柴油机曲轴飞轮组开题报告

河南科技大学（论文）开题报告

（学生填表）

院系：车辆与动力工程学院2013年4月15日课题名称Z398柴油机（曲轴飞轮组）设计

学生姓名刘新胜专业班级热发092班课题类型工程设计

指导教师刘建新职称教授课题来源生产

1.设计（或研究）的依据与意义

柴油机具有良好的经济性、动力性及较高的热效率等显著优点, 在汽车节能等方面有较大的潜力。经过多年的研究和新技术的应用，现代柴油机的现状已与往日不可同日而语。随着电控喷射、高压共轨、涡轮增压、中冷等先进技术的应用，柴油机在重量、噪音、烟度等方面已取得了重大的突破。最先进技术的柴油机，升功率可达到30～

50kWh/L，扭矩储备系数可达到0.35以上，最低燃油耗可达到198g/kWh，标定功率油耗可达到204g/kWh；柴油机被广泛应用于船舶动力、发电、灌溉、车辆动力等广阔的领域。我国小缸径多缸增压柴油机已取得了较快的发展，但整个市场的需求还在增长。

农用车是我国的一个特色的运输车品种，农用车投资非常少、产品运输能力强、产出大，正好满足了建设节约型社会、提高资源使用效率的需求，从整个国家来讲，具有长远的战略意义。而此次研究的Z398柴油机以其设计紧凑,启动轻便,维修简便,技术经济指标先进,能为手扶拖拉机、水泵、电站、运输及多种农副业加工机械和设备作配套动力,在工农业生产中得到广泛的应用，具有很大的农村市场。

随着全球性能源短缺和环境污染问题的日益突出，降低燃油消耗率和排气中的有害气体成分越来越成为了内燃机燃烧系统研究的重要课题。直喷式燃烧系统由于具有良好的燃油经济性，结构简单、启动容易等优点，因此本次设计的Z398柴油机采用直喷式燃烧系统。

曲轴是发动机中最重要的零件之一，发动机的全部功率都是通过它输出的。而且曲轴是在不断周期性变化的力、力矩（包括扭矩和弯矩）的共同作用下工作的，极易产生疲劳破坏。曲轴形状复杂，应力集中严重，因此设计中必须使曲轴有足够的疲劳强度，以保证正常工作。由以上所述可以看出曲轴设计的重要性。本课题主要通过Z398柴油机曲轴的设计研究，设计出合理的曲轴。

2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述

曲轴是柴油机中关键零件之一，其材质大体分为两类：一是钢锻曲轴，二是球墨铸铁曲轴。由于球墨铸铁曲轴成本较低，通过热处理后能获得抗疲劳强度、硬度和耐磨性。所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。据统计资料显示, 车用发动机曲轴采用球墨铸铁材质的比例在美国为90%, 英国为85%, 日本为60%。

球铁曲轴具有诸多优点，国内外广泛采用。但整体水平与国外还有相当差距，近年来，我国内燃机曲轴专业生产厂家通过引进技术消化吸收和自行开发，总体水平有了较大的提高，但是我国距世界先进水平仍相差很远，甚至于还满足不了我国内燃机工业技术发展的要求。我国曲轴专业生产厂家不是很多，且整体规模小、专业化程度低、企业设备陈旧、产品设计和工艺落后、性能寿命和可靠性差、品种杂乱和“三化”程度低，这些都影响了整机适应国内及国际市场的能力。内燃机零部件行业将面临更加激烈的市场竞争，也将迎来新的发展机遇。我们只有充分了解国内外内燃机曲轴技术水平，才能制造出具有世界一流水平的内燃机曲轴，以实力参与市场竞争。

从目前整体水平来看，毛坯的铸造工艺存在生产效率低，工艺装备落后，毛坯机械性能还不稳定、精度低、废品率高等问题。生产方面，国内大部分专业厂家普遍采用普通机床和专用组合机床组成的流水线生产，生产效率、自动化程序较低。而国外广泛采用数控技术和全自动控制生产线，具有较高的灵活性和适应性，使曲轴的加工精度、效率、整体质量显著提高。

曲轴的强化工艺技术。目前国内外曲轴常见的强化工艺大致有如下几种:(1) 氮化处理。氮化能提高曲轴疲劳强度的20%~60%。(2)喷丸处理。曲轴经喷丸处理后能提高疲劳强度20%~40%。圆角与轴颈同时感应淬火处理。该强化方式应用于球铁曲轴时, 能提高疲劳强度20%, 而应用于钢轴时, 则能提高l00%以上。

曲轴的机械加工技术。曲轴主轴颈和连杆轴颈的粗加工、半精加工工艺和精加工工艺, 大体分为以下几种：(1)传统的曲轴主轴颈及连杆轴颈的多刀车削工艺。(2) 数控车削工艺。(3)数控车—体。

3. 课题设计（或研究）的内容：

1）查阅相关资料，确定总体设计方案；

2）根据总体布局，绘制柴油机的横剖图；

3）完成曲轴部件设计；

4）撰写设计说明书（12000字）；

5）翻译外文技术资料（10000字符）。

曲轴图、飞轮、主轴瓦、主轴承盖及曲轴总成图用计算机绘制；纵剖图用手工绘制。

4. 设计（或研究）方法

通过互联网查询资料，图书馆查询相关资料，以及实验室拆装类似发动机来进行设计研究Z398柴油机，图书馆借阅相关资料：

《内燃机设计》杨连生著

《公差与技术测量》机械工业出版社

《柴油机设计手册》中国农业机械出版社

《内燃机原理》蒋德明著

《内燃机学报》、《内燃机工程》、《车用柴油机》、《小型内燃机与摩托车》等。

5. 实施计划

第5 周：查阅资料，撰写开题报告；讨论并确定总体设计方案；

第5 ~12周：图纸设计

第13~14周：翻译外文资料，撰写设计说明书；

第15周：毕业答辩。

指导教师意见

指导教师签字：年月日研究所（教研室）意见

研究所所长（教研室主任）签字：年月日