曲轴飞轮设计

目录

1 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 汽车发动机曲轴飞轮组的研究现状

1.3 本次设计的主要任务和目标

2 汽车发动机曲轴飞轮组概述

2.1 曲轴

2.2 扭转减震器

2.3 飞轮

3 汽车动机曲轴飞轮组的设计

3.1 汽车动机曲轴飞轮组总体设计方案的确定

3.2 汽车发动机曲轴零件结构设计

（1）曲轴的概述

（2）曲轴的设计步骤

（3）曲轴的结构型式及其选择

（4）曲轴材料选择及毛坯制造

3.2.2 曲轴主要尺寸的确定和结构细节设计

（1）主要尺寸

（2）一些细节设计

3.2.3 曲轴强度的校核

（1）静强度计算

（2）连杆轴颈的计算

（3）曲柄臂的计算

3.2.4 曲轴疲劳强度校核

（1）主轴颈的计算

（2）曲柄臂的计算

3.3 汽车发动机飞轮的设计

3.3.1 主要部件的设计

（1）

（2）

4 结论与展望

参考文献

致谢

附件

绪论

近年来随着社会的发展，随着经济的发展，汽油机越来越被现代人所认可。其优点在于其体积小、重量轻、价格便宜；起动性好，最大功率时的转速高；工作中振动及噪声小，因此，在载客汽车，特别是轿车中，汽油机得到了广泛的应用，特别是在我们国家目前生产的绝大多数轿车，都是采用汽油发动机作为自己的动力系统。在欧洲，汽油车销量已占汽车总销量的很大部分，美国市场的汽油车销量也在逐渐增加。目前我国汽车行业内外环境，包括社会认识、市场供求关系、产品和制造技术，都发生了许多新的变化。小型运货车是我国一个特色的运输车品种，其投资少、运输能力强、产出大，正好满足建设节约型社会、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。目前我国西部地区仍然大量需要小型载货车，并且西部经济有待进一步发展的地区随着发展农民收入的增加，潜在的市场非常大，农村运输工具的不足带动了轻型和低速载货汽车的发展，而汽油机的经济性拉动了轻型汽油汽车的迅速发展，以及在农村经济发展和国家政策的调整潮流下，国内小型农用工程机械市场前景非常好，产销量迅趋火爆，发展前景广阔。

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。曲轴是汽油发动机的重要零件。它可以是有若干个相互错开一定角度的曲柄（或曲拐）加上功率输出端和自由端构成的。每个曲柄又是由主轴颈、曲柄销及曲柄臂组成。曲轴的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和汽油机发动机各辅助系统进行工作，曲轴在工作时承受着不断变化的力，惯性力和它们的力矩作用，受力情况十分复杂。其精度要求非常高，它的加工质量对内燃机的工作性能，对装配劳动量都有很大影响。因此，各要素的尺寸精度，位置精度和表面质量要求相当高。

曲轴中几个主要加工表面，连杆表面，轴承轴颈及锥面键槽的精度要求都较高，连杆轴颈需经过抛光。所以研究曲轴加工工艺对曲轴的生产具有一定的实际意义。

1.2汽车曲轴飞轮组的研究现状

曲轴是在不断变化的气体压力、往复和旋转惯性力以及它们的力矩（转矩和弯矩）共同作用下工作的，使曲轴既受扭转又受弯曲，产生疲劳应力状态，设计曲轴时，应保证它有尽可能高的弯曲和扭转强度。曲轴各轴颈在很高的比压下以很大的相对速度在轴承中相对滑动，由于曲轴运转工况变化剧烈，有时不能保证液体润滑，使曲轴寿命大大降低。所以设计曲轴时要使其摩擦表面耐磨。目前，

美国、德国、日本等汽车工业发达国家都正致力于开发绿色环保高性能发动机，传统的曲轴材料和制造工艺已无法满足其功能要求。这些汽车工业发达国家对曲轴加工十分重视，并不断改进曲轴加工工艺。而国内目前的曲轴材料、加工技术等方面十分落后，但随着中国加入WTO，国内一些曲轴生产厂家已经意识到形式的紧迫性，为了提高产品竞争力，引进了许多先进的设备和技术，使国内的曲轴生产水平有了很大的提高，但总体上仍落后于日本和西方发达国家。

飞轮的作用是调节曲轴转速变化，稳定转速。飞轮的关键尺寸是外径，对于灰铸铁飞轮，圆周圆周速度不要超过35-50m/s，否则容易造成由于离心力过大，材料的抗拉不足而使飞轮损坏及材料碎裂飞出的事故。本次设计的汽油机飞轮采用灰铸铁材料。

1.3本次设计的主要任务和目标

主要任务和目标此次我设计的是曲轴飞轮组。曲轴是内燃机最主要的部件之一。它的尺寸参数在很大程度上决定并影响着内燃机的整体尺寸和重量，内燃机的可靠性和寿命也在很大程度上取决于曲轴的强度。因此，设计内燃机时必须对曲轴强度进行严格的安全校核。近年来发动机动力性和可靠性要求不断提高，曲轴的工作条件越来越不好，曲轴的强度问题也越来越复杂。此外，曲轴的平衡也是曲轴设计时的一个重要问题，既要满足平衡又要减少平衡重质量。

现总结如下：

1.通过此次对汽车曲轴的设计，了解熟悉发动机工作的原理，

熟悉曲轴是怎样工作的。

2.确定对曲轴研究的的方案。

3.对汽车曲轴飞轮进行整体式、各零件的设计。

4进行三维建模画图练习，对曲轴飞轮三维建模画图设计。

5.撰写说明书，做好总结。

2 汽车发动机曲轴飞轮组概述

曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮、扭转减震器、皮带轮、正时齿轮（或链条）等组成。如右图所示是曲轴飞轮组的总体结构。

曲轴飞轮组的功用

曲轴是在不断变化的气体压力、往复和旋转惯性力以及它们的力矩（转矩和弯矩）共同作用下工作的，使曲轴既受扭转又受弯曲，产生疲劳应力状态，曲轴的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和汽油机发动机各辅助系统进行工作，曲轴在工作时承受着不断变化的力，惯性力和它们的力矩作用，飞轮主要有以下作用：1、储存动能，使曲轴转速均匀；2、驱动辅助装置；3、正式调整角度用。飞轮的设计原则是在保证质量尽可能小的前提下具有足够的转动惯量，因而轮缘常做的宽厚

2.1 曲轴

2.1.1 曲轴的构造曲轴由若干个单元曲拐组成。一个曲柄销（连杆轴颈）、左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐·装正时齿轮的一端称为自由端（前端），另一端用来装飞轮，称为输出端（后端）。