4110型柴油机总体设计【说明书+CAD】【优秀毕业设计资料】【已通过答辩】
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柴油机
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毕 业 设 计（ 论 文）题目：4110型柴油机总体设计子题：专业：机械工程及自动化指导教师：学生姓名：班级自20年月大连工 业大学本科毕 业设计（论文 ）大连工业大学毕业设计（论文）题目大连工业大学毕业设计（论文）题目大连工业大学毕业设计（论文）题目大连工业大学毕业设计（论文）题目 G 文）完成日期 2011 年 5月 28日学 院： 机械工程与自动化专 业： 机械工程及自动化学 生 姓 名：班 级 学 号： 机自指 导 教 师：评 阅 教 师：201 年 月本科生毕业设计（论文）摘 要柴 油 机 在现 代 动 力 机 械中 起 着 重 要 的作 用 。 为 了 解和 研 究 柴 油 机的 总 体 结构及 其动力 性能 ， 本次 毕业设 计涉及 到 “ 4110型柴 油机总 体设计 ” 。 文中 详细地阐 述 了 柴油 机 的 机 体 组件 、 活 塞 连 杆机 构 、 配 气 机构 、 燃 油 系 统、 润 滑 系 统 、冷 却 系 统、 电 气 系 统 等七 大 系 统 的 设计 重 点 。 理 解柴 油 机 工 作 原理 、 过 程 ， 并参照 4110型柴 油机原 型及主 要参数 进行了 柴油机 的总体 布局设 计。通 过热力 、动力 计算及 使用情 况的分 析，对 4110型柴 油机提 出了合 理的建 议并进 行改进 。经 过 改 进， 柴 油 机 的 动力 性 能 和 经 济性 能 得 以 提 升， 以 适 应 需 求。 此 次 毕 业 设计的 选题意 义在于 提倡使 用动力 性能更 好和节 能环保 的柴油 机。关键 词：4110； 柴油 机；总 体设计 ；改进 ；性能本科生毕业设计（论文）110It e m m 110As ic K K 4110;im 文）目 录摘 要 . . 4110型柴 油机的 工作原 理及应 用范围 . 4110型柴 油机的 总体设 计 . 4110型柴 油机的 结构设 计 .机体 组件设 计 .曲柄 连杆机 构设计 .配气 机构和 进排气 系统设 计 .燃油 系统设 计 .润滑 系统设 计 .冷却 系统设 计 .电气 起动系 统设计 . 4110型柴 油机改 进建议 . .献 .热力 计算 .动力 计算 . .文）柴油 机是一 种功率 范围广 、 可适 应各种 不同要 求的动 力机 ， 较汽 油机相 比较 ，有 其 突出 的 特点 。 比如 ： (1)具 有 较 高的 热 效率 ， 比汽 油 机 高 出 30%， 节约能 源、降 低燃料 成 本； （ 2）柴 油机可 以采用 较大的 缸径或 较高的 增压比 来提高 单缸功 率；（ 3） 功率 大，寿 命长， 动力性 能好 ，工 作的可 靠性和 使用耐久 性优 于 汽油 机 ；（ 4） 柴油 机 排 放产 生 的温 室 效应 比 汽油 低 45%， 一 氧化 碳与碳 氢排放 也 很 低 。柴油 机也有 着其自 身的劣 势，如 ：由于 最高燃 烧压力 高，结 构比较 笨重 ，转速 低 ， 加速 较慢 ； 燃烧 比比较 粗暴 ， 噪声 较大 ， 且容 易出现 震动 ； 排气 微粒排放 对人类 健康产 生很大 威胁等 。 由于 当前世 界提倡 低碳 、 环保 、 节能 的理念 ，所以 ， 为了 节能 ， 各国 都在注 重改善 燃烧过 程 ， 研 究 燃 用 低 质 燃 油 和 非 石 油制 品 燃 料 。 此 外 ， 降 低 摩 擦 损 失 、 广 泛 采 用 废 气 涡 轮 增 压 并 提 高 增 压 度 、进 一 步 轻 量 化 、 高 速 化 、 低 油 耗 、 低 噪 声 和 低 污 染 ， 都 是 柴 油 机 的 重 要发 展 方 向 。 目 前 ， 在 燃 烧 与 喷 射 技 术 、 进 气 增 压 技 术 、 多 气 门 结 构 、 电控 共 轨 技 术 都 取 得 了 丰 硕 成 果 。本次 毕业设 计的内 容是 “ 4110型柴 油机总 体设计 ” 。 根据 热力计 算和动 力计算 来验证 4110型柴 油机各 性能参 数的正 确性， 通过分 析其整 体结构 及各个系统 的选型 来验证 其结构 的合理 性是本 次毕业 设计的 设计依 据 。 柴油 机的设 计方 法 是 在 热 力 计 算 和 动 力 计 算 验 证 4110型 柴 油 机 各 性 能 参 数 正 确 性 的 基 础上 ， 并根 据柴油 机主要 零部件 的位置 关系及 配合间 隙大小 和标准 件及非 标准件正确 画法进 行 4110型柴 油机也 存在动 力性能 和经济 性能的 缺点， 建议和 改进 4110型柴油机 的部分 零件也 是本次 毕业设 计的重 点之一 。如： 提高 4110型柴 油机的 额定转 速可提 高其动 力性能 ， 将额 定转速 提高到 2000r/在增 加额定 转速的同时 ， 活塞 、 连杆 往复运 动也随 之增快 ， 导致 曲轴发 生很大 的扭转 变形 。 为了避免 曲轴产 生强烈 的扭转 共振 ， 因此 柴油机 曲轴自 由端安 装扭振 减震器 ； 4110型柴 油机的 进气管 和排气 管安装 的同一 侧 ， 为了 使进入 气缸的 空气不 致受热 而影响 进气量 ，可将 进气管 和排气 管分别 安装在 气缸盖 的两侧 等。本科生毕业设计（论文）剖面图本科生毕业设计（论文）剖面图本科生毕业设计（论文） 4110型柴 油机的 工作原 理及应 用范围一、 柴油机 工作原 理 曲柄 连杆机 构柴油 机曲柄 连杆机 构的结 构与原 理如图 它是 由活塞 、连杆 、 曲轴等 所构成 。活塞 只能沿 气缸直 线往复 运动 。 曲轴 是由两 个中心 线不在 一直线 的轴所 构成 ， 其中 一个轴 安置在 集体中 心孔内 ， 称作 主轴 。 主轴 只能在 机体座 孔内绕 本身中 心线转 动 。 另一 个通过 曲柄与 主轴连 接在一 起 ， 称作 连杆轴 。 连杆 为两端带有 孔的一 直杆 ， 一端 与活塞 相连 ； 另一 端与连 杆轴相 连 。 它随 着活塞 移动和曲轴 旋转而 进行摆 动。 当活 塞往复 运动时 ， 通过 连杆推 动曲轴 绕主轴 中心产 生旋转 运动 。 活塞 移动与曲轴 转动是 相互牵 连在一 起的 。 因此 ， 活塞 移动位 置与曲 轴转动 位置是 相对立的。活塞 能达到 的最上 端位置 ， 叫做 上止点 。 此时 活塞与 曲轴主 轴中心 距离最远。活塞 能达到 的最下 端位置 ， 叫做 下止点 。 此时 活塞与 曲轴主 轴中心 距离最上止点下止点行 柄连杆机构原理图12341文）活塞 从上止 点移动 到下止 点 ， 或从 下止点 移动到 上止点 时 ， 所走 过的距 离叫做 活塞行 程（又 叫做冲 程 ） 。通 常用字 母 曲 轴没 转 动半 圈 （即 180 ） ， 活塞 边 移动 一 个冲 程 。若 用 字母 曲柄半 径（曲 轴的主 轴中心 到连杆 轴中心 间的距 离 ） ，则=即活 塞行程 等于两 倍的曲 柄半径 长度 当曲 轴匀速 转动时 ， 活塞 往复直 线运动 的速度 却在不 断变化 着的 。 活塞 移动到 上 、 下止 点位置 时速度 等于零 ， 而在 中间某 一位置 时速度 最高 。 根据 曲轴转速 和活塞 行程 ， 求出 活塞在 一个冲 程内速 度的平 均值 ， 称作 活塞平 均速度 （ 单位米 /秒）活塞 在气缸 内往复 运动的 过程中 ， 气缸 内空间 容积不 断变化 着 。 当活 塞位于上 止点位 置时， 活塞顶 上面的 空间叫 燃烧室 。这个 空间容 积叫燃 烧室容 积 ，用字 母活塞 从上止 点移动 到下止 点，它 所扫过 的空间 容积叫 做气缸 工作容 积 ， 用字母 )(104 32 升= 式中 D 气缸 直径（ 厘米）S 活塞 行程（ 厘米）活塞 位于下 止点位 置时 ， 气缸 内的容 积叫做 气缸总 容积 ， 用字 母 它等 于燃烧 室容积 与气缸 工作容 积之和 ，即=气缸 总容积 与燃烧 室容积 的比值 ，叫做 压缩比 ，用字 母 表示 ，即=+= 1表示 了活塞 从上止 点移动 到下止 点时， 气体在 气缸内 被压缩 程度 。压缩 比越大 ，表示 气体在 气缸内 被压缩 得越厉 害，压 力和温 度也升 高得越 大 。本科生毕业设计（论文）缩比 也表明 了燃气 膨胀时 体积变 化倍数 。 压缩 比是内 燃机的 一个重 要参数 。 不同 型式的 内燃机 ， 对压 缩比的 大小有不同 要求。 一般柴 油机都 要求较 大的压 缩比， =12 20，而 汽油机 的压缩 比较低 ， =10。而 4110型柴 油机的 压缩比 ， =17。多缸 内燃机 所有气 缸工作 容积之 和，叫 总排量 ，有称 发动机 工作容 积 ， 如用字 母 总则=总式中 i 气缸 数综上 所述， 内燃机 曲柄连 杆机构 的运动 规律是 ：当活 塞移动 一个冲 程时 ，曲轴 旋转半 圈（即 180 ） ，气 缸容积 由最小 变到最 大（或 由最大 变到最 小 ） ，当曲 轴旋转 一周时 （即 360 ） ，活 塞完成 两个冲 程。冲程 柴油机 工作原 理活塞 连续运 行四个 冲程 （ 即曲 轴旋转 两周 ） 的过 程中 ， 完成 一个工 作循环（进 气 压缩 燃烧 膨胀 排气 ）的 柴油机 ，叫做 四冲程 柴油机 。图 四冲 程柴油 机工作 过程示 意图 。 下面 对照单 缸四冲 程柴油 机工作 过程示 意图来 说明它 的工作 过程：缸四冲程柴油机工作过程示意图进气 排气进气过程 压缩过程 工作过程 排气过程1/2转 1/2转 1/2转 1/2转本科生毕业设计（论文）进 气过 程 将 新鲜 空 气吸 入 气缸 ， 提供 燃 料燃 烧 时所 需 要的 氧 气。 燃 烧 1公斤 柴油 ， 理论 上需要 气 ， 但由 于柴油 与空气 的混合 总是很 不均 匀， 为 了是 使 柴油 得 到充 分 的燃 烧 ，空 气 总是 要 供应 的 富裕 些 ， 1公 斤柴油 往往要 供给 20多公 斤空气 。2） 压缩 过程 将吸 入气缸 内的空 气进行 压缩 ， 使其 温度升 高 。 对柴 油机来 讲 ，压缩 后的空 气温度 ，必须 超过柴 油的自 然点温 度（约 大于 350 ）3） 燃烧 膨胀过 程 将燃 烧喷入 气缸， 与氧发 生急剧 的氧化 作用（ 即燃烧 ）将放出 大量热 量，使 气体温 度和压 力急剧 上升， 推动活 塞做功 。4） 排气 过程 将膨 胀做功 后的废 气排出 ，以便 再吸入 新鲜空 气。上述 过程周 而复始 地不断 重复进 行着 ， 如此 周期循 环地工 作 ， 实现 柴油机连续 不断地 运转。 冲程 柴油机 工作原 理多缸 柴油机 具有两 个或两 个以上 气缸 ， 各缸 的活塞 连杆机 构 ， 都连 接在同一 根曲 轴 上。 4110型 柴油 机 有四 个 气缸 组 成， 各 气缸 的 活塞 连 杆机 构 都与 曲轴相 连接 。 对每 个气缸 来讲 ， 却又 构成一 个完整 的单气 缸 ， 都按 照前述 单缸柴油机 中各过 程进行 工作。 但在同 一时刻 ，每缸 所进行 的工作 过程却 不相同 ， 它是根 据气缸 数目和 结构排 列方式 不同 ， 并按 照一定 的工作 ， 使各 缸工作 过程相互间 隔一定 的曲轴 转角 。四冲 程柴油 机 ， 曲轴 转动两 周 （ 即 720 ） 的时 间内 ， 每个 气缸都 要完成一个 循环 。 为了 保证运 转均匀 性 ， 必须 使每缸 的工作 冲程均 匀地分 布在 720曲轴 转角内 。 若多 缸柴油 机有 ，则 间隔角 度应为 ：i =720则四 缸柴油 机为： = 1804720多缸 柴油各 缸发火 顺序 ， 可用 气缸编 号中间 以短横 线连接 起来表 示 。 4110型柴 油机发 火顺序 为 1即表 示 ： 第 1缸发 火后 ， 依次 第 3、 4、 2缸顺本科生毕业设计（论文）。表 110型柴 油机各 缸冲程 交替顺 序表。表 机各 缸冲程 交替顺 序表曲轴 转角 曲轴 位置 各缸 工作过 程0180360540720 （ 0 ）1 4 1 3 4 22 32 3工 作 压 缩 进 气 排 气1 41 4排 气 工 作 压 缩 进 气2 32 3进 气 排 气 工 作 压 缩1 4 压 缩 进 气 排 气 工 作4110型 柴油 机 的曲 轴 是由 四 个曲 拐 构成 ， 各曲 轴 平面 之 间的 相 互夹 角 为180 。当 活塞 1和 4运行 到上止 点位置 时，其 中一个 进入工 作冲程 ；另外 一12 34发火顺序 1 - 3 - 4 - 2本科生毕业设计（论文）吸气 冲程。 在曲轴 转过 180 时， 则活塞 2和 3运行 到上止 点位置 ， 如此循 环，使 四个气 缸每隔 180 曲轴 转角， 交替进 入工作 冲程推 动活塞 做功 。二、 4110型柴 油机应 用范围4110柴 油机 可 配以 皮 带轮 、 联轴 器 、离 合 器等 作 为农 业 排灌 、 发电 机 、电焊 机 、 空压 机 、 水泵 、 碎石 机及建 筑机械 等动力 ； 船用 时 ， 配上 倒顺车 离合器、 减速齿 轮箱后 ，可用 作渔轮 船动力 ，内河 航运主 机及轮 船辅机 。本科生毕业设计（论文） 4110型柴 油机 的总 体设计一、 4110型柴 油机总 体布置4110型 柴油 机 的机 体 为整 体 铸件 结 构， 上 端为 气 缸体 部 分， 有 四个 气 缸套座 孔 ， 呈直 列式 ， 座孔 内装有 湿式气 缸套 。 机体 下端为 曲轴箱 部分 ， 设有 五个主 轴承座 ， 曲轴 支撑在 此座孔 内 。 连杆 连接在 曲轴的 连杆轴 颈上 ， 连杆 小头一端 通过活 塞销与 活塞相 连 。 活塞 沿气缸 套内孔 上下移 动 ， 通过 连杆带 动曲轴旋转 ，构成 柴油机 的曲柄 连杆机 构。每个 气缸套 上端装 有一个 单体式 气缸盖 ， 将气 缸套顶 端密封 ， 构成 柴油机工作 容积。 气缸盖 上装有 气门组 件、气 门摇臂 和喷油 器等， 外面用 罩壳密 封 。油底 壳倒挂 在机体 下方， 将曲轴 箱密封 并贮存 机油。 机体 的一侧 装有凸 轮轴 ， 凸轮 轴的前 端装有 正时齿 轮 ， 通过 装在机 体前端的齿 轮系 ， 由曲 轴驱动 凸轮凸 轮轴转 动 。 随着 凸轮行 程的变 化 ， 通过 挺柱推 动推杆 上下移 动 ， 又由 推杆推 动气门 摇臂控 制着进 、 排气 门的开 启与关 闭 。 由此构成 了柴油 机的配 气系统 。 4110柴 油机 的 润滑 系 统各 部 件， 集 中布 置 在机 体 的右 侧 。机 油 泵安 装 在自由 端下方 。 油底 壳内的 机油经 机油泵 压出 ， 经单 向阀 、 调压 阀 、 机油 冷却器和机 油滤清 器，经 主油道 ，然后 通过机 体内的 油路， 分别送 往各摩 擦表面 ， 构成本 柴油机 机的润 滑系统 。 从 4110型柴 油机的 正面（ 设置高 压油泵 面）看 ，中间 设置分 配式高 压油泵 ， 4只高 压油管 分别联 接各缸 的喷油 器 ， 左面 设置柴 油滤清 器 ， 右边 设置飞块离 心全程 式调速 器和发 电机， 下面设 置机油 注入口 。柴油 机左面 设置飞 轮 ，飞轮 上面设 置仪表 盘 。 柴油 机的右 面设置 齿轮传 动机构 ， 皮带 轮依靠 发电 机旋转 。柴油 机的后 面设置 机油冷 却器， 起动电 机，机 油滤清 器以及 进 、排气 管道。 二、 4110型柴 油机结 构特点由于 4110型柴 油机是 高速柴 油机， 所以要 求提高 各部分 零件的 刚度和 强度 。 例如 ， 连杆 小头横 截面增 大 ， 整个 气缸体 采用曲 面型设 计 ， 形成 不断弯 曲的波 浪形 ， 而不 是简单 的大平 面 。 在气 缸体的 内壁和 各缸之 间的隔 板上分 别加加强 筋和行 架结构 。 在满 足铸造 要求的 条件下 ， 基本 壁面要 尽可能 薄 ， 减轻 气缸体 的重量 ，但局 部要加 厚，特 别是在 气缸体 的上下 平面和 前后壁 面要加 厚 。主要 载荷尽 可能直 线传递 ， 避免 产生附 加弯曲 和扭矩 。 气缸 体的过 渡圆角 要圆本科生毕业设计（论文），角 度不能 太小， 不能为 直角。 柴油 机的动 力性能 通过参 数功率 、 扭矩 、 转速 来体现 ， 并且 功率正 比于扭矩和 转速。 增大扭 矩或增 加转速 可提高 功率， 从而提 高动力 性能。 柴油 机的动 力性能 通过参 数功率 、 扭矩 、 转速 来体现 ， 并且 功率正 比于扭矩和 转速。 增大扭 矩或增 加转速 可提高 功率， 从而提 高动力 性能。柴油 机经济 性能柴 油 机 的 经 济 性 能 主 要 通 过 柴 油 每 马 力 小 时 和 机 油 每 马 力 小 时 的 耗 油 量来 衡量 。 柴油 平 均每 马 力小 时 的耗 油 量为 160 ， 机油 平 均耗 油 量则 为4 5 。为提 高柴油 机经济 性能， 可通过 以下方 式提高 ：（ 1）进 气量（ 即充气 系数 空气 滤清器 有足够 大的过 滤面积 ， 孔的 大小及 密度要 合适 ； 进气 管道要有 足够大 的断面 面积 ， 曲率 半径尽 量要圆 滑 ， 表面 也要光 滑 ； 进 、 排气 门有足 够大的 面积 ， 进气 门直径 应大于 排气门 直径 ； 排气 系统 、 消声 器要合 理 ，排气 道必须 弯道最 少，表 面光滑 ，以使 空气畅 通流出 。 （ 2）燃 油供给 系统 增加 供油量 可通过 增加喷 油泵柱 塞直径 即可 ； 喷雾 质量要 高 ， 雾化 效果好 ，射程 足够。（ 3）配 气系统 改变 凸轮结 构，采 用高次 方凸轮 ； 时间 断面面 积应最 大； 开启 、 关闭时 间要适 时。 （ 4）减 少功率 损失， 提高机 械效率 零部 件间隙 选择要 合适； 零部 件的材 料选择 要正确 ，在保 证强度 、 刚度、 硬度的 条件下 ，还要 保证其 磨合性 能最佳 ； 附件 的选择 要合适 ，比如 ：风扇 直径、 机油泵 的大小 等； 润滑 油选择 要恰当 。三、 4110型柴 油机性 能参数气缸 数目 :4个；机器 型式： 水冷四 冲程直 列涡流 式燃烧 室；气缸 直径： 110科生毕业设计（论文）程： 150定 功率： 60定 转速： 1500 m 发火 次序： 1缩 比： 17： 1；活塞 平均速 度： 7.5 效压 力： 润滑 油消耗 率： 5 ；燃油 消耗率 ： 200 ；喷油 提前角 ：上止 点前 22 2 ；润滑 压力： 3 2柴油 机总重 量： 815形 尺寸（ 长 高 ） ： 1296气 定时： 进气门 上止点 前 20 4关： 下止点 后 40 4排气 门 下止点 前 60 4关： 上止点 后 10 4 。本科生毕业设计（论文） 4110型柴 油机 的结 件包 括机体 （气缸 体 ） 、气 缸套、 气缸盖 、油底 壳等零 件 ，是柴 油机的 固定部 分。 一、 机体机体 的主要 功用：（ 1） 支承 柴油机 所有的 运动件 ，使它 们在工 作时保 持相互 准确的 位置；（ 2） 在机 体上加 工有水 道和油 道，保 证各零 件工作 时必要 的冷却 与润滑 ；（ 3） 安装 柴油机 各辅助 系统部 件；（ 4） 作为 柴油机 使用安 装时的 支承， 将柴油 机固定 在底盘 或支架 上。机体 一般采 用铸铁 制成 。 气缸 套嵌入 机体内 ， 在气 缸套与 机体壁 之间行 程冷却 水套 ， 通过 机体上 平面上 的孔与 气缸盖 的水套 相通 。 机体 前端的 箱体内 安装传 动齿轮 和润滑 油泵 ； 后端 则为动 力输出 端 。 喷油 泵装在 机体左 侧 （ 从飞 轮端观 察 ） ，在 装喷油 泵的座 孔下面 ，有安 装凸轮 轴和滚 轮轴的 轴承孔 。机体 的左侧 中部有 两个进 水孔 ， 冷却 水即由 此引入 ， 机体 两侧都 有盖板 ， 揭开 盖板可以检 测曲轴 连杆机 构和轴 承情况 。图 缸体的结构型 式本科生毕业设计（论文） 缸体 气缸 体部分 作用是 用来安 装气缸 套及其 附件 ， 要求 其对气 缸套有 可靠的 冷却条 件。 4110型 柴油 机 采用 水 冷式 柴 油机 气 缸体 ， 如图 。 依 靠流 经 气缸体内 部的冷 却水进 行冷却 。 气缸 体内部 铸有冷 却水腔 。 冷却 水腔构 成型式 是整个气 缸套座 孔内为 一整体 空腔， 与气缸 套外壁 构成一 个环形 空间。气缸 体的顶 部装有 气缸盖 螺栓 ， 用作 固定汽 缸盖 。 为保 证气缸 盖可靠 地密封， 防止螺 栓松脱 ，气缸 盖螺栓 与气缸 体的连 接都采 用锁紧 措施固 定。2曲 轴箱 机体 曲轴箱 部分的 主要作 用是支 承曲轴 ， 使柴 油机各 运动件 在工作 过程中保持 一定的 相对位 置。 曲轴 箱结构 可分为 悬挂式 、龙门 式、底 座式。 而 4110型柴 油机采 用龙门式， 龙门式 的曲轴 箱的主 轴承座 为一整 体结构 ，与曲 轴箱横 隔板连 成一体 。 曲轴安 装是从 机体轴 向端面 穿入。 龙门式 的结构 特点是 ：刚性 最好， 结构紧 凑 ，可大 大缩短 柴油机 轴向尺 寸 ， 机体 下平面 的密封 也最简 单 ， 但重 量最重 ， 并且曲轴 拆装困 难。曲 轴箱为 铸铁件 。为保 证主轴 承座孔 在工作 时具有 一定的 几何精 度 ， 除要 求主轴 承座与 盖具有足 够的刚 度外 ， 还必 须保持 两者之 间可靠 地连接 。 因此 ， 装配 时主轴 承螺母必须 严格按 照规定 扭紧力 矩旋紧 。 要使 主轴承 座孔保 持必要 的几何 精度 ， 除扭 紧力矩 的要求 外 ， 还要 求主轴承盖 具有可 靠额定 位，以 防止位 置发生 错移。 常见的 主轴承 盖定位 方式有 ： 侧面定 位、套 筒定位 、锯齿 面定位 ，本设 计为侧 面定位 。二、 气缸 套气缸 套的主 要功用 ：（ 1） 与活 塞、气 缸盖构 成气体 压缩、 燃烧和 膨胀的 工作空 间；（ 2） 作为 活塞往 复运动 的导向 面；（ 3） 向 周 围 冷 却 介 质 传 递 一 部 分 热 量 ， 以 保 证 活 塞 组 件 和 气 缸 套 本 身 在 高温、 高压环 境中正 常的工 作。气缸 套的结 构应满 足以下 要求：本科生毕业设计（论文）)有足 够的强 度，能 承受热 负荷和 机械负 荷作用 ；(2)内表 面具有 较高精 度、光 洁度和 耐磨、 抗腐蚀 的能力 ；(3)外表 面对冷 却水应 有一定 抗腐蚀 能力；(4)应保 证对气 缸工作 容积及 冷却水 具有可 靠的密 封。气缸 套一般 采用高 磷铸铁 和球墨 铸铁。气缸 套的内 壁为一 光滑的 圆柱面 ， 具有 较高的 精度和 光洁度 。 气缸 套的上端有 一凸缘 作为气 缸套安 装定位 用 ， 安装 时凸缘 下端面 与机体 缸套座 孔上端 面应紧 密贴合 ，上端 面则与 气缸盖 下平面 紧密贴 合，在 两贴合 面中间 加有垫 片 ，以密 封气缸 工作容 积及冷 却水腔 ，如图 气缸 套外圆 有上定 位面和 下定位 面 。 上定 位面直 径略大 ， 与气 缸套座 孔尺寸配 合较紧 密 。 下定 位面与 座孔配 合较松 ， 通常 装有橡 胶密封 圈以密 封冷却 水腔， 并减震 ，减少 冲击力 、磨损 和穴蚀 。 三、 气缸盖气缸 盖压在 气缸套 上凸缘 平面上 ， 用气 缸盖螺 栓紧固 在气缸 体上 。 它的 主要功 用：（ 1） 密封 气缸， 与气缸 套、活 塞构成 燃烧室 空间；（ 2） 构成 柴油机 的进、 排气通 道；缸套各部分示意图上支撑(轴向定位)径向定位气缸垫25下支撑总高度文）3） 柴油 机很多 零部件 安装在 气缸盖 上 ， 如进 排气门 、 气门 摇臂 、 喷油 器等气缸 盖结构 必须满 足以下 要求：(1)具有 足够的 强度和 刚度， 以保证 在气体 压力和 热应力 作用下 可靠地 工作，并与 气缸套 接合面 具有良 好的密 封性；(2)气缸 盖内的 进排气 通道应 使气体 通过时 流动阻 力最小 ；(3)具有 可靠的 冷却， 以保证 安装在 气缸盖 上面的 各零部 件可靠 地工作 。气缸 盖采用 球墨铸 铁制成 。 气缸 盖结构 型式分 为单缸 式，即 每个气 缸有一 个单独 气缸盖 ；双缸 式 ， 即每 两个 气 缸共 用 一个 气 缸盖 ； 多缸 式 ，即 没 拍气 缸 共用 一 个气 缸 盖。 4110型柴油 机采用 单缸式 。气缸 盖底平 面压在 气缸套 上凸缘 平面上 ， 两者 之间装 有气缸 垫 ， 用以 密封燃烧 室。底 面上有 气门座 孔，通 过内部 的气道 ，将燃 烧室空 间与大 气相通 。气缸 盖内布 置有冷 却水腔 ， 冷却 水从气 缸盖地 步串水 孔进入 水腔 ， 然后 从气缸 盖顶部 回水孔 流回散 热水箱 。四、 油底壳 油底 壳的作 用封闭 曲轴箱 ， 防止 赃物进 入柴油 机机体 内 。 同时 ， 收集 和贮存由 柴油机 各摩擦 面流回 的机油 ，以供 润滑系 统用。 油底 壳用钢 冲压而 成。油底 壳结构 简单 ， 是由 一个盆 状薄壳 体构成 ， 上面 装有防 泡板 、 放油 口以及用 来检查 油面高 度的游 标尺等 。杆机 构是由 活塞组 、连杆 组、曲 轴和飞 轮等部 件所组 成。一、 活塞组 活塞 组由活 塞、活 塞环、 活塞销 等零件 组成， 如图 活塞 组的功 用1） 与气 缸套、 汽缸盖 构成气 缸工作 容积和 燃烧室 ，依靠 活塞上 下移动 ，使气缸容 积周期 地改变 着 ， 从而 实现柴 油机的 进气 、 压缩 、 膨胀 、 排气 等过程 。2） 承受 燃气的 压力作 用，并 通过连 杆传给 曲轴。本科生毕业设计（论文）密封 气缸， 防止燃 气漏入 曲轴箱 内，并 阻止过 多的机 油窜入 气缸内 。活塞 组的工 作要求1）活 塞承受 着很高 的气体 压力作 用，要 求活塞 应具有 较高的 强度。2）活 塞组承 受着往 复惯性 力的作 用，要 求活塞 组在保 证足够 强度的 前提下 ，尽量 减轻重 量。3）活 塞组承 受高温 燃气的 加热作 用，要 求受热 后材料 强度降 低尽量 小。4）活 塞组沿 气缸内 壁高速 往复运 动，有 承受连 杆摆动 运动时 的侧压 力作用 ，引起 严重的 磨损， 要求活 塞组各 零件具 有良好 的耐磨 性。 铝合 金制成 ， 装有 三道气 环和两 道油环 ， 第一 道气环 的圆柱 形外表面镀 多孔性 铬 ， 这样 可使气 缸套和 活塞环 的磨损 大大地 降低 。 有一 道油环 位于活塞 销座的 下面， 油环环 槽内钻 有径向 的导油 孔，槽 下倒角 上也有 斜油孔 ， 都是引 出润滑 油用的 。活塞 结构如 图 铝合 金的特 点是 ： 比重 小 ， 仅为 铸铁的 三分之 一 ； 导热 性好 ， 导热 系数比铸 铁 高 1 2倍 ； 加 工 工 艺 性 好 ； 耐 磨 性 好 。 其 主 要 尺 寸 为 ： 活 塞 总 高 度H=130压缩 高 度1H=70火力 岸 高度 h=20活塞 销 直径 d=38塞 裙部的 长度2H=80塞 顶的工 作可靠 性 ， 很大 程度上 取决于 它的散 热效果 。 活塞 顶所吸 塞组1233451文）要是 通过活 塞环传 给气缸 套 ， 再由 气缸套 外面的 冷却水 带走 。 此外 还借助于 飞溅到 活塞内 腔的机 油带走 一部分 热量 。 有的 活塞在 顶部内 壁上设 有加强筋， 一方面 用以提 高活塞 顶的强 度；另 一方面 又可使 活塞顶 散热面 积增加 。裙部 是活塞 往复运 动的导 向部分 。 由于 连杆的 摇摆运 动 ， 而产 生活塞 对其港币 的侧压 力 。 为使 活塞裙 部承受 侧压力 的两侧 承压均 匀 ， 并使 裙部与 缸壁间保持 最小而 又安全 的间隙 ，要求 活塞在 工作时 必须具 有正确 的圆柱 形。塞外形形状示意图圆 锥体圆 45全部环槽全部环槽上下平面上下平面下端尺寸孔2 45端向上 端向上两边相同放大 放大销孔中心线其余本科生毕业设计（论文）塞结 构厚度 很不均 匀 ， 工作 时在气 体压力 、 侧压 力和热 负荷的 作用下 ， 活塞 外形产 生很大 变形 。 从活 塞高度 方向来 看 ， 活塞 顶部受 到热负 荷和气体压 力作用 大 ， 变形 也大 ， 而裙 部变形 小 ； 从活 塞销座 处来看 ， 沿活 塞销轴 向的变 形要比 销轴垂 直方向 大得多 。 因此 ， 为使 活塞工 作时 ， 在上 述负荷 作用下发生 变形后 ，形成 正确的 圆柱形 ，就必 须在常 温下将 活塞加 工成圆 锥体形 状 ，是变 形较大 的顶部 尺寸比 裙部小 些 ,如图 同时 在活塞 销座处 ，使变形较 大的销 孔轴线 方向尺 寸比垂 直方向 小些 ， 形成 一椭圆 形 。 使活 塞在外 负荷作用 下变性 后，形 成圆柱 体形状 。 活塞 环的功 用 ： 气环 的功用 是密封 气缸 ， 防止 燃气漏 入曲轴 箱 ； 比传 送活塞顶 部所吸 收的热 量 。 油环 的功用 是将气 缸壁上 过多的 润滑油 刮下 ， 防止 机油窜入 燃烧室 。活塞 环的工 作要求 ： 活塞 环在自 由状态 下外形 不是整 圆 ， 而是 比气缸 直径大的 开口环 。 它装 在活塞 环槽里 ， 并随 同活塞 装入气 缸内 ， 依靠 自身弹 性保持着外 圆工作 面与气 缸壁紧 密贴合 。 工作 时 ， 活塞 环受到 高温燃 气的而 符合影 响 ， 特别 是第一 道气环 ， 活塞 所传 递全 部 热量 的 40 50 要通 过 它传 到 气缸 壁 上去 。 高温 使 环的 弹 性和 疲劳强 度大大 削弱。活塞 工作环 境的润 滑条件 又受到 限制 ， 使活 塞环产 生严重 的磨损 ， 并造 成很大 磨损功 率损失 ， 一般 柴油机 总摩擦 功率损 失有一 半以上 是由活 塞环所 造成的。 因此 ， 要求 活塞环 具有较 高的密 封性能 ； 有利 于磨合 ； 有较 强的抗 熔着磨损能 力。 活塞 环用特 种铸铁 制成， 气环的 截面呈 矩形。 油环的 外表面 有环形 槽 ， 槽底有 穿通的 开口 ， 用来 引出积 聚在槽 内的润 滑油 。 环的 开口都 是直的 ， 在将 活塞装 入气缸 套时 ， 活塞 环开口 在槽内 的位置 应该依 次错开 ， 互隔 120 ， 并且开口 应避开 销孔位 置。 活塞 销的功 用是连 接活塞 与连杆 ，将活 塞承受 的力传 给连杆 。本科生毕业设计（论文）承受 着复杂 的力的 作用 ， 这些 力的大 学大小 和方向 都在不 断地改 变着 。 它还 受到活 塞传来 的高温 影响 ， 润滑 条件又 很差 。 因此 要求活 塞销具 有很高的 强度、 韧性好 、买模 型好、 重量轻 。 活塞 销用低 碳钢制 成 ， 表面 渗碳淬 硬 。 在取 出和装 入活塞 时 ， 要现 将活塞放在 水中加 热到 90 120 ， 然后 用木锤 轻轻敲 进或敲 出 ； 不可 强行敲 打或硬压。 活塞销 两侧用 挡圈锁 住，防 止其轴 向移动 。为了 考虑到 运转平 稳，因 此 ，在 同 一 台 柴 油 机 中 ， 各 活 塞 重 量 相 差 不 大 于 10克 ， 连 杆 重 量 相 差 不 大 于 20克。活塞 销结构 为一中 空的圆 柱体 。 外圆 有很高 的精度 和光洁 度 ， 不允 许有钻孔 、 开槽 或出现 梢纹 、 缺口 现象 ， 内控 做成圆 柱形 、 圆锥 形或圆 柱与圆 锥组合形。 活塞 销的连 接方式 有三种 ： （ 1） 活塞 销固定 在活塞 销座上 ； （ 2） 活塞 销固定在 连杆小 头中 ； （ 3）活 塞销浮 动于销 座及连 杆小头 中，称 作浮动 式活塞 销 。浮动 式活塞 销的连 接方式 特点 ： 结构 简单 ， 工作 中又能 在销座 中产生 缓慢的 转动， 使磨损 均匀， 此外由 于活塞 销载荷 分布均 匀，可 提高活 塞销的 疲劳强 度 。45 两端45文）连杆组 连杆 是由连 杆体 、 连杆 盖 、 连杆 螺栓 、 螺母 、 连杆 轴瓦 、 小头 铜套等 部分组成 ，如图 连杆 的作用 是连接 曲轴和 活塞 ， 把作 用在活 塞上的 力传给 曲轴 ， 将活 塞的往复 直线运 动转变 成为曲 轴的旋 转的运 动。 连 杆 在 工 作 时 进 行 着 复 杂 的 摆 动 运 动 ， 同 时 还 承 受 着 活 塞 传 来 的 气 体 压力 、 往复 运动惯 性力和 它本身 摆动运 动时所 产生的 惯性力 的作用 ， 这些 作用力的大 小和方 向不断 的变化 着。因此 ， 要求 连杆应 具备做 够的强 度和刚 度 。 为了 减轻惯 性力的 影响 ， 应尽量减 轻连杆 的重量 。连杆 一般用 中碳钢 模锻或 球墨铸 铁制成 。 连杆 的构造 ：头 连杆 小头是 连杆与 活塞销 相连接 的部分 。 它的 作用是 通过活 塞销与 活塞组相连 ， 将作 用于活 塞上的 气体压 力和往 复惯性 力传递 给连杆 。 工作 时连杆 小头在活 塞销上 作摆动 运动。连杆 小头一 般都做 成空心 圆柱体 形状 ， 下端 与连杆 身连成 一体 。 连杆 小头孔中 装有铜 套，通 常用铝 青铜或 锡青铜 制成 。连杆 小头直 径 40减 少连杆 铜套与 活塞销 之间摩 擦，要 求铜套 处必须 具有一 定润滑 条件 。常用 有以下 润滑方 式：1） 飞溅 润滑 在连 杆小头 上方或 侧边钻 有集油 孔 ， 曲轴 箱内飞 溅起的 润滑油通 过此孔 进入衬 套工作 面，以 供润滑 。2） 强制 润滑 在连 杆杆身 内钻有 有空 ， 将连 杆大头 与连杆 小头连 通 ， 润滑油通 过此孔 从连杆 轴颈处 压送到 连杆小 头。身 连杆 杆身是 大头与 小头之 间的连 接部分 。 通常 都做成 “ 工 ” 字型 截面的 直杆 。 因为
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