武汉理工大学毕业设计本科毕业设计（论文）题 目 186F曲轴的设计与 校核计算 姓 名专 业学 号指导教师 **学院车辆与交通工程系 二○一四年五月目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1 研究背景11.2 国内外的研究现状与发展趋势11.2.1 曲轴结构设计的发展21.2.2 曲轴强度计算发展21.3 零件分析31.4 零件的作用31.5 186F柴油机曲轴的设计目的31.5.1 毕业设计的目的31.5.2 186F柴油机的基本参数42 曲轴的工作条件、结构型式和材料的选择52.1 曲轴的工作条件和设计要求52.2 曲轴的材料62.3 曲轴结构型式的选择62.4 曲轴强化的方法63 曲轴主要尺寸的确定和结构细节设计83.1 曲轴83.1.1 曲轴简述83.1.2 曲轴设计93.2 曲柄123.2.1 曲柄简述123.2.2 曲柄设计133.3 飞轮133.3.1飞轮的简述133.3.2飞轮的设计144 柴油机曲轴的校核计算154.1 曲轴的校核154.2 曲轴的疲劳强度的计算15总结19致 谢20参考文献21186F曲轴的设计与校核计算摘要曲轴是柴油发动机的重要零件。
它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柴油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压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴具有强度高、刚度大、耐磨性好，轴颈表面加工尺寸精确，且润滑可靠本文主要分为四个部分：第一部分为本文的开篇，即绪论部分，主要介绍柴油机、曲轴，对国内外研究现状进行综述和评价第二部分主要介绍了柴油机曲轴的工作条件、结构型式和材料的选择第三部分是柴油机主要部件的设计第四部分以186F柴油机为例，通过查阅内燃机设计手册，对内燃机的曲轴运动部件做了校核最后，为本次毕业设计的总结，优缺点等本设计是根据被加工曲轴的技术要求，进行机械零件设计，然后根据内燃机设计的基本原理和方法，拟定曲轴设计方案，完成结构设计主要工作有：绘制产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求；绘制装配总图和主要零件图关键词：内燃机；发动机；曲轴；设计（此毕业设计获得2013届优秀毕业设计荣誉，有完整的零件图，装配图，并且有开题报告、外文翻译，保证让你的毕业设计顺利过关！先找份好的工作，不再为毕业设计而发愁！！！有需要零件图和装配图的同学请联系：994166684）186F DESIGNAND CHECKING CALCULATION OF CRANKSHAFTAbstractThe crankshaft is one of the important parts of diesel engine. Its role is to put the piston reciprocating linear motion into rotary motion and the effect on piston gas pressure become torque, used to drive machinery and diesel engines each auxiliary system to work. Crankshaft under changing pressure at work, the inertial force and their moment, therefore requires the crankshaft has high strength, stiffness big, wearability, shaft neck surface processing size accurate, reliable and lubrication.This paper is divided into four main parts: the first part of this article, namely the introduction part, mainly introduces the diesel engine, the crankshaft, the research status at home and abroad were reviewed and summarized and evaluated. The second part mainly introduces the working conditions of the diesel engine crankshaft, structural type and material selection. The third part is the design of main parts of a diesel engine. The fourth part with 186 f diesel engine as an example, through the consult internal combustion engine design manual, the internal combustion engine crankshaft did check the moving parts. As the summary of this graduation design, advantages and disadvantages, etc.This design is according to the technical requirements of the processing of the crankshaft, the mechanical parts design, and then according to the basic principle and method of internal combustion engine design, proposed design of crankshaft, complete structure design. Main work includes: map parts, understand the components of the structure features and technical requirements; Mapping the general layout and main assembly parts.Keywerds: internal combustion engine;engine;crankshaft;design1绪论1.1 研究背景柴油机与汽油机相比其燃料、可燃混合气的形成以及点火方式都不相同，而柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度，因此柴油机的功率更大、经济性能更好，这也导致柴油机工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度。
曲轴是发动机中最重要的零件之一它的尺寸参数不仅影响着发动机的整体尺寸和重量，而且也在很大程度上影响着发动机的可靠性与寿命因为曲轴的破坏事故可能引起发动机其它零件的严重损坏，在发动机的结构改进中，曲轴的改进也占有重要地位随着内燃机的发展与强化，曲轴的工作条件越来越恶劣了因此，曲轴的强度和刚度问题就变得更加严重了在设计曲轴时，必须正确选择曲轴的尺寸参数、结构型式、材料与工艺，以求获得经济最合理的效果1.2 国内外的研究现状与发展趋势伴随着汽车工业的发展，我国发动机的曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展曲轴在发动机中是承受载荷传递动力的重要零部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、水平直接影响整机的性能水平及可靠性因此，各工业发达国家十分重视曲轴的生产，不断改进其材质及加工手段， 以提高其性能水平，满足发动机行业的需要近几年来， 国内曲轴加工发展十分迅速尤其是大功率柴油机曲轴先进的加工工艺加工出的曲轴质量好、效率高且稳定，伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。
近年来，我国专业生产内燃机曲轴的厂家通过引进外来技术和自行开发新技术，总体水平有了很大的提高，但是我国的技术水平距世界先进水平还是相差很远，甚至还无法满足我们国内燃机工业技术发展的需要随着现在发动机的高功率、高扭矩、高转速化的设计，人们对曲轴的性能指标的要求也越来越高，要求其能在高速运行的环境条件下仍然能够平稳、可靠地工作，所以对曲轴的设计有了更高的要求目前曲轴的设计种类很多，常见的有曲轴的工作条件和材料的选择、曲轴主要尺寸的确定和机构细节设计、曲轴的疲劳强度校核等曲轴的结构尺寸、材料及强化工艺的确定是曲轴设计的核心，曲轴的校核计算是对曲轴设计的最初验证及优化设计的重要方法之一对曲轴的校核计算是对曲轴设计的又一次仿真实验，同时也是检验曲轴设计成败的一个重要环节曲轴在实际整机中的耐久性试验是对曲轴设计的一份最终答卷 曲轴结构设计的发展曲轴结构设计在过去的几十年中得到了飞速的发展在曲轴设计的前期一般是按照现有的经验公式计算或对现有的曲轴进行类比设计再有了初步的设计之后造出曲轴样品然后进行试验，通过试验数据对曲轴的设计进行适当的改进曲轴的设计计算发展到现在已经有了很大的进步随着现代内燃机正向高可靠、高紧凑性、高经济性的方向不断的发展，传统的以经验、试凑、定性为主要设计内容的设计方法已经不能满足现代科技发展的需要，伴随着高科技技术的不断发展，内燃机及其零部件的设计的发展非常速速，现已经发展到了采用包括有限元法、优化设计、动态设计等现代先进设计技术在内的计算机分析、预测和模拟的阶段。
由于曲轴工作时所受载荷及约束均十分复杂，因此对整根曲轴进行有限元计算不易获得成功较合理的模型是用较小的有代表性的一部分来代表整根曲轴，例如用二分之一或四分之一的曲柄来建立计算模型其前提是在适当的计算时间内获得足够的精度，同时也使力边界条件和约束边界条件尽量简化随着现代计算机技术的飞速发展以及应用软件的开发这些在原来看来是不可能的事情在现在已经成为现实 曲轴强度计算发展六十年代以前很长的一段的时间内，人们主要使用实验的手段来研究曲轴的强度随着科学技术的飞速发展，最近几十年来曲轴计算方法的应用分析精度有了很大的提高，目前可以相当精确地确定曲轴在任一工况下任一部位的应力，因而对也可以作比较精确的评估曲轴的整体强度六十年代到七十年代，出现了整体曲轴计算的连续梁模型和空间钢架模型在六十年代末期，美国的Poter提出了曲柄刚度的一种经验算法，由于计算方法比较繁琐，并且缺乏试验和实践的验证随后，又有人提出了一种算法曲柄刚度的斜截面法，在计算精度较有了新的提高，由于不能考虑到削去的肩部和中心油孔等因素的影响，刚度的计算仍然比实测值大现在的曲轴强度计算都归结为疲劳强度计算，其计算步骤分为以下两步一是应力计算，求出曲轴危险部位的应力幅和平均应力；二是在此基础上进行疲劳强度计算。
常用的应力计算的方法有三种：传统法、有限元法和边界元法1.3 零件分析曲轴的主要技术要求分析：（1）主轴颈、连杆轴颈本身的精度，即尺寸公关等级为IT6，表面粗糙度Ra值为1.25～0.63μm一般轴颈长度公差等级为IT9～IT10轴颈的形状公差，如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之内3）位置精度，位置精度包括有主轴颈和连杆轴颈的平行度：一般在100mm之。