缸体设计指南PPT课件

1、.1，气缸设计指南，2，摘要，1，速记，2，功能，3，结构，4，设计要点，3.1结构形式，3.2主要部件，4.1整体机械布置，4.2结构强度和刚度，4.3冷却问题，4.4通风要求，3，5，设计阶段，5.1结构参数确定，5.2主要组件设计，5.2.1气缸体，曲轴箱，水套，回油和通风，砂芯，车轮布置，4，5.2.2气缸套，5.2.3框架，5.2.4主轴承盖，5，1，简要说明，商用车辆开发计划，结合柴油机设计发展趋势，编写该缸设计指南。本指南主要涵盖商用车辆柴油机气缸体的功能、结构、工艺、材料、设计要点、设计阶段等，通过规范和记录气缸体设计中参考的设计标准、基本参数的选择、气缸体所需的实验、测试等，

2、整合了商用车辆柴油机的设计和开发工作。6，2，功能，气缸组是引擎的外壳和骨架，气缸组的内部和外部布局安装了引擎的所有基本主要组件。气缸体的内部安装包括润滑炉、冷却液室、曲柄和连杆机构等。外部安装包括气缸盖组件、齿轮室(或链轮室)、飞轮壳(或变速器组件)、油冷却和过滤器、油盘、油收集器附件驱动轮系统和安装支架等组件。7，3，结构，3.1结构，圆柱结构一般分为2等分曲轴中心线和圆柱底平面在同一平面上。门架曲轴中心线与圆柱体地板平面不在同一平面上。隧道曲轴中心孔完全放置在气缸体内部。对于结构强度，最好的隧道，门架，最差的平分；二等式是结构上最简单的，其次是龙门式，隧道最复杂。商业车辆由于柴油机的热负

3、荷、机械负荷和工作环境恶劣，商业车辆用柴油机气缸体材料基本设计为铸铁，采用封闭水套结构、干式气缸套或湿式气缸套设计，还采用缸套结构，例如我们部门开发的第一个柴油机496A气缸。8，3.2主要部件，目前我们部门开发并进入试生产阶段的只有496A型发动机；因此，气缸体的主要部件只有对496A气缸体的简单介绍。9，4，设计点，4.1整个机械布局，整个机械布局大致概括如下：车辆的发动机布置，气缸部件的布置。在车辆上放置发动机，由于发动机运行时振动，必须保证发动机气缸体等部件和车辆机舱内部部件之间的一定间隔，设计经验值基本为前后间隔25mm，上下间隔25mm，左右间隔19mm。运动零件和气缸体之间的最小

4、间隙(例如气缸体的零部件放置、气缸体内部、曲柄和连杆机构)必须至少保持5mm。10，气缸外部、高压燃油泵、空调压缩机、动力转向泵、起动机、发电机等周边配件和气缸之间也要保持一定的合理间距。发动机安装支架通常固定在气缸上，因此必须在气缸上留出足够的外部空间来设计安装支架的螺栓和定位符。在气缸体布局设计阶段，结合上述几个条件约束，必须充分考虑车辆和发动机各部件的空间布局。11，4.2结构强度和刚度，柴油机燃烧爆炸压力高，气缸体应力更复杂。特别是，必须具有足够的强度和刚度，以确保气缸体的几何图元、气缸体和零部件之间的正确配合关系。气缸体强度弱，气缸体早期形成裂纹和损伤；气缸体刚度弱会使各个应力部分变

5、形，破坏零部件之间的适当配合关系，加速零部件损坏，降低发动机性能，损坏发动机。，12，在设计初期，如何分析和测量气缸体的强度和刚度，尽量避免这种情况？可以从设计经验中合理吸取教训，通过成熟的经验减少设计工作，提高设计开发的效率；进行设计完成的气缸体模型的有限元分析，适当修改薄弱环节，提高气缸体的强度和刚度。13，4.3冷却问题，柴油机的热负荷比汽油发动机高，因此，有必要确保流向每个缸的冷却剂与水温均匀一致；因此，设计合理高效的气缸水夹克是解决发动机冷却问题的先决条件。循环冷却水应去除气缸孔(或缸套)内壁的热量，并使制冷剂过度冷却，以免燃烧低热量。水套内不应有保存水或水蒸气的死区，因此在可能发生

6、这种死区的区域，增加设计水洞，连接到气缸盖。水套设计还可以分析设计模型的传热系数和流速，修改最佳设计结构，提高气缸体的冷却效果。14，4.4通风要求，石油和天然气的来源，缸内高温润滑剂产生蒸汽；燃烧室内部高温高压气体，从活塞环口到曲轴箱内部少量串。为什么进行通风结构设计？由于曲轴箱内部油气，内部压力失去与外部环境的压力平衡；压力不平衡后石油和天然气泄漏到大气中，石油也会逸出，严重的情况下会影响发动机正常运行。15，通风回流结构设计点，曲轴箱内部压力应小于约25mbar，回流通道避免温度高的排气侧，尽可能设计在入口侧；通风线路将石油和天然气引入进气歧管，燃烧到燃烧室。重量减轻4.5，车辆轻量化设

7、计趋势，商用车柴油机气缸体材料高强度，铸造性能好，成本低的铸铁，气缸重量占机器总重量的40%左右。充分利用合理的气缸结构、金属材料的抗变形能力，确保刚度，适当减小壁厚(铸铁气缸壁厚的经验值为5mm)，减小气缸体的泡沫尺寸是减少气缸体和整个机器重量的有效方法。16，5，设计阶段，确定5.1结构参数，气缸形态，气缸数，冲程，气缸直径，气缸中心距离，鼻区，商业柴油机设计倾向，大缸直径小冲程气缸直径比一般在0.92 1.08之间；考虑产品系列化生产后，气缸体可扩展；鼻区设计略大于理论值。小型气缸体结构。17，5.2主要部件设计，5.2.1气缸体，曲轴箱，曲轴箱结构设计，重要的影响因素是连杆的整体运动轨

8、迹，即连杆的包络。曲轴箱内壁和连杆包络间隙的设计经验值大于5 mm。曲轴箱内部水平轮廓，连杆的轨迹，18、水套、水套形式开放、封闭、水套设计要求，1、活塞在上部停止点时，第一活塞环必须有水套以冷却；2、封闭水套在两筒之间必须有水套，往往增加清澈的沙洞，不利于开口模型；3、封闭水套在两筒之间必须有水套，往往增加清澈的沙孔，不利于开口模型；当前主流设计理念，一般意义上，两缸之间加工斜水洞而不是水套；通常设计在气缸前端，通过气缸盖、气缸盖水孔，第一个水泵进入气缸盖，实现整机冷却；商用柴油机热负荷，机械负荷大，结构强度和刚度大，基本采用封闭水套结构。19、油电路、气缸孔、主轴承孔、摇臂轴、摇臂、增压器

9、、发电机真空泵等为需要润滑的零部件提供高压油通道的油电路功能。有时根据实际设计布局的需要，在主油通道外添加辅助油通道设计，以满足供油需求；油线布局，1，油泵一般设计布局气缸体，曲轴前端直接驱动；2，为了防止润滑效果中的油温度过高，主油和油过滤器通常放置在气缸体的进气侧。，20，油和通风，油通风的重要性，1，将运输到气缸盖的润滑剂回流到油盘；2、保持气缸内外环境的压力平衡；21，砂芯，砂芯配置，水套芯，通风回孔芯，内部模具，外部模具等部分。配置取决于实际生产浇注方法、制造工艺和正在开发的产品结构的复杂性。如果在砂型芯设计期间选取分型线和拔模角度，则必须根据实际设计情况使各个型芯自由成型。22，齿

10、轮传动装置布置，符合车辆要求，齿轮箱放置在气缸背面，电源输出方便。确认驱动整个机器的必要性，每个元件的空间配置彼此之间有一定的合理间距。23，5.2.2气缸套，气缸套形式，干式气缸套，无湿式气缸套或气缸套，气缸套作用，增加气缸套孔的耐磨性，提高气缸体的刚度和强度。材料和结构，材料一般是灰铁，薄壁缸套是钢。壁厚必须大于2mm，气缸套高度通常是笔划的1.5倍。24，5.2.3框架，框架的设计要求，圆柱结构的大尺寸，门架结构的气缸体，不使用框架结构；1，大型框架，加工过程的平整度是限制加工质量的重要因素，不易采用框架结构。2，龙门汽缸缸体本身的结构决定不采用框架。框架应安装主轴承盖螺栓和框架螺栓，框架设计确保气缸体的强度和刚度，结构上应充分考虑整个机器的重量减少。作为气缸体一部分的框架、结构设计、功能等都要在气缸体设计和开发过程中考虑，该模型的分析也与气缸体一起进行。25，5.2.4主轴承盖和主轴承盖与框架一样，受到曲柄和连杆机构的作用力。主轴