黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計發(fā)動機(jī)的潤滑系統(tǒng)是保證發(fā)動機(jī)正常運轉(zhuǎn)的依據(jù)。潤滑系的基本任務(wù)就是將潤滑油不斷地供給各零件的摩擦表面使其潤滑，減少零件的摩擦和磨損。潤滑系雖然不參加發(fā)動機(jī)功能轉(zhuǎn)換，卻能保證發(fā)動機(jī)正常工作，使其具有較長的使用壽命。通過對發(fā)動機(jī)潤滑系故障的分析檢測和維修的講述，讓我們知道發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)的組成和功用，并對潤滑系的常見故障現(xiàn)象，故障部位，故障機(jī)理，故障的分析檢測和維修及故障排除有了一定的認(rèn)識，明確了分析檢測和診斷的基本思路。通過理論與實際結(jié)合以及對一些汽車發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)的常見組成和功用及故障檢測與為維修做了相應(yīng)說明。隨著汽車科技的發(fā)展，汽車的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，我們只有掌握更多的知識和實踐經(jīng)驗，才能更好地運用檢測儀器快速準(zhǔn)確地查找汽車的故障原因，并把故障排除。潤滑系統(tǒng)故障檢測與維修第一章序言 第1章緒論1.1選題的目的和意義通過設(shè)計，確定發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)和零部件結(jié)構(gòu)，包括必要的結(jié)構(gòu)尺寸確定、運動學(xué)和動力學(xué)分析、材料的選取等，以滿足實際生產(chǎn)的需要。為了真實全面地了解機(jī)構(gòu)在實際運行工況下的力學(xué)特性，本文采用了多體動力學(xué)仿真技術(shù)，針對機(jī)構(gòu)進(jìn)行了實時的，高精度的動力學(xué)響應(yīng)分析與計算，因此本研究所采用的高效、實時分析技術(shù)對提高分析精度，提高設(shè)計水平具有重要意義，而且可以更直觀清晰地了解曲柄連桿機(jī)構(gòu)在運行過程中的受力狀態(tài)，便于進(jìn)行精確計算，對進(jìn)一步研究發(fā)動機(jī)的平衡與振動、發(fā)動機(jī)增壓的改造等均有較為實用的應(yīng)用價值。1.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀目前國內(nèi)外對發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析的方法很多，而且已經(jīng)完善和成熟。其中機(jī)構(gòu)運動學(xué)分析是研究兩個或兩個以上物體間的相對運動，即位移、速度和加速度的變化關(guān)系：動力學(xué)則是研究產(chǎn)生運動的力。發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析主要包括氣體力、慣性力、軸承力和曲軸轉(zhuǎn)矩等的分析，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)工作機(jī)構(gòu)動力學(xué)、運動學(xué)分析方法主要有圖解法和解析法[5]。1、解析法解析法是對構(gòu)件逐個列出方程，通過各個構(gòu)件之間的聯(lián)立線性方程組來求解運動副約束反力和平衡力矩，解析法又包括單位向量法、直角坐標(biāo)法等。2、圖解法圖解法形象比較直觀，機(jī)構(gòu)各組成部分的位移、速度、加速度以及所受力的大小及改變趨勢均能通過圖解一目了然。圖解法作為解析法的輔助手段，可用于對計算機(jī)結(jié)果的判斷和選擇。解析法取點數(shù)值較少，繪制曲線精度不高。不經(jīng)任何計算，對曲柄連桿機(jī)構(gòu)直接圖解其速度和加速度的方法最早由克萊茵提出，但方法十分復(fù)雜[6]。通過對機(jī)構(gòu)運動學(xué)和動力學(xué)分析，我們可以清楚了解內(nèi)燃機(jī)工作機(jī)構(gòu)的運動性能、運動規(guī)律等，從而可以更好地對機(jī)構(gòu)進(jìn)行性能分析和產(chǎn)品設(shè)計。但是過去由于手段的原因，大部分復(fù)雜的機(jī)構(gòu)運動盡管能夠給出解析式，卻難以計算出供工程使用的計算結(jié)果，不得不用粗糙的圖解法求得數(shù)據(jù)。第2章活塞組的設(shè)計2.1活塞的設(shè)計活塞組包括活塞、活塞銷和活塞環(huán)等在氣缸里作往復(fù)運動的零件，它們是發(fā)動機(jī)中工作條件最嚴(yán)酷的組件。發(fā)動機(jī)的工作可靠性與使用耐久性，在很大程度上與活塞組的工作情況有關(guān)。2.1.1活塞頭部的設(shè)計1、設(shè)計要點活塞頭部，活塞頭部的設(shè)計要點是：（1）保證它具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度與剛度，以免開裂和產(chǎn)生過大變形，因為環(huán)槽的變形過大勢必影響活塞環(huán)的正常工作；2、壓縮高度的確定壓縮高度是由火力岸高度、環(huán)帶高度和上裙尺寸構(gòu)成的，即=++為了降低壓縮高度，應(yīng)在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上盡量壓縮環(huán)岸、環(huán)槽的高度及銷孔的直徑。（1）第一環(huán)位置火力岸高度的選取原則是：在滿足第一環(huán)槽熱載荷要求的前提下，盡量取得小些。一般汽油機(jī)，為活塞直徑，該發(fā)動機(jī)的活塞標(biāo)準(zhǔn)直徑，確定火力岸高度為：（2）環(huán)帶高度一般氣環(huán)高，油環(huán)高。該發(fā)動機(jī)采用三道活塞環(huán)，第一和第二環(huán)稱之為壓縮環(huán)（氣環(huán)），第三環(huán)稱之為油環(huán)。取，，。環(huán)岸的高度，應(yīng)保證它在氣壓力造成的負(fù)荷下不會破壞。當(dāng)然，第二環(huán)岸負(fù)荷要比第一環(huán)岸小得多，溫度也低，只有在第一環(huán)岸已破壞的情況下，它才可能被破壞。因此，環(huán)岸高度一般第一環(huán)最大，其它較小。實際發(fā)動機(jī)的統(tǒng)計表明，，，汽油機(jī)接近下限。則，。因此，環(huán)帶高度。（3）上裙尺寸對于汽油機(jī)，所以。則。3、活塞頂和環(huán)帶斷面（1）活塞頂大多數(shù)汽油機(jī)正是采用平頂活塞，汽油機(jī)為，即?；钊^部要安裝活塞環(huán)，側(cè)壁必須加厚，一般取，取為5.6mm，活塞頂與側(cè)壁之間應(yīng)該采用較大的過渡圓角，一般取，取0.07為5.6mm.為了減少積炭和受熱，活塞頂表面應(yīng)光潔，在個別情況下甚至拋光。復(fù)雜形狀的活塞頂要特別注意避免尖角，所有尖角均應(yīng)仔細(xì)修圓，以免在高溫下熔化。（2）環(huán)帶斷面為了保證高熱負(fù)荷活塞的環(huán)帶有足夠的壁厚使導(dǎo)熱良好，不讓熱量過多地集中在最高一環(huán)，其平均值為。一般該倒角為。（3）環(huán)岸和環(huán)槽活塞環(huán)側(cè)隙在不產(chǎn)生上述損傷的情況下愈小愈好，目前，第一環(huán)與環(huán)槽側(cè)隙一般為0.05~0.1mm，二、三環(huán)適當(dāng)小些，為0.03~0.07mm，油環(huán)則更小些，這有利于活塞環(huán)工作穩(wěn)定和降低機(jī)油消耗量，側(cè)隙確定油環(huán)槽中必須設(shè)有回油孔，并均勻地布置再主次推力面?zhèn)?，回油孔對降低機(jī)油消耗量有重要意義，（4）環(huán)岸的強(qiáng)度校核專門的試驗表明，當(dāng)活塞頂上作用著最高爆發(fā)壓力時，，，已知=4.5，則，，環(huán)岸是一個厚、內(nèi)外圓直徑為、的圓環(huán)形板，沿內(nèi)圓柱面固定，要精確計算固定面的應(yīng)力比較復(fù)雜，可以將其簡化為一個簡單的懸臂梁進(jìn)行大致的計算。在通常的尺寸比例下，可假定槽底（岸根）直徑，環(huán)槽深為：于是作用在岸根的彎矩為（3.1）而環(huán)岸根斷面的抗彎斷面系數(shù)近似等于所以環(huán)岸根部危險斷面上的彎曲應(yīng)力（3.2）同理得剪切應(yīng)力為：（3.3）接合成應(yīng)力公式為：（3.4）考慮到鋁合金在高溫下的強(qiáng)度下降以及環(huán)岸根部的應(yīng)力集中，鋁合金的許用應(yīng)力，，校核合格。2.1.2活塞裙部的設(shè)計把活塞裙部的橫斷面設(shè)計成與裙部變形相適應(yīng)的形狀。在設(shè)計時把裙部橫斷截面制成長軸是在垂直與活塞銷中心線方向上，短軸平行于銷軸方向的橢圓形。常用的橢圓形狀是按下列公式設(shè)計的：（3.4）式中、分別為橢圓的長短軸缸徑小于的裙部開槽的活塞，橢圓度（）的大小，一般為。1、裙部的尺寸裙部單位面積壓力（裙部比壓）按下式計算：（3.5）式中：—最大側(cè)作用力，由動力計算求得，=2410.83—活塞直徑，；—裙部高度，。取。則一般發(fā)動機(jī)活塞裙部比壓值約為，所以設(shè)計合適。2.2活塞銷的設(shè)計2.2.1活塞銷的結(jié)構(gòu)、材料1、活塞銷的結(jié)構(gòu)和尺寸活塞銷的結(jié)構(gòu)為一圓柱體，中空形式，可減少往復(fù)慣性質(zhì)量，有效利用材料。活塞銷與活塞銷座和連桿小頭襯套孔的連接配合，采用“全浮式”?；钊N的外直徑，取，活塞銷的內(nèi)直徑，取活塞銷長度，取2、活塞銷的材料活塞銷材料為低碳合金鋼，表面滲碳處理，硬度高、耐磨、內(nèi)部沖擊韌性好。表面加工精度及粗糙度要求極高，高溫下熱穩(wěn)定性好。2.3活塞銷座2.3.1活塞銷座結(jié)構(gòu)設(shè)計活塞銷座的內(nèi)徑，活塞銷座外徑一般等于內(nèi)徑的倍，取，活塞銷的彎曲跨度越小，銷的彎曲變形就越小，銷—銷座系統(tǒng)的工作越可靠，所以，一般設(shè)計成連桿小頭與活塞銷座開擋之間的間隙為，但當(dāng)制造精度有保證時，兩邊共就足夠了，取間隙為。2.4活塞環(huán)設(shè)計及計算2.4.1活塞環(huán)形狀及主要尺寸設(shè)計該發(fā)動機(jī)采用三道活塞環(huán)，第一和第二環(huán)為氣環(huán)，第三環(huán)為油環(huán)?；钊h(huán)的主要尺寸為環(huán)的高度、環(huán)的徑向厚度。氣環(huán)，油環(huán)，取，，?；钊h(huán)的徑向厚度，一般推薦值為：當(dāng)缸徑為時，，取。2.5本章小結(jié)在活塞的設(shè)計過程中，分別確定了活塞、活塞銷、活塞銷座和活塞環(huán)的主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，分析了其工作條件，總結(jié)了設(shè)計要求，選擇合適的材料，并分別進(jìn)行了相關(guān)的強(qiáng)度和剛度校核，使其符合實際要求。

第3章連桿組的設(shè)計3.1連桿的設(shè)計3.1.1連桿的工作情況、設(shè)計要求和材料選用1、工作情況連桿小頭與活塞銷相連接，與活塞一起做往復(fù)運動，連桿大頭與曲柄銷相連和曲軸一起做旋轉(zhuǎn)運動。因此，連桿體除有上下運動外，還左右擺動，做復(fù)雜的平面運動。2、設(shè)計要求設(shè)計連桿的一個主要要求是在盡可能輕巧的結(jié)構(gòu)下保證足夠的剛度和強(qiáng)度。為此，必須選用高強(qiáng)度的材料；合理的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。3.1.2連桿長度的確定設(shè)計連桿時首先要確定連桿大小頭孔間的距離，即連桿長度它通常是用連桿比來說明的，通常0.3125，取，，則。3.1.3連桿小頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、連桿小頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計連桿小頭主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.1所示，小頭襯套內(nèi)徑和小頭寬度已在活塞組設(shè)計中確定，，。為了改善磨損，小頭孔中以一定過盈量壓入耐磨襯套，襯套大多用耐磨錫青銅鑄造，這種襯套的厚度一般為，取，則小頭孔直徑，小頭外徑，取。3.1.4連桿桿身的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、連桿桿身結(jié)構(gòu)的設(shè)計連桿桿身從彎曲剛度和鍛造工藝性考慮，采用工字形斷面，桿身截面寬度約等于(為氣缸直徑)，取，截面高度，取。3.1.5連桿大頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強(qiáng)度、剛度計算1、連桿大頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計與主要尺寸連桿大頭的結(jié)構(gòu)與尺寸基本上決定于曲柄銷直徑、長度、連桿軸瓦厚度和連桿螺栓直徑。其中在、在曲軸設(shè)計中確定，，，則大頭寬度，軸瓦厚度，取，大頭孔直徑。連桿大頭與連桿蓋的分開面采用平切口，大頭凸臺高度，取，取，為了提高連桿大頭結(jié)構(gòu)剛度和緊湊性，連桿螺栓孔間距離，取，一般螺栓孔外側(cè)壁厚不小于2毫米，取3毫米，螺栓頭支承面到桿身或大頭蓋的過渡采用盡可能大的圓角。3.2連桿螺栓的設(shè)計3.2.1連桿螺栓的工作負(fù)荷與預(yù)緊力根據(jù)氣缸直徑初選連桿螺紋直徑，根據(jù)統(tǒng)計，取。3.3本章小結(jié)本章在設(shè)計連桿的過程中，首先分析了連桿的工作情況，設(shè)計要求，并選擇了適當(dāng)?shù)牟牧?，然后分別確定了連桿小頭、連桿桿身、連桿大頭的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，并進(jìn)行了強(qiáng)度了剛度的校核，使其滿足實際加工的要求，最后根據(jù)工作負(fù)荷和預(yù)緊力選擇了連桿螺栓，并行檢驗校核。

第4章曲軸的設(shè)計4.1曲軸的結(jié)構(gòu)型式和材料的選擇4.1.1曲軸的工作條件和設(shè)計要求曲軸是在不斷周期性變化的氣體壓力、往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量的慣性力以及它們的力矩作用下工作的，使曲軸既扭轉(zhuǎn)又彎曲，產(chǎn)生疲勞應(yīng)力狀態(tài)。4.1.2曲軸的結(jié)構(gòu)型式曲軸的設(shè)計從總體結(jié)構(gòu)上選擇整體式，它具有工作可靠、質(zhì)量輕的特點，而且剛度和強(qiáng)度較高，加工表面也比較少。為了提高曲軸的彎曲剛度和強(qiáng)度，采用全支撐半平衡結(jié)構(gòu)[11]，即四個曲拐，每個曲拐的兩端都有一個主軸頸，如圖3.1所示：圖3.1曲軸的結(jié)構(gòu)型式4.2曲軸的主要尺寸的確定和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計4.2.1曲柄銷的直徑和長度對于汽油機(jī)，，為氣缸直徑，已知=80.985，則，曲柄銷直徑取為=0.60=48。曲柄銷的長度是在選定的基礎(chǔ)上考慮的。從增加曲軸的剛性和保證軸承的工作能力出發(fā)，應(yīng)使控制在一定范圍內(nèi)，同時注意曲拐各部分尺寸協(xié)調(diào)，根據(jù)統(tǒng)計/=，取=0.6=28.8。4.2.2主軸頸的直徑和長度從曲軸各部分尺寸協(xié)調(diào)的觀點，建議取，取=1.2=57.6。由于主軸承的負(fù)荷比連桿軸承輕，主軸頸的長度一般比曲柄銷的長度短，這樣可滿足增強(qiáng)剛性及保證良好潤滑的要求。據(jù)統(tǒng)計，取=0.3mm=24。4.2.3曲柄為了能最大限度地減輕曲軸的重量，并減小曲柄相對于主軸頸中心的不平衡旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，將曲柄上肩部多余的金屬削去。根據(jù)統(tǒng)計，曲柄的寬度，取，厚度，取。曲柄臂以凸肩接主軸頸和曲柄銷。凸肩的厚度根據(jù)曲軸加工工藝決定。全加工曲軸的只有0.5~1，取=1。曲柄銷和主軸頸至曲柄臂凸肩的過渡圓角對應(yīng)力集中程度影響最大，加大圓角半徑可使圓角應(yīng)力峰值降低，故宜取大，至少不能小于0.05或2.5，取=3。4.3本章小結(jié)本章首先分析了曲軸的工作條件和設(shè)計要求，在合理選擇材料的基礎(chǔ)上，對曲軸的各個部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計，并進(jìn)行有關(guān)的尺寸校核，使其符合實際加工的要求，還對曲軸的一些細(xì)節(jié)進(jìn)行了設(shè)計，如油孔的位置以及曲軸的軸向定位等問題，給予了合理的解釋，最后對曲軸進(jìn)行了疲勞強(qiáng)度校核。

第5章曲柄連桿機(jī)構(gòu)的創(chuàng)建運用UG軟件分別對曲柄連桿機(jī)構(gòu)的各個零件進(jìn)行模型的建立，具體步驟如下：5.1活塞的創(chuàng)建（1）創(chuàng)建草圖；（2）旋轉(zhuǎn)；（3）打孔；（4）制作倒角；（5）得到活塞圖。5.2連桿的創(chuàng)建創(chuàng)建草圖；拉伸；通過