谈柴油机零部件的设计

参考文 献
ｆ刘颖， ｌ １ 机械设计基础Ｉ ． 北京： Ｍ１ 中央广播 电视大学
出 版 社 ２ｏ ６ ｏ．
『］ 玉． 差 配合 与技 术测量 『 大连 ： ２吕天 公 Ｍｌ 大连 理工 大学 出￣ ￣ ｏ ． ２０ ８
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版 社 ．０ ８ ２０．
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一
１ 一 柴 油机零部Fra bibliotek的设计足一项综合性 的规划 活动， 是功能与形式技术 、 是传统与创新的统 一 段 计 的 目的是 产品 ，因此必 须 用现 代 的先进 科学 技 术来设计柴油机零部件。现在就传统、 创新、 现代 科学技术来 １ 柴油机零部件传统的设计 传统的柴油机零 部件的设计带来了运用中 出现的许多问题 ： 零部件容易腐蚀损坏 ； 零部件容 易疲劳损坏， 断裂 、 表面剥落等 ； 零部件容易摩擦 损坏等等。 这些问题的出现 ， 都是柴油机零部件传 统的设ｉ局 限性所产生的。柴油机零部件设计是 １ 人类为了实现预期的 目标而进行的一种创造性活 动。传统柴油机零部件设计 的特．是以长期经验 积累为基础， 通过力学、 数学建模及试验等所形成 的经验 公式、 图表 、 标准及规范作为依据 ， 运用条 件陛计算或类比等方法进行设计。传统设计在长 期运用中得到不断的完善和提高 ，目前在大多数 情况 下仍 然 是有 效 的设计 方法 ，但 是 它有很 多 局 限 ：在方 案设 计时 凭 借 设计者 有 限 的直接 经验 或 间接经验 ， 通Ｚｉ－ 类 比分析等， ｉ算、 以收敛思维方 式， 过早地确定方案。这种方案设计既不充分又不 系统， 不强调创新 ， 因此很难得 到最优方案 ； 在柴 油机零部件设计中，仅对重要的零部件根据简化 的力学模型或经验公式进行静态的或近似的设计 计算， 其他零部件只作类 比设 计， 与实际工况有时 相差较远 ， 难免造成失误 ； 传统设计偏重于考虑产 品 自身的功能的实现 ，忽略人机环境之间关系的
科ｌ ｌ Ｉ 技 论 坛
科 黑江 技信总 — 龙— — —
谈柴 油机 零部件 的设 计
王 志 民
（ 中国 一拖 高级 技 工 学校 ， 南 洛 阳 ４ １０ ） 河 ７ ０ ３
摘 要 ： 传统 、 新 、 科 学技 术 来浅谈 柴油机 零部件 的设 计 。 从 创 现代 关 键 词 ： 油机 零 部 件 没 计 ； 代 技 术 ； 计 柴 现 设
磨性 。
３ ３正确选择柴油机零部件表面粗糙度 表面粗糙度是反映零部件表面微观 几 何形状 误差的—个重要技术指标 ，是检验零部件表面质 量的主要依据 ； 它选择的合理与否， 直接关系到产 品的质量、 使用寿命和生产成本。 零部件表面粗糙 度的选择方法有 ３ 种，即计算法、试验法和类比 法。在零部件设计工作 中， 应用最普通的是类比 法， 此法简便、 迅速、 有效。应用类 比法需要有充足 的参考资料，现有的各种机械｛ 十 殳｛手册中都提供
了较 全 面的资 料 和文献 。最 常用 的是 与公 差等 级
相适应的表面粗糙度。 在通常情况下， 零部件尺寸 公差要求越小 ， 零部件的 表面粗糙度值也越小 ， 但 是它们之间又不存在固定的函数关系。在实际工 作中， 对于不同的柴油机类型， 其零部件在相同尺 寸公差的条件下 ， 对表面粗糙度的要求是有差别 的。 这就是配合的稳定性问题。 在零部件的没汁和 制造过程中， 对于不同类型的柴油机 ， 其零部件的 配合稳定性和互换性的要求是不同的。在设计工 作中，表面粗糙度的选择归根到底还是必须从实 际出发 ，全面衡量零部件的表面功能和工艺经济 性， 才能作出合理的选择。 ３ Ⅱ ． 用现代技术优化柴油机零部件的设计 ４平
方祛
要充分运用机械学理论和方法 ， 包括机构学、 机械动力学、 摩擦学 、 机械结构强度学、 传动机械 学等 ， 特别是计算机辅助分析的不断发展 ， ＇ Ｘ ｔ ￣ｂ 的关键技术问题能作出很好的处理，一系列新型 的设计 准则 和方法正在形成。计算机辅助设计 （ Ａ 是把计算机技术 引入设计过程 ， Ｃ Ｄ） 利用计算 机完成选型、 计算、 绘图及其他作业的现代设计方 法。 ＡＤ技术促成零部件设计发生巨大的变化， Ｃ 并 成为现代柴油机设计的重要组成部分。目前，Ａ ＣＤ 技术 向更深更广的方向发展，主要表现为以下基 于专家系统 的智能 Ｃ Ｄ；Ａ Ａ Ｃ Ｄ系统集成化 ，ＡＤ Ｃ 与 Ｃ Ｍ （ 算 机 辅 助 制 造 ） 的 集 成 系 统 Ａ 计 （Ａ ／Ａ ； Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ）动态三维造型技术 ； 基于并行工程 ， 面向制造的设计技术（ Ｆ ； Ｄ Ｍ）分布式网络 Ｃ Ｄ系 Ａ 统。
重 要性 。
２允分发挥 十 者潜力 ， 创新柴油机零部件
的设 计思想 柴油机零 部件设 计的本质是创造和革新。现 代零部件谢 ｆ 调创新设计 要求在设计中更充 强
分地发挥设计者的创造力 ， 利用最新科技成果， 在 现ｒ ＿ ℃ 卜 理论和方法的指导 下，设计出更具有生 命力的产品。 ２ ． １运用创 造思 维 设计者的创造力是多种能力、 个性和心理特 征的 综合 表 现 ， 包 括 观察 能 力 、 忆 能 力 、 象 它 记 想 能力 、 思维能力 、 表达能力 、 自控能力 、 文化修养、 理想信念、 意志性格 、 兴趣爱好等因素。其中想象 能力和思维能力是创造力的核心 ， 它是将观察、 记 忆所得信息有控制地进行加工变换 ，创造表达 出 新成果的整个创造活动的中心。创造力的开发可 以从培养创新意识 、 提高创新能力和素质、 加强创 新实践等方面着手。设计者不是把设计工作当成 例行公事 ， 而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动， 掌握必要创新方法 ， 加强学习和锻炼， 自觉开发创 造力， 成为—个符合现代设计需要的创新人才。 ２ 运 用发散 思维 ２ 发散思维又称辐射思维或求异思维等。它是 以欲解决的问题为ｌ心 ， ｝ 思维者打破常规 ， １ 从不同 方向， 多角度 、 多层次地考虑问题 ， 出多种答案 求 的思 维方式 。例 如 ， 出 ” 两零部 件联结 在一 若提 将 起” 的问题 ， 常规的办法有螺纹联结 、 焊接、 胶接、
一
证零部件在高温下正常工作， 应合理设计其结构 及合理选择材料 ， 采用水冷、 风冷、 油冷等降温措 施。 五是耐磨眭准则。 耐磨 眭是指相互接触并运动 零部件的工作表面抵抗磨损的能力。当零部件过 度磨损后 。 将改变其结构形状和尺寸 ， 削弱其强 度， 降低机械精度和效率 ， 以致零部件失效报废。 因此 ， 在设计时应采取措施 ， 力求提高零部件的耐
铆接等 ， 但运用发散思维思考， 可以得到利用电磁 力、 摩擦力 、 压差或真空、 绑缚 、 冷冻等方法。发散 思维是创造性思维的主要形式之一 ，在技术创新 和方案设计中具有重要的意义。 ２ － ３运用 仓 思 维 惭 创造力的杨 是创新思维。 创新思维是一种 最高层次的思维活动， 它是建立在各类常规思维 基础上的。 啮在外界信 息激励下， 将各种信息重 新综 合集成 ，产生新的结果的思维活动过程就是 创新思维。柴油机零部件设计的过程是创新的过 程。 计者应打破常规思维的惯例， 设 追求新的功能 原理、 新方案、 新结构、 新造型、 新材料、 新工艺等， 在求异和突破中体现创新。 ３全面科学的进行柴油机零部件设计 ３１柴油机零部件设计的主要内容 ． 柴油 机零 部件 设计 是柴 油机 设计 的重要 组 成 部分 ，柴油机运动方案中的机构和构件只有通过 零部件ｉ 殳汁才能得到用于加工的零部件工作图和 部 件装 配 图 ， 同时它 也 是柴 油机 总体设 计 的基 础 。 柴油机零部件设计的主要 内容包括 ：根据运动方 案设计和总体设计的要求 ，明确柴油机零部件的 工作要求 、 性能、 参数 等， 选择柴油机零部件的结 构构形 、 材料 、 精度等 ， 进行失效分析和工作能力 计算 ， 画出柴油机零部件图和部件装配图。柴油机 应满足的要求是由零部件ｉ ｉ 决定的， 殳— 惭 柴油机 零部件设计应满足的要求为：在工作能力上要求 具体有强度、 刚度 、 寿命 、 耐磨性、 耐热性 、 振动稳 定性及精度等； 在工艺性上要求加工、 装配具有良 好的工艺性及维修方便 ；在经济性 Ｅ的要求主要 指生产成本要低。Ｊ外 ， 比 还要满足噪声控制 、 防腐 性能 、 不污染环境等环境保护要求和安全要求等。 这些要求往往互相牵制 ， 需全面综合考虑。 ３ 利用力学、 ２ 材料及热处理准则计算柴油机 零部件的失效形式 柴油机零部件由于各种原因不能正常工作而 失效 ， 其失效形式很多 ， 主要有断裂 、 表面压碎 、 表 面 点蚀 、 性 变形 、 度弹 陛变 形 、 塑 过 共振 、 过热 及 过 度磨损等。 为了保证零部件能正常工作， 在没汁零 部件时应首先进行零部件的失效分析，预估失效 的可能性 ， 采取相应措施 ， 其中包括理’ 十 ， 算 计 算所依据的条件称为计算准则，常用的计算准则 有： 一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、 表面疲劳破坏或过大塑 陛 变形等失效的能力 。强 度要求是保证机械零部件能正常工作的基本要 求。二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷作用 Ｆ， 抵抗弹性变形的能力。 刚度准则要求零部件在 载荷作用下的弹性变形在许用的极限值之内。三 是运动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的 零件， 在工作时应避免发生共振。 振动稳定 洼准则 要求所设计的零部件的固有频率与其工作时所受 激振源的频率错开。 四是耐热 ｌ准则。 生 部分柴油机 零部件在高温条件下工作 ， 由于过度受热 ， 会引起 润滑油失效 、 氧化 、 胶合 、 热变形 、 硬度降低等问 题， 使零部件失效或机械精度降低。因此， 为了保