在曲轴的设计方面有几点要注意。,因为曲轴在工作中要承受扭转力矩的作用,因此曲轴在设计时注意的解决的主要问题是轴颈与轴承工作可靠并且,再者要有足够的抗弯刚度,还有在工艺上也应注意,设计尽量简单,只要足够的转动惯量的情况下减小飞轮的质量。飞轮的主要功用是储存做功冲程的能量,克服辅助冲程的阻力以曲轴旋转运动的均匀性,是内燃机工作平稳。 曲轴组的设计要点包括:曲柄销,主轴颈,曲柄,平衡重,油孔的位置和尺寸的设计以及
飞轮的设计。 气缸盖的工作条件是非常苛刻的,它要承受燃烧气体的高温高压的作用。设计时要注意以下的几点[5]: 1、气缸盖要与足够的刚度。 2、要布置好进、排气道和气缸盖的螺栓。 3、要组织好气缸盖的冷却,以防气缸盖的温度过高以及温度分布不均产生热应力过大。 4、各个零部件以及气门机构要拆装方便。机体部分包括:气缸体、曲轴箱、机座(或油底壳)、主轴承盖等零件。一般柴油机的气缸体与曲轴箱合为一体。总称为机体。而机体又有机座式机体与无机座式机体之分。机体结构和受力情况复杂。它是安装运动件和附件
的支承架,通常又是支承柴油机的安装基础。当柴油机工作时,机体承受着大小和方向作周期性变化的气体力、惯性力和力矩的作用。机体的结构设计它有足够的强度和刚度;曲轴箱部分的形状和尺寸要尽可能紧凑。水道和油道设计时一定要注意,以及各部分的外轮廓的设计。因此,为柴油机可靠和耐久性的工作,应考虑下列设计要求[8]: 1、根据柴油机的用途,合理选择机体结构,有足够的刚度强度。 2、依据受力情况,合理设计受力部位的结构和形状,使作用力集中在某些限定区域内。机体壁的圆角和厚度,应无急剧变化,
以免应力集中。 3、要求尺寸小,重量轻,结构简单。 4、目前柴油机的设计,趋向于将油、水和空气管道、水泵外壳等零件铸入机休内,使机体外部管子的数量和长度,安排得较少和较短。这样,既增加加机体刚度,亦可使外形布置紧凑和简洁。 5、注意噪声的降低和考虑标准化、系列化和通用化问题。 6、机体的接近性要好(即易接近气缸盖、运动件和附件等),便于零件和部件的装拆、维修和搬运。 7、工艺性好,成本低廉;材料宜取,材广。§3.1 气缸盖的工作条件 气缸盖主要是用来密封气缸,并与活塞、气缸
套共同形成燃烧空间。同时,为了让内燃机的正常工作,要在气缸盖内外安装许多零部件,如进排气门及其驱动机构、喷油器、检阀、空气启动阀等等。此外,还有一部分热量要通过它传给冷却介质。 1、气体压力气缸盖底面受到高压燃气作用时,气体压力不仅使底板受到弯曲,而且还会通过气缸盖内部而传到气缸盖的各个部位。气缸盖机械负荷的大小一般就用比较高压发力来衡量。由气缸发压力产生的压力称为气缸盖的工作压力。它具有脉动性质,其应力变化周期和内燃机工作循环的周期相同,频率较高。 2、气缸盖螺栓预紧力 为了确保气缸的密封
,气缸盖螺栓的预紧力要比比较高发压力大的多。由预紧力而产生的应力成为气缸盖的安装应力。工作应力和安装应力通常叫做机械应力。 3、热应力 气缸盖上各部分的温度分布是很不均匀的,当各部分因温差而产生的变形受到限制时就产生热应力。它的变化周期同内燃机的负荷改变有关,相对工作应力来说,热应力的变化频率较低。 实践证明,气缸盖底板的厚度受到铸造条件的限制不会很薄,而且还有气道、喷油器座、气门导管座等部分加强了它的承载能力,所以由气体压力所产生的机械应力并非十分危险。而由温度分布不均匀所产生的热应
力要比机械应力大得多,尤其是气门座周围地区有时要大到10倍左右,如果不采取适当措施,往往使气缸盖底板发生裂纹。气缸盖底板上产生裂纹的原因,比较普遍的看法是由于材料的“热疲劳”。裂纹产生的工程如下:内燃机工作时,气缸盖底板上局部受热地区的温度可达300~400℃,比四周要高得多,而热膨胀却受到限制,因此产生很高的压缩应力。金属在高温和应力的联合作用下会发生蠕变。如果气缸盖是铸铁材料,当温度超过350℃时,其抗蠕能下降;而铝合金气缸盖,抗蠕能下降的温度则更低。蠕变的结果便产生朔性变形。