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上海師范大學天華學院 2010 屆
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
課題名稱
車用直噴柴油機的曲軸設(shè)計
學生姓名
學 號
專業(yè)、班級
系 部
指導教師姓名
1. 設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義
柴油機具有良好的經(jīng)濟性、動力性及較高的熱效率等顯著優(yōu)點, 在汽車節(jié)能等方面有較大的潛力。經(jīng)過多年的研究和新技術(shù)的應用，現(xiàn)代柴油機的現(xiàn)狀已與往日不可同日而語。隨著電控噴射、高壓共軌、渦輪增壓、中冷等先進技術(shù)的應用，柴油機在重量、噪音、煙度等方面已取得了重大的突破。我國小缸徑多缸增壓柴油機已取得了較快的發(fā)展，但整個市場的需求還在增長。2000年，中國3缸以上、缸徑小于100mm的多缸機年產(chǎn)量約63.9W臺，主要用于農(nóng)用運輸車、輕型車、面包車、輪式拖拉機、中小型工程機械、小型船舶主輔機等。由此可見，小缸徑多缸柴油機的市場前景還是很客觀的。
隨著人們對柴油機認識的逐步轉(zhuǎn)變，柴油機的應用領(lǐng)域也在不斷地擴大。柴油機熱效率高，能量利用率高，節(jié)能等特點也得到認可。柴油機的供油系統(tǒng)相對簡單，柴油機的可靠性也比汽油機好。在相同的功率情況下，柴油機的低速扭矩性較好，功率大，完全符合農(nóng)用機械的使用要求。
隨著電噴、高壓共軌、增壓中冷等先進技術(shù)的應用，柴油機的燃燒不斷得到改善，在節(jié)能和有害物的排放方面的優(yōu)勢已逐漸顯現(xiàn)出來。現(xiàn)代柴油機隨著強化程度的提高，柴油機單位功率的比重也明顯降低，輕量化、高速化、低油耗、低噪音和低排放成為現(xiàn)代柴油機的發(fā)展方向
曲軸是發(fā)動機中最重要的零件之一，發(fā)動機的全部功率都是通過它輸出的。而且曲軸是在不斷周期性變化的力、力矩（包括扭矩和彎矩）的共同作用下工作的，極易產(chǎn)生疲勞破壞。曲軸形狀復雜，應力集中嚴重，因此設(shè)計中必須使曲軸有足夠的疲勞強度，以保證正常工作。
曲軸是柴油發(fā)動機的重要零件。它可以是有若干個相互錯開一定角度的曲柄（或曲拐）加上功率輸出端和自由端構(gòu)成的。每個曲柄又是由主軸頸、曲柄銷及曲柄臂組成。曲軸的作用是把活塞的往復直線運動變成旋轉(zhuǎn)運動，將作用在活塞的氣體壓力變成扭矩，用來驅(qū)動工作機械和柴油機發(fā)動機各輔助系統(tǒng)進行工作，曲軸在工作時承受著不斷變化的力，慣性力和它們的力矩作用，受力情況十分復雜。其精度要求非常高，它的加工質(zhì)量對內(nèi)燃機的工作性能，對裝配勞動量都有很大影響。因此，各要素的尺寸精度，位置精度和表面質(zhì)量要求相當高。曲軸中幾個主要加工表面，連桿表面，軸承軸頸及錐面鍵槽的精度要求都較高，連桿軸頸需經(jīng)過拋光。所以研究曲軸加工工藝對曲軸的生產(chǎn)具有一定的實際意義。
2. 國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述
近些年來，我國的發(fā)動機曲軸生產(chǎn)行業(yè)得到較大的發(fā)展，總量已具有相當?shù)囊?guī)模，無論是設(shè)計水平，還是產(chǎn)品種類、質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方式都有很大的發(fā)展。曲軸是發(fā)動機中承受沖擊載荷、傳遞動力的重要零件，在發(fā)動機五大件最難以保證加工質(zhì)量的零件之一。由于曲軸工作條件惡劣，因此，對曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強化、動平衡等，要求都十分嚴格。因此，發(fā)達國家十分重視曲軸生產(chǎn)，不斷改進其材質(zhì)及加工工藝，以提高其性能水平，滿足發(fā)動機行業(yè)發(fā)展的需要。近幾年來，我國不斷引進國外先進的技術(shù)，加以研究改進，使得國內(nèi)曲軸加工技術(shù)發(fā)展十分迅速。隨著改進后的加工工藝的逐漸應用，國內(nèi)的曲軸加工水平正逐步提高。
曲軸是柴油機中關(guān)鍵零件之一，其材質(zhì)大體分為兩類：一是鋼鍛曲軸，二是球墨鑄鐵曲軸。由于采用鑄造方法可獲得較為理想的結(jié)構(gòu)形狀，從而減輕質(zhì)量，且機加工余量隨鑄造工藝水平的提高而減小。球鐵的切削性能良好，并和鋼制曲軸一樣可以進行各種熱處理和表面強化處理，來提高曲軸的抗疲勞強度和耐磨性。而且球鐵中的內(nèi)摩擦所耗功比剛大，減小了工作時的扭轉(zhuǎn)振動的振幅和應力，應力集中也沒有鋼制曲軸的敏感。所以球磨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到廣泛采用。
從目前整體水平來看，毛坯的鑄造工藝存在生產(chǎn)效率低，工藝裝備落后，毛坯機械性能還不穩(wěn)定、精度低、廢品率高等問題。從熔煉、球化處理、孕育處理、合金化、造型工藝、澆注冷卻工藝等工藝環(huán)節(jié)采取措施對提高曲軸質(zhì)量具有普遍意義。
目前，國內(nèi)大部分專業(yè)廠家普遍采用普通機床和專用組合機床組成的流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)效率、自動化程序較低。而國外廣泛采用數(shù)控技術(shù)和全自動控制生產(chǎn)線，具有較高的靈活性和適應性，使曲軸的加工精度、效率、整體質(zhì)量顯著提高。
球鐵曲軸具有諸多優(yōu)點，國內(nèi)外廣泛采用。但整體水平與國外還有相當差距，近年來，我國內(nèi)燃機曲軸專業(yè)生產(chǎn)廠家通過引進技術(shù)消化吸收和自行開發(fā)，總體水平有了較大的提高，但是我國距世界先進水平仍相差很遠，甚至于還滿足不了我國內(nèi)燃機工業(yè)技術(shù)發(fā)展的要求。我國曲軸專業(yè)生產(chǎn)廠家不是很多，且整體規(guī)模小、專業(yè)化程度低、企業(yè)設(shè)備陳舊、產(chǎn)品設(shè)計和工藝落后、性能壽命和可靠性差、品種雜亂和“ 三化”程度低，這些都影響了整機適應國內(nèi)及國際市場的能力。內(nèi)燃機零部件行業(yè)將面臨更加激烈的市場競爭，也將迎來新的發(fā)展機遇。我們只有充分了解國內(nèi)外內(nèi)燃機曲軸技術(shù)水平，才能制造出具有世界一流水平的內(nèi)燃機曲軸，以實力參與市場競爭。
3. 課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容：
1）查閱相關(guān)資料，確定總體設(shè)計方案；
2）完成曲軸部件設(shè)計；
3）撰寫設(shè)計說明書（12000字）；
4）翻譯外文技術(shù)資料（10000字符）。
曲軸圖用計算機繪制。
指導教師評語：（建議填寫內(nèi)容：對學生提出的方案給出評語，明確是否同意開題，提出學生完成上述任務的建議、注意事項等）
指導教師 _____________（簽名）
日期：2010年 1月26日
注：1. 本開題報告，須雙面打印。由學生填寫并經(jīng)指導老師審核、評價；
2. 本開題報告一式兩份，一份須與學生的畢業(yè)設(shè)計（論文）一并存檔，一份作系部存檔用。