本科毕业设计-柴油机曲轴设计

1 前言1.1 柴油机与曲轴1.1.1 柴油机的工作原理 柴油机的每个工作循环都要经历进气、压缩、做功和排气四个过程。 四行程柴油机的工作过程：柴油机在进气冲程吸入纯空气，在压缩冲程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa 以上，通过喷油器以雾状喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。压缩终了时气缸内空气压力可达 3.5～4.5MPa，温度高达 476.85℃～726.85℃，极大地超过柴油的自燃温度，因此柴油喷人气缸后，在很短的时间内即着火燃烧，燃气压力急剧达到 6～9MPa，温度升高到 1726.85℃～2226.85℃。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转做功。废气同样经排气门、排气管等处排出。四行程柴油机的每个工作循环均经过如下四个行程：（1）进气行程 在这个行程中，进气门开启，排气门关闭，气缸与化油器相通，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方容积增大，气缸内产生一定的真空度。可燃混合气被吸人气缸内。活塞行至下止点时，曲轴转过半周，进气门关闭，进气行程结束。 由于进气道的阻力，进气终了时气缸内的气体压力稍低于大气压，约为 0.07～0.09MPa。混合气进入气缸后，与气缸壁、活塞等高温机件接触，并与上一循环的高温残余废气相混合，所以温度上升到 96.85℃～126.85℃。 （2）压缩行程 进气行程结束后，进气门、排气门同时关闭。曲轴继续旋转，活塞由下止点向上止点移动，活塞上方的容积缩小，进入到气缸中的混合气逐渐被压缩，使其温度、压力升高。活塞到上止点时，压缩行程结束。 压缩终了时鼓，混合气温度约为 326.85℃～426.85℃，压力一般为 0.6～1.2MPa。 （3）做功行程 活塞带动曲轴转动,曲轴通过转动把扭矩输出。（4）排气行程 进气口关闭，排气口打开，排除废气。由上可知，四行程汽油机或柴油机，在一个工作循环中，只有一个行程作功，其余三个行程作为辅助行程都是为作功行程制造条件的。因此，单缸发动机工作不平稳。现代汽车都采纳多缸发动机，在多缸发动机中，所有气缸的作功行程并不同时进行，而尽可能有一个均匀的作功间隔，因而多缸发动机曲轴运转均匀，工作平稳，并可获得足够大的功率。例如六缸发动机，在一个工作循环中，曲轴要旋转720°，曲轴转角每隔120°就有一个气缸作功。 1.1.2 曲轴曲轴是柴油机曲轴连杆机构的重要零部件，将作用在活塞上的气体压力变为绕其本身轴成的力矩，再通过飞轮传给传动系统，即将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动通过...