寿命也在很大程度上取决于曲轴的强度。因此，设计新型汽油机或老产品进行改造时必须对曲轴强度进行严格的安全校核。

本文主要介绍了汽油机的总体设计思想的确定以及曲轴飞轮组零件的设计过程。内容包括汽油机总体设计方案的选择，动力性指标的确定，曲轴飞轮零件图的绘制时的参数选择，包括曲轴及飞轮结构的设计，制造时所需注意的加工过程以及检验产品时强度校核等内容。

本文还运用到了Pro/E三维软件制图对曲轴飞轮组所有零件进行三维建模：包括整体式曲轴（全支承），曲轴前端的正时齿轮、皮带轮、甩油盘等，扭转减振器，飞轮及其齿圈等。对各组件进行虚拟电子装配。

关键词：汽油机，曲轴，飞轮，Pro/E

ABSTRACT

Gasoline engine crankshaft is one of the main components. Its dimensions and influence largely determines the overall size and gasoline weight, reliability and life of gasoline also largely depends on the strength of the crankshaft. Thus, the strength of the crankshaft must be strict security check designing new or old gasoline engine when the product transformation. This paper describes the design process to determine and set of parts crankshaft flywheel gasoline overall design ideas. Including overall design choice gasoline, determining dynamic indicators parameter selection draw when the crankshaft flywheel parts diagram, including the crankshaft and flywheel design of the structure, the required attention to the manufacturing process and the time to test the product strength check content. The article also apply to the Pro / E three-dimensional mapping software on the crankshaft flywheel group all parts for three-dimensional modeling: including the overall crankshaft (full support), the front end of the crankshaft timing gears, pulleys, dumped oil pan, etc., torsional damper, flywheel and the ring gear and the like. Each virtual electronic components for assembly.

Keywords: Gasoline engine, Crankshaft, Flywheel, Pro/ E

摘要1

ABSTRACT1

第一章绪论4

1.1 选题背景及意义4

1.2 国内外研究概况4

1.3 曲轴飞轮组概述5

1.3.1曲轴6

1.3.2曲轴扭转减振器6

1.3.3飞轮6

第二章总体设计方案8

2.1汽油机设计要求8

2.2汽油机的主要参数8

2.2.1 参数要求8

2.3.2 参数选定9

第三章曲轴设计10

3.1 曲轴设计要求10

3.2 曲轴结构设计10

3.2.1支承方式的选择10

3.2.2 结构型式的选择10

3.2.3 曲轴的轴向定位11

3.2.4曲轴端部结构设计11

3.2.5 润滑油道布置12

3.3 曲轴主要尺寸的确定13

3.3.1 曲柄销的直径和长度13

3.3.2 主轴颈的直径和长度14

3.3.3 曲柄臂14

3.3.4 曲轴圆角15

3.4 曲轴材料选择及毛坯制造15

3.5 曲轴的平衡15

3.5.1曲轴的平衡性分析15

3.5.1 曲轴平衡块的布置方式17

3.6 曲轴疲劳强度校核18

3.6.1 疲劳强度计算18

3.6.2 提高曲轴疲劳强度的结构措施23

3.6.3提高曲轴疲劳强度的工艺措施24

第四章飞轮设计与计算26

4.1飞轮的作用26

4.2飞轮的设计与计算26

第五章其他附件的设计29

5.1 主轴承的设计29

5.1.1主轴承的工作条件29

5.1.2 轴承材料选定30

5.1.3 轴瓦结构设计与主要尺寸的确定30

5.2 曲轴扭转减振器31

参考文献33

结论34

致谢35

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第一章绪论

1.1 选题背景及意义

近年来随着社会的发展，农业经济体制和规模发生了很大改变，交通运输以及城乡物流业的迅速发展，使中小功率汽油机销量持续上升。由于不受爆燃的限制以及汽油自燃的需要，汽油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，汽油机的扭矩大，最大功率时的转速低，因此，汽油机在配套使用中将更进一步显示出其优越性。到目前为止，汽油机也已成为一种排放清洁、节省能源的动力。在欧洲，汽油车销量已占汽车总销量的40%多，美国市场的汽油车销量也在逐渐增加。目前我国农用车行业内外环境，包括社会认识、市场供求关系、产品和制造技术，都发生了许多新的变化。农用车是我国一个特色的运输车品种，其投资少、运输能力强、产出大，正好满足建设节约型社会、提高资源使用效率的需求，从整个国家来讲，具有长远的战略意义。目前我国中东部地区对农用车仍然大量需要，并且西部经济有待进一步发展的地区随着发展农民收入的增加，潜在的市场非常大，农村运输工具的不足带动了轻型和低速载货汽车的发展，而汽油机车的经济性拉动了轻型汽油汽车的迅速发展，以及在农村经济发展和国家政策的调整潮流下，国内小型农用工程机械市场前景非常好，产销量迅趋火爆，发展前景广阔。

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装配三维图.jpg

曲轴飞轮组-A0.jpg

带轮-A2.jpg

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甩油盘-A3.jpg

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内容简介：: 华南理工大学广州学院本科生毕业设计（论文）开题报告论文题目某汽油机曲轴飞轮组设计专业班级姓名学生学号指导教师填表日期 2013 年 3 月 7 日二一三年三月 nts 1 姓名开题时间 2013. 3 学制本科四年专业班级指导教师论文题目某汽油机曲轴飞轮组设计导师组长开题报告内容： 1. 设计（或研究）的依据与意义近年来随着社会的发展，农业经济体制和规模发生了很大改变，交通运输以及城乡物流业的迅速发展，使中小功率汽油机销量持续上升。由于不受爆燃的限制以及汽油自燃的需要，汽油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，汽油机的扭矩大，最大功率时的转速低，因此，汽油机在配套使用中将更进一步显示出其优越性。到目前为止，汽油机也已成为一种排放清洁、节省能源的动力。在欧洲，汽油车销量已占汽车总销量的 40%多，美国市场的汽油车销量也在逐渐增加。目前我国农用车行业内外环境，包括社会认识、市场供求关系、产品和制造技术，都发生了许多新的变化。农用车是我国一个特色的运输车品种，其投资少、运输能力强、产出大，正好满足建设节约型社会、提高资源使用效率的需求，从整个国家来讲，具有长远的战略意义。目前我国中东部地区对农用车仍然大量需要，并且西部经济有待进一步发展的地区随着发展农民收入的增加，潜在的市场非常大，农村运输工具的不足带动了轻型和低速载货汽车的发展，而汽油机车的经济性拉动了轻型汽油汽车的迅速发展，以及在农村经济发展和国家政策的调整潮流下，国内小型农用工程机械市场前景非常好，产销量迅趋火爆，发展前景广阔。本次设计的汽油机，转速为 2200r/min， 12h 标定功率 26KW。由于该汽油机比 3、 4 缸汽油机气缸数量少，转速较低，因此发动机惯性较小，机械负荷降低，平衡振动较小，噪声降低；工作频率较小，活塞、气缸盖、气缸套、排气门等零件热负荷降低；摩擦损失减小，机械效率上升，发动机寿命增加。因此该汽油机完全可以满足农用运输以及工程机械要求，发展前景十分广阔。 2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述曲轴是在不断变化的气体压力、往复和旋转惯性力以及它们的力矩（转矩和弯矩）共同作用下工作的，使曲轴既受扭转又受弯曲，产生疲劳应力状态。设计曲轴时，应保证它有尽可能高的弯曲和扭转强度。曲轴各轴颈在很高的比压下以很大的相对速度在轴承中相对滑动，由于曲轴运转工况变化剧烈，有时不能保证液体润滑，使曲轴寿命大大降低。所以设计曲轴时要使其摩擦表面耐磨。目前，美国、德国、日本等汽车工业发达国家都正致力于开发绿色环保高性能发动机，传统的曲轴材料和制造工艺已无法满足其功能要求。这些汽车工业发达国家对曲轴加工十分重视，并不断改进曲轴加工工艺。而国内目前在曲轴料、加工技术等方面十分落后，但随着中国加入 WTO 国内一些曲轴生产厂家已经意识到形 nts 2 势的紧迫性，为了提高产品竞争力，引进了许多先进的设备和技术，使国内的曲轴生产水平有了很大的提高，但总体上仍落后于日本和西方发达国家。 1）材料曲轴材料有三种：中碳钢、合金钢和球墨铸铁。由于球墨铸铁切削性能良好，可获得较理想的结构形状。并且和钢质曲轴一样可采用各种热处理和表面强化处理来提高抗疲劳强度、硬度和耐磨性。球墨铸铁曲轴成本只有调质钢曲轴成本的 1/3 左右，因此在国内外得到了泛的应用。本次设计的汽油机就采用球墨铸铁作为曲轴的材料。 2）机械加工技术目前国内的曲轴生产厂家多采用普通机床加工，生产效率和自动化程度较低。国外一些发达国家早已采用专用机床组成的自动化生产线，生产效率和产品质量大大提高。本次设计的汽油机曲轴将采用专用机床来提高生产效率和产品质量。 3）热处理和表面强化处理技术，曲轴的热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴一般采用感应淬火或氮化工艺。国外一些球墨铸铁曲轴采用滚压工艺与离子氮化进行复合强化，可使整个曲轴的抗疲劳强度提高 130%以上。本次设计的汽油机曲轴将采用圆角滚压强化的氮化处理来提高曲轴的抗疲劳强度。飞轮的作用是调节曲轴转速变化，稳定转速。飞轮的关键尺寸是外径，对于灰铸铁飞轮，圆周速度不要超过 35 50m/s 否则容易造成由于离心力过大，材料的抗拉不足而使飞轮损坏及材料碎裂飞出的事故。本次设计的汽油机飞轮采用灰铸铁材料。 3. 课题设计（或研究）的内容 1）整机性能指标与结构参数选取整机主要性能指标及结构参数的选择与论证。 2）专题设计绘制曲轴、主轴承、飞轮等零件图并说明其设计思想。 3）编程计算飞轮设计计算。 4. 设计（或研究）方法在设计过程中，要查阅相关书籍资料和各种相关期刊，以及有关 395 型汽油机及其它机型汽油机的相关知识，并了解一下国外该机型的一些主要参数以及基本要求，从而确定自己的主要结构参数在设计过程中，要与小组成员一起经过仔细讨论，确定主要零部件的结构方案，进行总体布置设计。总体方案确定后即可进行主要零部件的初步设计，从而保证设计的各个部件能够顺利组装。（ 1）了解当前国内外进行内燃机零件设计时使用的方法与手段，以及内燃机零件设 nts 3 计的发展与动向。尤其是了解在内燃机关键零件曲轴的设计方面有哪些经验与技术。了解当前应用广泛的机械零部件三维设计软件如 CATIA, UGS， Pro/e 与 Solidworks 等。（ 2）根据提供的发动机技术参数设计曲轴与飞轮组各零件尺寸、使用的材料。（ 3）用三维设计软件对曲轴飞轮组所有零件进行三维建模：包括整体式曲轴（全支承），曲轴前端的正时齿轮、皮带轮、甩油盘等，扭转减振器，飞轮及其齿圈等。对各组件进行虚拟电子装配。（ 4）对曲轴的受力情况与动平衡进行分析与计算，并根据计算结果对其进行结构造型设计与改进，描述曲轴的生产加工特点及加工方式，了解其生产工艺，验证设计的合理性。（ 5）总结并得出结论。 5.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 3.1 本课题要研究或解决的问题 (1)完成发动机曲轴飞轮组连杆机构进行运动学动力学分析和曲轴组的工作载荷的计算和分析； (2)对发动机曲轴的主轴颈、连杆轴颈、曲轴飞轮组臂、润滑油通道、平衡重及曲轴两端等进行结构设计 3.2 完成发动机曲轴的强度分析，并用计算机绘制出零件图； 3.2.2 拟采取的研究方法（ 1）文献研究法文献研究法是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。（ 2）传统的内燃机工作机构运动学、动力学分析方法主要有图解法和解析法。现代设计理论和方法是动态发展的，从狭义来说是为设计而建立的各种数学模型及求解这些模型的技术。它在内燃机产品设计中应用的范围十分广泛，主要有优化设计、有限元分析、计算机辅助设计、多刚体动力学分析、计算机辅助工程热力学分析等。 nts 4 （ 1）技术参数序号工作过程计算参数单位数量备注 1 设计指标标定有效功率 kW 100 2 标定转速 r/min 6500 3 标定最大扭矩 Nm 165 4 设计最大扭矩转速 r/min 5000 5 最低稳定转速 r/min 700 6 缸径 m 0.085 7 冲程 m 0.088 8 压缩比 10 9 缸数 4 10 燃料汽油参考文献： (1)汽车发动机设计，陆际清主编，北京：清华大学出版社 (2) ” Internal Combustion Engine Fundamentals ” , John B. Heywood, Mcgrow-Hill,inc. (3)内燃机构造，林波，李兴虎主编，北京：北京大学出版社， 2008 年 8 月 (4)内燃机学，周龙保主编，北京：机械工业出版社， 2005 年 1 月 (5)汽车发动机原理，吴建华主编，北京：机械工业出版社， 2005 年 7 月 (6)内燃机设计，袁兆成主编，北京：机械工业出版社， 2012 年 1 月指导教师（导师组）意见：签名：年月日审查小组意见：审查小组负责人（签名）：年月日备注： 1、要有 10 篇以上相关文章的阅读量。 2、理、工科开题报告撰写要求在 2500 字左右，人文社科开题报告在 3500 字左右，包括论文选题的背景和意义、工作任务分析、调研报告、方案拟定与分析、毕业论文撰写提纲及实施计划、文献综述（理、工科可不提交文献综述）等。 3、电脑打印，用 A4 纸，内容为小四号宋体，行距为固定值 20 磅。 4、文献综述（按文献综述格式打印）附在开题报告后面一起装订。 nts 5 文献综述内容： 1.选题背景及意义近年来随着社会的发展，农业经济体制和规模发生了很大改变，交通运输以及城乡物流业的迅速发展，使中小功率汽油机销量持续上升。由于不受爆燃的限制以及汽油自燃的需要，汽油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，汽油机的扭矩大，最大功率时的转速低，因此，汽油机在配套使用中将更进一步显示出其优越性。到目前为止，汽油机也已成为一种排放清洁、节省能源的动力。在欧洲，汽油车销量已占汽车总销量的 40%多，美国市场的汽油车销量也在逐渐增加。目前我国农用车行业内外环境，包括社会认识、市场供求关系、产品和制造技术，都发生了许多新的变化。农用车是我国一个特色的运输车品种，其投资少、运输能力强、产出大，正好满足建设节约型社会、提高资源使用效率的需求，从整个国家来讲，具有长远的战略意义。目前我国中东部地区对农用车仍然大量需要，并且西部经济有待进一步发展的地区随着发展农民收入的增加，潜在的市场非常大，农村运输工具的不足带动了轻型和低速载货汽车的发展，而汽油机车的经济性拉动了轻型汽油汽车的迅速发展，以及在农村经济发展和国家政策的调整潮流下，国内小型农用工程机械市场前景非常好，产销量迅趋火爆，发展前景广阔。本次设计的 2110 汽油机，转速为 2200r/min， 12h 标定功率 26KW。由于该汽油机比 3、 4 缸汽油机气缸数量少，转速较低，因此发动机惯性较小，机械负荷降低，平衡振动较小，噪声降低；工作频率较小，活塞、气缸盖、气缸套、排气门等零件热负荷降低；摩擦损失减小，机械效率上升，发动机寿命增加。因此该汽油机完全可以满足农用运输以及工程机械要求，发展前景十分广阔。 2. 国内外研究概况曲轴是在不断变化的气体压力、往复和旋转惯性力以及它们的力矩（转矩和弯矩）共同作用下工作的，使曲轴既受扭转又受弯曲，产生疲劳应力状态。设计曲轴时，应保证它有尽可能高的弯曲和扭转强度。曲轴各轴颈在很高的比压下以很大的相对速度在轴承中相对滑动，由于曲轴运转工况变化剧烈，有时不能保证液体润滑，使曲轴寿命大大降低。所以设计曲轴时要使其摩擦表面耐磨。目前，美国、德国、日本等汽车工业发达国家都正致力于开发绿色环保高性能发动机，传统的曲轴材料和制造工艺已无法满足其功能要求。这些汽车工业发达国家对曲轴加工十分重视，并不断改进曲轴加工工艺。而国内目前在曲轴材料、加工技术等方面十分落后，但随着中国加入 WTO 国内一些曲轴生产厂家已经意识到形势的紧迫性，为了提高产品竞争力，引进了许多先进的设备和技术，使国内的曲轴生产水平有了很大的提高，但总体上仍落后于日本和西方发达国家。 1）材料曲轴材料有三种：中碳钢、合金钢和球墨铸铁。由于球墨铸铁切削性能良好，可获得较理想的结构形状。nts 6 并且和钢质曲轴一样可采用各种热处理和表面强化处理来提高抗疲劳强度、硬度和耐磨性。球墨铸铁曲轴成本只有调质钢曲轴成本的 1/3 左右，因此在国内外得到了泛的应用。本次设计的 2110 汽油机就采用球墨铸铁作为曲轴的材料。 2）机械加工技术目前国内的曲轴生产厂家多采用普通机床加工，生产效率和自动化程度较低。国外一些发达国家早已采用专用机床组成的自动化生产线，生产效率和产品质量大大提高。本次设计的 2110 汽油机曲轴将采用专用机床来提高生产效率和产品质量。 3）热处理和表面强化处理技术，曲轴的热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴一般采用感应淬火或氮化工艺。国外一些球墨铸铁曲轴采用滚压工艺与离子氮化进行复合强化，可使整个曲轴的抗疲劳强度提高130%以上。本次设计的 2110 汽油机曲轴将采用圆角滚压强化的氮化处理来提高曲轴的抗疲劳强度。飞轮的作用是调节曲轴转速变化，稳定转速。飞轮的关键尺寸是外径，对于灰铸铁飞轮，圆周速度不要超过 35 50m/s 否则容易造成由于离心力过大，材料的抗拉不足而使飞轮损坏及材料碎裂飞出的事故。本次设计的 2110 汽油机飞轮采用灰铸铁材料。 3.曲轴飞轮组概述曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮、扭转减振器、皮带轮、正时齿轮 (或链条 )等组成。如图 2-42 所示是曲轴飞轮组的总体结构。 3.1 曲轴曲轴是承受连杆传来的力，并将其转变为扭矩，然后通过飞轮输出，另外，还用来驱动发动机的配气机构及其他辅助装置 (如发电机、风扇、水泵、转向油泵等 )。 nts 7 在发动机工作中，曲轴承受周期性变化的气体压力、旋转质量的离心力和往复惯性力以及它们的力矩的共同作用，使曲轴承受弯曲与扭转载荷，产生疲劳应力状态。为了保证工作可靠，因此要求曲轴具有足够的刚度和强度，各工作表面要求耐磨而且润滑良好，还必须有很高的动平衡要求。 3.2 曲轴扭转减振器在发动机工作过程中，连杆作用在曲轴上的力呈周期性变化。这样就会使质量较小的曲拐相对于质量较大的飞轮有扭转摆动 (曲拐转速较飞轮转速忽快忽慢 )，这就是曲轴的扭转振动。当这种扭转振动的自振率频与连杆传来的呈周期性变化的激振频率成整数倍关系时，曲轴便会产生共振。这种现象既损失发动机的功率，也会破坏曲轴和装在上面的驱动齿轮、链轮、链条等附件，严重时甚致将曲轴扭断。为消除这种现象，曲轴前端装有扭转减振器 3.3 飞轮飞轮是一个转动惯量很大的圆盘，其主要功用是将在作功行程中输入于曲轴的功能的一部分贮存起来，用以在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点。保证曲轴的旋转角速度和输出扭矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷，此外，飞轮又往往用作摩擦式离合器的驱动件。 4参考文献 1内燃机科技丛书 _高速柴油机概念设计与实践 _许道延 _2003 2汽车发动机现代设计 _徐兀 _1995 3姜洪宇，黄春元国内外曲轴加工技术的现状及发展 .黑龙江科技信息， 2008 4内燃机学 _周龙保 _2000 5邵立新，段立霞 .内燃机曲轴结构设计的方法 .农机使用维修， 2008 nts 摘要曲轴是汽油机最主要的部件之一。它的尺寸参数在很大程度上决定并影响着汽油机的整体尺寸和重量，汽油机的可靠性和寿命也在很大程度上取决于曲轴的强度。因此，设计新型汽油机或老产品进行改造时必须对曲轴强度进行严格的安全校核。本文主要介绍了汽油机的总体设计思想的确定以及曲轴飞轮组零件的设计过程。内容包括汽油机总体设计方案的选择，动力性指标的确定，曲轴飞轮零件图的绘制时的参数选择，包括曲轴及飞轮结构的设计，制造时所需注意的加工过程以及检验产品时强度校核等内容。本文还运用到了 Pro/E 三维软件制图对曲轴飞轮组所有零件进行三维建模：包括整体式曲轴（全支承），曲轴前端的正时齿轮、皮带轮、甩油盘等，扭转减振器，飞轮及其齿圈等。对各组件进行虚拟电子装配。关键词：汽油机，曲轴，飞轮， Pro/E ABSTRACT Gasoline engine crankshaft is one of the main components. Its dimensions and influence largely determines the overall size and gasoline weight, reliability and life of gasoline also largely depends on the strength of the crankshaft. Thus, the strength of the crankshaft must be strict security check designing new or old gasoline engine when the product transformation. This paper describes the design process to determine and set of parts crankshaft flywheel gasoline overall design ideas. Including overall design choice gasoline, determining dynamic indicators parameter selection draw when the crankshaft flywheel parts diagram, including the crankshaft and flywheel design of the structure, the required attention to the manufacturing process and the time to test the product strength check content. The article also apply to the Pro / E three-dimensional mapping software on the crankshaft flywheel group all parts for three-dimensional modeling: including the overall crankshaft (full support), the front end of the crankshaft timing gears, pulleys, dumped oil pan, etc., torsional damper, flywheel and the ring gear and the like. Each virtual electronic components for assembly. Keywords: Gasoline engine, Crankshaft, Flywheel, Pro/ E nts 目录摘要 . 1 ABSTRACT . 1 第一章绪论 . 4 1.1 选题背景及意义 . 4 1.2 国内外研究概况 . 4 1.3 曲轴飞轮组概述 . 5 1.3.1 曲轴 . 5 1.3.2 曲轴扭转减振器 . 6 1.3.3 飞轮 . 6 第二章总体设计方案 . 8 2.1 汽油机设计要求 . 8 2.2 汽油机的主要参数 . 8 2.2.1 参数要求 . 8 2.3.2 参数选定 . 9 第三章曲轴设计 . 10 3.1 曲轴设计要求 . 10 3.2 曲轴结构设计 . 10 3.2.1 支承方式的选择 . 10 3.2.2 结构型式的选择 . 10 3.2.3 曲轴的轴向定位 . 11 3.2.4 曲轴端部结构设计 . 11 3.2.5 润滑油道布置 . 12 3.3 曲轴主要尺寸的确定 . 13 3.3.1 曲柄销的直径 2D 和长度 2L . 13 3.3.2 主轴颈的直径 1D 和长度 1L . 14 3.3.3 曲柄臂 . 14 3.3.4 曲轴圆角 . 15 3.4 曲轴材料选择及毛坯制造 . 15 nts 3.5 曲轴的平衡 . 15 3.5.1 曲轴的平衡性分析 . 15 3.5.1 曲轴平衡块的布置方式 . 17 3.6 曲轴疲劳强度校核 . 17 3.6.1 疲劳强度计算 . 17 3.6.2 提高曲轴疲劳强度的结构措施 . 23 3.6.3 提高曲轴疲劳强度的工艺措施 . 24 第四章飞轮设计与计算 . 26 4.1 飞轮的作用 . 26 4.2 飞轮的设计与计算 . 26 第五章其他附件的设计 . 29 5.1 主轴承的设计 . 29 5.1.1 主轴承的工作条件 . 29 5.1.2 轴承材料选定 . 30 5.1.3 轴瓦结构设计与主要尺寸的确定 . 30 5.2 曲轴扭转减振器 . 31 参考文献 . 33 结论 . 34 致谢 . 35 nts 第一章绪论 1.1 选题背景及意义近年来随着社会的发展，农业经济体制和规模发生了很大改变，交通运输以及城乡物流业的迅速发展，使中小功率汽油机销量持续上升。由于不受爆燃的限制以及汽油自燃的需要，汽油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，汽油机的扭矩大，最大功率时的转速低，因此，汽油机在配套使用中将更进一步显示出其优越性。到目前为止，汽油机也已成为一种排放清洁、节省能源的动力。在欧洲，汽油车销量已占汽车总销量的 40%多，美国市场的汽油车销量也在逐渐增加。目前我国农用车行业内外环境，包括社会认识、市场供求关系、产品和制造技术，都发生了许多新的变化。农用车是我国一个特色的运输车品种，其投资少、运输能力强、产出大，正好满足建设节约型社会、提高资源使用效率的需求，从整个国家来讲，具有长远的战略意义。目前我国中东部地区对农用车仍然大量需要，并且西部经济有待进一步发展的地区随着发展农民收入的增加，潜在的市场非常大，农村运输工具的不足带动了轻型和低速载货汽车的发展，而汽油机车的经济性拉动了轻型汽油汽车的迅速发展，以及在农村经济发展和国家政策的调整潮流下，国内小型农用工程机械市场前景非常好，产销量迅趋火爆，发展前景广阔。 1.2 国内外研究概况曲轴是在不断变化的气体压力、往复和旋转惯性力以及它们的力矩（转矩和弯矩）共同作用下工作的，使曲轴既受扭转又受弯曲，产生疲劳应力状态。设计曲轴时，应保证它有尽可能高的弯曲和扭转强度。曲轴各轴颈在很高的比压下以很大的相对速度在轴承中相对滑动，由于曲轴运转工况变化剧烈，有时不能保证液体润滑，使曲轴寿命大大降低。所以设计曲轴时要使其摩擦表面耐磨。目前，美国、德国、日本等汽车工业发达国家都正致力于开发绿色环保高性能发动机，传统的曲轴材料和制造工艺已无法满足其功能要求。这些汽车工业发达国家对曲轴加工十分重视，并不断改进曲轴加工工艺。而国内目前在曲轴材料、加工技术等方面十分落后，但随着中国加入 WTO 国内一些曲轴生产厂家已经意识到形势的紧迫性，为了提高产品竞争力，引进了许多先进的设备和技术，使国内的曲轴生产水平有了很大的提高，但总体上仍落后于日本和西方发达国家。 1）材料曲轴材料有三种：中碳钢、合金钢和球墨铸铁。由于球墨铸铁切削性能良好，可获得较理想的结构形状。并且和钢质曲轴一样可采用各种热处理和表面强化处理来提高抗疲劳强度、硬度和耐磨性。球墨铸铁曲轴成本只有调质钢曲轴成本的 1/3nts 左右，因此在国内外得到了泛的应用。本次设计的汽油机就采用球墨铸铁作为曲轴的材料。 2）机械加工技术目前国内的曲轴生产厂家多采用普通机床加工，生产效率和自动化程度较低。国外一些发达国家早已采用专用机床组成的自动化生产线，生产效率和产品质量大大提高。本次设计的汽油机曲轴将采用专用机床来提高生产效率和产品质量。 3）热处理和表面强化处理技术，曲轴的热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴一般采用感应淬火或氮化工艺。国外一些球墨铸铁曲轴采用滚压工艺与离子氮化进行复合强化，可使整个曲轴的抗疲劳强度提高 130%以上。本次设计的汽油机曲轴将采用圆角滚压强化的氮化处理来提高曲轴的抗疲劳强度。飞轮的作用是调节曲轴转速变化，稳定转速。飞轮的关键尺寸是外径，对于灰铸铁飞轮，圆周速度不要超过 35 50m/s 否则容易造成由于离心力过大，材料的抗拉不足而使飞轮损坏及材料碎裂飞出的事故。本次设计的汽油机飞轮采用灰铸铁材料。 1.3 曲轴飞轮组概述曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮、扭转减振器、皮带轮、正时齿轮 (或链条 )等组成。如图 2-42 所示是曲轴飞轮组的总体结构。 1.3.1 曲轴曲轴是承受连杆传来的力，并将其转变为扭矩，然后通过飞轮输出，另外，还用来驱动发动机的配气机构及其他辅助装置 (如发电机、风扇、水泵、转向油nts 泵等 )。在发动机工作中，曲轴承受周期性变化的气体压力、旋转质量的离心力和往复惯性力以及它们的力矩的共同作用，使曲轴承受弯曲与扭转载荷，产生疲劳应力状态。为了保证工作可靠，因此要求曲轴具有足够的刚度和强度，各工作表面要求耐磨而且润滑良好，还必须有很高的动平衡要求。 1.3.2 曲轴扭转减振器在发动机工作过程中，连杆作用在曲轴上的力呈周期性变化。这样就会使质量较小的曲拐相对于质量较大的飞轮有扭转摆动 (曲拐转速较飞轮转速忽快忽慢 )，这就是曲轴的扭转振动。当这种扭转振动的自振率频与连杆传来的呈周期性变化的激振频率成整数倍关系时，曲轴便会产生共振。这种现象既损失发动机的功率，也会破坏曲轴和装在上面的驱动齿轮、链轮、链条等附件，严重时甚致将曲轴扭断。为消除这种现象，曲轴前端装有扭转减振器 1.3.3 飞轮飞轮是一个转动惯量很大的圆盘，其主要功用是将在作功行程中输入于曲轴nts 的功能的一部分贮存起来，用以在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点。保证曲轴的旋转角速度和输出扭矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷，此外，飞轮又往往用作摩擦式离合器的驱动件。 nts 第二章总体设计方案 2.1 汽油机设计要求汽油机设计是一项复杂的工作，它的许多零件是在经受高温，高应力和剧烈磨擦的苛刻条件下工作的。因此，我们在设计的时候，首先要根据实际需要来确定设计的目的和要求。（ 1）功率和转速作为动力机械，使用者对汽油机第一位的要求是应该能够在规定转速下发出所要求的功率。转速和功率的具体数值是根据用途来确定的，它在设计中一般会给出，要求设计者能够按要求设计产品。（ 2）汽油机的经济性汽油机的经济性包括：汽油机的使用价值应该尽量大，而为使用汽油机所必须付出的代价应尽量小。（ 3）高的工作可靠性和足够的使用寿命。（ 4）汽油机外廓尺寸的紧凑和质量在许多中动力装置中，为了能有更多的有用空间，希望汽油机本身占用的空间缩至最小，即要求汽油机的设计紧凑，空间占用小，汽油机的质量就小，质量小是我们追求的目标。质量小在某种程度上表明所耗用的金属质量少。（ 5）汽油机设计的三化问题所谓三化，指产品系列化，零部件的通用化和设计的标准化。（ 6）汽油机的可靠性及其它工作可靠是汽油机应该具有的起码性能，否则其它性能将无从谈起。 2.2 汽油机的主要参数 2.2.1 参数要求本次设计的汽油发动机参数如下：序号工作过程计算参数单位数值 1 设计指标标定有效功率 kW 100 2 标定转速 r/min 6500 3 标定最大扭矩 Nm 165 4 设计最大扭矩转速 r/min 5000 5 最低稳定转速 r/min 700 6 缸径 m 0.085 7 冲程 m 0.088 8 压缩比 10 9 缸数 4 10 燃料汽油 nts 2.3.2 参数选定（ 1）气缸数与缸径压缩点火式汽油机，由于燃烧过程的特点，汽缸直径不能过小，一般以不小于 85mm 为宜。汽油机的缸径应符合系列型谱的规定，其尾数应该取整数，优先选用 0 和 5。给定设计项目的汽油机气缸数为 4，缸径为 85mm。（ 2）活塞平均速度活塞平均速度 Cm 也是表征活塞式内燃机强化程度（热负荷和机械负）的重要参数之一。它对于内燃机的性能，工作可靠性和使用寿命有很大的影响。一般说来， Cm 增大会使发动机的功率增高，但活塞组的热负荷和曲柄连杆机构的惯性负荷增大，磨损加剧，寿命下降。本次设计的标定转速为 6500r/min。（ 3）平均有效压力平均有效压力meP是标志内燃机整个循环过程的有效性及内燃机制造完善性的指标之一，meP值的不断提高是内燃机技术发展的重要标志。由于它决定了发动机的强化程度，反映了发动机结构与制造要达到的质量，故必须慎重的选择。进行产品设计时，平均有效压力应根据同类型发动机的实际数据来初步选定，在本次设计中，初步选定meP=0.5MPa。（ 4）行程 S 行程增加可以提高平均有效压力meP但是在气缸直径不变的情况下， S 的增加即行程缸径比 S/D 增加，导致活塞平均速度提高，有磨损加速、寿命降低等问题。本次设计中给定行程 S=88mm （ 5）气缸中心距及其与缸径的比值气缸中心距及其与缸径的比值，是表征汽油机长度的紧凑性和重量指标的重要参数，它与汽油机的强化程度、气缸排列和机体一的刚度有关。缸心距的大小主要取决于气缸盖型式（整体式、块状式或单体式）、气缸套型式（干式或湿式）、直列式还是 V 型、水冷还是风冷、以曲轴的结构型式和尺寸分配。本设计中气缸中心距 L 取为 96mm。（ 6）压缩比压缩比直接影响汽油机的性能、机械负荷、超支性能，以及主要零件的结构尺寸。在一定范围内，汽油机的热效率随压缩比的增加而提高。增大压缩比也可使汽油机的起动性能获得改善。但压缩比的提高将使气缸最高爆发压力相应上升，机械负荷增加对汽油机使用寿命有影响。此次设计中压缩比初步定为 10。 nts 第三章曲轴设计 3.1 曲轴设计要求曲轴设计时应符合以下要求：（ 1）有足够的疲劳强度，以保证曲轴工作可靠。设计时应尽量减少应力集中，加强薄弱环节；（ 2）有足够的刚度，使曲轴变形不致过大；（ 3）颈具有良好的耐磨性。应根据轴颈比压，选取适当的轴承材料、轴颈硬度和加工精度，以保证曲轴和轴承有足够的寿命；（ 4）柄排列合理，以保证汽油机工作均匀；曲轴平衡性好，以减小振动和主轴承最大负荷；（ 5）料选择适当，以充分发挥材料强度潜力。不难看出，上述强度、刚度、耐磨、轻巧的要求之间是存在矛盾的。由于曲轴受力复杂，几何断面形状比较特殊，在设计曲轴时，至今还没有一个能完全反映实际的理论公式可供通用。因此，目前曲轴的设计主要是依靠经验设计，即利用许多现有的曲轴结构与尺寸的统计资料。借以初步确定曲轴的基本尺寸，然后进行结构细节的设计、强度复核、曲轴样品试验，最后确定曲轴的结构、尺寸与加工工艺等。 3.2 曲轴结构设计 3.2.1 支承方式的选择按支承方式曲轴分为全支承曲轴和非全支承曲轴。全支承曲轴是每两个（ V 型发动机为两排）气缸间均设有主轴承的曲轴；而非全支承曲轴是每隔两个（ V 型发动机为两排）气缸设有一个主轴承的曲轴。由于汽油机的爆发压力较高，因而一般都采用全支承曲轴；仅有个别小缸径汽油机为缩短缸心距，减少主轴承数，采用非全支承曲轴。因此此次设计采用全支承曲轴。 3.2.2 结构型式的选择按结构型式曲轴分为整体曲轴和组合曲轴。整体式曲轴的毛坯是由整根钢料锻造或用铸造方法浇铸出来的。整体式曲轴结构简单，重量轻，工作可靠，而且刚度和强度较高，加工面也比较少，在中高速汽油机上应用非常普遍。组合式曲轴是把曲轴分成很多便于制造的单元体，然后将各部分组合装配而成。按划分单元体的不同，又可分为全组合式曲轴与半组合式曲轴。大功率汽油nts 机和小型二冲程发动机上常采用组合式曲轴。由于此次设计的是直列四缸汽油机，故选用平面（图 3-1）布置，曲柄互成空间 180夹角，静平衡但动不平衡，该方案的不平衡系数较小，易于采取平衡措施，而且此次设计的是高速汽油机，采用该布置第二阶往复惯性力较小，可以不考虑。图 3-1 综上所述，此次设计采用整体式曲轴。 3.2.3 曲轴的轴向定位为防止曲轴的轴向定位，保证工作正常，曲轴需设有轴向定位。中高速汽油机的曲轴通常用止推片或止推轴瓦做止推轴承。大多数汽油机把止推轴承设在输出端，这样当曲轴受热伸长时离合器的间隙可保持不变。但装在曲轴自由端的正时齿轮会产生一些位移。在一些汽油机中由于中央主轴承的负荷大而增加其长度，并用它作止推轴承。当轴向力不是很大，又不是经常作用时，止推轴承多采用翻边轴瓦，或采用止推片。翻边轴瓦的制造比较困难，所以一般汽油机中多用止推片的结构。在轴向经常作用或数值较大的情况下，多采用止推滚动轴承。图 3-34 本次设计采用止推片的止推方式，并且安装在中央主轴承上 10 。 3.2.4 曲轴端部结构设计曲轴两端分别为自由端和输出端。大多数汽油机的机油泵，水泵等辅助装置的驱动齿轮以及曲轴的扭转减振器均安装在自由端。飞轮装于输出端，汽油机产生的功率经输出端输出，但在某些工程机械或农用汽油机上，曲轴自由端也可输出部分乃至全部功率。 nts 驱动配气机构和喷油泵的曲轴正时齿轮布置于自由端或输出端。当曲轴正时齿轮布置在输出端时，可将正时齿轮直接制造在曲轴上。曲轴输出端一般借法兰通过定位销和螺栓来安装飞轮。为提高曲轴的扭转刚度，最后一道主轴承至曲轴法兰的轴段应尽量短粗，甚至其直径和曲轴法兰相同，这样也便于套装油封。曲轴法兰大小应根据主轴承直径及油封装置来决定。飞轮紧固螺栓分布的圆周直径，最好使螺栓孔位于主轴颈外，并能让开主轴颈到法兰过度圆角 11 。 3.2.5 润滑油道布置轴承的工作能力在很大程度上取决于润滑条件。曲轴主轴颈和曲柄销一般采用压力润滑。曲轴上油道与油孔的设计，对于曲轴轴承的润滑及曲轴强度都有重要的影响，因此必须十分慎重地选择油道的方案和确定油孔的位置。润滑油通常先进入主轴承再进入连杆轴承。将机油输送到曲轴轴承中去的供油方法有两种：（ 1）分路供油多数汽油机采用这种供油方法。润滑油由主油道直接送到各主轴承。（ 2）集中供油主轴承采用滚动轴承时需采用集中供油。集中供油多采用所谓假轴承结构。假轴承上也浇有一层轴承合金。润滑油从假轴承通过轴颈上的油孔进入曲轴内腔。确定主轴颈和曲柄销上油孔定位时，既要考虑到润滑和轴瓦的冷却，又要对轴颈强度削弱最小。从保证润滑考虑，希望主轴颈油孔开在最大轴颈压力作用线方向。曲柄销油孔开在压力最小的地方，以保证连杆轴承供油充足。曲柄销最小负荷通常位于曲柄销平面以曲柄销轴心为中心向着曲轴旋转方向导前角的地方，角可由轴心轨迹图求出。从强度观点考虑，油孔不应位于曲柄平面内而应在曲柄垂直平面内。因为在曲柄垂直平面内，曲柄销表面弯曲应力和扭转切应力都比较小。因此应兼顾上述两项要求来确定油孔的位置，同时还应考虑曲轴结构和钻孔的工艺性。为了减小应力集中，油孔出口应到角，抛光。（ 3）油孔直径： d=(0.070.10)D=5.958.5mm 取 d=6 mm。图 3-2 所示为本次润滑油道的布置方案 8 。 nts 图 3-2 3.3 曲轴主要尺寸的确定在设计汽车拖拉机这一类高速汽油机的曲轴时，它的基本尺寸大多根据结构布置上的要求来确定，再由强度校核修正。因为曲轴与活塞连杆组件和机体有密切的联系，曲轴的设计不能孤立进行。各部分尺寸多以与气缸直径的相对值表示，而气缸直径又是限制曲柄销直径的重要因素。曲柄长度方向的尺寸基本上决定于气缸中心距0L。表 3-1 曲轴主要结构尺寸的统计范围（车辆用）机型结构尺寸柴油机汽油机直列 V 列直列 V 列主轴径 1D /D 0.700.80 0.750.85 0.750.85 0.850.95 0.650.70 0.600.70 1L /D 0.300.36 0.240.30 0.300.35 0.250.30 连杆轴径 2D /D 0.600.70 0.670.72 0.630.72 0.600.65 0.550.62 2L /D 0.320.37 0.230.28 0.310.35 0.450.60 曲柄臂 h/D 0.220.28 0.200.25 0.180.25 0.180.22 b/D 1.051.3 1.01.3 0.751.2 0.751.2 过渡圆角 r/ 2D 0.030.05 0.030.05 平衡重 /S 0.80.9 0.91.0 0.80.9 1.01.1 3.3.1 曲柄销的直径 2D 和长度 2L 在考虑曲轴轴颈的粗细时，首先是确定曲柄销的直径2D。在现代发动机设nts 计中，一般趋向于采用较大的2D值，以降低曲柄销的比压，提高连杆轴承工作的可靠性，提高曲轴的刚度。但是，曲柄销加粗伴随着连杆大头加大，使不平衡旋转质量的离心力增大，对曲轴及轴承的工作带来不利。因为随曲柄销直径增大带来的轴系自振频率增加，会被旋转质量增加引起的自振频率下降所抵消，可能增加扭转振动的危害。此外，曲柄销直径增大也会增加轴承摩擦功率损失，导致轴承温度升高，增加润滑油热负荷。为此，曲柄销直径不应取得较大。曲柄销的长度2L是再选定2D的基础上考虑的。根据表 3-1，初步选取曲柄销的直径2D=（ 0.600.65） D=5155.25mm, 取2D=55mm; 曲柄销的长度2L=（ 0.310.35） D=26.3529.75mm, 取2L=28mm4 。 3.3.2 主轴颈的直径 1D 和长度 1L 从轴承负荷出发，主轴颈可以比曲柄销细些，因为主轴承最大负荷小于连杆轴承。但是为了最大限度地增加曲轴的刚度，加粗主轴径是有很大好处的。因为第一，加粗主轴径不同于加粗曲柄销那样有很多副作用，加粗主轴颈能增加曲柄轴颈的重叠度，从而提高曲轴刚度，但几乎不增加曲轴的转动惯量，故可提高自振频率，减轻扭振危害；第二，加粗主轴颈后可以相对缩短其长度，从而给加厚曲柄臂，提高其强度提供可能。根据表 3-1，初步选取主轴颈直径 1D =（ 0.650.70） D=55.2559.5mm 取 1D =60mm; 主轴颈长度 1L =（ 0.300.35） D=25.529.75mm 取 1L =28mm5 。 3.3.3 曲柄臂曲柄臂是曲轴中最薄弱的部分之一，它在曲柄平面内的抗弯刚度和强度都较差。实践表明：由交变弯曲应力造成的曲柄臂断裂是曲轴的主要损坏型式。曲柄臂应选择适当的厚度，宽度，以使曲轴有足够的刚度和强度。曲柄形状应合理，以改善应力分布。现代高速汽油机曲柄的形状大多采用椭圆形和圆形。试验证明：椭圆形曲柄具有最好的弯曲和扭转刚度。其优点是尽量去掉了受力小或不受力的部分，其重量减轻，应力分布均匀。但加工方法较复杂，采用模锻或铸造的方法可以直接成型。根据表 3-1, 初步选取曲柄臂厚度 h=（ 0.180.25） D=15.321.25mm 取 h=20mm； nts 曲柄臂宽度 b=（ 0.751.20） D=63.75102mm 取 b=70mm6 。 3.3.4 曲轴圆角曲轴主轴颈和曲柄臂连接的圆角称为主轴颈圆角，曲柄销和曲柄臂连接的圆角称为曲柄销圆角。由于曲柄销圆角和主轴颈圆角是曲轴应力最大的部位，且应力沿圆角轮廓分布也极不均匀，故圆角的轮廓设计十分重要。曲轴圆角半径 r 应足够大，根据表 3-1, r/1D=0.030.05=2.554.25mm，圆角半径过小会使应力集中严重。为了增大曲轴圆角半径，且不缩短轴颈有效工作长度，可采用沉割圆角，设计沉割圆角时应该保证曲柄臂有足够厚度。曲轴圆角也可由半径不同的二圆弧和三圆弧组成。当各段圆弧半径选择适当时可提高曲轴疲劳强度，增加轴颈有效承载长度。本次设计遵循以上原则，选取圆角半径 r=3mm7 。 3.4 曲轴材料选择及毛坯制造常用的曲轴材料有可锻铸铁，合金铸铁，球墨铸铁，碳素钢和合金钢等，相应的毛坯也分为铸造与锻造。锻造曲轴一般采用中碳钢或者合金钢制造，毛坯生产需要大型锻压设备，虽然毛坯尺寸比较精确，减少了加工余量，提高了材料利用率，此外，锻造能够使材料的金属纤维成方向性排列，纤维方向和曲轴形状大致相符，这大大提高了曲轴的抗拉强度和弯曲疲劳强度。但是锻造曲轴成本过高，大约是球铁曲轴的 3-7倍。虽然铸造曲轴主要是球铁曲轴有很多缺点，例如弯曲疲劳强度比较低，较容易发生断裂，相同尺寸的球铁曲轴与锻造曲轴相比，刚度差。但它的优点也相当明显，例如球墨铸铁曲轴经正火处理后的机械性能已接近蔌超过一般的中碳钢，尽管钢的疲劳强度比球墨铸铁高，但曲轴的结构复杂，钢曲轴难免会有油孔、过渡圆角和材质上留有缺陷面造成应力集中，从面降低了曲轴的疲劳强度。球铁可以铸造出复杂的曲轴形状，使其应力分布均匀，且球墨铸铁对缺口敏感度低、变形小，使球墨铸铁曲轴的实际弯曲的扭转疲劳强度与正火中碳钢相近。球铁曲轴的耐磨性好，吸振能力强，有较好的自润滑和抗氧化性能。综上分析，本次设计采用球墨铸铁曲轴。 3.5 曲轴的平衡 3.5.1 曲轴的平衡性分析 nts 对曲曲轴轴平衡性的分析可以采用两种方法 ,矢量图法和数学分析法 ,此次设计中我采用的是数学分析法 : （ 1）分析 2P c o s c o s 1 2 0 2 c o s 1 2 0 0r v rmR 2 s i n s i n 1 2 0 2 s i n 1 2 0 0r H rP m R 22 0r v r v r vP P P 因为 120c o sqj I j iiP m R 所以 0jIP 2 c o s 2 c o s 2 1 2 0 c o s 2 1 2 0 2 0jjP m R 取通过第二气缸中心线且垂直于曲轴中心线的平面为力矩的计算基准平面。 2200 33c o s c o s 1 2 0 2 c o s s i n22r v r rM m R L m R L 33s i n s i n 1 2 0 2 s i n c o s22r H r rM m R L m R L 22 2 03r r v r H rM M M m R L 令2033s i n c o s 022rv rdM m R Ld 得 30即 2m a x 03rrM m R L 因为 rvM 和 jIM 的公式形态一样所以 2I m 03j a x jM m R L 可知 30r ， 1 30 2200 33c o s 2 c o s 2 1 2 0 2 c o s 2 s i n 222j j jM m R L m R L 令 2 0 3 s i n 2 3 c o s 2 0j jdM m R Ld 得 2=30 即 2 30 ， 2m a x 03jjM m R L nts 由上得知一、二级往复惯性力矩的正、反转矢量 11jIM A B 12101 32 ijA m R L e 12101 32 ijB m R L e 22jM A B 222201 32 ijA m R L e 222201 32 ijB m R L e （ 2）惯性力矩的平衡方法一般 ,只采用曲轴附加偏角 (或扇形 )平衡块的方法将全部平衡掉。其中， K 值需要与汽油机的配套装置一道试验确定。对一、二级往复惯性力，不另添置平衡轴，而让其自行存在。由此收起的振动是许可的。为了获得良好的外部平衡性能，应对带平衡块的曲轴进行仔细地静、动平衡，并把活塞组、连杆组的重量严格控制在误差范围内。 3.5.1 曲轴平衡块的布置方式曲轴平衡块的作用是用来平衡曲轴不平衡的旋转惯性力和旋转惯性力矩，有时也可以平衡往复惯性力及其力矩，并可以减速小主轴承的负荷。随着汽油机转速的提高，多数离心惯性力和离心惯性力矩已自行平衡的曲轴也配置平衡块，这主要是为了减轻主轴承的最大负荷，保证轴承有良好的润滑条件，减小曲轴和曲轴箱所受的离心惯性力矩。但曲轴配置平衡块后，重量增加，制造工艺复杂，曲轴系统扭转振动自振频率降低。因此，应根据转速，曲轴结构，曲柄排列，轴承负荷以及对平衡的要求等因素综合考虑是否配置平衡块。一般低速汽油机不需要配置平衡块，高度汽油机则需要配置平衡块。平衡方案的选择，平衡块重量的计算与布置，应该仔细考虑。平衡块的重心应尽量远离曲轴中心线，以提高平衡效果。但平衡块一般不超过曲轴旋转所扫过的范围。平衡块厚度一般与曲柄臂相同 9 。 3.6 曲轴疲劳强度校核 3.6.1 疲劳强度计算本计算采用 Ricardo 计算方法 ,该计算方法有两点假设。曲轴的每一曲拐是相互独立的，不受曲轴其他部分受力的影响，并以简支梁的形式支撑在主轴承上。曲轴所受力是以点负荷的形式作用在曲轴上的。如图 5-1 nts 图 5-1 曲拐受力分析图（ 1）已知条件缸径 D=85mm ,行程 S=88mm ,连杆长 L=15

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