第二章 曲轴飞轮的设计

2.1 柴油机技术参数说明 

表2-1 柴油机技术参数

气缸数：  4 缸径：   90mm 行程:  100mm

燃烧式型式:直喷式 标定功率/转速：  37/3000 机油消耗率： 2.72

最大扭矩/转速：131.9/2100 润滑方式：压力及飞溅润滑 标定功率况时燃油消耗率：

2.2 柴油机的工作原理

柴油机是一台能量转换器：它把贮藏在柴油机中的热能转化为机械能。工作过程是：气缸吸进纯净空气，曲轴推动活塞压缩空气，空气被压缩，温度升高，当温度升高到柴油自燃点时，雾状的柴油喷向压缩空气而产生爆炸，气体体积急剧增大，推动活塞向下移动，把能量输出，然后把废气排出，如此循环。

2.3 柴油机曲轴的功用

曲轴在发动机内是一个高速旋转的长轴，它将活塞的直线往复运动变为旋转运动，将作用在活塞上的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和柴油机各辅助系统进行工作或者把扭矩输送给底盘运动系。曲轴在工作时受到很大的气体压力和惯性力的作用，传递很大的扭矩，因此是曲轴受到数值很大而方向变化着的扭矩、弯曲、压缩和拉伸等周期性的交变负荷作用，引起曲轴的疲劳破坏和振动。同时曲轴轴颈与轴承间产生摩擦而造成严重的磨损

所以，曲轴受力条件相当复杂，为保证工作可靠，曲轴必须有足够的强度和刚度。因此，归纳起来对曲轴设计主要又以下几个方面的设计要求：

⑴ 求曲轴具有尽可能大的弯曲刚度和扭转刚度，以保证活塞连杆组和各轴承的可靠工作，避免产生严重的扭振、纵振和横振。为了提高弯曲刚度，最好是增加轴颈的直径，尽量增取较大的轴颈重叠度和减小跨度。为了提高扭转刚度，也需加粗轴颈和减小曲轴的总长。但是由于曲柄销直径的加大不仅受到活塞拆装的限制，而且会因转动惯量的增加导致扭振固有频率降低，对扭振不利，因此应该主要加粗主轴颈，并尽量将曲柄销做成空心的。同样道理，应尽量减小平衡块的重量和消除曲柄臂的肩部。

⑵ 具有足够的疲劳强度，设计时特别要设法缓和应力集中现象,源<自.优尔>文/论?文+网[www.youerw.com，尽可能加强弯曲疲劳强度较弱的曲臂部分，选用适当材料或采用必要的强化工艺措施。

⑶ 保证主轴承和曲柄销轴承有足够的承压面积和可靠的润滑，轴颈具有良好的耐磨性。为此要在曲轴及轴承材料的选择、制造工艺、降低轴承负荷及合理设计润滑油道等方面给予保证。

⑷ 尽可能采用普通材料，如碳素钢或球墨铸铁，以降低制造成本，采用高合金钢材料，对应力集中较敏感，表面粗糙度要好，否则疲劳强度会下降，过渡区应力不应该集中。

曲轴是发动机中最重要的机件之一。它的尺寸参数在很大程度上不仅影响着发动机的整体尺寸和重量，而且也在很大程度上影响着发动机的可靠性与寿命。曲轴的破坏事故可能引起发动机其它零件的严重损坏，在发动机的结构改进中，曲轴的改进也占有重要地位。随着内燃机的发展与强化，曲轴的工作条件越来越恶劣了。因此，曲轴的强度和刚度问题就变得更加严重了。在设计曲轴时，必须正确选择曲轴的尺寸参数、结构型式、材料与工艺，以求获得经济最合理的效果。