缸柴油机曲轴》
单缸柴油机曲轴课程设计
单缸柴油机曲轴课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解单缸柴油机的结构组成，特别是曲轴的作用及其在发动机中的地位；2. 学生能够掌握曲轴的基本工作原理，包括转速与扭矩的转换关系；3. 学生能够描述曲轴的常见故障及其原因。
技能目标：1. 学生能够通过实际操作识别单缸柴油机的曲轴，并展示其工作原理；2. 学生能够运用所学的知识分析曲轴故障案例，提出合理的维修与保养建议；3. 学生能够设计简单的曲轴维修保养流程，并进行模拟操作。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械工程领域的兴趣，特别是对柴油机这一传统工业产品的认识与尊重；2. 学生通过学习曲轴相关知识，增强对机械设备结构与功能的探索欲望，激发创新意识；3. 学生在学习过程中，培养团队合作精神，提高解决问题的能力和责任意识。
课程性质：本课程为实践性较强的技术学科课程，要求学生结合理论知识与实际操作，深入理解单缸柴油机曲轴的相关知识。
学生特点：考虑到学生年级特点，课程内容设计需兼顾知识性与趣味性，以激发学生的学习兴趣和动手操作的欲望。
教学要求：教学内容应紧密结合课本，通过实物展示、案例分析等教学方法，提高学生对曲轴知识的掌握与应用能力，同时注重培养学生的实践操作技能和解决问题的能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容1. 引入概念：介绍单缸柴油机的整体结构，强调曲轴在发动机工作过程中的关键作用。
相关教材章节：第一章《内燃机概述》2. 理论知识：详细讲解曲轴的构造、工作原理及其与发动机性能的关联。
相关教材章节：第二章《曲柄连杆机构》3. 实物教学：通过拆解与组装单缸柴油机模型，直观展示曲轴及其附属部件。
相关教材章节：第三章《发动机主要部件》4. 故障分析：分析曲轴常见故障类型及其原因，如磨损、断裂等。
相关教材章节：第五章《发动机常见故障与维修》5. 维修与保养：介绍曲轴的维修方法、保养技巧及注意事项。
柴油机曲轴拐档差的测量与轴线状态分析
柴油机曲轴拐档差的测量与轴线状态分析评估要点：评估时间：15min评估标准：1、量具的选取、使用，正确得当5分2、盘车方向，装表位置确定操作5分3、拐挡表调校，安装正确5分4、拐挡值测量与读取15分5、拐挡值记录方法正确10分6、测量数据分析，结论正确10分总分50分每超时1分钟扣 2.5分曲轴臂距差测量（一只缸）在大中型柴油机检修中，经常用测量拐挡差的办法来检查曲轴轴线的状态和主轴承的磨损情况。
当曲柄的两主轴承低于相邻主轴承时，该曲柄的主轴线弯曲呈塌腰形∪＋。
如果将曲柄销转至上止点位置两曲柄臂向外张开，间距增大；将曲柄转至下止点位置曲柄臂向内收扰，其曲柄臂间距减小。
当曲柄的两主轴承高于相邻主轴承时，该曲柄的主轴线弯曲呈拱腰形∩－。
如果将曲柄销转至上止点位置两曲柄臂向收扰，间距减小；将曲柄转至下止点位置曲柄臂向外张开，其曲柄臂间距增大。
同样，将曲柄销分别转至左、右水平位置，两臂间距亦会发生同样在的变化。
拐挡表的使用方法（重点）1、检查拐挡表（曲轴量表）的灵敏度。
用手指按动拐表一端的顶头，看表上的脂针摆动是否灵活，放松后指针能否回到原来位置上。
检验无误后，根据臂距差的大小选择并调整好拐挡表测量杆的长度，使之比臂距大1～2mm。
2、配重式拐挡表。
当将表两端的顶尖两端压装入两曲柄臂的冲孔之后，应将整个表用手慢慢来回摆动2～3次，检查是否装置稳固；其次观察表盘指针有无摆动动作，若有摆动也许是由于孔不正或两端的表杆不直而引起的，要修正冲孔或校检表杆，消除之后再测量；再确认安装好后，转动表盘将表的指针调到“0”位。
3、读取拐挡表数值。
由于结构不同测量臂距增减时拐挡表指针的方向不尽相同，因而要在使用前，注意观察，认真识别。
当将拐挡表的触头向表内压入时，表面上的读数应减小，在作记录时，可直接读作“负”值以“－”号表示。
当拐挡表的触头外伸时，表面上的读数增大，在作记录时，可直接读作“正”值，以“＋”号表示。
测量时，一定要弄清楚表指针的转动方向中，以免读错正负数造成错误。
柴油机曲轴的结构特点与维修注意事项
2021年第4期农机使用与维修83柴油机曲轴的结构特点与维修注意事项孙继红（清原满族自治县农机化技术推广服务站，辽宁清原113300）摘要：曲轴是柴油机最重要的机件之一，曲轴的质量状态直接决定柴油机的运彳亍质量和运彳亍安全。
通过对柴油机曲轴的结构特点的介绍，提高维修人员对曲轴的认知,提高柴油机的修理质量。
关键词：柴油机;曲轴；维修中图分类号：S218.5文献标识码:A doi：10.14031/ki.njwx.2021.04.0370引言曲轴是柴油机受力最复杂和最贵重的零件之一，其功用是将活塞和连杆传来的气体作用力转变成扭矩输出,用以驱动拖拉机等工程机械行驶。
此外，柴油机配气机构和一些附件如水泵、机油泵、喷油泵等也由曲轴驱动。
柴油机工作时曲轴承受气体作用力，往复惯性力和旋转惯性力以及它们所产生的力矩作用，使曲轴处于交变应力状态。
曲轴形状复杂，应力集中现象相当严重，特别是曲柄与轴颈的圆角过渡区、润滑油孔附近。
主轴颈和连杆轴颈在很高的比压及相对速度下滑动,柴油机曲轴易发生磨损、变形、裂纹或折断等损伤，为了保证柴油机的运行质量和运行安全，维修人员需要了解曲轴的结构特点，以及常见损伤的修理方法。
1柴油机曲轴的结构特点柴油机曲轴通常由优质碳素结构钢、优质合金钢和高强度球墨铸铁制造，其中锻造曲轴多采用45号优质碳素结构钢制造。
强化程度较高的柴油机曲轴通常采用抗拉强度和屈服点较高的优质合金钢制造，如40Cr、38CrMo等。
球墨铸铁曲轴的优点是制造方便、成本低，可保证曲轴的形状合理，耐磨性好，因而被广泛应用。
WD615系列、YC6105QC 型柴油机均采用球墨铸铁曲轴。
柴油机曲轴的结构有整体式和组合式,大多数柴油机采用整体式，而6135系列和T815系列柴油机则采用组合式。
1.1整体式曲轴整体式曲轴由曲轴前端、曲拐、曲轴后端及平衡块等组成。
多缸柴油机曲拐的布置形式与曲轴的平衡性、柴油机着火顺序及着火间隔有关。
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创造条件的。
因此，单缸发动机工作不平稳。
轮机维护与修理第8章 柴油机主要零件的检修曲轴的检修
柴油机主要零件的检修
二、曲轴臂距差 1.曲轴臂距差的概念 1)曲轴的变形 运转中的柴油机主轴承高低不等使坐于其上的曲轴产生弹性 变形，整根曲轴的变形为宏观的整体变形，在每个曲柄上的变形 为局部的微量变形。曲柄微量变形是曲柄臂之间的距离在曲轴回 转一周中产生的微量变化。 2)运转中的曲柄 对运转中的曲柄假定: (1)主轴颈与曲柄臂之间为刚性连接，夹角为90º ,保持不变; (2)主轴颈、曲柄销颈和曲柄臂均为刚性件，运转中形状不变: (3)曲柄销颈与两曲轴臂之间夹角α、β不仅相等且变化相同， 即保持α=β。
柴油机主要零件的检修
柴油机主要零件的检修
封缸的一般具体做法: 1. 停止该缸燃油供应。 2. 为防止润滑油路泄压，封死主轴滑油孔。 3. 拆除该缸摇臂或顶杆机构。 4. 拆除该缸缸头启动阀，并将通入此阀的空气管 路全部闷死。 5. 在封缸运行时，为了防止柴油机其余各缸超负 荷以及船体、机体发生振动，必须减少油门个数， 降低转速。限制各缸排气温度不得超过正常值。 如果某缸运动机件被拆除而振动仍很严重，则应 进一步降速。如因一缸切断供油的增压器发生喘 振，这时尚未停止，则还应降速，直至喘振消除 为止。
柴油机主要零件的检修
二冲程柴油机曲柄销的磨损情况与四冲程柴油机 相反，即曲柄销外侧比内侧磨损大些。 而其主轴颈的磨损则是远离曲柄销的一侧较大。
柴油机主要零件的检修
2.曲轴轴颈擦伤与腐蚀的检修
曲轴轴颈表面的划痕、拉毛和擦伤等主要是润滑 油中的机械杂质或磨损产物引起的。轴颈表面的腐蚀 凹坑、锈斑、烧伤等是润滑油中含水分和酸过多产生 的电化学腐蚀或漏电等杂散电流引起的静电腐蚀造成 的。 （1）轻微擦伤 （2）较浅伤痕 （3）较深伤痕
柴油机主要零件的检修
柴油机主要零件的检修
机座曲轴组件.
机座机座通过贯穿螺栓与机架、缸体连接成为一个固定的刚性整体，这一刚性整体构成了柴油机的主体部分。
内部可安装有各运动件的导承和支撑（缸套、主轴承、导板等），提供运动和传动部件的运动空间，布置冷却、润滑和扫、排气的水、油、气等的运行通道，外部可安装各类系统和维护通道等。
机座，除了支撑它之外的柴油机全部重量外，还必须承受运动部件的各种作用力（如气体力、慣性力等）。
当船舶遇到风浪颠簸时，机座还要承受额外的扭转、拉伸弯曲等附加作用力。
由此可见，机座必须具有足够的强度和刚度，而保证足够的刚度尤为重要。
因为若机座变形，则运动部件的对中便被破坏，在机座的后端提供有推力轴承档，可安装有推力轴承，提供有盘车机安装座，可安装盘车机构。
在机座的前端主轴承座侧面提供有安装轴向减震器的位置。
机座面板两侧布置有油槽，我们利用它做机座水平调试。
曲轴曲轴是柴油机的最重要部件，也是柴油机中最重，最长的部件，它的形状复杂，制造上的技术要求非常严格，所以它是柴油机中造价最高的部件，它的造价约占整个柴油机价格的10~20%。
曲轴的作用是将柴油机各缸发出的功汇集起来，并以回转运动的形式传递出去。
因此在柴油机运转中，曲轴受到数值很大又是周期变化的扭转，弯曲和压缩等多种载荷力的作用。
在这种力的作用下，曲轴可能发生扭转和弯曲变形，以及裂纹和折断等损坏事故，此外它的轴颈还容易受到磨损。
因此，曲轴设计应重量轻，轴颈处耐磨并有良好的润滑。
较高的加工精度和光洁度，更重要的是还要具有足够的强度和刚度。
小型柴油机曲轴S26，L/S35 机为整锻式。
大型柴油机曲轴一般采用半组下面示意图简要说明半组合曲轴的制造过程。
我们所使用的多是半组合式锻造曲轴。
曲拐与主轴颈用红套连成一体。
红套：就是利用金属材料的热膨胀冷缩的变化，把比轴小的孔（曲拐上的孔）加热使它胀大，然后将轴插入孔中。
冷却后，孔缩小，轴和孔（主轴颈和曲柄臂）就可固定在一起，形成能够传递很大扭矩的结合体。
材料力学课程设计单缸柴油机曲轴
四、曲轴设计及校核
1.设计曲轴颈直径 d，主轴颈直径 D 主轴颈为弯扭组合变形，根据第三强度理论
r3
1 W
M
2 z3
M
2 y3
M x22
32 D3
219.062 438.122 481.272
代入公式得
Me
9549
P n
9549
17.0 410
395.93N
m
Ft
Me r
395.93 0.07
5656.20N
Fr Ft / 2 2828.10N
l3 1.2r 0.084m
以单缸柴油机曲轴为研究对象，由平衡条件得
Mx 0 My 0 Mz 0 Fx 0 Fy 0 Fz 0
表 1 固定表格
l1 / m l2 / m E / GPa
/ MPa 1 / MPa r
0.11 0.18 150 0.27 120
180 0.05 0.78
要求： 1.画出曲轴的内力图。 2.设计曲轴颈直径 d，主轴颈直径 D。 3.校核曲柄臂的强度。 4.校核主轴颈 H-H 界面处的疲劳强度，取疲劳安全系数 n=2。键 槽为端铣加工，主轴颈表面为车削加工。 5.用能量法计算 A-A 截面的转角 y ， z 。
解平衡方程，代入数据得
Fax 0
Ffx 0
Fay
l2 l1 l2
Fr
0.18 0.11 0.18
4010.58
2489.33N
F fy
l1
l1 l2
Fr
0.11 0.11 0.18
6缸柴油机曲轴和凸轮轴相位同步
6缸柴油机曲轴和凸轮轴相位同步摘要：一、引言二、6缸柴油机曲轴和凸轮轴的作用及相位同步的重要性三、6缸柴油机曲轴和凸轮轴相位同步的方法四、相位同步技术的应用及优势五、结论正文：一、引言在现代柴油机技术中，6缸柴油机因其高效、稳定的性能得到了广泛的应用。
柴油机的核心部件包括曲轴和凸轮轴，它们的相位同步对于发动机的正常运行至关重要。
本文将介绍6缸柴油机曲轴和凸轮轴相位同步的方法及其优势。
二、6缸柴油机曲轴和凸轮轴的作用及相位同步的重要性曲轴和凸轮轴是柴油机中最重要的两个旋转部件。
曲轴负责将往复运动转化为旋转运动，驱动柴油机的主轴齿轮、发电机、泵等附件。
而凸轮轴则控制着气门和喷油泵的开启和关闭，从而影响柴油机的燃烧过程。
曲轴和凸轮轴的相位同步指的是它们的旋转速度和角度始终保持一致。
这是因为在柴油机的四个冲程（进气、压缩、燃烧、排气）中，气门和喷油泵的开关时间是与曲轴和凸轮轴的相位密切相关的。
如果两者相位不同步，将导致燃烧过程不充分、发动机性能下降、排放增加等问题。
三、6缸柴油机曲轴和凸轮轴相位同步的方法6缸柴油机曲轴和凸轮轴的相位同步主要通过以下几种方法实现：1.采用特定的曲轴和凸轮轴设计：在设计过程中，确保曲轴和凸轮轴的旋转速度和角度满足同步要求。
2.设置齿轮传动：通过曲轴齿轮与凸轮轴齿轮的啮合，实现两者间的精确传动。
3.采用同步器机构：在凸轮轴与曲轴之间设置同步器，以确保两者在高速旋转时始终保持同步。
4.采用电子控制技术：通过电子控制单元监测曲轴和凸轮轴的旋转速度，实时调整喷油泵和气门的开启时间，实现精确的相位控制。
四、相位同步技术的应用及优势相位同步技术在6缸柴油机中的应用带来了以下优势：1.提高发动机燃烧效率：相位同步有助于实现充分燃烧，降低排放，提高燃油利用率。
2.降低机械损耗：相位同步有助于减少曲轴和凸轮轴之间的摩擦，降低机械损耗。
3.提高发动机稳定性：相位同步有助于确保发动机在各种工况下的稳定运行。
曲轴详解
曲轴详解曲轴：是发动机的主要旋转机构，它担负着将活塞的上下往复运动转变为自身的圆周运动，且通常我们所说的发动机转速就是曲轴的转速。
是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其他）。
主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。
曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑．曲轴的旋转是发动机的动力源。
也是整个机械系统的源动力。
曲轴常用材料的选择：1.球墨铸铁2．非调质钢2.调质钢曲轴的结构：它由主轴颈，连杆轴颈曲轴臂，平衡块，前轴端和后轴端等部分组成。
其中一个连杆颈和它两端的曲臂以及前后两个主轴颈合在一起，称为曲拐。
曲轴的形式有整体式和组合式两种。
下面分析大多数汽车发动机采用的整体式曲轴的结构。
1.主轴颈图1.2所示，用来支撑曲轴，曲轴几即绕其中心线旋转。
主轴颈支撑于滑动主轴承上，主轴颈结构和连杆轴颈类似，不同点于滑动主轴承上，主轴颈结构和连杆轴颈类似，不同点是内表面有油槽。
主轴承盖用螺栓与上曲轴箱的主轴承座紧固在一起。
为了使各主轴颈磨损相对均匀，对于受力交大的中部和两端的主轴颈制造得较宽。
在连杆轴颈的两侧都有主轴颈者，称为全支撑曲轴。
全支撑曲轴钢度好，主轴颈负荷小，但它比较长。
如果主轴颈数目比连杆轴颈少，则称为非全支撑曲轴。
其特点和全支撑主轴相反。
2.连杆轴颈用来安装连杆大头，如图1.3所示。
直列式发动机的连杆轴项数与汽缸数相等；V型发动机因为两个连杆共同装在一个连杆轴颈上，故连杆轴颈数为汽缸数的一半。
连杆轴颈通常被制成中空，其目的是为了减轻曲拐旋转部分的质量，以减小离心力。
中空的部分还可兼作油道和油腔，如图所示。
油腔不钻通，外端用螺塞封闭，并用开口销锁住。
连杆中部插入一弯管，管口位于油腔中心。
当曲轴旋转时，在曲轴油管机油中的较重的杂质被甩向油腔壁，而洁净的机油则经弯管流向连杆轴向表面，减轻了轴颈的磨损。
内燃机课程设计6200柴油机曲轴设计动力计算
《内燃机学》课程设计设计计算说明书题目6200柴油机曲轴设计学院专业班级姓名学号指导教师年月日目录1 动力计算 (1)初始条件 (1)曲柄连杆机构运动质量的确定 (1)P-φ示功图的求取 (1)往复惯性力P j（α）计算 (2)总作用力P（α）计算 (3)活塞侧推力P H（α）计算 (3)连杆力P C（α）计算 (4)法向力P N（α）计算 (4)切向力P T（α）计算 (5)∑T p计算 (6)总切向力)(α曲柄销负荷R B（α）计算 (7)准确性校核 (8)2 曲轴设计计算 (9)曲轴各部尺寸比例 (9)曲轴船规验算 (10)1 动力计算初始条件母型机参数：四冲程六缸、废气涡轮增压、不可逆式、直接喷射、压缩空气启动。
D=200mm S=270mmn=600r/min Ne=440kW增压压力P k =,压缩比ε=，机械效率ηm =,压缩复热指数n 1=,膨胀复热指数n 2=，Z 点利用系数ξz =，燃烧过量空气系数α=，中冷器出水温度t=250 ,原机配气定时：进气门开——上死点前60度进气门关——下死点后40度排气门开——下死点前40度排气门关——上死点后60度行程失效系数可取约。
连杆长L=540mm ，质量为，活塞组质量m=，连杆组质量分配比，单位曲柄不平衡质量m=。
曲柄连杆机构运动质量的确定将摆动的连杆用双质量系代替，一部分质量等价到做往复运动的活塞组中，另一部质量等价到做回转运动的曲柄组中，从而可以求出往复质量j m 和连杆组算到大端的质量B m 。
由于连杆尺寸并未确定，先按照母型机的连杆质量分配比。
0.347*35.760.347*34.7647.8217()j L m M m kg =+=+=0.653*0.653*34.7622.6983()B L m m kg ===上式中，M 表示活塞组质量，为连杆组质量分配比，L m 为连杆质量，质量单位都用kg 。
P-φ示功图的求取将所给的P-V 示功图，用发动机运动学公式将其展开，即得P-φ示功图。
四缸柴油机曲轴的自由模态分析
ＺＨ ｏＵ ａ—ｈａ Ｚ ＵＯ Ｙ ｈ－ ｈ ， ＢＡ ０ ｎ－ ｉ ｏ Ｈ ｉｃ ｏ ａ ｙａ Ｌｉ ｘ ａ
（ ｓ ｔｔ ｏ ｏｓ ｄ ｉｒｔ ｎ Ｊ ｎ ｓ ｉｅｓｙ ｈ ｎｉｎ ａ ｇｕ ２ ，Ｃ ｉａ Ｉ ｔｕｅ ｆ ｉ ａ ｂａｉ ，ｉ ｇｕＵｎｖ ｒｉ ，Ｚ ｅｊ ｇＪ ｎ ｓ ０ ｈｎ ） ｎ ｉ Ｎ ｅｎ Ｖ ｏ ａ ｔ ａ ｉ １ １ ２ ３
曲轴 是 内燃 机 的 主 要零 件 之 一 ， 曲轴 的 破坏 事
型 。之后 ， 过试验 手段 获得 曲轴 的固有频 率 ， 过 通 通 二 者数 据 比较 ， 验证 所 建有 限元模 型 的正确 性 ， 为后 续 有 限元 分析 曲轴 的强 迫振 动和 曲轴 的优 化设 计提 供 依据 。
果和 试 验 结 果 对 比表 明 ， 者 所 得 固 有 频 率 吻合 性 较 好 ， 限元 分 析 计 算 结 果 是 可 信 的 ， 曲轴 的 强迫 振 动 分 析 和 结 两 有 为 构 优 化 设计 奠 定 基 础 。 关键 词 ： 动 与 波 ； 油机 ；曲轴 ； 限 元 法 ； 态 分 析 振 柴 有 模
中 图分 类 号 ： Ｋ ２ Ｏ ４ ． Ｔ ４；２１２ ８
文献标５ ０ ００ ．１ Ｉ １． ６ ￣ｉ ｎ１ ６１ ５ ． １． ０ ５ ３ ｓ ０ ２ ６
Ｆ ｅ － ｂ ａ ｉ ｎ Ｍ ｏ ａ ａｙ ｉ ｆ ａ ｋ ｈ ｆ ｏ － ｌ ｄ ｒ ｒ ｅ・ Ｖｉ ｒ ｔ ｄ ｌ ｏ Ａｎ ｌ ｓｓｏ Ｃｒ ｎ ｓ ａ ｔ ｆ － ｉ ｅ ａ ４ Ｃｙ ｎ
摘 要 ： 用 Ｃ Ｔ Ａ软 件 建 立 四 缸 柴 油 机 曲轴 的三 维模 型 ， 后 再 用 ＡＮＳ 软 件 对 曲轴 进 行 自 由模 态 分 析 ， 出 利 Ａ Ｉ 然 ＹＳ 得
单缸柴油机操作原理
单缸柴油机操作原理单缸柴油机是一种重要的燃油发动机，被广泛应用于各种工业、农业以及交通运输领域。
单缸柴油机操作原理十分重要，正确的操作能够保证其效率以及寿命，下面就为大家详细介绍。
1. 压缩冲程引擎启动时，自动启动器将曲轴推入，使活塞完成一个前行冲程。
当活塞到达上止点时，它会开始进行压缩冲程。
在此阶段，进气门关闭，排气门已经关闭，汽缸中的空气被压缩到极限，同时柴油喷油器喷入柴油。
这个过程实际上是将燃料压缩到足够高的压力，以便在后续的点火过程中可燃混合物能够燃烧。
2. 燃烧冲程柴油发动机燃烧反应的开始是由喷油口喷出的燃油接触到高压空气，在高温状态下发生着燃烧反应，生成锥形火焰，这使得气体膨胀，从而把活塞向下推。
燃烧和膨胀是一个复杂的过程，但从整体上看，这就是燃油燃烧的基本原理。
3. 排气冲程在活塞向下移动时，排气门打开。
此时，废气通过排气管排出，以达到降低气缸压力的目的。
当活塞到达下止点时，排气门关闭，柴油发动机进入下一个压缩冲程。
随着曲轴的旋转，上述三个循环过程不断重复，使柴油发动机连续不断地提供动力。
总的来说，单缸柴油机操作原理涉及到压缩、燃烧和排气三个过程。
在正常使用中，操作员应定期更换机油滤芯，清洁空气过滤器和燃油过滤器，定期检查机油和冷却水的水平，定期更换全部发动机使用的机油，并根据操作手册上的指示来更换其他流体。
此外，操作员应确保使用适当的燃油，最好使用运营商推荐的燃料/油。
综上所述，单缸柴油机操作原理并不复杂，只要按照正确的步骤操作，就能够有效的提升柴油发动机的使用寿命以及效率。
单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核(24)word精品文档11页
材料力学课程设计设计计算说明书设计题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核图号：7-2数据号：II-11学号：卡号：姓名：井子源指导教师：魏媛目录1、设计目的 (2)2、设计任务和要求 (2)2.1、设计计算说明书的要求 (2)2.2、分析讨论及说明书部分的要求 (3)2.3、程序计算部分的要求 (3)3、设计题目 (4)3.1、画出曲轴的内力图 (6)3.2、设计曲轴颈直径d和主轴颈D (9)3.3、校核曲柄臂的强度 (10)3.4、校核主轴颈H-H截面处的疲劳强度 (12)3.5、用能量法计算A-A截面的转角yθ，θ (13)z4、分析讨论及必要说明 (17)5、设计的改进措施及方法 (18)6、设计体会 (18)7、参考文献 (19)一、设计目的本课程设计是在系统学完材料力学课程之后，结合工程实际中的问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合利用材料力学知识解决工程实际问题的目的。
同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体，既从整体上掌握了基本理论和现代计算方法，又提高了分析问题、解决问题的能力；既是对以前所学知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）的综合运用，又为后续课程的学习打下基础，并初步掌握工程设计思路和设计方法，使实际工作能力有所提高。
具体有一下六项：(1).使所学的材料力学知识系统化、完整化。
(2).在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程实际中的问题。
(3).由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可把材料力学与专业需要结合起来。
(4).综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机地联系起来。
(5).初步了解和掌握工程实际中的设计思路和设计方法。
(6).为后续课程的教学打下基础。
二、设计任务和要求参加设计者要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知条件和所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并到处计算公式，独立编制计算机程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
6缸柴油机曲轴和凸轮轴相位同步
柴油机是一种常见的内燃机，其曲轴和凸轮轴的相位同步对于整个发动机性能至关重要。
在本文中，我们将深入探讨6缸柴油机曲轴和凸轮轴相位同步的原理、重要性以及相关的技术细节。
希望通过本文的阅读，您能更加全面地了解这一主题。
1. 曲轴和凸轮轴相位同步的基本原理在柴油机中，曲轴和凸轮轴的相位同步是指曲轴和凸轮轴的转动角度在某一特定时刻是完全一致的。
这样做的目的是为了确保气缸进气、压缩、爆发和排气过程能够按照设计时的要求进行，从而提高燃烧效率和发动机性能。
2. 相位同步对发动机性能的影响曲轴和凸轮轴的相位同步对发动机性能有着直接的影响。
如果两者不同步，将导致进气、排气不畅，燃烧不完全，甚至会损坏发动机零部件。
保持曲轴和凸轮轴的相位同步是确保发动机正常运行的关键之一。
3. 6缸柴油机曲轴和凸轮轴相位同步的技术细节在现代柴油机中，有多种技术用于保持曲轴和凸轮轴的相位同步。
其中最常见的是采用曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器来实时监测两者的相位关系，并通过电子控制单元（ECU）实时调整点火时机和喷油时机，从而保持相位同步。
4. 个人观点和理解作为一名发动机工程师，我认为曲轴和凸轮轴的相位同步是发动机控制技术中非常重要的一环。
通过科学的相位同步技术，可以不断提高柴油机的燃烧效率和动力性能，同时减少废气排放和燃油消耗，对于环保和节能都有着重要的意义。
总结与回顾在本文中，我们深入探讨了6缸柴油机曲轴和凸轮轴相位同步的原理、重要性以及相关的技术细节，并共享了个人观点和理解。
通过这篇文章，希望您能更加全面、深刻和灵活地理解这一主题。
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期待您的反馈，谢谢！柴油机是一种内燃机，其曲轴和凸轮轴的相位同步对整个发动机性能至关重要。
曲轴和凸轮轴的相位同步是指它们在某一特定时刻转动角度完全一致，这样可以确保气缸进气、压缩、爆发和排气过程按照设计要求进行，提高燃烧效率和发动机性能。
对于6缸柴油机来说，曲轴和凸轮轴的相位同步具有重要性。
一种单缸柴油机曲轴车削用工装改进方案
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald73DOI：10.16660/ki.1674-098X.2020.01.073一种单缸柴油机曲轴车削用工装改进方案①胡锦泉(盐城市鑫海机械有限公司 江苏盐城 224014)摘 要：本单缸柴油机曲轴车削用改进工装，它包括弹簧顶尖、回转顶尖、连接盘、定位套筒以及拨杆。
所述弹簧顶尖和所述回转顶尖分别夹持在所述单缸柴油机曲轴近端和远端的端面，所述单缸柴油机曲轴的近端套设有所述定位套筒，所述定位套筒的近端卡设在所述连接盘上，所述拨杆设置在所述连接盘上且越过所述定位套筒并延伸至所述单缸柴油机曲。
当所述连接盘旋转时,所述拨杆拨动所述单缸柴油机曲轴旋转 ，所述连接盘上还设置有凹槽 。
所述凹槽的几何中心和所述单缸柴油机曲轴的重心,相对于所述单缸柴油机曲轴车削用工装的旋转轴,基本处于同一轴向角度位置。
凹槽的设置减少了单缸柴油机曲轴的偏心对振动的影响，提高了车削加工时整个装夹系统的动平衡。
关键词：单缸柴油机曲轴 车削 圆跳动 动平衡中图分类号：TK423 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)01(a)-0073-02①作者简介：胡锦泉(1987，11—)，男，汉族，江苏阜宁人，大专，助理机械工程师，研究方向：机械设计制造与自动化。
1 单缸柴油机曲轴车削过程分析目前单缸柴油机曲轴的粗精车外圆主要采用的是：两顶尖装夹曲轴，同时拨杆拨动曲轴旋转的方式进行加工。
即机床主轴端采用固定顶尖、尾座端采用回转顶尖顶紧，通过主轴端拨杆拨动曲轴旋转。
1.1 车削过程中存在的问题两顶尖装夹曲轴，拨杆拨动工件旋转的方式进行车加工，在曲轴车削过程中容易使轴颈圆跳动难以控制，通常轴颈圆跳动在0.20~0.35mm之间波动。
经常因为曲轴精车后轴颈圆跳动较大，导致后道磨削工序带来加工困难，甚至工件报废。
1.2 问题浅析由于曲轴本身存在不平衡力矩，导致整个装夹系统中动平衡较差， 而且曲轴连杆颈偏心距越大，机床振动越明显。
《柴油机曲轴设计》PPT课件
一.曲轴设计概论 二. 曲轴结构设计 三. 曲轴疲劳强度校核 四. 提高曲轴疲劳强度的措施
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一. 曲轴设计概论
• 曲轴的成本大约占整机成本的十分之一，为内燃 机中最贵的零件。
• 曲轴最常见的损坏原因是弯曲疲劳，所以保证曲 轴有足够的弯曲疲劳强度是曲轴设计的首要问题。
• 曲轴各轴颈的尺寸还应满足轴承承压能力和润滑 条件的要求。
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四. 提高曲轴疲劳强度的措施
在载荷不变的条件下，要提高曲轴抗弯强度 就应设法降低应力集中；适当减小单拐中 间部分的弯曲刚度，使应力分布较为均匀。
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结构措施
• 1、加大曲轴轴颈的重叠度
• 重叠度 A=(dcp+dcj)/2-r
• 重叠度系数 φ =(dcp+dcj)/S • 2、加大轴颈附近的过渡圆角 • 过渡圆角的尺寸、形状、材料组织、表面加工质
• 2、合金钢：在强化程度较高的发动机中采用；
• 3、球墨铸铁：在强度和刚度要求一定是，使用球 墨铸铁材料能减少制造成本，且其阻尼特性能减 小扭转振动的幅值。
• 在曲轴设计中，曲轴的结构、材料、工艺三因素 各自有独立规律，且相互影响。
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二. 曲轴结构设计
• 一、曲轴结构形式
• 1、整体式曲轴：具有工作可靠、重量轻、 刚度、强度较高、加工表面较少的特点， 中小型发动机中广泛采用。一般配合滑动 轴承（有的单缸机采用滚动轴承）。
• 曲轴破坏主要是弯曲疲劳破坏
• 现在曲轴强度计算绝大部分采用有限元计 算方法，且有很多现成的工程分析软件， 如ansys，pro/e，UG等。
• 有限元计算精度关键取决于如何处理曲轴 的位移约束条件、加载方式、网格划分等， 这需要详细了解曲轴的工作情况和受力状 况。
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材料力学课程设计学号：41091307姓名：吴茂坤题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核指导老师：李锋2011.10.20目录一、课程设计的目的 (2)二、课程设计的任务和要求 (2)三、设计题目 (3)四、设计过程 (4)1、画出曲轴的内力图 (4)2、设计曲轴颈直径d和主轴颈直径D (6)3、校核曲柄臂的强度 (7)4、校核主轴颈H-H截面处的疲劳强度 (9)5、用能量法计算A-A截面的转角yθ,zθ (9)五、设计的改进措施及方法 (13)六、程序计算部分 (13)七、设计体会 (15)八、参考文献 (15)一、课程设计的目的材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。
同时，可以使我们将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。
既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识综合应用，又为后继课程打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。
1）使所学的材料力学知识系统化，完整化。
让我们在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程实际问题。
2）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机地联系起来。
3）使我们初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法，为后续课程的学习打下基础。
二、课程设计的任务和要求要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
三、设计题目某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁(QT450-5)弹性常数为E 、μ，许用应力为[σ]，G 处输入转矩为e M ，曲轴颈中点受切向力t F 、 径向力r F 的作用，且r F =2t F 。
曲柄臂简化为矩形截面，1.4≤h D ≤1.6，2.5≤hb≤4, 3l =1.2r,已知数据如下表：(一) 画出曲轴的内力图。
(二) 设计曲轴颈直径d ，主轴颈直径D 。
(三) 校核曲柄臂的强度。
(四) 校核主轴颈H-H 截面处的疲劳强度，取疲劳安全系数n=2。
键槽为端铣加工，主轴颈表面为车削加工。
(五) 用能量法计算A-A 截面的转角y θ,z θ。
四、设计过程1、画出曲轴的内力图（1） 外力分析画出曲轴的计算简图，计算外力偶矩Me =9549p n =9549*10.5100=1003N m ⋅∴t F =eM r =16717Nr F =2tF =8358N再由平衡条件计算反力在XOY 平面内：Ay F =212r F l l l +=5188N Fy F =112r F l l l +=3170N在XOZ 平面内：Az F =212t F l l l +=10376NFz F =112t F l l l +=6341N（2） 内力分析①主轴颈以EF 的左端（1-1）截面最危险，受扭转和两向弯曲 1X M = Me =1003N m ⋅1Y M =Fz F *（2l –32l ）=913N m ⋅ 1Z M =Fy F *（2l –32l ）=456N m ⋅②曲柄臂以DE 段的下端（2-2）截面最危险，受扭转、两向弯曲和压缩2X M = Me =1003N m ⋅2Y M =Fz F *（2l –32l ）=913N m ⋅2Z M =Fy F *（2l –32l ）=456N m ⋅2N F =Fy F =3170N③曲轴颈以CD 段中间截面（3-3）最危险，受扭转和两向弯曲 3X M =Az F *r=623N m ⋅ 3Y M =Az F *1l =1141N m ⋅ 3Z M =Ay F *1l =571N m ⋅ 内力图如下图（由Q dMF dx=可知，M 与梁的长度的关系总是比Q F 和梁的长度关系高一个数量级。
当lh （梁的跨度与截面高度之比）较大时，不需要对弯曲切应力进行强度校核，因此在内力图里没画出剪力图。
弯矩图画在受压侧）： （单位： 力—N 力矩—N m ⋅）yxM7687681141913913M62310031003NF 51883170zM 3843845714564562、设计曲轴颈直径d 和主轴颈直径D（1）主轴颈的危险截面为EF 的最左端，受扭转和两向弯曲根据主轴颈的受力状态，可用第三强度理论计算3r σ=11ω[σ]其中11ω=332Dπ得D≥49.5mm取D=50mm（2）曲轴颈CD属于圆轴弯扭组合变形，由第三强度理论，在危险截面1-1中：22233331r X Y ZM M MWσ=++22233332X Y ZM M M++=[]2223326231141571120MPadσπ=++≤=得49.4d mm≥故取50d mm=3、校核曲柄臂的强度(1)（具体求解通过C语言可得，见六、程序计算部分）由程序得h,b的最优值取为72.32h mm=，28.92b mm=。
查《材料力学》[1]表3-1，利用插入法得0.258α=，0.767γ=(2)曲柄臂的强度计算曲柄臂的危险截面为矩形截面，且受扭转、两向弯曲及轴力作用（不计剪力QF），曲柄臂上的危险截面2-2的应力分布图如下图：根据应力分布图可判定出可能的危险点为1D，2D，3D。
● 1D 点： 1D 点处于单向应力状态 222222N X ZX ZF M M A W W σ=++ 222266⨯⨯=++Fy ZX F M M h b hbhb 86.54[]MPa σ=≤所以1D 点满足强度条件。
● 2D 点： 2D 点处于二向应力状态，存在扭转切应力 222991358.50.25872.3228.9210yM MPa hb τα-===⨯⨯⨯ 2D 点的正应力为轴向力和绕z 轴的弯矩共同引起的 2222N ZZF M A W σ=+ 226Fy ZF M hbhb⨯=+6293170645646.75[]72.3228.921072.3228.9210MPa σ--⨯=+=≤⨯⨯⨯⨯ 由第三强度理论22223446.75458.5125.99[]r MPa σστσ=+=+⨯=> ∵125.99120100% 4.996%5%120-⨯=<所以2D 点满足强度条件。
3D 点： 3D 点处于二向应力状态 '0.76758.544.87MPa τγτ==⨯= 2222'N XXF M A W σ=+ 26Fy eF M hbh b⨯=+62931706100341.30372.3228.921028.9272.3210MPa --⨯=+=⨯⨯⨯⨯ 根据第三强度理论3'98.789[]σσ===≤r MPa 所以3D 点满足强度条件。
综上，曲柄臂满足强度条件。
4、校核主轴颈H-H 截面处的疲劳强度确定H-H 截面上的各影响系数。
查《材料力学课程设计指导书》[2]附录得Q-450-5强度极限450b MPa σ=查《材料力学》[1]图13-10b 得K τ=1.29, 查《材料力学》[1]表13-3，车削加工，0.9438β=已知 1180MPa τ-= 0.78τε= 0.05τϕ= 2n = FH 处只受扭转作用MPa D M W M x p x 86.40100.501003161693311min -=⨯⨯⨯-=-=-=-ππτ max 0τ= minmaxr ττ==-∞ 所以，扭转切应力为脉动循环。
min2a m τττ=-=-=MPa 43.20286.40=--安全系数22.543.2005.9438.78.43.2029.11801=>=⨯-⨯⨯=+=-nKnmaτϕτβετττττ所以，H-H截面的疲劳强度足够。
5、用能量法计算A-A截面的转角yθ,zθ采用图乘法分别求解A-A截面的转角yθ,zθ。
（1）求yθ：在截面A加一单位力偶矩yM。
并作出单位力偶矩作用下的弯矩图yM与外载荷作用下的弯矩图yM如下（画在受压一侧）：10.7450.4970.4979139131141768768M y由平衡方程得12113.4480.110.18Az FzF F Nl l=-===++B点的弯矩为()3111 3.4480.110.0360.7452⎛⎫=--=-⨯-=⋅⎪⎝⎭B AzlM F l N mE 点的弯矩为()32 3.4480.180.0360.4972⎛⎫=-=⨯-=⋅ ⎪⎝⎭E Fz l M F l N m由图乘法：72.32h mm =，28.92b mm = 查表得 0.249β=441294150101501045996.196464D EI Epa m ππ-⨯⨯==⨯⨯=⋅441294350101501045996.196464d EI Epa m ππ-⨯⨯==⨯⨯=⋅()()393124150100.24972.3229.821028199.2921210.27t E hb GI pa m βμ-⨯⨯⨯⨯⨯===⋅+⨯+11''nncici i i y i i ipM M EI GI ωωθ===+∑∑()()11110.745120.110.0367680.7450.180.0369130.4972323EI ⎡-⎤⎛⎫=⨯-⨯⨯++⨯-⨯⨯⨯ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦()3110.7450.6210.7450.6210.03611417680.6217680.036232EI ⎡-+⎛⎫+⨯⨯-⨯++⨯⨯ ⎪⎢⎝⎭⎣()()20.6210.49710.6210.49711419130.0360.4979130.036232⎤⨯-⎛⎫++⨯-⨯⨯++⨯⨯⎥ ⎪⎥⎝⎭⎦()17680.060.7459130.060.497+⨯⨯+⨯⨯tGI 34.110-=⨯rad 方向与单位力矩方向相同（2）求z θ：在截面A 加一单位力偶矩z M 。
并作出单位力偶矩作用下的弯矩图z M与外载荷作用下的弯矩图z M 如下（画在受压一侧）：57138445638445610.7450.4970.497MzMz3.4483.4483170NF 5188同理得： 3.448Fy Ay F F N =-= 0.745B M N m =⋅ 0.497E M N m =⋅ 由图乘法：96821501072.3229.9210 3.2510EA Ehb pa m -==⨯⨯⨯⨯=⨯⋅331294272.3228.92101501021865.701212hb EI E pa m -⨯⨯==⨯⨯=⋅11nncii i Nciz i i iiM F EI EA ωωθ===+∑∑()()11110.745120.110.0363840.7450.180.0364560.4972323EI ⎡-⎤⎛⎫=⨯-⨯⨯++⨯-⨯⨯⨯ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦()213840.060.7454560.060.497EI +⨯⨯+⨯⨯()3110.7450.6210.7450.6210.0365713840.6213840.036232EI ⎡-+⎛⎫+⨯⨯-⨯++⨯⨯ ⎪⎢⎝⎭⎣()()20.6210.49710.6210.4975714560.0360.4974560.036232⎤⨯-⎛⎫++⨯-⨯⨯++⨯⨯⎥ ⎪⎥⎝⎭⎦()131700.06 3.44851880.06 3.448+⨯⨯-⨯⨯EA32.3810-=⨯rad 方向与单位力矩方向相同五、设计的改进措施及方法针对曲轴设计及方法主要有三方面： 1、提高曲轴弯曲强度：提高弯曲强度的主要措施有：合理安排曲轴受力情况及设计合理的界面等。