基于柴油机拆装的零件设计与数控编程说明书样本.doc

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ZHENJIANG COLLEGE
毕 业 设 计 (论 文)

基于柴油机拆装零件设计与数控编程
The Design and NC Programing of Mechanical Parts Based on the Destuffing and Assembling of Diesel Engine

系 名： 机械工程系
专业班级：
学生姓名：
学 号：
指引教师姓名：
指引教师职称：

二〇一一年 九 月
目 录
第一章 R175A柴油机工作原理 ………………………………………1
1.1 柴油机概述 ………………………………………………………1
1.2 柴油机工作原理 …………………………………………………1
1.2.1 进气冲程 …………………………………………………………2
1.2.2 压缩冲程 …………………………………………………………2
1.2.3 燃烧膨胀冲程 ……………………………………………………3
1.2.4 排气冲程 …………………………………………………………3
第二章 曲轴概述 …………………………………………………………4
2.1 曲轴作用 …………………………………………………………4
2.2 曲轴构成 …………………………………………………………4
2.2.1主轴颈…………………………………………………………………5
2.2.2连杆轴颈………………………………………………………………5
2.2.3曲柄……………………………………………………………………5
2.2.4自由端（前端）………………………………………………………6
2.2.5功率输出自由端（后端）……………………………………………6
2.3 曲轴重要技术规定分析 ……………………………………………6
2.4 曲轴材料和毛坯确 ……………………………………………7
第三章 曲轴加工工艺……………………………………………………7
3.1 普通曲轴加工工艺……………………………………………………7
3.2 曲轴加工工艺过程 ……………………………………………………8
3.3选取表面加工办法 ………………………………………………………8
3.4拟定工艺过程方案 ………………………………………………………8
3.5选取加工设备与工艺装备………………………………………………10
3.5.1选取机床………………………………………………………………10
3.5.2选取夹具 ……………………………………………………………11
3.5.3选取刀具………………………………………………………………11
3.5.4选取量具………………………………………………………………11
3.6 曲轴加工工艺特点……………………………………………………11
3.7 曲轴重要加工工序分析 ………………………………………………12
第四章 机械加工余量、工序尺寸及公差拟定 ……………………14
4.1工序简图 …………………………………………………………………14
4.2 拟定工序尺寸 ……………………………………………………………………14
第五章 数控编程……………………………………………………17
5.1 数控编程 ……………………………………………………………………………17
结论…………………………………………………………………………………21
道谢…………………………………………………………………………………23
参照文献 …………………………………………………………………………24

基于柴油机拆装零件设计与数控编程
专业班级： 学生姓名：
指引教师： 职称：
摘要 通过研究柴油机拆装视频并运用相应工具进行柴油机拆装，理清柴油机所有构成零件种类和尺寸，团队协作，画出柴油机二维装配图。运用所学知识和技能画出二维零件图。选出典型零件进行加工工艺设计和数控编程并且运用有关软件进行数控加工仿真。在理解柴油机基本上，对曲轴进行进一步理解。对曲轴构造、特点、技术分析、材料、毛坯分析、加工工艺、工艺路线以及数控编程做出了进一步分析。
核心词：柴油机、装配图、零件图、曲轴、数控编程
The Design and Nc Programing of Mechanical Parts Based on the Destuffing and Assembling of Diesel Engine
Abstract through the research of diesel engine disassembly video and the corresponding tool for diesel engine and diesel engine components，clear all types and sizes，teamwork，draw engine 2D assembly drawing. The use of the knowledge and skills to draw 2D part drawings. Choose the typical parts processing technology design and NC programming and the use of related software for CNC machining simulation. In the understanding of diesel engine on the basis of the crankshaft，further understanding. On the structure，characteristics，technical analysis，material analysis，blank，processing，process route and NC programming made further analysis.
Key words diesel engine，assembly drawings，part drawing，crankshaft，NC programming

引 言
咱们通过研究柴油机拆装视频并运用相应工具进行柴油机拆装，理清了柴油机所有构成零件种类和尺寸，画出了柴油机二维装配图。并运用所学知识和技能画出了二维零件图。在此基本上选出曲轴进行加工工艺设计和数控编程并且运用有关软件进行数控加工仿真。
本次拆装柴油机型号为R175A。
第一章 R175A柴油机工作原理
在农业生产中，从耕种、排灌、收割、脱粒到加工等作业，除某些手动以外，均需要有动力机械带动才干进行。农用动力机械惯用有柴机、汽油机和电动机三种。而柴油机在当代化农业生产中应用最为广泛，如国内生产拖拉机、农用车都采用柴油机。
1.1柴油机概述
柴油机是当代化农业生产所必备动力机械，在农业生产中作用大，用途广。柴油机是农业机械、农用车以及拖拉机动力来源，它是一种可以把柴油燃烧时产生热能转换成为机械能机器。燃料在气缸内燃烧发动机称为内燃机。
R175A型柴油机是单缸、卧式、水冷、四冲程、高速轻型柴油发动机。标定功率为4.4千瓦，标定转速2600转／分，净质量 68 kg ,编号 NO.004600 ,日期 07 03，工作可靠、性能稳定，可作为小型手扶拖拉机、机动三轮车、挂桨、喷灌和农副产品加工机械之动力。
1.2柴油机工作原理
柴油机工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完毕，这四个过程构成了一种工作循环。活塞走四个过程才干完毕一种工作循环柴油机称为四冲程柴油机。图1-1阐明它工作理原理。

图1-1
1.2.1 进气冲程
第一冲程——进气，它任务是使气缸内布满新鲜空气。当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内燃烧室中还留有某些废气。
当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同步，运用与曲轴相联传动机构使进气阀打开。
随着活塞向下运动，气缸内活塞上面容积逐渐增大：导致气缸内空气压力低于进气管内压力，因而外面空气就不断地充入气缸。
进气过程中气缸内气体压力随着气缸容积变化状况如图所示。图中纵坐标表达气体压力P，横坐标表达气缸容积Vh(或活塞冲S)，这个图形称为示功图。图1-1中压力曲线表达柴油机工作时，气缸内气体压力变化规律。从土中咱们可以看出进气开始，由于存在残存废气，因此稍高于大气压力P0。在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力，因此进气冲程气体压力低于大气压力，其值为0.085～0.095MPa，在整个进气过程中，气缸内气体压力大体保持不变。
当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸气流仍具备很高速度，惯性很大，为了运用气流惯性来提高充气量，进气阀在活塞过了下止点后来才关闭。虽然此时活塞上行，但由于气流惯性，气体仍能充人气缸。
1.2.2 压缩冲程
第二冲程——压缩。压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程功用有二，一是提高空气温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件。当活塞上行，进气阀关闭后来，气缸内空气受到压缩，随着容积不断细小，空气压力和温度也就不断升高，压缩终点压力和湿度与空气压缩限度关于，即与压缩比关于，普通压缩终点压力和温度为：Pc＝4～8MPa,Tc＝750～950K。
柴油自燃温度约为543—563K，压缩终点温度要比柴油自燃温度高诸多，足以保证喷入气缸燃油自行发火燃烧。
喷入气缸柴油，并不是及时发火，并且通过物理化学变化之后才发火，这段时间大概有0.001～0.005秒，称为发火延迟期。因而，要在曲柄转至上止点前10～35°曲柄转角时开始将雾化燃料喷入气缸，并使曲柄在上止点后5～10°时，在燃烧室内达到最高燃烧压力，迫使活塞向下运动。
1.2.3 燃烧膨胀冲程
第三冲程——燃烧膨胀。在这个冲程开始时，大某些喷入燃烧室内燃料都燃烧了。燃烧时放出大量热量，因而气体压力和温度便急剧升高，活塞在高温高压气体作用下向下运动，并通过连秆使曲轴转动，对外作功。因此这一冲程又叫作功或工作冲程。
随着活塞下行，气缸容积增大，气体压力下降，工作冲程在活塞行至下止点，排气阀打开时结束。
在图1-1中，工作冲程压力变化这条线上升某些表达燃料在气缸内燃烧时压力急剧升高，最高点表达最高燃烧压力Pz，此点压力和温度为：
Pz＝6～15MPa， Tz＝1800～2200K
最高燃烧压力与压缩终点压力之比(Pz／Pc)，称为燃烧时压力升高比， 用λ表达。依照柴油机类型不同，在最大功牢时λ值范畴如下：λ＝Pz／Pc＝1.2～2.5。
1.2.4 排气冲程
第四冲程——排气。排气冲程功用是把膨胀后废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一种循环进气作准备。当工作冲程活塞运动到下止点附近时，排气阀开起，活塞在曲轴和连杆带动下，由下止点向上止点运动，并把废气排出气缸外。由于排气系统存在着阻力，因此在排气冲程开始时，气缸内气体压力加比大气压力高0.025—0.035MPa，其温度Tb＝1000～1200K。为了减少排气时活塞运动阻力，排气阀在下止点前就打开了。排气阀一打开，具备一定压力气体就及时冲出缸外，缸内压力迅速下降，这样当活塞向上运动时，气缸内废气依托活塞上行排出去。为了运用排气时气流惯性使废气排出得干净，排气阀在上止点后来才关闭。
在图1-1中，排气冲程曲线表达在排气过程中，缸内气体压力几乎是不变，但比大气压力稍高某些。排气冲程终点压力Pr约为0.105～0.115MPa,残存废气温度Pr约为850～960K。
第二章 曲轴概述
2.1曲轴作用
曲轴（图2-1）是柴油机中最重要零件之一。它功用是将活塞和连杆传来气体力转变为转矩输出，以驱动与其相连动力装置，此外还驱动柴油机自身配气机构及各种附件。
柴油机工作时，曲轴受到很大气体压力和惯性力作用，传递很大扭矩，因而曲轴受到拉、压、弯、扭等周期性交变载荷作用，可引起曲轴振动和疲劳破坏。因而规定曲轴具备足够强度与刚度；轴颈表面耐磨；在使用转速范畴内不发生扭振、共振现象；具备良好平衡性，保证柴油机运转平稳，重量轻等。

图2-1
2.2曲轴构成
曲轴基本构成，如图2-2所示，是由主轴颈4、连杆颈3、曲柄2、自由端1和功率输出端5所构成。

图2-2
1—自由端； 2—曲柄； 3—连杆轴颈； 4—主轴颈； 5—功率输出端；
6—曲拐； 7—平衡块
2.2.1. 主轴颈 它是曲柄支撑点。安装在机体主轴承内，用螺栓固紧轴承端盖，曲轴便靠此点运转。为了润滑，在主轴颈内钻有与连杆轴颈相通油道。轴颈表面规定较高加工精度和光洁度。为了提高耐磨性，轴颈表面通过高频淬火或氮化解决。
2.2.2 连杆轴颈 连杆轴颈用来安装连杆大头。连杆轴颈表面规定精度和光洁度也很高，与轴颈相似。连杆轴颈普通做成中空，作为润油路，亦可运用离心原理使机油进一步净化，如机油从主轴颈经曲柄进入连杆轴颈内，随同连杆轴颈一起高速旋转，在离心力作用下，机油中较重杂质和胶物质被甩向内孔外侧，干净机油通过一短铜管从油口流到轴颈表面。柴油机检修时，应将附着在连杆轴颈孔内壁上杂质清洗干净。
2.2.3 曲柄 它用来连接主轴颈和连杆轴颈。它长度等于主轴颈中心到连杆轴颈中心间距离，即曲柄半径R。曲柄内有油道贯通主轴颈和连杆轴颈。由于主轴颈与连杆轴颈不在同一中心线上，它们之间有一偏心距R，通过曲柄连接成整体，这样就构成了一根弯曲轴—曲柄。
曲柄是曲轴受力最复杂而构造最薄弱环节。
椭圆形曲柄具备较高弯曲和扭曲刚度，材料运用率高。
为了减少曲轴轴颈与曲柄连接处应力集中，提高曲柄强度，连接处均采用过渡圆角连接，过渡圆角半径越大，应力集中现象则越小。但是过渡圆角半径增大，使轴颈承压面积相应缩小，或使柴油机轴向尺寸加大。为理解决这一矛盾，浮现了内圆弧连接构造形式，即将连接圆弧凹入曲柄平面内，这样既可以使曲轴轴颈以较大圆弧半径与曲柄相连，又保证轴承具备足够承压面积。
2.2.4 自由端（前段） 上面装有扭振减振器和密封装置等。
2.2.5 功率输出自由端（后端） 它上面设有从动装置连接构造，用以输出功率。常用连接方式有三种形式。
（1）键连接。 飞轮连接套与曲轴之间用平键或花键连接在一起。
（2）静液压锥度过盈配合连接。 曲轴功率输出端为一光滑圆锥体，带有孔飞轮连接套压装在上面，两者靠一定过盈量紧密压合在一起。
（3）螺栓连接。 在曲轴功率输出端有法兰盘，运用螺栓将飞轮连接在上面。

内圆弧与外圆弧 曲轴功率输出端连接方式
图2-3
2.3 曲轴重要技术规定分析
（1）.主轴颈、连杆轴颈自身精度，即尺寸公关级别IT6，表面粗糙度Ra值为1.25～0.63μm。轴颈长度公差级别为IT9～IT10。轴颈形状公差，如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之半。
（2）.位置精度，涉及主轴颈与连杆轴颈平行度：普通为100mm之内不不不大于0.02mm；曲轴各主轴颈同轴度：小型高速曲轴为0.025mm，中大型低速曲轴为0.03～0.08mm。
（3）.各连杆轴颈位置度不不不大于±20′。
2.4 曲轴材料和毛坯拟定
曲轴工作时要承受很大转矩及交变弯曲应力，容易门生扭振、折断及轴颈磨损，因而规定用材应有较高强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。惯用材料有：普通曲轴为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。