毕业设计-发动机缸盖

编号:湖北文理学院理工学院本科毕业论文（设计）题目基于发动机缸盖结构要求的工位器具设计理工学院机械系机械设计制造及其自动化专业学号 ******** 学生姓名余家伟指导教师陈国华起讫日期 2015.2.20~ 2015.5.20摘要毕业设计是对大学生整个大学阶段的学习内容概括与总结，是学生对知识掌握与提炼程度的一个检验，它是进一步提高学生进入工作岗位之前岗位能力的有效措施，学生通过毕业设计更能贴近就业后岗位的实际。

本课题是发动机缸盖机械加工过程工艺规程制定及工艺装备设计，缸盖是发动机中比较复杂，也是具有代表性的零件之一，基于缸盖在发动机的整体结构中的重要性，缸盖的制造过程与制造工艺就显得尤为重要。

工位器具在现代制造业中扮演着一个很重要的角色，一个合理的工位器具设计会在很大程度上提高制造水平，科技飞速进步的今天又很多计算机辅助设计软件可以用作为设计手段，本文将工位器具的设计进行介绍，并详细阐述使用三维软件进行设计的方式和优势关键字：发动机；发动机缸盖；机械加工工艺规程；专用夹具设计目录1.绪论………………………………………………………1.1选题背景及意义…………………………………………1.2国内外研究现状…………………………………………1.3主要研究内容及技术路线………………………………2.发动机缸盖结构分析………………………………………2.1发动机缸盖的材料与功用分析…………………………2.2发动机缸盖结构图纸……………………………………2.3发动机缸盖结构参数……………………………………3.发动机缸盖的工位器具设计………………………………3.1发动机缸盖工位器具的参数设计………………………3.2发动机缸盖的外形设计…………………………………3.3发动机缸盖三维结构设计………………………………4．结束语………………………………………………………4.1结论………………………………………………………4.2参考文献…………………………………………………4.3致谢………………………………………………………4.4软件简介…………………………………………………第1章绪论1.1选题背景及意义发动机，又称为引擎，是一种可以把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器，通常是把化学能转化为机械能。

有时它既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器.比如汽油发动机,航空发动机.发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。

随着科技的进步，人们不断研制出不同用途多种类型的发动机，但是，不管哪种发动机，它的基本前提都是要以某种燃料燃烧来产生动力。

所以，以电为能量来源的电动机，不属于发动机的范畴。

回顾发动机产生与发展的历史，它经历了外燃机与内燃机两个发展阶段。

所谓外燃机，就是说它的燃料在发动机的外部燃烧，发动机将这种燃烧产生的热能转化成动能，瓦特改良的蒸汽机就是一种典型的外燃机，当大量煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸汽时，高压便产生了，然后这种高压推动机械做功，从而完成热能向动能的转变。

明白了外燃机，也就知道了内燃机。

这一类型的发动机与外燃机的最大不同点在于它的燃料在内部燃烧。

内燃机种类十分繁多，我们常见的汽油机、柴油机就是典型的内燃机。

我们不常见的火箭发动机与飞机上装配的喷气式发动机也属于内燃机。

不过，由于动力的输出方式不同，前两者与后两者也存在着巨大的差异。

一般地，在地面上使用多的是前者，在空中使用多的是后者。

当然有些汽车制造者出于创造世界汽车车速新纪录的目的，在汽车上装喷气式发动机，但这是很特殊的例子，不存在批量生产的适用性。

此外还有燃气轮机，这种发动机工作特点是燃烧产生高压的燃气，利用燃气高压推动燃气轮机的叶片旋转，输出动力。

燃气轮机使用很广，由于很难精细地调节输出的功率，因此汽车与摩托车很少使用燃气轮机，只有部分赛车装用过燃气轮机。

气缸盖安装在气缸体上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。

它经常与高温高压的燃气相接触，因此承受很大热负荷与机械负荷。

水冷发动机的气缸盖内部有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。

利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。

发动机是汽车心脏，为汽车行走提供动力，汽车动力性、经济性、环保性。

发动机就是一个能量的转换机构，即将汽油的热能，通过密封汽缸内燃烧气体膨胀，推动活塞作功，转变为机械能，是发动机的最基本原理。

发动机的所有结构都是为能量的转换服务，发动机伴随着汽车走过100多年的历史，在设计上、制造上、工艺上还是在性能上、控制上都有很大提高，其基本的原理不变，这是一个富于创造的时代，那些发动机的设计者们，不断将最新科技与发动机融为一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机性能达到近乎完善的程度，各世界著名汽车厂商将发动机的性能作为竞争亮点。

发动机种类有很多种，按照进气系统来分，分为自然吸气式发动机与强制进气发动机。

汽油机通常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式。

按照气缸排列方式分类内，燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式与双列式。

单列式发动机各个气缸排成一列，一般是垂直布置，但是为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角<180°称为V型发动机，若两列之间的夹角=180°称为对置式发动机。

按照气缸的数目分类内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机与多缸发动机。

仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。

如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。

现代车用的发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。

按照冷却方式分类内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机与风冷发动机。

水冷发动机是利用在气缸体与气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。

水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。

按照行程分类内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机与二行程内燃机。

把曲轴转两圈(720°)，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环内燃机称为四行程内燃机；把曲轴转一圈(360°)，活塞在气缸内上下往复运动的两个行程，完成一个工作循环内燃机称为二行程内燃机。

汽车发动机一般使用四行程内燃机。

按照所用燃料分类的内燃机按照所使用燃料不同可以分为汽油机与柴油机。

使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机；使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。

汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能与排放性能都比汽油机好。

缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道与排气通道等。

汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。

顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。

发动机组成。

机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构与各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件与附件，承受各种载荷。

因此，机体必须要有足够的强度与刚度。

机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖与气缸垫等零件组成：一、气缸体水冷发动机的气缸体与上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体——曲轴箱，也可称为气缸体。

气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。

在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套与润滑油道等。

气缸体应具有足够的强度与刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体分为以下三种形式。

(1) 一般式气缸体其特点是油底壳安装平面与曲轴旋转中心在同一高度。

这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度与强度较差(2) 龙门式气缸体其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。

它的优点是强度与刚度都好，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。

(3) 隧道式气缸体这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入。

其优点是结构紧凑、刚度与强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。

为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸与气缸盖进行适当地冷却。

冷却方法有两种，一种是水冷，另一种是风冷。

水冷发动机的气缸周围与气缸盖中都加工有冷却水套，并且气缸体与气缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内不断循环，带走部分热量，对气缸与气缸盖起冷却作用。

1.2国内外研究现状现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机，对于多缸发动机，气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸与结构特点，对发动机机体的刚度与强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。

按照气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成单列式，V 型与对置式三种。

(1) 直列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的。

单列式气缸体结构简单，加工容易，但发动机长度与高度较大。

一般六缸以下发动机多采用单列式。

例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。

有的汽车为了降低发动机的高度，把发动机倾斜一个角度。

(2) V型气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角γ＜180°，称为V型发动机，V 型发动机与直列发动机相比，缩短了机体长度与高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的重量，但加大了发动机的宽度，且形状较复杂，加工困难，一般用于8缸以上的发动机，6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。

(3) 对置式气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面上，即左右两列气缸中心线的夹角γ＝180°，称为对置式。

它的特点是高度小，总体布置方便，有利于风冷。

这种气缸应用较少。

气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸，整体式气缸强度与刚度都好，能承受较大的载荷，这种气缸对材料要求高，成本高。

如果将气缸制造成单独的圆筒形零件(即气缸套)，然后再装到气缸体内。

这样，气缸套采用耐磨的优质材料制成，气缸体可用价格较低的一般材料制造，从而降低了制造成本。

同时，气缸套可以从气缸体中取出，因而便于修理与更换，并可大大延长气缸体的使用寿命。

气缸套有干式气缸套与湿式气缸套两种。

干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁不直接与冷却水接触，而与气缸体的壁面直接接触，壁厚较薄，一般为1～3mm。

它具有整体式气缸体的优点，强度与刚度都较好，但加工比较复杂，内、外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良。

湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁直接与冷却水接触，气缸套仅在上、下各有一圆环地带与气缸体接触，壁厚一般为5～9mm。