文档介绍:第三章 各系统的设计及主要零部件的结构特点
3. 1 活塞组
活塞组包括活塞,活塞销和活塞环。它们在气缸里做往复惯性运动,活塞主要作用是承受气缸的气体压力,并将此力通过活塞销传给连杆,以次推动曲轴旋转。它还和气缸壁面一起活动个耐磨铸铁环座, 环座的截面形状一般为梯形, 这使铝合金冷却时沿径向收缩,以卡紧环座。
3)活塞裙部:活塞裙部指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分,它包括装活塞销的销座孔。它对活塞在气缸内的往复运动起导向作用,并承受侧压力。所谓侧压力是指在压缩行程和作功行程中,作用在活塞顶部的气体压力的水平分力使活塞压向气缸壁。
设计裙部要注意:
活塞裙部应该预先做成椭圆形。由于活塞裙部的厚度很不均匀,活塞销座孔部分的金属厚,受热膨胀量大,沿活塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。另外,裙部承受气体侧压力的作用,导致沿活塞销轴向变形量较垂直活塞销方向大。这样,如果活塞冷态时裙部为圆形,那么工作时活塞就会变成一个椭圆,使活塞与气缸之间圆周间隙不相等,造成活塞在气缸内卡住,发动机就无法正常工作。因此,在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形状,工作时才趋近正圆。
活塞裙身要预先做成阶梯形,锥形。活塞沿高度方向的温度很不均匀,活塞的温度是上部高、
下部低, 膨胀量也相应是上部大、 下部小。 为了使工作时活塞上下直径趋于相等, 即为圆柱形,就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形或者锥形。
3. 2 连杆组
连杆组包括连杆体,连杆盖,连杆螺栓,和连杆轴瓦。而连杆体又包括连杆大头,连杆小头和杆身。连杆的作用是能够将活塞的往复惯性运动转变为曲轴的旋转运动,并把作用于活塞组上的力传给曲轴。
连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷。因此设计时要保证连杆有足够的疲劳强度和结构刚度。如果强度不够,会发生连杆大头,连杆螺栓或杆身的断裂;如果刚度不够,会使曲轴连杆机构的工作受影响。连杆一般都采用优质中碳钢,合金钢经模锻或辊锻而成,然后经机加工和热处理,毛坯要经调质处理,非加工表面通常要喷丸强化。
1、连杆设计的主要尺寸:
[4]
(1)连杆长度 L( 连杆大小头的空中心距 ) :
L=210mm,通常用连杆比 = r/L 来说明,
越大,连杆越短,可以降低发动机的总高度,减
轻运动间重量和整机重量。但连杆过短会引起活塞侧压力的加大,会增加活塞与汽缸的摩擦
和磨损,实验证明,直到 =1/3 时这种一向都不太大。
(2)连杆小头的结构设计:
1)小头轴承孔直径 d: d=42 mm
2)小头宽度 B1:根据《柴油机设计手册》 ,B1 范围在( )d 之间,小头设计成斜面形
状 , 这样可以增加活塞销座和连杆小头的支承面积,有强化作用。取小头最小宽度 31mm,
小头最大宽度 40mm。
3)小头外径 D1:根据《柴油机设计手册》 , D1 范围在( ) d 之间,取 D1=60mm。
4)小头衬套厚度 :根据《柴油机设计手册》 , 范围在 (-)d 之间 , 取 =2mm。
5)小头成衬套外径 d1:根据《柴油机设计手册》 , d1= d +2* ,得 d1=46 mm。
6)小头衬套宽度:在通常情况下,衬套和小头制成同样宽度。
连杆小头与活塞销相连接,与活塞一起做往复运动。连杆小头孔要有足够的壁厚外,还要特别注意小头到杆身过渡的圆滑性,这个过渡结构决定小头的刚度及支承情况,对小头变形和应力有很大影响,应该尽量减小圆弧处的应力集中。
3)杆身的结构尺寸:
连杆杆身采用“工”字形截面,这样有助于杆身向小、大头的过渡,这种杆身在较小的重量下能得到较大的刚度。
1)杆身断面的平均高度 H:根据《柴油机设计手册》 , H 范围在 (-)D 之间,取 H=34mm。
2)连杆厚度 B:根据《柴油机设计手册》 , H/B 范围在 之间,取 B=25 mm。
为使连杆从小头到大头传力比较均匀,把杆身断面
身到大头的过渡采用了较大的过渡圆。
(4)连杆大头的尺寸及结构:
H 设计成从小头到大头逐渐加大,在杆
1)连杆大头轴瓦厚度 :取 =
2)连杆大头轴承孔内径 D2:根据连杆轴颈直径有 Dp=74+2* =79 mm。
)连杆大头轴承外径 D3:取 D3=86 mm 。
)连杆大头宽度 B3:取 B