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上海師范大學(xué)天華學(xué)院 2010 屆
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
課題名稱
車用直噴柴油機(jī)的曲軸設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
專業(yè)、班級(jí)
系 部
指導(dǎo)教師姓名
1. 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義
柴油機(jī)具有良好的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性及較高的熱效率等顯著優(yōu)點(diǎn), 在汽車節(jié)能等方面有較大的潛力。經(jīng)過(guò)多年的研究和新技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代柴油機(jī)的現(xiàn)狀已與往日不可同日而語(yǔ)。隨著電控噴射、高壓共軌、渦輪增壓、中冷等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，柴油機(jī)在重量、噪音、煙度等方面已取得了重大的突破。我國(guó)小缸徑多缸增壓柴油機(jī)已取得了較快的發(fā)展，但整個(gè)市場(chǎng)的需求還在增長(zhǎng)。2000年，中國(guó)3缸以上、缸徑小于100mm的多缸機(jī)年產(chǎn)量約63.9W臺(tái)，主要用于農(nóng)用運(yùn)輸車、輕型車、面包車、輪式拖拉機(jī)、中小型工程機(jī)械、小型船舶主輔機(jī)等。由此可見(jiàn)，小缸徑多缸柴油機(jī)的市場(chǎng)前景還是很客觀的。
隨著人們對(duì)柴油機(jī)認(rèn)識(shí)的逐步轉(zhuǎn)變，柴油機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)大。柴油機(jī)熱效率高，能量利用率高，節(jié)能等特點(diǎn)也得到認(rèn)可。柴油機(jī)的供油系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，柴油機(jī)的可靠性也比汽油機(jī)好。在相同的功率情況下，柴油機(jī)的低速扭矩性較好，功率大，完全符合農(nóng)用機(jī)械的使用要求。
隨著電噴、高壓共軌、增壓中冷等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，柴油機(jī)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(shì)已逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。現(xiàn)代柴油機(jī)隨著強(qiáng)化程度的提高，柴油機(jī)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(jī)的發(fā)展方向
曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的零件之一，發(fā)動(dòng)機(jī)的全部功率都是通過(guò)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(fù)雜，應(yīng)力集中嚴(yán)重，因此設(shè)計(jì)中必須使曲軸有足夠的疲勞強(qiáng)度，以保證正常工作。
曲軸是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件。它可以是有若干個(gè)相互錯(cuò)開(kāi)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(gè)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(fù)直線運(yùn)動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將作用在活塞的氣體壓力變成扭矩，用來(lái)驅(qū)動(dòng)工作機(jī)械和柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)各輔助系統(tǒng)進(jìn)行工作，曲軸在工作時(shí)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(fù)雜。其精度要求非常高，它的加工質(zhì)量對(duì)內(nèi)燃機(jī)的工作性能，對(duì)裝配勞動(dòng)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(dāng)高。曲軸中幾個(gè)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(guò)拋光。所以研究曲軸加工工藝對(duì)曲軸的生產(chǎn)具有一定的實(shí)際意義。
2. 國(guó)內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）的概況綜述
近些年來(lái)，我國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)行業(yè)得到較大的發(fā)展，總量已具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，無(wú)論是設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)中承受沖擊載荷、傳遞動(dòng)力的重要零件，在發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)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(qiáng)化、動(dòng)平衡等，要求都十分嚴(yán)格。因此，發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視曲軸生產(chǎn)，不斷改進(jìn)其材質(zhì)及加工工藝，以提高其性能水平，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)發(fā)展的需要。近幾年來(lái)，我國(guó)不斷引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，加以研究改進(jìn)，使得國(guó)內(nèi)曲軸加工技術(shù)發(fā)展十分迅速。隨著改進(jìn)后的加工工藝的逐漸應(yīng)用，國(guó)內(nèi)的曲軸加工水平正逐步提高。
曲軸是柴油機(jī)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(jī)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(jìn)行各種熱處理和表面強(qiáng)化處理，來(lái)提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)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(shí)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的振幅和應(yīng)力，應(yīng)力集中也沒(méi)有鋼制曲軸的敏感。所以球磨鑄鐵曲軸在國(guó)內(nèi)外得到廣泛采用。
從目前整體水平來(lái)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(jī)械性能還不穩(wěn)定、精度低、廢品率高等問(wèn)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(duì)提高曲軸質(zhì)量具有普遍意義。
目前，國(guó)內(nèi)大部分專業(yè)廠家普遍采用普通機(jī)床和專用組合機(jī)床組成的流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)效率、自動(dòng)化程序較低。而國(guó)外廣泛采用數(shù)控技術(shù)和全自動(dòng)控制生產(chǎn)線，具有較高的靈活性和適應(yīng)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(diǎn)，國(guó)內(nèi)外廣泛采用。但整體水平與國(guó)外還有相當(dāng)差距，近年來(lái)，我國(guó)內(nèi)燃機(jī)曲軸專業(yè)生產(chǎn)廠家通過(guò)引進(jìn)技術(shù)消化吸收和自行開(kāi)發(fā)，總體水平有了較大的提高，但是我國(guó)距世界先進(jìn)水平仍相差很遠(yuǎn)，甚至于還滿足不了我國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)技術(shù)發(fā)展的要求。我國(guó)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(jì)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(jī)適應(yīng)國(guó)內(nèi)及國(guó)際市場(chǎng)的能力。內(nèi)燃機(jī)零部件行業(yè)將面臨更加激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，也將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。我們只有充分了解國(guó)內(nèi)外內(nèi)燃機(jī)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(jī)曲軸，以實(shí)力參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。
3. 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容：
1）查閱相關(guān)資料，確定總體設(shè)計(jì)方案；
2）完成曲軸部件設(shè)計(jì)；
3）撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（12000字）；
4）翻譯外文技術(shù)資料（10000字符）。
曲軸圖用計(jì)算機(jī)繪制。
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：（建議填寫(xiě)內(nèi)容：對(duì)學(xué)生提出的方案給出評(píng)語(yǔ)，明確是否同意開(kāi)題，提出學(xué)生完成上述任務(wù)的建議、注意事項(xiàng)等）
指導(dǎo)教師 _____________（簽名）
日期：2010年 1月26日
注：1. 本開(kāi)題報(bào)告，須雙面打印。由學(xué)生填寫(xiě)并經(jīng)指導(dǎo)老師審核、評(píng)價(jià)；
2. 本開(kāi)題報(bào)告一式兩份，一份須與學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一并存檔，一份作系部存檔用。