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1、. . 490型柴油机结构与设计毕业设计论文第一章前言1.1 研究目的和意义内燃机是一种动力机械,它是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。 步入新世纪以后,发动机发展的客观环境正经历着巨大变化,环保和节能是当今全球汽车行业无法回避的两大主题。针对节能和环保的双重目的,柴油动力型车辆将成为未来中国的主力车型。但是目前柴油机存在着较为严重的结构性短缺,环保节能型的车用柴油机在国内市场上一直是一片空白。490型号柴油机主要应用于农业动力机械方面,是配套40ps拖拉机以及收割机的首选动力,经过一系列改装和调整后可用于固定排灌动力、发电机组和小型载重汽车上。490系列四
2、缸直喷柴油发动机,凭借其强大的环保高效节能的优点迅速填补了国内市场的空白,将成为国产柴油机市场新的黑马。490系列柴油机顺应了农用柴油机对环保的要求,属于功率大、节约能源、改善环境的绿色环保机,专门优化了燃烧系统,使之更具备环保需求,具有功率大、油耗低、燃油省、排放好等优点,490系列柴油机百公里油耗比同类机器节约2升,一年可以节约5000元。490系列柴油机扭距更强大,马力更强劲,能够满足用户多拉快跑、节省运输成本、提高经济效益的目的。490柴油机材质独特、曲轴不断、缸盖不裂、机体更强,其燃油系统应用先进的BQ油泵和汽车发动机技术,采用空气加热器,低温启动性能好,优化燃烧系统,排放也达到了欧
3、I标准,贯彻了ISO9001：2000质量体系标准,同时定期对产品进行抽样试验,保证了产品质量。柴油机的性能指标取决于各工作参数,而其工作参数又取决于其结构参数,并且柴油机结构参数之间存在着有机的内在联系。一个结构参数变化,其他结构参数随之改变。通过对整机的布局、实际循环热计算、动力计算、对柴油机配气系统、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动系统的了解与掌握,能够找出影响柴油机的动力性能指标、经济性能指标、运转性能指标和可靠性耐久性指标的主要参数以及各结构参数之间的最佳配合状态。更好的提高柴油机的动力性能和经济性能。1.2国内外研究现状490柴油机主要用于农业机械。在拖拉机与农用柴油机方面,19
4、59年我国建成XX第一拖拉机厂,生产东方红54型履带式拖拉机与4125型柴油机。该厂从苏联引进了柴油机先进生产技术与由专用机床组成的流水生产线,引进了具有当时国际先进水平的油泵油嘴生产技术与检测设备。XX拖拉机厂引进并生产东方红40拖拉机配套490型号柴油机和4105型柴油机。内燃机总厂引进与铁牛55型拖拉机配套的4115型柴油机。在农业机械部门的领导组织下,有关工厂还先后研制开发了多种型号的小型单缸农用柴油机,推动了我国农业机械化进程1。自20世纪80年代以来有了较快的发展,20XX我国已有车用发动机生产企业60多家,车用发动机生产能力600多万台,其中汽油机450万台左右,柴油机150万台
5、左右。近十年来,我国在车用柴油机生产方面也取得了较快的发展,虽然我国现有的车用发动机的生产能够基本满足轻型车和重型车的需要,但仍然缺少技术含量高的产品,还缺少城市交通用的低排放车用柴油机,适合于轿车配套用的柴油机也极少。我国现生产的车用柴油机就其技术来源而言,引进系列和自主开发系列基本上是平分秋色。但从发展来看,引进机型将会进一步增加,而自主开发机型将会因为性能落后而逐步减少。从总体上讲,我国柴油机产品的技术水平与国际先进水平相比还有一定的差距,引进的产品只相当于国际90年代初期水平,自主开发的产品相当于国际50年代中期水平2。柴油机以其经济性好、排放低和转矩大等优势,在车用动力方面有很大的发
6、展潜力。国外大中型汽车基本上都用柴油机,而我国重型车动力以柴油机为主,中型和轻型车还有较大比例的汽油机,轿车类仍然是汽油机一统天下。从全球的角度来看,车用柴油机的竞争一直十分激烈,因而促进了其技术的不断创新和发展。为了满足市场需求、扩大市场占有率、增强竞争实力,近几年世界各大汽车厂、车用柴油机制造商竞相推出了一批新研制或改进提高的产品或技术,这些新产品或新技术基本上体现了车用柴油机的发展方向。电控喷射技术,共轨燃油喷射系统,可变气门正时系统,涡轮增压中冷技术,混合动力,代用燃料等诸多方面3。1.3研究内容和方法本论文主要研究的内容是490农用柴油机,包括热力计算和动力计算,以及各个系统零件的设
7、计选择。通过实际循环热计算、动力计算,可以得到490柴油机的各个特性曲线。通过对整机的布局、对柴油机配气系统、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动系统的了解与掌握,找出影响柴油机的动力性能指标、经济性能指标、运转性能指标和可靠性耐久性指标的主要参数以及各结构参数之间的最佳配合状态。同时绘制研究各个性能曲线、参数变化曲线以及整机的CAD图和零件图。 / 第二章柴油机的总体设计2.1 柴油机的总布置一、柴油机的总体布置柴油机右面布置着：机油泵、机油滤清器、喷油泵、调速器、高低压输油管、油滤清器等主要易出现故障的部件。柴油机的左方是起动电机、排气管道等。空气滤清器、进气管道在柴油机右上方,排气管布置在
8、柴油机的左上方,为了适应拖拉机的工作需要,490型柴油机采用带有一级旋风的纸质空气滤清器,具有较高的滤清效率。490型号柴油机采用球型燃烧室,喷嘴为长型双孔式,倾斜的布置在气缸盖上,气缸盖上铸有螺旋进气道,产生强烈的的进气涡流以促进良好的混合气的形成,因此燃烧过程比较完善,燃料消耗率也比较低。气缸盖和缸体都是整体铸造的,结构轻巧。凸轮轴布置在机体的上半部,采用中置式凸轮配气机构,具有三个支承。气门、摇臂直接由长的菌形挺柱驱动,这样可使气门机构的刚性加大。柴油机下方是机油箱。柴油机后方,在曲轴后端凸缘用螺钉将甩油盘和飞轮固定在一起。柴油机前方,在曲轴的前端装有皮带轮,冷却系中的离心水泵和风扇都是
9、由曲轴皮带轮直接驱动的,风扇、水泵都位于柴油机的前方。见图2-1以上布置的理由：根据中国人习惯,道路右侧通行,所有易出现故障的主要部件在右面这样方便修理；因为490型号柴油机主要应用于拖拉机、收割机等农用车,空气滤清器如果放在下方,在农地里工作时候容易吸进地里的尘土,会对柴油机造成严重损害；同样若排气管放在下方,排气温度比较高容易烧伤农作物或者引起火灾；柴油机的左右重量要保持平衡。图2-1 490柴油机外形示意图二、490柴油机主要参数型号.490型式.水冷、四冲程、直列式、球形燃烧室气缸套.湿式气缸数.4气缸直径毫米90活塞行程毫米.110标定功率：12小时功率千瓦.30转速转/分2000最
10、大扭矩牛米.171/11501250转/分12小时功率时燃油消耗率克/马力小时.17012小时功率时机油消耗率克/马力小时2.5活塞总排量升2.8压缩比18柴油机转向面向功率输出端.逆时针调速器型式.BQ泵调速器喷油器.长型双孔式喷油压力公斤/厘米2175喷油泵型式真空助力BQ泵机油泵型式.齿轮式燃油滤型式.柴0810A型机油滤型式.分流式空气滤型式.空2410型润滑方式压力、飞溅混合式起动方式.电起动柴油机外形尺寸毫米长宽高775610690柴油机净重公斤310三、配气定时进气门开启始点上止点前246关闭终点下止点后556进气持续时间 259气门最大升程16毫米气阀与摇臂的冷车间隙0.30毫
11、米排气门开启始点下止点前546关闭终点上止点后256排气持续时间 259气门最大升程16毫米气阀与摇臂的冷车间隙0.35毫米42.2柴油机的总体设计一、机体零件组件机体组包括气缸体、曲轴箱、气缸套、气缸盖、气缸垫等零部件。机体为气缸体、气缸水套和曲轴箱形成一体的部件,但也有些机型的机体与曲轴箱分为两个部件,以紧固件相连接。机体是内燃机用以安装各主要零部件的基体,保证运动零件的正常运转。490型柴油机采用整体龙门式气缸体和湿式气缸套,湿式气缸套较厚,刚性较好,与缸体间形成水道,其下端通常以耐热的橡胶封水圈来密封,防止冷却水泄漏。湿式气缸套外表面直接与冷却水接触,散热好、拆装方便,本柴油机采用这种
12、结构。气缸盖位于气缸的上部,密封气缸并形成燃烧室顶面,承受高的燃气压力和温度。气缸盖内布置有进气和排气的通道、进气门、排气门及气门导管。水冷发动机气缸盖内布置有冷却水道。有些柴油机气缸盖上清寒布置有分开式的燃烧室。气缸盖还有装置喷油器的孔位。水冷发动机气缸盖一般均由HT20-40、HT25-47灰铸铁铸造6。气缸盖和机体之间装有气缸垫用以保证燃烧室的密封,防止高温高压燃气的泄漏,同时密封润滑油和冷却水的通道。气缸垫应有足够的强度、弹性、抗腐蚀性,拆装方便能重复使用。二、曲柄连杆机构由活塞组、连杆组、曲柄飞轮组等部分组成,是柴油机的主要运动部件。它的功用是由活塞组与气缸套、气缸盖构成密闭的工作容积,以保证柴油机工作循环的进行。同时通过连杆组将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转,使作用于活塞上的燃气压力转变为扭矩,通过曲轴向外输出。图2-2 活塞连杆总成图连杆用以连接活塞和曲轴,并将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动。其结构可分为小头、大头和杆身三个部分。连杆小头压装有连杆衬套,连杆杆身断面呈工字形,既减轻重量,又保证强度。连杆大头剖分成两半,可拆部分称连杆盖,两者配对加工,同一侧打有配对号,用连杆螺栓拧紧。连杆杆身大头部分与连杆盖的剖分形式
