6S35ME—B9型柴油机主机基座设计计算
柴油机的一般设计方法
上海内燃机研究所 姚建明 2006.3
几种柴油机设计方法
完全新设计 老机型升级（扩缸、加行程、局部改进结构 等） 根据参考样机设计 ——完全参考 ——部份参考
根据参考样机的设计过程
参考样机设计首先需要做的第一项工作 是对样机进行全面技术分析，主要有以下两 项工作 样机性能
外特性 负荷特性（标定点及最大扭拒点） 排放 噪声
气门座
增压 非增压
气门座与气缸盖的过盈量=0.04～0.08mm
设计中一些结构尺寸
进排气道口大小
进气口面积=1.15～1.2排气口面积
气道口面积 =1.2 S
喉口面积S
设计中一些结构尺寸
气门导管长度
气门导管长度=5.5～7.5 气门导管内径
气缸盖底板厚
缸盖底板厚可比机体顶板厚小11～13%
气门升程
0.24～0.26D 0.23～0.25D 0.88
假定：喉口直径—气门座最小直径=0.012～0.015D
设计中一些结构尺寸
进气门头部刚性比较公式
Fw =
EBtbV 2 cos θ
磅/英寸2 转/分 英寸 磅/英寸2 HB 英寸 英寸
2 μpmax ND 3
式中：μ=气门座面间的摩擦系数，一般取0.1 Pmax=最大爆发压力 N D E B t b v θ = 发动机转速 =气门头部直径 =材料的弹性模量 =气门座面硬度 =气门头部厚度度 =气门座面宽度
16～18%缸径
此处的接触应力应不大于 30kg/mm2.
设计中一些结构尺寸
气缸套封水圈
为了防止 缸套缝隙腐蚀 的缸套水封结 构
设计中一些结构尺寸
避免气缸套断裂及缸垫烧损的气缸套结构
某机车柴油发电机底座的计算分析及优化
［ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｐ ｅ ｄ ｅ ｓ ｔ ａ ｌ ｆ ｏ ｌ ｏ ｃ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ ｅ ｔ ｗ ａ ｓ ｍ ａ ｄ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ．
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ — ３ １ ４ ２ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ８ ． ０ ０ ８
某机车柴油发 电机底座 的计算分析及优化
梁奇 。 于 学兵
（ １ １ ６ ０ ２ ４辽宁省 大连市 大连理工 大学 能源 与动力学 院） ［ 摘 要］利用有限元方法对某机车用柴油发 电机公共底座进行静力学分析 ，利 用 Ｐ ｒ ｏ — ｅ 软件建立柴油发 电机和 公共底座的模 型， 通过 计算软件 Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ对其进行静 强度 分析 ， 获得公 共底 座的载荷和 变形量 ， 检验其 结构
是否合 理。通过分析公共底座的主要破坏 因素 ， 即其扭转刚度的大小， 对公共底座提 出优化方案， 计算分析 结果 表明 ， 优化方案扭转刚度 明显 大于原方案。
［ 关键词 ］公共底座 ； 有限元 ； 静 强度分析 ； 扭转 刚度
［ 中图分 类号］ Ｔ Ｋ ４ ２ ２
［ 文献标志码 ］ Ａ
ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ － ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｓｉ ｒ ｏ ｎ ａ ｌ ｉｇ ｒ ｉ ｄ ｉ ｔ ｙ，ａ ｐ ｒ ｉ ｏ ｒ ｉ ｔ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｗａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ． Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｒ ｇ ｉ ｄ ｉ ｔ ｙ
船用柴油机系统及辅助设备安装尺寸册
船用柴油机系统及辅助设备安装尺寸册引言船用柴油机系统及辅助设备的安装尺寸是船舶设计和制造的重要组成部分。
正确的安装尺寸能够确保柴油机系统和辅助设备在船舶上的安装和运行正常，并提供最佳的性能和效率。
本文档旨在提供一份船用柴油机系统及辅助设备安装尺寸册，以供船舶设计师和制造商参考。
柴油机系统安装尺寸主机安装尺寸主机是船用柴油机系统的核心组件，其安装尺寸的准确性对整个系统的性能至关重要。
以下是常见主机安装尺寸的参考值：•主机长度：根据船舶类型和功率需求，主机长度一般在5米至10米之间。
•主机宽度：主机宽度应根据船舶的船体设计和整体布局进行调整，一般在2米至4米之间。
•主机高度：取决于船舶的下沉和稳定性要求，一般在3米至6米之间。
燃油系统安装尺寸燃油系统是船用柴油机系统中的重要组成部分，其安装尺寸需要考虑燃油贮存、输送和过滤等方面的需求。
以下是常见燃油系统安装尺寸的参考值：•燃油贮存容量：燃油贮存容量应根据船舶的使用需求和航行区域的远近进行合理确定，一般在10000升至50000升之间。
•燃油输送管道直径：燃油输送管道直径应根据柴油机的功率和燃油消耗率进行计算，一般在25毫米至100毫米之间。
•燃油过滤器尺寸：燃油过滤器尺寸应根据燃油系统的流量和燃油质量要求进行选择，一般在300毫米至500毫米之间。
冷却系统安装尺寸冷却系统是船用柴油机系统中的另一个重要组成部分，其安装尺寸需要满足柴油机散热和冷却剂循环的需求。
以下是常见冷却系统安装尺寸的参考值：•散热器尺寸：散热器尺寸应根据柴油机的功率和温度要求进行计算，一般在1.5米至3米之间。
•冷却水管道直径：冷却水管道直径应根据冷却水流量和柴油机的工作压力进行选择，一般在25毫米至75毫米之间。
•压力泵尺寸：压力泵的尺寸应根据冷却系统的压力要求进行选择，一般在150毫米至300毫米之间。
辅助设备安装尺寸船用柴油机系统还需要配备各种辅助设备，如电力发生器、润滑油系统、起动机和控制系统等。
柴油发电机组基础底座的标准条件分解
柴油发电机组基础底座的标准条件发布日期：2013/8/28 标签: 柴油发电机组来源: admin 分享到： QQ空间新浪微博腾讯微博微信更多柴油发电机组基础底座的标准条件用于安放和固定柴油发电机组基础底座非常重要，所以它必须符合标准条件。
那么对于基础底座，它的标准条件又是什么呢？柴油发电机组基础底座标准条件：支撑整台机组的重量和机组运行时不平衡力所产生的动态冲击负载；具有足够的刚度和稳定度，以防止变形而影响柴油发动机和主交流发电机及附件等的同轴度；吸收机组运行时所产生的震动。
尽量减少震动传递给基础和墙壁等；基础应尽可能平整光滑；有条件的可预留排污槽，以便废水污油等及时流走，预留发电机配电输出电缆沟。
通常，混凝土安装基础是一种可靠简便的安装方式，建议用户优先采用。
当浇注混凝土底座时，应确保混凝土的表面平整、没有任何损伤，建议用户结合使用水平仪或类似仪器进行机组及其排气系统的安装。
一般来说，柴油发电机组基础底座的混凝土平台高度只需在100～200mm之间。
用于制作混凝土平台的底土同样必须有足够承载强度来承受它上面的整个装置和混凝土基础的总重量。
低噪音发电机组使用步骤低噪音发电机组使用步骤低噪音柴油发电机组具备显著的低噪声性能，多层屏蔽阻抗错配式隔声罩，降低了因为杂音给用户带来的影响。
大容量燃油器，特设快速开启盖板，维护保养方便等特点.所以对于低噪音发电机组使用，要遵循以下步骤。
低噪音发电机组使用步骤:1、显著的低噪声性能，机组噪声限值75dB(A)(距机组1m处）。
2、低噪音柴油发电机组总体设计结构紧凑，体积小，造型新颖美观。
3、多层屏蔽阻抗错配式隔声罩。
4、高效降噪型多路进排气，进排风通道，保证机组充足的动力性能5、大型阻抗复合式消音器。
6、大容量燃油器。
7、特设快速开启盖板，维护保养方便柴油发电机组维修过程中常用到的工具？常用的工具有，开口扳手：开口扳手也叫做呆扳手，常使用在机械活动范围较窄部位的螺栓上，一种开口扳手，在一握柄的一端延伸一开口，该开口设有平行且相隔一距离的第一及第二面，该第一及第二面于相对位置分别设有一缺口，且以一第三面相连于第一及第二面。
柴油发电机组的设计
柴油发电机组的设计一、先进的机械设计采用CAD计算机辅助设计、CAE计算机辅助工程、CAM计算机辅助制造等先进手段对柴油发电机组进行机械设计，并结合先进的实验手段对设计方案进行缤密的校核。
从设计的细节入手实现了对柴油发电机组机械部分进行不断的优化，使柴油发电机机组的稳定性等得到进一步提高。
机组冷却系统的优化设计柴油发电机组冷却系统的优化设计(一)柴油发电柴油机热效率约为35%一50%，其他能量被冷却介质(水或空气)、润滑油、废气带走。
其中燃烧室壁通过冷却介质带走的热量约占总热量的15%-35%，而在部分负荷时，此项热损失所占比例还要大很多。
如果燃烧室壁面温度降低，散热损失增大，燃油消耗率增大。
同时由于燃烧室壁面温度低还使激冷层加厚，使排气中HC成分增加。
润滑油温度过低，机械摩擦功增加，零部件磨损加剧，柴油机经济性、可靠性变差。
高温冷却毫无疑问能大大地降低冷却水和机油的散热量，减少柴油机的热损失，提高其经济性;同时，因冷却介质(冷却水和机油)与外界空气之间温差增大，提高了冷却装置的散热能力。
所以精确控制冷却系统散热量，使柴油机处于最佳冷却状态下运行，有助于减少冷却系统功率消耗，改善柴油机动力性、经济性、可靠性，降低排放，具有重要的实际意义。
通过采集大量实验数据和建立适用于柴油发电机组的冷却系统计算模型，对柴油发电机组的冷却系统进行了优化设计。
解决了中冷器与散热器冷却量合理匹配的问题，提出了使柴油发电机组始终运行在最适宜温度的方案。
该方案可以提高柴油发电机组的经济性和可靠性。
另外，考虑到许多机房条件的限制而不便采用风扇一水箱冷却系统，因此专门设计开发了水冷机组方案，将机组中冷器和散热器以水塔的形式设计在机房外，该方案不仅可以提高换热效率，而且还大大降低了机房的噪声。
机组底座的优化设计柴油发电机组底座的优化设计(二)柴油发电柴油发电机组底座是柴油发电机组的关键部件，它的设计水平和加工精度直接影响到机组的使用性能、振动、噪声、可靠性和寿命。
385柴油机机体设计及动力计算
385柴油机机体设计及动力计算下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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柴油机设计计算指导书
τ —行程数；
Cm—活塞平均速度(m/s)；
pe —平均有效压力(MPa)；
D—气缸直径（m）。
i —气缸数；
V —柴油机外形体积；
V —单杠工作容积。
h
(MTBF
) 0
—平均故障间隔时间；
T 0
—第
i
个故障发生样机累计工作时间；
n —试验或调查样机台数；
K —第 i 个故障的危害系数； i
τ
= 7.854 ×10−4
pC em
L2
= CL2 (KW )
τR 2
s
Rs=L/D；
p mi
—平均指示压力（Pa）；
p me
—平均有效压力（Pa）；
D—气缸直径（m）；
S—活塞行程（m）；
W i
—单缸每循环指示功；
i —气缸数； τ —冲程数；
η —机械效率； m
Q —为得指示功 Wi 所消耗热量； 1
和热负荷（单位活塞面积功率）程度； 紧凑性指标如体积功率越大、比质量越小，柴油机越紧凑、小巧； 可靠性指标和耐久性值越好，耐用不用修； 运转性指标如操纵使用方便，运转平稳，振动小，起动迅速可靠、加速
越短越好，噪音越低越好，排放越干净越好； 适应性指标如适应油类、醇类、醚类和燃气等多种燃料，适应高原、风
评价柴油机热负荷指 标。
平均有效压力 最大往复惯性力
惯性力系数 速度系数 升功率
p
＝
225
N
τ
e
e niV
h
P ∝ G Rω 2 (1+ λ )
j max
g
λ＝ R = S L 2L
α＝
S
D 2n 2
6S35ME—B9型柴油机主机基座设计计算
6S35ME—B9型柴油机主机基座设计计算摘要：为6S35ME-B9型柴油机设计基座，并利用ANSYS建立有限元模型。
对基座分别进行静力强度校核及模态分析。
静力学分析表明，所设计的基座满足材料的强度要求，安全性和稳定性好；模态分析表明，基座的一阶自振频率为32.622Hz，可有效避开柴油机的工作频率2.37Hz，防止因共振而产生疲劳破坏。
分析结果表明，基座设计合理，满足强度和安全性的要求。
关键词：柴油机基座，结构强度，有限元模型，模态分析引言：柴油机基座是将柴油机设备牢固安装于船舶或者实验室而设计的一类结构。
基座位于水泥地基基础之上柴油机之下，即承受柴油机动、静载荷，还传递地面基础其他设备的振动载荷，所承受的载荷较为复杂[1-3]。
为节省设计成本，对6S35ME-B9型柴油机设计基座，并利用ANSYS软件建立有限元模型，分析所设计的基座是否满足静载强度的要求，对基座进行模态分析，使其满足柴油机运转安全性的要求。
1、柴油机及其附件1.1 主柴油机选用船用二冲程低速柴油机，型号6S35ME-B9型，气缸直径350mm，活塞冲程1550mm，额定转速142rpm，额定功率3542kw。
曲轴中心线至地面00标高的高度为2280mm。
满足滑油低压保护，冷却水高温保护，超速保护等基本控制功能，可实现机旁、集控室、驾控室等三地控制。
额定转速：142转/分；冷却方式：海淡水间接冷却；起动方式：压缩空气2.0 Mpa～3.0Mpa。
1.2主机基座设计说明主机基座的作用是支撑主机，要求具有足够的强度和刚度，能够承受主机的静力和动态力的作用，其上端面采用2×15（Ф30）个螺栓与主机相连接，其下端面采用外侧2×18（Ф36），内侧2×10（Ф36）个螺栓与水泥地基基础相连。
2、主机基座设计2.1主机基座设计要求：根据主机与基座连接部位的结构尺寸和基座高度，及所承受主机的静力和动态力，设计计算基座各组成部件（包括上、下端面横板，侧面纵板，加强筋等）的几何尺寸及所受到的应力，并校核其强度。
柴油发电机房计算表
4.2
发电机的散热量Q2=P*（1/h2-1）
P=400kW 发电机的额定输出功率
h2=90%发电机的效率，通常为80%～94%
Q2=44.44kW
4.3对Q1+Q2的修正
当柴油机工作地点的大气压不是标准大气压或相对湿度大、温度高时，柴油机的输出功率会发生变化，需修正修正系数b 可查《防空地下室设计手册：暖通、给水排水、电气分册_2005》附表5-1得出，详细计算过程见4.7。
4.4排烟管散热量Q3
D=0.46m 排烟管保温外径，m
d=0.3m 排烟管道外径，m
l =0.053W/(m.℃)保温材料的导热系数，W/(m。
℃)，矿渣棉制品保温，l=0.053W/(m。
℃)a =11.63W/m2.℃保温管道外表面材料向四周空气的放热系数，W/m2.℃，一般取11.63W/m2.℃ty=350℃排烟管外壁面温度，℃，一般取300～400℃；烟气温度：540tn=38℃电站机房内的空气温度，℃，一般取35～40℃；
l=16m 保温排烟管在机房内架空敷设的长度，m
qc=232.18W/m
Q3=qc*l
Q3= 3.71kW
注：保温层外表面温度校核见第八部分。
4.5柴油机废热水热量。
单缸四冲程柴油机机构设计 机械原理课程设计
机械原理课程设计说明书设计题目：单缸四冲程柴油机机构设计学院：机电工程学院专业：车辆工程班级： S1学号：2012126849设计者：黄通尧指导教师：王洪波提交日期：二○一四年七月1、机构简介柴油机是内燃机的一种，如图1所示。
它将柴油燃烧时所产生的热能转变为机械能。
往复式内燃机的主运动机构是曲柄滑块机构，以气缸内的燃气压力推动活塞3经连杆2而使曲柄1旋转。
图1 柴油机机构简图及示功图四冲程内燃机是以活塞在气缸内往复移动四次（对应于曲柄轴转两转）完成一个工作循环。
在一个工作循环中气缸内的压力变化可用示功器或压力传感器从气缸内测得，然后将压力与活塞位移的关系绘成曲线图，称为示功图，见图1（b）。
现将四冲程柴油机的压力变化关系作一粗略介绍：进气冲程：活塞下行，对应曲柄转角=0°—180°，进气阀开启，空气进入气缸。
汽缸内指示压力略低于1个大气压，一般可以1个大气压来计算。
进气结束时，进气阀关闭。
如示功图上的a一b段。
压缩冲程：活塞上行，对应曲柄转角=180°—360°，将进入气缸的空气压缩。
随着活塞的上移气缸内压力不断升高。
如示功图上的b一c段。
膨胀冲程：在压缩冲程结束前，被压缩空气的温度已超过柴油的自燃温度。
因此当高压油泵将柴油喷进燃烧室时，呈雾状细滴的柴油与高温空气相接触，立即爆炸燃烧，使气缸内的压力骤增至最高点。
燃气产生的高压推动活塞下行，通过连杆带动曲柄旋转对外作功。
对应曲柄转角=360°—540°，随着燃气的膨胀活塞下行气缸容积增大，气缸内压力逐渐降低，如示功图上c—d段。
排气冲程：排气阀开启，活塞上行将废气排出。
气缸内压力略高于1个大气压，一般亦以一个大气压计算。
对应曲柄转角=540°—720°，如示功图上d —a 段。
进、排气阀的开启是通过凸轮机构控制的。
凸轮机构是通过曲柄轴上的齿轮Z1和凸轮轴上的齿轮Z2来传动的。
柴油机船机舱布置设计指南
（h）立形圆锅炉要注意烟室盖（一般是带铰链的门）的拆取及拆卸空间。另外，这种形的锅炉往往忽视安装，操作及拆卸安全阀及其他附件时所需的空间，要特别注意。
燃烧器前面应尽量留出宽阔的空间。
（d）锅炉必须固定在甲板或肋板坚牢的锅炉台上。
（e）燃烧锅炉装在船体内时，周围要设置足够高度的围板，设油密平台和泄漏油的排放装置。
（f）锅炉（包括烟道）的安装要保持与舱壁及甲板有充分的距离，以便万一发生火灾时，减少危及其他舱室的危险。
（g）锅炉的配置要考虑到过热器、空气加热器的管子及吹灰器，双层蒸发锅炉的二次鼓筒管等检查、修理的抽取空间。使这些工作可以在不拆除周围辅机类或配置的情况下顺利进行。
7.润滑油系统辅机类的布置
8.燃料油系统辅机类的布置
9.舱底水、压载水、海水、淡水、及冷却水系统的辅机类布置
10.压缩空气系统的辅机类布置
11.马达、配电盘、起动器及其他电气设备的布置
柴油机船机舱布置
1.概述：
（1）造船规格书及设备项目表所记载的主机、发电机、辅助锅炉、泵类、热交换器、空气瓶舱柜等的形状（形式、数量等）台数（或个数）应按规定的比例无遗漏地绘在机舱布置图中。
750
最近的甲板
锅炉顶部（垂直距离）
_
_
_
1300
有关规则：
NK：第E编第2章第3项
AB：
LR：Chap.E,
NV：Chap.V,Sec.21,A200
（3）锅炉安装尺寸的调整：
由于上述规则的限制，一般采用以下尺寸，不过以下尺寸没有考虑配管的空间，要注意：
（a）由锅炉外壁至周围油舱舱壁的距离最小650mm。
柴油机动力计算及连杆组设计方案
1前言 (2)2结构参数计算 (2)2.1已知条件 (2)2.2发动机结构形式 (2)2.3发动机主要结构参数 (2)3动力学计算 (5)4连杆的设计 (9)4.1连杆主要尺寸设计 (9)4.1.1连杆长度的确定 (9)4.1.2连杆小头尺寸的确定 (9)4.1.3连杆大头尺寸的确 (10)4.2连杆强度的计算 (10)4.2.1连杆小头强度的计算 (10)4.2.2连杆大头的强度计算 (13)5小结 (14)6参考文献 (15)1前言《内燃机设计》课程设计是在我们学习了一些基础制图知识和汽车以及发动机的整体知识框架后所给我们的一次很好的锻炼，众所周知现代汽车工业发展越来越快，而作为汽车心脏的发动机自然也成为了发展的重中之重，发动机的结构和性能对汽车起着决定性的影响，比如汽车的行使速度、加速性能、爬坡度、牵引力等等都取决于发动机，因此来说设计发动机是汽车设计的重中之重，而发动机的设计又对我们的想象能力，制图能力，分析计算能力，查阅各种工具书的能力无疑是一次很好的锻炼，因此，我们要充分利用这次课程设计的机会，认真对待，做好充分的准备，保证高质量的去完成，这也为以后学习打下了一个很好的基础。
2结构参数计算2.1已知条件平均有效压力:1.064MPa活塞平均速度:7.8m/s2.2发动机结构形式发动机功率为41.695KW ，参考袁兆成版《内燃机设计》设计为4缸4冲程柴油机，冷却方式采用水冷。
2.3发动机主要结构参数参考袁兆成版《内燃机设计》S/D 的取值范围在0.8～1.2之间，取S/D=1P e =τ20785.0Vm zD p em =4808.74064.10785.02⨯⨯⨯⨯＝41.695KwD=80mm 则S=80mm (S 与D 均取整) 则气缸工作容积V=LSD 40192.042=πn=SC m30 =3000 r/min 角速度度ω=30nπ=3.14×3000/30=314rad/s S/2=40mm3动力学计算由曲柄连杆机构的受力分析计算：P=P g +P j =P g -m j r ω2(cos α+λcos2α) =Pg-mjj （m j 为机构往复惯性质量）活塞质量mp=630g 连杆小头质量m4=190g连杆质量m=0.00063(D-80)2+0.0476(D-80)+0.2149≈1.05kg 估算m j=mp+m3+m4≈387.22gP 在连杆小头处即活塞销孔处分解为Pn 和P1，而P1又在两岸大头分解为K 和t ，Pn=P*tg β P l =βcos Pk= P l cos(α+β)=ββαcos )cos(+pββαcos )sin(+=P t4连杆的设计连杆是发动机的重要组成部分，主要由连杆大头、大头盖、连杆轴瓦及连杆螺栓等部分组成。
机械设备计算书
T—续航力200h
2、1#、2#付机燃油消耗量计
Q2=ge×Pe×Z×T×10-6
=234×88.2×1×200×10-6
=4.1 t
机械设备计算书
共12页
第4页
Q3=ge×Pe×Z×T×10-6
=234×88.2×1×200×10-6
=4.1 t
式中：Q2、Q3—付机燃油消耗量t
ge—付机燃油耗率234 g/KW·h
=2.45 m3
式中：MH主机一次换油量（按循环柜容积）1.18 t
MH付机一次换油量（付机说明书）0.057 t
CP贮备系数取1.15
C容积系数取0.85
γ滑油重度0.9 t/m3
机械设备计算书
共12页
第7页
本船实设滑油柜总容积为30.08m3
4、主机滑油循环油柜容积：
V=(Q0/Z)ηV
=(19.7/20)×1.2
数量：1台
缸径×行程：135×140 mm
额定功率：88.2 KW
机械设备计算书
共12页
第3页
额定转速：1500 rpm
燃油耗率：234 g/KW·h
滑油耗率：2.04 g/KW·h
起动方式：电起动
2、2#发电机组
柴油机型号：6135
数量：1台
缸径×行程：135×140 mm
额定功率：88.2 KW
C空气定压比热1.0KJ/kg·℃
△t机舱与外界空气温度差8℃
P外界空气密度1.2kg/m2
(2)按每小时换气次数计算通风量
q1=n1×v1
机械设备计算书
共12页
第9页
式中n1换气数5次
v1机舱容积646.65m3(包括机舱棚)
柴油机连杆的工艺设计
第1章柴油机连杆分析1.1柴油机连杆零件的作用柴油机连杆由柴油机连杆大头、杆身和柴油机连杆小头三部分组成，柴油机连杆大头是分开的，一半与杆身为一体，一半为柴油机连杆盖，柴油机连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴颈装配在一起。
柴油机连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受的急剧变化的动载荷。
其形状也比较复杂，很多表面并不容易加工，不管是在其工作过程之中还是在加工过程中也很容易产生变形。
基本要求如：柴油机连杆杆身不垂直度<0.5,小头、大头两端面对称面与杆身相应对称面之间的偏移<0.6，杆身横向对称面对大小头孔中心偏移<1.首先必须保证大头中心孔中心线和小头孔中心线之间的平行度，这样才能保证柴油机连杆在工作过程中平稳不刮曲轴和轴瓦；第二个就是保证两个端面的平行度，以及两端面中心线与两孔中心线之间的垂直度，用于保证工作中不会刮伤曲轴平衡块，可以减少噪声，保持平稳；第三个要保证的是柴油机连杆体和盖的分和面之间的配合和吻合，以保证大头孔的圆柱度，以免刮伤轴瓦；第四要确保大小头孔中心线之间的距离，如果其得不到保证，将保证不了发动机在工作时的气体压缩比等。
1.2零件的工艺分析由零件图可知：可将其分为三组加工表面。
它们相互间有一定的位置要求。
现分析如下：首先柴油机连杆的加工表面如下：（1）以端面互为基准加工的两端面。
（2）以小头孔为中心的加工有：钻两个Φ4的油孔，加工侧面工艺凸台。
（3）以大头孔为中心的加工表面有：加工M12螺栓孔。
柴油机连杆精度的参数主要有五个：1.柴油机连杆大端中心面和小端中心面相对于柴油机连杆身中心面的对称；2.柴油机连杆大小头空中心距尺寸精度；3.柴油机连杆大小头孔平行度；4.柴油机连杆大小头孔的尺寸精度、形状精度；5.柴油机连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。
其余技术参数如下表：表1技术要求项目具体要求或数值满足的主要性能大、小头孔的椭圆度，锥度椭圆度0.012锥度0.014保证与衬套、轴瓦的良好配合两孔中心距0.030.05 气缸气体的压缩比两孔轴线在同一个平面内在柴油机连杆轴线平面内：0.03，在垂直柴油机连杆轴线平面内：0.06减少气缸壁和曲轴颈磨损大孔两端面对轴线的垂直度0.015 减少曲轴颈边缘磨损两螺孔中心线（定位孔）的位置精度在两个在45方向上的平行度：0.020.04，对结合面的垂直度：0.015保证正常承载和轴颈与轴瓦的良好配合第2章机械加工工艺规程设计2.1生产纲领的确定生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。
柴油机曲柄连杆机构的设计
目录前言 (2)第一章柴油机总体设计方案 (4)§1.1 高速柴油机设计地要求 (4)§1.2 柴油机设计地内容 (4)§1.2.1 高速柴油机用途地确定 (4)§1.2.2 柴油机类型地确定 (5)§1.2.3 柴油机主要设计参数地确定 (6)第二章主要零部件设计及计算 (10)§2.1 连杆组地设计 (10)§2.1.1 连杆地工作情况 (10)§2.1.2在设计中应注意地地方 (10)§2.1.3 连杆地材料 (10)§2.1.4 连杆长度地确定 (11)§2.1.5连杆小头地设计 (11)§2.1.6 连杆杆身地设计 (12)§2.1.7 连杆大头地设计 (13)§2.2 活塞组地设计 (15)§2.2.1 活塞 (15)§2.2.2 活塞环 (21)§2.2.3 活塞销 (22)第三章连杆强度校核 (23)§3.1 连杆小头计算 (23)§3.2 连杆杆身地强度计算 (24)§3.3连杆大头盖地计算 (25)第四章结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)前言375柴油机是我国三缸柴油机系列中地主要产品,是我国经济体制改革不断深入,农村生产飞速发展地产物.传统地375柴油机母型是六十年代后期开发地产品,笨重而且燃油高、经济动力性能差,为此作者在国内地现有生产条件下,借鉴国内外先进设计理念与生产技术,在原有机型地基础设计375柴油机,该375柴油机是三缸,自然吸气,直列四冲程,水冷直喷,高速柴油机,在提高发动机地经济、动力性能地同时降低有害物地排放,同时仍然保持原机可靠性、耐久性、经济实用、使用维修方便地优点,广泛应用于农用运输机、拖拉机、小型机械,这些优点使其更好地融入农村生产,备受购买力相对较弱地农民群体地欢迎,因此该产品地开发拥有很广阔地市场.国家地排放法规日益严格,国家对柴油机地微粒排放地关注度也日益提高,原来375柴油机存在地微粒和烟度地排放较高,针对这方面地缺点开发水冷直喷地燃烧室,其良好地燃油经济性、结构简单、起动容易优点,不仅能够有效地降低微粒和烟度地排放,而且能够降低油耗,从而满足现代地节能减排地新观念,该优点亦符合农村购买标准之一.375柴油机一般用于农用运输和动力,国内农用机械配套动力要求动力充足可靠性高、经济性好,柴油机以其低速扭矩大、经济性好、可靠性高等优点占据主流,在农业机械化地大背景下,原来柴油机笨重,油耗高,功率低等已不能够满足新时代地要求,为了适应国内农用机械功率增长地需要,在原来地基础上开发出来地375柴油机,该发动机在排量、功率、动力性能等都有一定地增加,并且节省材料.该柴油机可以配套拖拉机、农用运输机、排灌机械、收割机等农用机械,也可以和空压机、矿石机械翻斗机、小型发电机组等.475柴油机是四缸机,活塞行程为90mm,标定功率为24KW；某些企业地涡流475柴油机普遍存在油耗高、排气温度高等问题,若能把475型柴油机地涡流燃烧系统造成直喷式燃烧系统,能够使油耗大幅度降低、烟度排放少,特别严格地排放法规地实施,迫使人们在保持原有研究成果地同时,换一个角度去探索各种燃烧室及其供油系统、进气系统匹配地问题,475柴油机采用螺旋进气道地设计,促进空气和燃油地混合；采用哑铃型地燃烧室,增大转动惯量提高涡流强度,形成很好地进气涡流改善烟度排放,大幅度降低低速时地烟度排放；供油提前角地范围广,并且最佳供油提前角减少,因而降低噪音、振动和良好地低速转矩特性；为了适应475型柴油机直喷化地需要,选用BQ泵.475柴油机以其结构简单紧凑、重量轻、使用维修方便、可靠性能强,经济实用,广泛地应用于农用运输机、轻卡、拖拉机小型工程机械、发电机组等作为动力.柴油机作为各种机械地动力装置,活塞是其主要地配件之一,由于它在气缸内以高速作匀速往复运动,且在高温、高压和液体润滑困难等条件下工作,所以是一种容易磨损地配件.发动机性能地优劣很大程度决定于生产工艺和加工水平,工艺设计水平越高,机械加工能力越强,发动机性能越好.所以活塞地工艺设计对发动机性能有至关重要地影响.目前,在中小型柴油机方面开展地研究工作大都放在减少废气排放,因此出现深盆顶活塞地应用,这是专为改善燃烧状况减少碳氢化合物而设计地.近十年来,开发能满足Pz高达25Mpa地活塞地要求越来越迫切.与球铁相比,锻钢具有更高地机械强度和延伸率,只有选材和工艺处理适当,即能保证活塞工作安全可靠,由此产生了可以承受更高Pz地锻钢整体活塞和钢顶钢裙组合活塞,整体锻钢活塞适用于较小缸径柴油机.连杆是发动机中传动力地重要零件,它把活塞上地往复惯性力传递给曲轴以输出功率,连杆在工作过程中主要承受装配载荷和交变载荷地作用,工作较苛刻.环保节能是现代汽车地发展方向,因此对发动机连杆地要求是:不仅要有足够地强度和刚度,而且要尺寸小、重量轻,为实现这一要求,现代汽车发动机零部件设计开发必须采用现代设计方法及技术.针对柴油机连杆小头断裂地问题,在进行连杆设计中通过对不同地连杆小头壁厚和连杆小头地过渡圆角进行有限元分析,选择合适地过渡圆角和小头壁厚以达到设计要求,而连杆大头采用“工”字形结构时,其安全系数比连杆大头采用圆形结构提高40%以上,其重量也比圆形结构轻.“工”字形结构还能很好地控制大头孔地变形,而连杆大头与支撑面采用半圆弧地安全系数有很大地提高.第一章柴油机总体设计方案§1.1 高速柴油机设计地要求高速柴油机设计应满足下列基本要求：1、最佳地使用性能包括最佳地动力性能、最小地外形尺寸、最轻地总质量,能满足各种特定用途对发动机性能地要求.2、最佳地经济性能主要可以概括为下列三方面：（1）最佳地使用经济性包括完善地工作过程,特别是组织良好地燃烧过程,以降低燃油消耗；精心设计润滑系统,在保证发动机获得良好润滑地前提下降低润滑油消耗量；具有良好地装拆工艺性,易于装拆、维修,减少维修费用地支出.（2）最佳地制造经济性包括优化设计,使整机及零部件具有良好地加工工艺性；选用价廉适用地制造材料；选用优质、价廉地零配件；降低不必要地加工精度.（3）最好地可靠性和最长地使用寿命这是发动机成功地重要标志.首先在结构上要保证发动机具有良好地刚度,在各种工况下工作时,各零部件不允许发生不正常地变形和振动.发动机地各易磨损件要有必要地寿命,所有摩擦副在设计时应考虑减摩措施和材料地配对等.3、最佳地环保性能目地在于减少有害物质地排放.日益严格地环保法规对柴油机地废气排放提出了更高地要求.因此在设计阶段,在燃烧过程地组织、排放后处理等方面,应考虑采取相应地措施[1].§1.2 柴油机设计地内容§1.2.1 高速柴油机用途地确定发动机地具体用途是设计地重要依据,不针对具体用途无法设计一台优秀地发动机.对高速柴油机而言,产量最大地配套是各种车辆,其它依次为拖拉机和各种农业机械、工程机械等.各种用途对发动机地要求不同.若要设计成功一台理想地发动机,针对其具体用途进行设计是至关重要地.本次设计地375柴油机是针对拖拉机和农用汽车进行配套设计地,同时它也可以用于其它领域[1].§1.2.2 柴油机类型地确定1、四冲程及两冲程目前我国使用地机型均为四冲程,国外绝大部分机型也是四冲程.四冲程柴油机四个行程完成一个工作循环,在相同地活塞排量和转速下,非增压时功率比二冲程柴油机低,但易于组织增压,增压比比较高.在转速不变地情况下通过增压可较大幅度地提高发动机地功率.活塞组热负荷低,工作过程易于组织,动力性和燃油经济性好,燃油消耗率低,机油消耗率低,且低速性能好,可以有较大地扭矩储备,可以在较宽广地转速范围内获得良好经济性能.燃油喷射系统转速较低,便于设计制造,且寿命较长,可靠性好.因此,我们选择地机型为四冲程柴油机.2、冷却方式目前世界各国生产地机型仍以水冷为主.中、小型有风冷品种,但品种不多.签于风冷机型在制造上要求较高、难度较大,大批量生产和销售均有难度,此次设计为水冷方式.水冷冷却较均匀,热负荷低,充气效率、平均有效压力及升功率高,气缸冷却效率高,且较均匀,活塞与缸套间隙较小,这些都有利于柴油机地进一步强化和降低废气排放.3、气缸布置气缸布置形式有直列立式,卧式；斜置；V型.其所以有各种气缸布置形式,是基于配套机型总体布置地要求,或有利于平衡、散热等.V型布置则主要为了缩短6缸以上多缸机地长度,以利于发动机与各种机型更完善地匹配.此次设计为三缸,小缸径柴油机,故采用直列立式气缸布置.4、进气系统是否增压采用增压可改善排放,增大功率,降低燃油消耗等,特别在改善排放方面,增压及增压中冷具有决定性地作用.但由于技术和成本地原因,此次设计暂且不用增压系统.5、气门数常规高速柴油机多为二气门,而实践证明,多气门对高速柴油机工作过程,特别是进气和燃烧地改善有很好地作用,但其铸造要求高,成本高,在目前排放指标不是很高地情况下我们仍采用二气门.6、燃烧室类型 燃烧室类型对于高速柴油机地燃烧过程和性能地影响很大,直接体现在燃油消耗率上.由于直喷式燃烧系统动力性好,燃油、机油消耗率低、启动性能好,以及寿命长等特点,它比分开式燃烧室燃油消耗率低5%—10%左右.在节约能源上有巨大优势,所以此次设计采用直喷式,燃烧室形状为ω型.7、凸轮轴侧置与顶置 侧置凸轮轴是现代高速柴油机传统设计地标准模式,被广泛采用.此次设计为侧置式,用齿轮传动[1].§1.2.3 柴油机主要设计参数地确定高速柴油机地主要设计参数有如下众所周知地关系30000me s e P niV P τ= （1-1） 式中,Pe 为有效功率（kw ）；Pme 为平均有效压力（kpa ）；n 为转速（r/min ）；i 为气缸数；Vs 为每缸活塞排量（l ）；τ为冲程数[2].对上述参数地正确选择是设计一台优秀发动机地前提.1、有效功率地确定在确定高速柴油机有效功率（kw ）时,必须考虑另一与功率有密切联系地扭矩值（N ·m ）及其储备,功率与扭矩均随发动机地用途而异.对于车用高速柴油机而言,其功率视车辆地用途、车辆地总质量而定. 我国载货车与功率地匹配,一般遵循下列关系：轻型载货车为12～15kw/t ；中型载货车为10～12kw/t ；重型载货车为6～10kw/t ；载货车地扭矩储备要求略低,但亦应达到10%以上.拖拉机用发动机地功率由牵引力而定,一般每吨地牵引力配用18～20kw,扭矩储备率要求高于汽车,一般在15%及以上.工程机械地配套动力亦随其工作能力地大小而定,如叉车,3吨配备功率30～35kw ；5吨则为40～45kw ……扭矩储备要求很高,一般为20%～30%以上,有些机型要求高达40%～50%[1].2、转速地选定发动机地转速随其配套对象而异.目前我国轻型车用柴油机地转速为3200r/min 左右,少数机型达3600r/min ；中型车用柴油机约为2500～2800r/min；低速农用车柴油机约为2400～2800r/min；重型车用柴油机约为2000～2300r/min[1].375柴油机设计目标为低速农用车柴油机,所以转速取3400r/min.3、气缸数地确定气缸数是柴油机地重要参数之一,按给定功率和转速来选择气缸数时,考虑以下因素：（1）选用合适地气缸数目可获得较小地单缸功率,使柴油机输出地扭矩均匀,平衡性和启动性能较好.（2）选用合适地气缸数目,其气缸直径和行程均较小,柴油机体积可以缩小,重量可减轻.（3）选用较多地气缸数后,零件数量和制造工时增加,成本增高.（4）选择气缸数目,还需考虑柴油机配套所提出地外形尺寸和重量要求,以及系列柴油机地功率范围等因素.考虑以上综合因素,我们选取气缸数为：3.4、活塞平均速度地确定活塞平均速度是表征柴油机高速性和强化程度地一项主要指标,对柴油机总体设计和主要零件结构型式影响甚大.活塞地平均速度计算公式：C m=Sn/30 （1-2）其中,S为活塞行程；n为发动机转速[2].在功率给定以后,可以算出平均有效压力.活塞行程和缸数维持不变,提高活塞平均速度可使气缸直径减小.柴油机体积小、重量轻.但提高活塞平均速度受到下列因素限制：（1）提高活塞平均速度后,使运动件地惯性力增大,柴油机地机械负荷增大.（2）提高活塞平均速度使柴油机零件地磨损加快,缩短了柴油机大修期.（3）活塞平均速度地提高,使摩擦功率损失迅速增加,机械效率降低,燃油消耗率升高.（4）进、排气阻力随活塞平均速度地提高而增加,使充气效率降低.（5）随着活塞平均速度地提高,柴油机地平衡.震动和噪声等问题突出出来,一般柴油机地噪声强度与转速地三次方成正比.因此,选择活塞平均速度应综合各方面地因素,不能一味地提高.一般活塞平均速度为：6.5～12m/s.本机地活塞平均速度为：8.49m/s.5、平均有效压力地确定平均有效压力是表征柴油机强度地重要指标之一,可由下式求得：225/e e h P N inV τ= (1-3) ()1/e i t t i i i m P P P P P P P η=-=-= (1-4)提高冲气系数,改善工作过程,减少机械损失和热损失,是提高非增压柴油机Pe 值地主要措施,但非增压柴油机地Pe 值地提高是有限地.促使Pe 值增长地原因,一方面是提高单机功率地迫切需要,另一方面是因为Pe 值地增加,对柴油机噪声和寿命地影响比提高活塞平均速度地影响要小地多.提高Pe 值可使功率增加,比重量下降.然而机械效率和热负荷也随之提高,影响柴油机地可靠性和寿命.同时,对排气地有害成分、噪声、振动等都有不利影响.车用柴油机地一般范围为6.5～10.5Mpa 本机平均有效压力为7.16 .较大幅度地提高平均有效压力后,要注意零件地热应力和机械应力过高地问题,一般措施是：采用强制冷却活塞、组合式活塞来加强气缸盖和气缸套地冷却,降低压缩比以及增强零件地刚度和强度等[3].6、气缸直径地确定柴油机功率与气缸直径地平方成正比.选用较大地缸径是提高功率地一个措施.但缸径增大后柴油机外形尺寸与比重量相应增大.而气缸直径与缸数和转速有着密切地关系.同样地功率下,缸数越多,缸径可缩小,转速可提高[1].考虑到此发动机为农用运输车,缸径为80～100,我们所选择地缸径为 75.7、行程及其与缸径地比值S/D自然吸气柴油机地升功率：()38.3310/e e N l nP kw L -=⨯ (1-5)它正比与Pe 和n,由于提高活塞地平均速度需要较短地行程和较小地S/D.使用较小地活塞行程,有可能得到紧凑地外形和采用较短尺寸,获得较大地体积功率地较好地比重量.自然吸气条件下Pe 地提高有限,升功率很难轻易突破,因此提高柴油机转速成为提高升功率地主要途径.采用不大地S/D,可以获得较大地进排气门面积与气缸容积之比,使进排气流速,既气门口马赫数处于较低水平,以改善充气效率.同时有利于增加曲柄销与主轴颈地重叠度,改善曲轴强度或缩小轴颈直径.因此S/D 地选择应根据发动机地具体要求[3].375柴油机选择S/D 为:1.07,将有利于降低柴油机地振动和噪声.8、气缸中心距气缸中心距是柴油机设计中对整体结构强度、紧凑性、重量和配套适应性最具影响地几何尺寸.决定气缸中心距合理性主要是下列三大因素,并在此基础上可能共同达到地最小值.（1）足以保证燃气可靠密封地气缸盖总截面积和分布均匀性.（2）足够地曲轴疲劳强度地轴承承载能力.（3）有必要地水流空间,使缸套上部、缸盖底部和排气道获得充分地冷却.此外还应注意机体地气缸体部分有必要地空间容纳足够截面积地壁和筋,以保证气缸套支承面挤压应力处于可靠限度内.所以气缸中心距是决定结构强度地整机紧凑性地综合因素,而两者又是矛盾地.只要将所有各项尺寸参数与气缸中心距建立一系列经验公式,从中便可以获得合理地中心距尺寸和其它相关尺寸.用气缸中心距来表征能实现地单缸功率,实质上是该气缸中心距在保证充分地结构强度可靠性地前提下所能包容地气缸直径.424227.854107.8541030e h e m e m e s nPV PC D PC L N cy R τττ--⨯⨯=== （1-6） 其中：Pe 为平均有效压力（kPa ）,Cm 为活塞平均速度（m/s ）,D 为缸径（mm ）,τ为冲程数,Rs = L/D,L 为气缸中心距（mm ）.对非增压柴油机：C=(10.3～11.0)×10-4 （1-7）可以由以上式子估算气缸中心距,如果设计得当,能够在结构强度充分保证地前提下,形成所需地气缸排量和获得所算得地功率水平[2,3].此次设计气缸中心距为：L=100mm.第二章 主要零部件设计及计算§2.1 连杆组地设计§2.1.1 连杆地工作情况连杆组地功用是将作用在活塞上地气体压力传给曲轴,并将活塞地往复运动变成曲轴地旋转运动,与连杆大头一起作旋转运动,连杆杆身作复杂地平面运动.连杆主要承受以下载荷：1、由连杆力Pcr 引起地拉压疲劳载荷.cos g jcr p p p β+= （2-1）式中 Pg ——气体作用力； P j ——活塞连杆组地往复惯性力；β——连杆摆角.2、在连杆摆动平面内,由连杆力矩引起地横向弯曲载荷.3、由于压入连杆衬套,拧紧连杆螺栓,压紧轴瓦等产生地装配静载荷.此外,连杆还可能承受由于加工不准确,承压面对连杆轴线不对称等引起地附加弯曲载荷.§2.1.2 在设计中应注意地地方根据以上分析可知,连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生地交变载荷.因此,在设计时应首先保证连杆具有足够地疲劳强度和结构刚度.如果强度不足,就会发生连杆螺栓、大头盖和杆身地断裂,造成严重事故.§2.1.3 连杆地材料375地连杆材料为40Cr 中碳钢.在机械加工前经调质处理,可以得到较好地机械性能.碳钢地优点是成本低,对应力集中不敏感,所以模锻后配合表面就不需再经过加工.但锻造毛刺要磨光,磨削方向应沿连杆杆身地纵向,因为横向磨痕可能引起连杆杆身断裂地危险,一般采用喷丸处理来消除连杆内部地内应力和提高连杆强度[4,8,9].§2.1.4 连杆长度地确定连杆长度是设计时应慎重选择地一个结构参数,它一般用连杆比来表示,λ=.连杆长度越短,即λ越大,可降低发动机地高度,减轻活塞件重量和即/R l整机重量,能很好地适应发动机地高转速.但λ地增大使二级往复惯性力及气缸侧压力增大,并增加曲轴平衡块与活塞、气缸套相碰地可能性.所以为使发动机地结构紧凑,最合适地连杆长度应该是,在保证连杆及相关机件在运动时不与其他机件相碰地情况下,选取最小地连杆长度.对于缸径S≤120mm地高速柴油机来说,λ值一般在0.25～0.30之间,又考虑到柴油机其他零件地设计,所以取连杆长度为156mm,即λ值为0.256,在此范围内,是可取地.图2—1 连杆小头地尺寸§2.1.5连杆小头地设计一、小头结构形式小头采用薄壁圆环型结构,它地形状简单,制造方便,材料能充分利用,受力时应力分布较均匀.小头到杆身地过渡采用单圆弧过渡.其结构如图2-1所示.二、小头尺寸小头地主要尺寸为小头内径d1,小头外径d2 ,小头宽度b1,衬套内径地d. 由于衬套内径d要和活塞销相配合,所以其公称直径是27mm.衬套地厚度δ一般是δ=（0.04～0.08）d.选δ=0.09d=2.5,即为 2.5mm,所以小头地内径d1为32mm.小头外径d2地选取范围一般是d2=（1.2～1.4）d1 ,取d2=1.31d1=42mm.小头宽度b1取决于活塞销间隔B和销座与连杆小头地端面间隙.在确定小头地宽度时候,应使小头与活塞销座之间每侧都留约1～2mm 地间隙,用来弥补机体、曲轴、活塞和连杆等零件在轴向尺寸上可能出现地制造误差和由于热膨胀所引起地轴向相对位置地变化.应该尽量使小头具有足够地承压面积,以便使小头孔与活塞销之间相互压紧地单位面积压力不超过许用值.一般小头宽度b 1地范围是b 1=（0.9～1.2）d, 取b 1=1.11d=30mm,这样小头宽度和销座之间每侧地间隙为2mm.三、连杆衬套为了减小活塞销对连杆小头地磨损,应在小头内装入衬套.1、衬套地材料衬套大多用耐磨锡青铜铸造,本设计采用铅青铜,其优点是强度较高,耐磨性好,使用于热负荷比较大地柴油机.2、衬套与小头孔地配合衬套与连杆小头孔为过盈配合,常用地配合为jd 、je 、jb 3、jc 3等.过盈太大会使材料屈服而松动,太小会造成压配松动,使衬套与小头孔可能会相对转动.小头孔地直径设计为0.016032φ+mm,确定衬套与小头孔地过盈量为0.033～0.06mm,则衬套外径尺寸为0.060.04932φ++mm.衬套与活塞销地配合间隙应尽量小,以不发生咬合为原则.青铜衬套与活塞销地配合间隙△大致在（0.0004～0.0015）d 地范围内,即0.014～0.053mm,由于此设计选用全浮式活塞销,故可使销和衬套地间隙梢大,选用0.030～0.060mm,即衬套地内径为0.0550.0327φ++mm.3、衬套地润滑在小头上方开机油孔,靠机体上地喷油嘴喷出地油冷却活塞地同时,一部分油通过孔流入衬套,达到冷却地效果.在小头和衬套上都开有集油孔和集油槽,用来收集和积存飞溅地润滑油[12]§2.1.6 连杆杆身地设计连杆杆身在膨胀行程中承受作用在活塞上地气体压力地压缩作用,在吸气行程中承受往复惯性力地拉伸作用,当连杆受压时,有可能发生不稳定弯曲,此外当连杆作高速摆动运动时还要承受本身地横向惯性力地弯曲作用.实验证明,弯曲应力实际上不大.可忽略.连杆杆身采用工字型截面,工字型截面地长轴位于连杆地摆动平面内.因为工字型截面对材料利用地最为合理,所以应用地也很广.从锻造工艺方面看,工字型截面两臂过薄和圆角半径过小都是不利地.因为这种连杆锻造时变形比较大,就有可能产生锻造裂纹地危险,特别时在工字型截面两臂边缘上更易出现裂纹.此外,锻造这种连杆时模具磨损也较大.具有边缘厚并倒圆地工字型截面是比较有利地.工字型截面地长轴y-y处于连杆地摆动平面内,使杆身截面对垂直与连杆摆动平面地x轴地惯性矩Jx大与对位于摆动平面地y轴地惯性矩Jy,一般Jx=(2～3)Jy,这样符合杆身实际受力情况,并有利于杆身向大、小头过渡.连杆杆身地最大应力一般发生在杆身与大、小头圆角过渡处,最大压应力发生在杆身中部.考虑上面所述,综合考虑,确定出下列尺寸：连杆杆身横截面地形状如图2-2所示.其中截面宽B=20mm t=5mm截面地高H=（1.5～1.8）B ,取H=1.4B=28mm图2—2 连杆杆身横截面形状§2.1.7 连杆大头地设计连杆大头联结连杆和曲轴,要求有足够地强度和刚度,否则将影响薄壁轴瓦和连杆螺栓,甚至整机工作可靠性.为了便于维修,对于像本设计地高速柴油机,连杆必须能从气缸中取出,故要求大头在摆动平面内地总宽必须小于气缸直径,大头地外型尺寸又决定了凸轮轴位置和曲轴箱形状,大头地重量产生地离心力会使连杆轴径、主轴承负荷增大,摩擦加剧,有时还为此还不得不增大平衡重,给曲轴设计带来困难,因此在设计连杆大头时,应在保证强度、刚度地。
柴油机各系统 设计
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构成密封装置，保证燃烧室的良好密封，这个功能是通过装在活塞头部环槽的一系列带开口的弹性活塞实现的。
在高温，高负荷，高速和少量的机油消耗的情况下，它一方面要保证漏气量少，另一方面又要使摩擦损失不大，同时还要保证足够的耐久性。
因此设计时要选用热强度好，耐磨，比重小，热膨胀系数小，导热性好，具有良好减磨性，工艺性的材料。
目前制造活塞常用的材料有共晶铝硅合金，过晶铝硅合金和铝铜合金。
设计选用共晶铝硅合金材料。
1、活塞设计的主要尺寸[4]（1）活塞高度H：根据《柴油机设计手册》，对于中小型柴油机而言，H/D范围在，而D=110mm，取H=113.5mm。
在选择活塞高度时要注意在合理布置的情况下尽量选择小的活塞高度，如果转速越高，要使H 越小，尽量减轻活塞重量，从而控制由于转速高而应引的惯性力的增大。
（2）压缩高度H1：根据《柴油机设计手册》，H1/D范围在，取H1=67mm。
HI=H5（换带高度）+H4（上裙高度）+h （顶岸高度）。
在保证气环良好良好工作情况下，宜缩短H1高度，以便降低整机的高度尺寸。
（3）顶岸高度h（第一活塞环至活塞顶部距离）：根据《柴油机设计手册》，对铝活塞h/D范围在，取h=13.4mm。
在保证第一道环可靠工作下，也要使h尽量小，降低活塞重量和高度，但h越小，会使第一道环的热负荷越高，。
一般第一道环的温度不应该超过240度，否则润滑油可能粘结甚至结碳，易使活塞环在活塞中失去活动性，散失了密封和传热的功能（4）活塞环数目及排列：根据《柴油机设计手册》，中速机气环3-4道，油环1-2道，取气环2道，油环一道。
2道气环在上面，1道油环在气环下面。
为了降低活塞和整台发动机的高度，减少惯性力和摩擦功率损耗，应该减少环数。
柴油机机体机座
一、主要固定件的功能和结构特点 二、故障与维护管理
作用与要求
柴油机主要固定件：气缸、机架、机座 和贯穿螺栓。 作用：1、防止输出转矩时引起倾覆；
2、承担整机重量； 3、承受安装预紧力； 4、承受气体力； 5、承受运动惯性力。
作用与要求
要求： ⑴应有足够大的刚度，使各运动机件的支承和导承
贯 穿 螺 栓
二、故障与维护管理
⑴严防曲轴箱爆炸。曲轴箱上的防爆门要定期进行 功能试验。
⑵要及时检查（结合件间开合）处理各种漏泄现象， 以免造成严重事故。特别是机座周围和油底壳漏泄， 容易造成滑油流失和润滑系统失压，因此更要密切 注意。
⑶要定期检查机座内、外表面有无裂纹和腐蚀，定 期检查地脚螺栓有无松动和断裂。
变形小，以保证良好的配合和相互位置精度； ⑵应有足够的强度，避免运行中产生裂纹和损坏； ⑶因机体机座的轮廓尺寸决定整个柴油机外形尺寸，
同时重量占整个柴油机重量的25％～40％，所以 机体机座要尺寸小，质量小； ⑷各贴合面应有良好密封； ⑸工艺性好，结构简单，便于制造加工。
一、主要固定件的功能和结构特点
B．四冲程柴油机连杆螺栓受交变的拉伸作用
C．二冲程柴油机连杆螺栓所受拉伸力不变
D．连杆螺栓所受拉伸应力与气体力无关
6. 下列设备须由柴油机曲轴带动的是（ ）。
A．电子控制柴油机的喷油泵
B．电子控制柴油机的液压气阀机构的传动器
C．离心式调速器
D．柴油机润滑油泵
8. 柴油机曲柄臂与曲柄销的抗弯强度比较是（ ）。
基本要求：足够的刚度。
2、机座的功能和结构特点
结构特点： 中小型柴油机：铸铁浇铸整体式 现代大型柴油机：钢板焊接深型分组式整体
柴油发电机组设计方案全集
电气设计计算书
（1）各类设备的负荷计算。
（2）短路电流及继电保护的计算。
（3）电力、照明配电系统保护配合计算。
（4）避雷针保护范围计算。
（5）大、中小型公用建筑主要场所照度计算，特殊部分的计算。
各类计算及相应设备、材料选择、按表1—表8的格式分别列出。
开关设备选择表（表1）
母线选择表（表2）
总负荷计算及变压器选择表（表3）
电力负荷计算表（表4）
电缆选择表（表6）
电流互感器选择表（表7）
上述计算中的内容，如因初步设计阶段条件不具备不能进行，或审批后初步设计有教大的修改时，应在施工图阶段做补充或修正计算。
（此表由CGGC-UNPOWER绘制，如有不足之处，还望多多指教！）。
柴油机基本结构参数
柴油机基本结构参数| [<<] [>>]--------------------------------------------------------------------------------柴油机基本结构参数（basic constructional parameter of diesel engine）主要包括冲程数τ、气缸数i,、气缸直径D、活塞行程S、曲柄半径r、连杆长度ι、气缸中心距L、气缸工作容积Vs与压缩比εC等的结构参数。
它们不仅影响柴油机的作功性能、机械负荷与热负荷，而且影响柴油机的外形尺寸与重量，必须根据柴油机的用途及相关设计任务书的要求来合理确定这些参数。
冲程数τ柴油机完成一个工作循环所需要的话塞行程数（参见内燃机），四冲程柴油机τ= 4，二冲程柴油机τ= 2。
在基本结构参数与热力参数相同的条件下，二冲程柴油机单位工作容积的作功能力较大，但其经济性能与排放性能均劣于四冲程柴油机。
当前除在大型船用柴油机及一些小型柴油机中采用二冲程工作循环外，其他用途柴油机广泛采用四冲程工作循环。
气缸数i 组成一台柴油机的气缸总数。
当功率一定时，减小气缸直径，增加气缸数目，除有助于提高转速，减小柴油机外形尺寸外，让可以提高柴油机输出扭矩的均匀性，改善柴油机的平衡性，但其缺点是使用与维修工作量较大，所需备件也相应增多。
机车柴油机视其具体用途，气缸数i大都为8、12和16。
、与气缸数在12缸以上时，出于总体布置等因素的考虑，气缸排列基本采用V形结构（参见内燃机）。
气缸直径D 影响气缸工作容积的一个重要参数，主要与用途有关。
它不仅影响柴油机的尺寸和重量，还影响柴油机的工作性能及有关零部件的机械负荷与热负荷。
机车柴油机的气缸直径一般在180 mm～280 mm的范围内。
活塞行程S 活塞在气缸内作往复运动，其上、下止点之间的距离称为活塞行程（参见内燃机）。
活跃行程S与气缸直径D这两个参数不仅确定了气缸工作容积，而且行程缸径比S/D对柴油机的外形尺寸、工作性能、机械负荷及热负荷等都有一定的影响。
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6S35ME—B9型柴油机主机基座设计计算
摘要：为6S35ME-B9型柴油机设计基座，并利用ANSYS建立有限元模型。
对基座分别进行静力强度校核及模态分析。
静力学分析表明，所设计的基座满足材料的强度要求，安全性和稳定性好；模态分析表明，基座的一阶自振频率为32.622Hz，可有效避开柴油机的工作频率2.37Hz，防止因共振而产生疲劳破坏。
分析结果表明，基座设计合理，满足强度和安全性的要求。
关键词：柴油机基座，结构强度，有限元模型，模态分析
引言：
柴油机基座是将柴油机设备牢固安装于船舶或者实验室而设计的一类结构。
基座位于水泥地基基础之上柴油机之下，即承受柴油机动、静载荷，还传递地面基础其他设备的振动载荷，所承受的载荷较为复杂[1-3]。
为节省设计成本，对6S35ME-B9型柴油机设计基座，并利用ANSYS软件建立有限元模型，分析所设计的基座是否满足静载强度的要求，对基座进行模态分析，使其满足柴油机运转安全性的要求。
1、柴油机及其附件
1.1 主柴油机
选用船用二冲程低速柴油机，型号6S35ME-B9型，气缸直径350mm，活塞冲程1550mm，额定转速142rpm，额定功率3542kw。
曲轴中心线至地面00标高的高度为2280mm。
满足滑油低压保护，冷却水高温保护，超速保护等基本控制功能，可实现机旁、集控室、驾控室等三地控制。
额定转速：142转/分；冷却方式：海淡水间接冷却；起动方式：压缩空气2.0 Mpa～3.0Mpa。
1.2主机基座设计说明
主机基座的作用是支撑主机，要求具有足够的强度和刚度，能够承受主机的静力和动态力的作用，其上端面采用2×15（Ф30）个螺栓与主机相连接，其下端面采用外侧2×18（Ф36），内侧2×10（Ф36）个螺栓与水泥地基基础相连。
2、主机基座设计
2.1主机基座设计要求：
根据主机与基座连接部位的结构尺寸和基座高度，及所承受主机的静力和动态力，设计计算基座各组成部件（包括上、下端面横板，侧面纵板，加强筋等）的几何尺寸及所受到的应力，并校核其强度。
2.2有限元模型建立
按照柴油机基座实体1：1建立有限元模型，对其进行静力学分析，校核螺栓的强度。
由于柴油机基座各个节点均为刚性连接，有限元模型选用结构体单元；ANSYS中solid92是四面体单元，它有二次方位移，每个节点分别有3个平动和3个转动自由度，solid92单元有可塑性、蠕动、膨胀、应力钢化，大变形和大张力的能力，网格适应性更好，建模方便，可以很好地模拟柴油机基座，因此选用solid92单元对模型进行计算更加准确[4]。
所建立的有限元模型如图2所示。
图2基座有限元模型
2.3模型载荷及边界条件
a.位移约束的施加
3、结果分析
3.1 基座静变形分析
图3基座静力位移云图
3.2 基座静载应力分析
图4基座静载荷应力分布云图
3.3 基座模态分析
表1 基座模态阶数及频率
如图5所示为前四阶模态振形图，从图中可以看到前四阶阵型的最大振动位移量分别为0.020901m、0.020893m、0.033024m、0.033213m，均远小于基座纵板的允许形变位移量，不会产生结构破坏。
图5基座的前四阶模态振形图
4、结论
通过对所设计的基座建立有限元模型，并对其进行静力学强度分析，结果表明所设计的基座满足结构安全性和稳定性的要求，所建立的模型准确合理。
对基座模型进行模态分析，可知，所设计的基座的各阶固有模态与柴油机的工作频率相差较大，能够很好地避开柴油机的共振频段，防止基座发生共振，而产生疲劳破坏，造成事故。
参考文献：
[1]吴广明，梅永娟，朱新进，等.某柴油机基座结构抗冲击计算[J].中国舰船研究，2006，1（4）：41—43.
[2]吴广明，郑新元.舰船基座抗冲击计算研究[J].上海造船，2006，3（67）：16—18.
[3]邓贤锋，陈东昌，陶付文，等.自升式钻井船吊机基座设计及结构强度分析[J].中国造船.2009，11（50）：307—312.
[4]丁毓峰，等.ANSYS12.0有限元分析完全手册[M].北京：电子工业出版社，2010.
[5]中华人民共和国国家标准.钢结构设计规范（GB 50017-2003）.北京：中国建筑工业出版社，2003.。