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1、青岛滨海学院毕业设计引言曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活塞的上下（往复）运动变成循环运动。曲轴主要有两个重要加工部位：主轴颈和连杆颈。主轴颈被安装在缸体上，连 杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。发动机 工作过程就是：活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给 曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。而曲轴加工的好坏将直接影响着发动机整体 性能的表现。曲轴的材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其他）。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸 活塞连接，是
2、一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两 头固定点的润滑.这个一般都是压力润滑的，曲轴中间会有油道和各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提供压力供油进行润滑、降温。发动机工作过程就是，活塞经过 混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运 动转变为旋转运动。曲轴的旋转是发动机的动力源。曲轴的结构包括轴颈、曲轴臂、曲轴销、侧盖以及连杆大端轴承。轴颈具有一第一 油路。曲轴臂连接于轴颈。曲轴销设置于曲轴臂之中，并且抵接于轴颈。曲轴销具有第 一机油缓冲室、第二机油缓冲室以及第二油路。第一机油缓冲室系连接于第二机油缓冲室，第二油路连接于第二机油缓冲
3、室。侧盖设置于曲轴臂中，侧盖与曲轴销之间成形有 一空间，该空间连接于第一油路与第一机油缓冲室之间。连杆大端轴承设置于曲轴臂之中，曲轴销套设于连杆大端轴承之中，第二油路连接于第二机油缓冲室与连杆大端轴承之间。本实用新型可将机油内微小异物过滤掉，减少了连杆大端轴承遭受微小异物侵入的机会，并避免连杆大端轴承损坏，进而可延长曲轴结构的使用寿命。#概述1、气缸体水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，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，冷却水套和润滑油道等。2、曲轴箱气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴
4、箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱 与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳。油底壳 受力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底 壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放 油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合 面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。3、气缸盖气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相 接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下 端面的冷却水孔与缸体的冷却水
5、孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气 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。气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以 近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。而作为发动机上的一个重要的旋转机件一一曲轴，其加工方法仍有一般轴的加工规 律，如铣两端面，钻中心孔，车、磨及抛光，但是曲轴也是有它的特点，它由主轴颈，连杆 轴颈与连杆轴颈之间的连接板组成，其结构细长、曲拐多、冈性
6、差，因而安排曲轴加工工艺 应采取相应的工艺措施。在曲轴的机械加工中，采用新技术和提高自动化程度都不断取得进展。目前，国内较陈 旧的曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工 设备一般采用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈，工序质量稳定性差，容易产生较大的加 工应力，难以达到合理的加工余量。精加工普遍采用 MQ826C等普通曲轴磨床进行粗磨、半精 磨、精磨、抛光，通常靠人工操作，加工质量不稳，尺寸一致性差。现在加工曲轴粗加工比较流行的工艺是：主轴颈采用车拉工艺和咼速外铣，连杆颈采用咼速外铣，而且倾向于咼速 随动外铣，全部采用干式切削。在对连杆颈进行随动磨削时，曲轴
7、以主轴颈为轴线进行旋转, 并在一次装夹下磨削所有连杆颈。在磨削过程中，磨头实现往复摆动进给，跟踪着偏心回转 的连杆颈进行磨削加工。二 确定曲轴的加工工艺过程2.1曲轴的作用曲轴是汽车发动机中的重要零件，它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的 动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构和其它辅助装置。曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，同时， 曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的 能力，耐磨损且润滑良好。2.2曲轴的结构及其特点图2-1曲轴的结构图曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一
8、个主轴颈、一个 连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐， 曲轴的曲拐数目等于气缸数（直列式发动机）；V型发动 机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅 与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有（或紧固有）平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复 惯性力，从而使曲轴旋转平稳。曲轴前端装有齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，
9、在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在 后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。2.3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IT6，表面粗糙度Ra值为1.250.63卩m。轴颈长度公差等级为IT9IT10。轴颈的形状公差，如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之 半。2. 位置精度，包括主轴颈与连杆轴颈的平行度：一般为100mm之内不大于0.02mm；曲 轴各主轴颈的同轴度：小型高速曲轴为 0.025mm,中大型低速曲轴为0.030.08mm。3. 各连杆轴颈的位置度不大于土 2Q2.4曲轴的材料和毛坯的确定曲轴工作
10、时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力，容易门生扭振、折断及轴颈磨损，因 此要求用材应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。常用材料有：一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁QT600-2;对于高速、重载曲轴，可采用 40Cr、42Mn2V等材料。本课题 采用球墨铸铁QT600-2.曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定。批量较大的小型曲轴，采用 模锻；单件小批的中大型曲轴，采用自由锻造；而对于球墨铸铁材料则采用铸造毛坯。2.5曲轴的机械加工工艺过程曲轴的尺寸精度、加工表面形状精度以及位置精度的要求都很高，但刚性比较差，容易 产生变形，这就给曲轴的机械加工带来了很多困难，必须予以充
11、分的重视。曲轴需要加工的表面有：主轴颈、连杆轴颈、键槽、 22的外圆。由于使用了工艺搭子， 铣键槽安排在切除工艺搭子后，磨削外圆安排在保留工艺搭子前。根据曲轴的结构特点及机械加工的要求，加工顺序大致可归纳为：铣两端面；车工艺搭 子和钻中心孔；粗、精车三连杆轴颈；粗、精车各处外圆；精磨连杆轴颈、主轴颈和 20、 22外圆；切除工艺搭子、车端面、铣键槽等。2.6曲轴机械加工工艺路线(1) 锻造(2) 热处理(3) 铣两端面(4) 车两端工艺搭子外圆(5) 钻主轴颈中心孔(6) 钻连杆轴颈中心孔青岛滨海学院毕业设计(7)检验(8)粗车三个连杆轴颈(9)精车三个连杆轴颈(10)车工艺搭子两端面(11)
12、粗车各处外圆（精车各处外圆(13)检验(14)磨削连杆轴颈外圆(15)磨削两主轴颈(16)磨削 22-00.12mm外圆(17)磨削 20 0 -00.021mm夕卜圆(18)检验(19)车掉两端工艺搭子(20)车两端面(21)铣键槽(22)倒角(23)去毛刺(24)最后检验三 曲轴的机械加工工艺过程分析3. 1曲轴的机械加工工艺特点三拐曲轴除了具有轴的一般加工规律外，也有它的工艺特点，主要包括形状复杂，刚性 差及技术要求高，针对这些特点应采取相应的措施，分析如下：1、形状复杂曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴上线，偏心距有一定的尺寸要求，并且两轴有较高的 位置度要求，同时主轴颈与连杆轴颈间有较大
13、的平衡块，因此在工艺设计中应解决以下几点 问题：a设计加工连杆轴颈的偏心夹具，即连杆轴颈与机床主轴重合，并使夹具能回转 度，加工另一连杆轴颈。b.为消除加工时的不平衡力的产生，设计夹具时应精确设计平衡重2、刚性差由于本曲轴长径比较大，同时具有曲拐，因此刚性较差。曲轴在切削力及自重的作用下 会产生严重的扭曲及弯曲变形，特别在单边传动的机床上加工更为严重，在工艺设计中应解180#青岛滨海学院毕业设计决以下问题：（1）:粗加工时由于切削余量大，切削力也较大，可用中间托架来增强刚性，减小变形 和振动，同时机床刀具及夹具都应有较高的刚度。（2）：在加工时尽量使切削力的作用相互抵消，可用前后刀架同时横向进
14、给。（3）:合理安排工位次序以减少加工变形，按先粗后精的原则安排加工工序，逐步提高 精度。（4）:在有可能产生变形的工序后面增设校直工序。3、技术要求高曲轴技术要求较高，加工面多，需要保证的尺寸、形状、位置精度较多。因而总的工艺 路线较长，精加工占有相当比例。加工时应要解决以下问题：A:正确分配粗加工、半精加工及精加工余量。B:粗基准选择用曲轴两端的中心孔。中心孔的加工以主轴颈外圆作为基准，这样能保证 曲轴加工径向及轴向加工余量的均匀性。C:精加工时仍用中心孔作为基准，但要重新修磨中心孔，避免精加工时因中心孔磨损引 起加工误差。也可一端用主轴颈定位，另一端用中心孔定位以提高刚度。D:曲轴轴向定
15、位以主轴颈轴肩定位，工艺设计时定位基准应尽量与设计基准一致。3. 2曲轴的机械加工工艺特点分析1）该零件是三拐小型曲轴，生产批量不大，故选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便，节省找正时间，又能保证三处连杆轴颈的位置精度。但轴两端的轴颈分别是20mm和25mrp而三处连杆轴颈中心距分布在 32mnt勺圆周上，故不能直接在轴端面上钻三对中心孔。 于是，在曲轴毛坯制造时，预先铸造两端 45mm勺工艺搭子，这样就可以在工艺搭子上钻出 四对中心孔，达到用中心孔定位的目的。2）在工艺搭子端面上钻四对中心孔， 先以两主轴颈为粗基准，钻好主轴颈的一对中心孔；然后以这一对中心孔定位，以连杆轴颈为粗基准划线，再将曲轴放到回转工作台上，加工32mm圆周120均布的三个连杆轴颈的中心孔，这样就保证了它们之间的位置精度。3）该零件刚性较差，应按先粗后精的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度。对于主轴 颈与连杆轴颈的加工顺序是，先加工三个连杆轴颈，然后再加工主轴颈及其他各处的外圆， 这样安排可以避免一开始就降低工件刚度，减少受力变形，有利于提高曲轴加工精度。4）由于使用了工艺搭子，铣
