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曲軸工程圖設(shè)計(jì)及試制

文章出處:正航儀器 人氣: 發(fā)表時(shí)間:2014-02-28

 
 
 
經(jīng)過(guò)CAE的仿真分析,確定了曲軸的3D數(shù)模在強(qiáng)度、扭振、軸承分析方面基本上是滿(mǎn)足要求的,證實(shí)設(shè)計(jì)方案是可行的。接下來(lái)我們需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)水平、應(yīng)用場(chǎng)合及所選供應(yīng)商的制造工藝水平來(lái)對(duì)曲軸進(jìn)行工程化設(shè)計(jì)。再由供應(yīng)商根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的工程圖紙和技術(shù)文件進(jìn)行小批量樣件生產(chǎn)試制。此階段是項(xiàng)目的關(guān)鍵時(shí)期,期間需要公司多部門(mén)協(xié)作,甚至是供應(yīng)商的工藝技術(shù)人員也要積極參與其中。
國(guó)內(nèi)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,乘用車(chē)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)更新?lián)Q代了多次,從北京內(nèi)燃機(jī)492Q汽油機(jī)遍布中國(guó)大地,到后來(lái)的天津夏利376汽油機(jī)的夏利時(shí)代,再到天津豐田的8A發(fā)動(dòng)機(jī)也是在中國(guó)開(kāi)花,直到現(xiàn)在到大眾公司的1.4TSI發(fā)動(dòng)機(jī)等一大批的發(fā)動(dòng)機(jī)帶領(lǐng)著發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)革新。從發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率、額定扭矩、油耗水平及噪音水平多個(gè)方面都取得了極大地提高。另外乘用車(chē)用柴油機(jī)也取得了巨大突破,由過(guò)去的零應(yīng)用,到現(xiàn)在也能在市場(chǎng)上嶄露頭角,也一改柴油機(jī)粗暴低劣的形象,甚至有的柴油機(jī)在大部分工況下能和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲水平相當(dāng)。

曲軸工程圖試制

然而這一切的變化是和構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)主要摩擦副之一的曲軸設(shè)計(jì)和制造水平的提高是分不開(kāi)的,只有具備了高精度、低摩擦的曲軸和軸瓦的配副,整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦功才能降低,達(dá)到低的機(jī)械損失和高的燃料使用效率。現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的設(shè)計(jì)精度也是大幅提高,例如:曲軸主軸頸的尺寸公差從0.028mm左右已經(jīng)提高到了0.018mm,在個(gè)別發(fā)動(dòng)機(jī)上甚至到了0.012mm的高精度要求。曲軸主軸頸和曲柄銷(xiāo)的表面粗糙度也從原來(lái)的Ra0.63提高到了Ra0.2左右,在個(gè)別發(fā)動(dòng)機(jī)上甚至到了Ra0.16的超精要求。還有其他的曲軸關(guān)鍵指標(biāo)圓度、圓柱度、軸頸跳動(dòng)等等都比原來(lái)提高了很多。曲軸的材料上,在設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)確定后,曲軸的材料選取適當(dāng)與否,決定了曲軸的壽命。材料選取的原則是在保證滿(mǎn)足使用要求的條件下,盡可能的選用成本較低和工藝性好的材料?,F(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸材料的發(fā)展也取得了比較大的進(jìn)步,根據(jù)不同的用途和強(qiáng)化程度的發(fā)動(dòng)機(jī)也產(chǎn)生了不同的曲軸材料。首先是鋼軸材料,除了少數(shù)鋼軸采用鑄造之外,大部分采用的是鍛造成型的毛坯制作方式,鍛造曲軸的材料主要有兩大類(lèi):碳素鋼和合金鋼。碳素鋼和合金鋼的材料剛度基本接近,碳素鋼的強(qiáng)度低于合金鋼,但對(duì)缺口的敏感性要較合金鋼低,對(duì)機(jī)械加工要求較低。碳素鋼的代表材料為45鋼,現(xiàn)在廣泛用于中低負(fù)荷的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
合金鋼是為了提高曲軸的疲勞強(qiáng)度,添加了Cr、Mo、W、Ni及V等貴金屬材料,這些年獲得了較大發(fā)展,主要應(yīng)用于高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)。其次是球鐵材料,早期廣泛應(yīng)用的QT600-2,經(jīng)過(guò)正火處理后其強(qiáng)度接近中碳鋼,但延展性,彈性模量、韌性都要低于鋼,因此其疲勞強(qiáng)度較低。球鐵材料還具有減振、對(duì)缺口敏感性低等特點(diǎn),因此早期在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中也獲得了廣泛應(yīng)用?,F(xiàn)在球墨鑄鐵材料隨著發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化的需求又出現(xiàn)了QT700-2、QT800-2、QT800-6、QT900-2、ADI等一系列高性能球鐵材料。
球鐵材料經(jīng)圓角滾壓后可以提高疲勞強(qiáng)度80%,而鋼只能提高約50%,這使得球鐵材料能夠滿(mǎn)足中等負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)的使用。根據(jù)第3章CAE曲軸強(qiáng)度仿真的結(jié)果,最終選定QT800-2作為本次論文中開(kāi)發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸材料。(本文來(lái)源:正航儀器)http://m.chinaxns.com 
 


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