机械类毕业设计-曲轴飞轮组课程设计汇编.docx

《机械类毕业设计-曲轴飞轮组课程设计汇编.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械类毕业设计-曲轴飞轮组课程设计汇编.docx（74页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、天库大孝内燃机课程设计说明书学专年姓院业级名机械工程学院热能与动力工程2009 级.付曦指导教师高文志谭从民刘月辉2013年3月25日及库大孝内燃机课程设计说明书题目：基于三维有限元法的曲柄销圆角应力分析学生姓名 付.曦 学院名称 机械工程学院专 业 热能与动力工程学,号.号09201257.目录一、概述41.1 2100T柴油机的基本参数41.2 2100T柴油的整机特点4二、课程设计的对象及流程6三、曲轴三维模型的建立6四、曲轴有限元网格的划分74.1 四面体网格74.2 六面体网格8五、曲轴有限元边界条件的确定85.1 曲轴受力分析85.2 施力曲轴力边界条件105.3 施力口曲轴支撑边

2、界条件 13六、曲轴有限元计算结果分析136.1 材料属性的定义136.2 模态分析146.3 应力分析14七、结论16、概述1.1 2100T柴油机的基本参数缸径 D=100mm；冲程 S= 120mm；压缩比 =16；额定功率Ne=18.4kW；额定转速n=2000r/min；比油耗 ge252g（kW h）曲柄半径R=60mm；连杆长度=200mm ；连杆比入二0. 3；气缸工作容积Vh=兀D2S4=0.0654m2s标定功率为UON m；启动方式为电动或手动；活塞总排量为1.88L；平均有效压力为7.03kg/cm2；活塞平均速度为v为6m/s；润滑系统有压力和飞溅复合式；发火顺序从飞

3、轮端视为12； 标定工况下个温度总管排气温度W520摄氏度（22马力 1500转/分）；机油温度W 100；冷取水出水温度7080；进出水温度W15； 配气定时：（以曲轴转角计）进气门开一一上止点前18 5 ；进气门关一一下止点后52。 5 ；排气门关一一下止点后18 5 ；排气门关上止点后18 5 ；燃油提前角：上止点前2225 ；气门间隙：进气门与摇臂间隙（冷车）一一0.30毫米；排气门与摇臂间隙（冷车）一一 0.35毫米。1.2 2100T柴油的整机特点 外形布置特点2100T型柴油机结构紧凑，外廓尺寸不大。其外形布置的特别之处主要在于进排气门的两侧布置和供油系统和电启动系统的分开布置。

4、2100T型柴油机是顶置式气门机构。与侧置式相比，结构较为复杂，零件数目较多，在高速往复运动中，使震动和噪声增加，可靠性降低。 主要零部件结构特点活塞连杆组活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆螺栓、轴瓦等组成。2100柴油机活塞顶部有一浴盆形深坑，活塞头部加工有安装活塞环的活塞环槽，活塞裙部较长和受侧向里，活塞呈椭圆形。2100型柴油机采用圆柱形中空活塞销，利于减少离心惯性力的影响。一般采用优质低碳钢或低碳合金淬火。曲轴飞轮组曲轴的材料采用高优质的球墨铸铁，制造方便，成本低。曲轴由前端、曲拐、曲轴后端及平衡重组成，主轴颈直径粗而短，以提高刚度，主轴颈为空心，曲柄销也是空心，既可以减少重量，又

5、可以减少离心力。2100型是枣核型空腔。配气正时传动机构凸轮轴上的凸轮通过气门挺柱、气门推杆和摇臂驱动进、排气门，控制进、排气门得开闭时间。机体和凸轮轴前端装有定距环和止推片。承受凸轮轴的轴向推力。其轴向间隙为0.100.24毫米。在机体的主轴承上还有油孔和凸轮轴承孔相通。凸轮轴和喷油泵均由曲轴前端的正时齿轮经过中间惰轮驱动。机油泵则由曲轴正时齿轮通过其下过机油泵上的中间齿轮驱动。气门的材料选耐热、耐磨，耐腐蚀的齿轮。进气门工作温度低，一般采用合金钢。排气门则用耐热合金钢如4CrSi2等。机体组机体内嵌有高磷铸铁制成的湿式汽缸套，其上部的缸套凸缘的下端面边缘在机体缸孔的肩胛上，下部以两只橡胶做

6、的防水圈密封。在机体右侧面有检查窗口，为拆装活塞连杆和检视曲轴连杆机构及轴承。机体上平面除了气缸孔和气门推杆孔外，还有一个通向气缸摇臂轴的润滑油孔及以下与气缸盖相同的冷却水孔。气缸盖装于气缸体上部，用于密封。气缸的上平面与气缸和活塞顶部共同组成燃烧室。气缸盖材料和机体相同，采用灰铸铁。 燃烧系统分析2100T型柴油机燃烧室是深坑形燃烧室，这样燃烧室是不与冷却水直接接触的，可以减少散热损失，燃烧室布置时本要求与喷油嘴以及气缸在同一中心线上。 燃料供应系统柴油机燃料供应系统包括油泵、柴油滤清器、输油泵、柴油细滤器、喷油泵和燃烧室等。柴油由油泵首先进入沉流杯，柴油中的水及其基本机械杂质沉积于杯中，较

7、清洁的柴油经管道流向柴油滤清器。同时设有两级滤清器，分别滤除大小颗粒不同的杂质。经过滤清的柴油由输油泵压入喷油泵内。输油泵的作用是提高泵油的压力，以克服流动阻力，定时定量的向喷油泵供油，输油泵装在喷油泵上，利用喷油泵凸轮轴上的偏心推动压油。柴油进入油泵后，一部分通过柱塞的压缩使油压提高，高压油按各缸工作次序流向各缸喷油器，然后喷入燃烧室进行燃烧，多余的柴油则经回油管流回柴油滤清器。 润滑系统2100T型柴油机的润滑系统为湿式曲轴箱，压力循环与飞溅复合供油式。油底壳内的机油经过吸滤器的滤网被机油泵吸入，再压送至机油滤清器，经过滤清的机油被送入机体内的主油道。机油由此分为两路：一路通至各主轴承，并

8、经过曲轴内侧的油孔到达曲柄销，主轴承上还有油孔与各凸轮轴轴承孔向通。凸轮轴后轴承并有一经过机体与气缸盖到达摇臂轴内的油孔，另一路经过惰轮轴和惰轮轴辐板流出,润滑惰轮轴及传动齿轮。即曲轴、连杆大头、凸轮轴、摇臂等轴承与传动齿轮均为压力润滑；而气缸套与活塞、连杆衬套及活塞销、凸轮表面等处则为飞溅润滑。喷油泵与减速器单独成一系统，另外加油润滑。 冷却系统2100T型柴油机的冷却介质是水，即水冷系统是强制冷却。水冷系统是由散热器、空气-蒸汽阀、风扇、水泵等部件组成。利用装在水流通路内的水泵，向内燃机压力供水，强制冷却。风扇用来增加流经散热器芯部空气的流量，以提高散热器的散热效率。轴后端及平衡重组成，主

9、轴颈直径粗而短，以提高刚度，主轴颈为空心，曲柄销也是空心，既可以减少重量，又可以减少离心力。2100型是枣核型空腔。配气正时传动机构凸轮轴上的凸轮通过气门挺柱、气门推杆和摇臂驱动进、排气门，控制进、排气门得开闭时间。机体和凸轮轴前端装有定距环和止推片。承受凸轮轴的轴向推力。其轴向间隙为0.100.24毫米。在机体的主轴承上还有油孔和凸轮轴承孔相通。凸轮轴和喷油泵均由曲轴前端的正时齿轮经过中间惰轮驱动。机油泵则由曲轴正时齿轮通过其下过机油泵上的中间齿轮驱动。气门的材料选耐热、耐磨，耐腐蚀的齿轮。进气门工作温度低，一般采用合金钢。排气门则用耐热合金钢如4CrSi2等。机体组机体内嵌有高磷铸铁制成的

10、湿式汽缸套，其上部的缸套凸缘的下端面边缘在机体缸孔的肩胛上，下部以两只橡胶做的防水圈密封。在机体右侧面有检查窗口，为拆装活塞连杆和检视曲轴连杆机构及轴承。机体上平面除了气缸孔和气门推杆孔外，还有一个通向气缸摇臂轴的润滑油孔及以下与气缸盖相同的冷却水孔。气缸盖装于气缸体上部，用于密封。气缸的上平面与气缸和活塞顶部共同组成燃烧室。气缸盖材料和机体相同，采用灰铸铁。 燃烧系统分析2100T型柴油机燃烧室是深坑形燃烧室，这样燃烧室是不与冷却水直接接触的，可以减少散热损失，燃烧室布置时本要求与喷油嘴以及气缸在同一中心线上。 燃料供应系统柴油机燃料供应系统包括油泵、柴油滤清器、输油泵、柴油细滤器、喷油泵和

11、燃烧室等。柴油由油泵首先进入沉流杯，柴油中的水及其基本机械杂质沉积于杯中，较清洁的柴油经管道流向柴油滤清器。同时设有两级滤清器，分别滤除大小颗粒不同的杂质。经过滤清的柴油由输油泵压入喷油泵内。输油泵的作用是提高泵油的压力，以克服流动阻力，定时定量的向喷油泵供油，输油泵装在喷油泵上，利用喷油泵凸轮轴上的偏心推动压油。柴油进入油泵后，一部分通过柱塞的压缩使油压提高，高压油按各缸工作次序流向各缸喷油器，然后喷入燃烧室进行燃烧，多余的柴油则经回油管流回柴油滤清器。 润滑系统2100T型柴油机的润滑系统为湿式曲轴箱，压力循环与飞溅复合供油式。油底壳内的机油经过吸滤器的滤网被机油泵吸入，再压送至机油滤清器

12、，经过滤清的机油被送入机体内的主油道。机油由此分为两路：一路通至各主轴承，并经过曲轴内侧的油孔到达曲柄销，主轴承上还有油孔与各凸轮轴轴承孔向通。凸轮轴后轴承并有一经过机体与气缸盖到达摇臂轴内的油孔，另一路经过惰轮轴和惰轮轴辐板流出,润滑惰轮轴及传动齿轮。即曲轴、连杆大头、凸轮轴、摇臂等轴承与传动齿轮均为压力润滑；而气缸套与活塞、连杆衬套及活塞销、凸轮表面等处则为飞溅润滑。喷油泵与减速器单独成一系统，另外加油润滑。 冷却系统2100T型柴油机的冷却介质是水，即水冷系统是强制冷却。水冷系统是由散热器、空气-蒸汽阀、风扇、水泵等部件组成。利用装在水流通路内的水泵，向内燃机压力供水，强制冷却。风扇用来

13、增加流经散热器芯部空气的流量，以提高散热器的散热效率。1) 轴2) 轴3) 轴75mm65mm39mm计点1）曲轴的三维学的 的整三维2）曲柄销及轴 的3）曲柄的曲轴的曲4） 曲柄销的油5） 曲曲柄销圆角对曲轴模分析及曲柄圆角的计有整曲轴 计整曲轴及有限元模型的确曲的三维的曲柄销圆角应力分 计轴 的圆角分析对计的模学 曲轴的曲计曲柄销圆角的应力分析曲柄销圆角 计轴圆角的网格划分整体的网格划曲轴有限元网格的划分四面体网格ProE 的曲轴三维的动划分 件动网格12 曲轴四面体网格 4.1sip.格 导 Patran30 确计有15216 点10 点四面体网格网格 设9223 元1) 轴2) 轴3) 轴75mm65mm39mm计点1）曲轴的三维学的 的整三维2）曲柄销及轴 的3）曲柄的曲轴的曲4） 曲柄销的油5） 曲曲柄销圆角对曲轴模分析及曲柄圆角的计有整曲轴 计整曲轴及有限元模型的确曲的三维的曲柄销圆角应力分 计轴 的圆角分析对计的模学 曲轴的曲计曲柄销圆角的应力分析曲柄销圆角 计轴圆角的网格划分整体的网格划曲轴有限元网格的划分四面体网格ProE 的曲轴三维的动划分 件动网格12 曲轴四面体网格 4.1sip.格 导 Patran30 确计有15216 点10 点四面体网格网格 设9223 元