曲轴飞轮设计.

橡胶扭转减震器 震器壳体与曲轴连接，减震器壳体与扭转振动惯性质量粘结在硫化橡胶层上。发动机工作时，减震器壳体与曲轴一起振动，由于惯性质量之后于减震器壳体，因而在两者之间产生相对运动，使橡胶层来回揉搓，振动能量被橡胶的内摩擦阻尼吸收，从而使曲轴的扭振得以消减。

2.3 飞轮 飞轮是一个很大的圆盘，其主要功用是将在做功过程中输入于曲轴的功能的一部分贮存起来，用以在其他过程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上，下止点。保证曲轴的旋转角速度和输出扭矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷，此外，飞轮又往往用作摩擦式离合器的驱动件。

飞轮功用：能量存储器，保证发动机运转平。摩擦式离合器的主动件。轮缘上镶嵌起动用飞轮齿圈 ·刻有上止点记号，用于调整点火正时、喷油正时或配气正时。

3 汽车动机曲轴飞轮组的设计

3.1 汽车动机曲轴飞轮组总体设计方案的确定

汽油机设计是一项复杂的工作，它的许多零件是在经受高温，高应力和剧烈摩擦的苛刻条件下工作的。因此，我们在设计的时候，首先要根据实际需要来确定设计的目的和要求。

（1）功率和转速 作为动力机械，使用者对汽油机第一位的要求是应该能够在规定转速下发出所要求功率。转速和功率的具体数据是根据用途来确定的，它在设计中一般会给出，要求设计者能够按要求设计产品。

（2）汽油机的经济性 汽油机的经济性包括：汽油机的使用价值应该尽量大，而为使用汽油机所必须付出的代价应尽量小。 （3）高的工作可靠性和足够的使用寿命。

（4）汽油机外廓尺寸的紧凑和质量 在许多动力装置中，为了能有更多的有用空间，希望汽油机本身占用的空间缩至最小，即要求汽油机的设计紧凑，空间占用小，汽油机的质量减小，质量小是我们追求的目标。质量小在某种程度上表明所耗用的金属质量少。

（5）汽油机设计的三化问题 所谓三化，指产品系列化，零部件的通用化和设计的标准化。

（6）汽油机的可靠性及其他 工作可靠是汽油机应该具有的起码性能，否则其他性能将无从谈起。

3.1.1 汽油机的主要参数 参数要求

本次设计的汽油发动机参数如下： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

3.2 汽车发动机曲轴零件结构设计 （1）概述

曲轴是发动机的主要运动件，其性能直接影响着发动机的可靠性和寿命。随着发动机强化指标的不断提高，曲轴的工作条件更加苛刻。由于周期性变化的气体压力，往复和旋转运动引起的惯性力以及它们的弯扭拒共同作用，使得曲轴在工作过程中既弯曲又扭转，还要承受一定的冲击载荷，轴颈表面受到磨损，曲轴的主要失效形式是疲劳断裂和轴颈表面的严重磨损，统计分析表明，破坏的曲轴中有80%左右是由弯曲疲劳产生的。

因此，在设计曲轴时，必须正确选择曲轴的尺寸参数、结构形式、材料与工艺，使其具有较高的疲劳强度，刚度及良好的动态特性。曲轴是在不断周期性变化的气体压力、往复和旋转运动质量的惯性力以及它们的力矩（扭矩和弯矩）共同作用下工作的，使曲轴既扭转又弯曲，产生疲劳应力状态。实践与理论表明，对于各种曲轴，弯曲载荷具有决定性意义，而扭转载荷仅占次要地位（不包括因扭转振动产生的扭转疲劳破坏）。曲轴破坏的统计分析表明，80%左右是由弯曲疲劳产生的。因此，曲轴结构强度研究的重点是弯曲疲劳强度。

曲轴形状复杂、应力集中现象相当严重，特别在曲柄至轴颈的过渡圆角区、 单位 数值

kw r/min Nm r/min r/min m m 74 5200 155 3800 81 9.5 4 汽油

工作过程计算参数 设计指标 有效功率 标定转速 最大扭矩 设计最大扭矩转速 最低稳定转速 缸径 冲程 压缩比 缸数 燃料 润滑油孔附近以及加工粗糙的部位应力集中现象尤为突出。曲轴各轴颈在很高的比压下，以很大的相对速度在轴承中发生滑动摩擦。这些轴承在实际变工况运转条件下并不总能保证液体润滑，尤其当润滑油不洁净时，轴颈表面遭到强烈的磨料磨损，使得曲轴的实际寿命大大降低。曲轴是曲柄连杆机构中的中心环节，其刚度亦很重要。如果曲轴弯曲刚度不够，就会大大恶化活塞、连杆、轴承等重要零件的工作条件，影响它们的工作可靠性和耐磨性，甚至使曲轴箱局部损坏。曲轴扭转刚度不足则可能在工作转速范围内产生强烈的扭转振动；轻则引起噪音，加速曲轴上齿轮等传动件的磨损；重则使曲轴断裂。

综上所述，曲轴设计时应符合以下要求：

1．有足够的疲劳强度，以保证曲轴工作可靠。设计时应尽量减少应力集中，加强薄弱环节；

2．有足够的刚度，使曲轴变形不致过大；

3．颈具有良好的耐磨性。应根据轴颈比压，选取适当的轴承材料、轴颈硬度和加工精度，以保证曲轴和轴承有足够的寿命；

4．柄排列合理，以保证柴油机工作均匀；曲轴平衡性好，以减小振动和主轴承最大负荷；

5．料选择适当，以充分发挥材料强度潜力。

所有这些要求，在高速内燃机的条件下，都应该在轻的结构重量下实现。同时，随着内燃机的不断发展，各项指标的强化，曲轴的结构也应留有发展的余地。

不难看出，上述强度、刚度、耐磨、轻巧的要求之间是存在矛盾的。例如，为了提高曲轴的刚度而增大主轴颈和曲柄销直径，对轴承工作而言，可以降低轴承比压，但高转速下轴承圆周速度变大，从而引起摩擦功率损失增加，轴承温度升高，降低了轴承工作的可靠性。此外，曲柄销的增大，使得连杆大头以更大的比例加大加重，，轴承的离心负荷加大。这时，可能引起采用斜切口连杆的必要，而这种连杆刚性差，而且制造成本较高。曲柄销加大带来的曲轴连杆系统旋转质量的加大，可能使刚度对扭转带来的好处得而复失。正是这些内在的矛盾推动着曲轴的发展，而在曲轴强度矛盾的总体中，应力集中处的最大应力与该力作用点的材料抗力是它的主要矛盾。影响这个主要矛盾的主要因素有：曲轴的结构、材料和加工工艺等三方面，这三种因素各自有独立的作用，相互又有影响，必须辨证地进行分析，在设计曲轴时，不应只注重结构尺寸的设计一个方面。

由于曲轴受力复杂，几何断面形状比较特殊，在设计曲轴时，至今还没有一个能完全反映实际的理论公式可供通用。因此，目前曲轴的设计主要是依靠经验设计，即利用许多现有的曲轴结构与尺寸的统计资料。借以初步确定曲轴的基本尺寸，然后进行结构细节的设计、强度复核、曲轴样品试验，最后确定曲轴的