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內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)
曲軸圓角處斷裂主要原因：由于在過渡圓角處應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，而且在曲柄中有油道通過，削弱了曲柄圓角處的強(qiáng)度，因此造成了曲軸在此處斷裂。
解決曲軸疲勞強(qiáng)度的主要方法有：A 結(jié)構(gòu)措施：增大重疊度；增大連桿軸經(jīng)與曲柄過渡處的圓角半徑；挖空主軸經(jīng)或?qū)⑦B桿軸經(jīng)內(nèi)腔制成棗核形的空心；使用卸載槽。B 工藝措施：圓角滾壓；圓角與軸經(jīng)同時(shí)淬火；噴丸處理；氮化處理。C 材料措施和毛坯成型：使用強(qiáng)度更高的材料，制造毛坯時(shí)采用模鍛。
活塞裙部在工作時(shí)銷軸方向的變形大，請問原因是什么？一般采用什么措施來進(jìn)行限制？ 答：活塞裙部在工作時(shí)沿著銷座方向產(chǎn)生三種變形情況：（1）活塞受側(cè)向力作用，由于側(cè)向力作用在垂直于銷座方向的裙部上，在側(cè)向力作用下，活塞裙部在銷座方向上的尺寸變大：
（2）由于作用在活塞頂上的燃?xì)鈮毫蛻T性力的聯(lián)合作用，使得活塞頂在銷座的跨度內(nèi)發(fā)生彎曲，使得整個(gè)活塞在活塞銷座方向上尺寸變大；（3）由于溫度升高引起熱膨脹，其中活塞銷座部分因壁厚比其它部分要厚，所以發(fā)生熱膨脹的變形嚴(yán)重。以上三種情況共同作用的結(jié)果都是使活塞在工作時(shí)沿銷座方向脹大使裙部變?yōu)闄E圓形。
解決辦法：主要有選擇膨脹系數(shù)小的材料，進(jìn)行反橢圓設(shè)計(jì)，采用絕熱槽，銷座采用恒范鋼片，裙部加鋼筒等。
銷座裂紋的解決措施：將銷座內(nèi)緣加工成圓角、倒角或銷座設(shè)計(jì)成彈性結(jié)構(gòu)，減小銷座邊緣處的棱緣負(fù)荷；增加活塞銷的剛度；增大銷座承壓表面的長度及采用階梯形銷座；滾壓銷座孔；材料的選擇；適當(dāng)加大活塞銷與銷座的配合間隙，在冷態(tài)時(shí)就有間隙。
氣環(huán)的作用：密封汽缸中的氣體，防止工作氣體從活塞和氣缸之間的間隙中大量漏掉，同時(shí)通過氣環(huán)散走活塞頂所吸收的熱量。
活塞環(huán)設(shè)計(jì)要求：有適當(dāng)?shù)膹椓Γ岳跏济芊�；有較高的機(jī)械強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性好；易磨合且有足夠的耐磨性和抗焦結(jié)能力；加工工藝簡單，成本低
實(shí)現(xiàn)措施：良好的材料和表面處理，正確選擇環(huán)的截面形狀、尺寸、運(yùn)動(dòng)間隙以及適當(dāng)?shù)墓ぷ骱桶惭b應(yīng)力；采用合理的加工方法和加工要求等。
提高螺栓疲勞強(qiáng)度措施：1.降低螺栓剛度，提高被連接件剛度；2.降低應(yīng)力集中（采用圓角）；
3.在螺栓頭幾個(gè)牙車出10~15度的倒角；4.防止螺栓承受附加彎矩；5.采用鍛造毛坯，螺紋滾壓。
提高機(jī)體剛度的措施：1.增設(shè)加強(qiáng)筋；2.使軸承蓋螺栓與缸蓋的螺栓在同一垂線上；3.增加曲軸箱的寬度B=（1.5~2）D；4.提高主軸承的剛度。
拉缸：粘著摩擦，指活塞在氣缸中高速滑動(dòng)時(shí)，由于油膜破壞，產(chǎn)生干摩擦，引起局部高溫，使活塞與氣缸接觸的地方活塞金屬熔化，與缸套粘在一起，當(dāng)活塞繼續(xù)滑動(dòng)時(shí)，造成在活塞上或汽缸上產(chǎn)生一道一道的痕跡。
防止拉缸措施：1.保證氣缸套與活塞組有正確的幾何形狀和一定的剛度，合理布置氣缸蓋螺栓使氣缸套受力均勻；2.使氣缸套工作表面上有足夠的潤滑油量；3.在材料、工藝上采取措施，提供氣缸套壁面儲存機(jī)油的能力，提高耐粘著的能力。
干缸套：優(yōu)點(diǎn)：整個(gè)機(jī)體用普通材料，只是干缸套用耐磨性好的材料，可節(jié)省耐磨稀有金屬，機(jī)體剛度比濕缸套機(jī)體剛度大；缺點(diǎn)：加工復(fù)雜，拆裝修理不方便，若裝配不好，缸筒散熱效果差。
濕缸套：優(yōu)點(diǎn)：制造修理很方便；缺點(diǎn)：機(jī)體剛度較差。
穴蝕：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后氣缸套外表面產(chǎn)生許多穴孔。生成機(jī)理：內(nèi)因：制造有瑕疵；外因：振動(dòng)，電化學(xué)，化學(xué)，應(yīng)力的影響。減少措施：1.減少活塞與氣缸之間的配合間隙以及減小氣缸套與機(jī)體座的配合間隙；2.氣缸套壁有一定的厚度；3.內(nèi)燃機(jī)燃燒過程要柔和；
4.對氣缸套外表進(jìn)行表面處理；5.冷卻水溫不宜太低（90度以上）；6.水質(zhì)要保持中性（pH7~8）
凸輪設(shè)計(jì)步驟：1.確定基圓半徑 r0=0.5dB+(1~3) dB-凸輪軸直徑 dB=(0.25~0.3)D 實(shí)際凸圓半徑r0`=r0-(0.15~0.2)；2.凸輪寬度b=(0.75~1)r0;3.確定凸輪作用角φ=（180+θ早進(jìn)+θ早排）*0.5;4.挺柱的升程；5.腹弧半徑r1，頂弧半徑r2。
氣門彈簧的作用是：氣門關(guān)閉時(shí)，依靠彈簧的預(yù)緊力使密封錐面密封的較好；進(jìn)氣過程中，保證排氣門不被吸開；在負(fù)加速度段，要使彈簧的彈力大于配氣機(jī)構(gòu)的慣性力，使挺柱和凸輪不脫離；在配氣機(jī)構(gòu)回位時(shí)，使配氣機(jī)構(gòu)中的各零件保持正常的接觸。氣門彈簧的安裝長度為：自由長度減去預(yù)壓長度；氣門彈簧的工作壓縮長度為:氣門的升程；氣門彈簧的最大壓縮長度為：預(yù)壓縮長度加工作最大壓縮長度。
配氣凸輪除工作段外，都要有緩沖段，主要原因是：由于有氣門間隙的存在，使得氣門實(shí)際開啟時(shí)刻遲于挺住動(dòng)作時(shí)刻；由于彈簧預(yù)緊力的存在，使得配氣機(jī)構(gòu)在一開始要產(chǎn)生壓縮彈性變形，等到彈性變形力克服了氣門彈簧預(yù)緊力之后，氣門才能開始運(yùn)動(dòng)；由于缸內(nèi)氣壓力的存在，尤其是排氣門，氣缸壓力的作用與氣門彈簧預(yù)緊力的作用相同，都是阻止氣門開啟，使得氣門遲開。由于以上原因的綜合作用，使得氣門的實(shí)際開啟時(shí)刻遲于理論開啟時(shí)刻，如果沒有緩沖段，氣門的初速度短時(shí)間內(nèi)有零變得很大，有很強(qiáng)的沖擊，同樣，當(dāng)氣門落座時(shí)末速度很大，會(huì)對氣門座產(chǎn)生沖擊，氣門結(jié)構(gòu)的噪音和磨損加劇。為了補(bǔ)償氣門間隙以及預(yù)緊力和氣缸壓力造成的彈性變形，要在實(shí)際工作段前后增設(shè)緩沖段，保證氣門開啟和落座時(shí)處于很小的速度。
凸輪評價(jià)：設(shè)計(jì)凸輪時(shí)，希望時(shí)面值大，凸輪的豐滿系數(shù)大，即增大R1，R1增大則a增大，導(dǎo)致凸輪作用力大；當(dāng)凸輪的作用角一定時(shí)，具有相同曲率半徑的圓弧凸輪要比函數(shù)的豐滿系數(shù)大，即圓弧凸輪的豐滿系數(shù)最大；當(dāng)凸輪的作用角一定是，減小基圓半徑，加速度值增大，使凸輪升程增大，豐滿系數(shù)增大，即要增大豐滿系數(shù)則a增大；凸輪升程的加速度段長度越窄，配氣結(jié)構(gòu)上的加速度載荷越大。負(fù)加速度段長度變大，需要彈簧載荷減�。粚τ谂錃饨Y(jié)構(gòu)工作平穩(wěn)性，通常用k值來表征。k值反映出挺柱正加速度所占角度與配氣系統(tǒng)振動(dòng)之間的關(guān)系。
氣門組工作條件：（1）機(jī)械負(fù)荷大，熱負(fù)荷高；（2）摩擦，磨損嚴(yán)重；（3）沖擊；（4）損壞。 氣門組設(shè)計(jì)要求：（1）足夠熱強(qiáng)度系數(shù)；（2）抗沖擊，耐磨，耐腐蝕；（3）吸熱少，散熱快，重量輕，流動(dòng)阻力小。
材料：進(jìn)氣門（中碳合金鋼） 排氣門（耐熱合金鋼）
氣門組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：（1）頭部：平頂；（2）直徑：進(jìn)氣門 d1=(0.3~0.5)D 排氣門 d2=(0.83~0.87)d1; 升程 htmax=0.25d1;(4)導(dǎo)管間隙 (5~10%)d;(5)氣門錐角，進(jìn)氣30~45度 排氣45~60度； 其他尺寸 磨合面寬度b=(0.05~0.12)d 桿的直徑d0=(0.16~0.25)d 頭部厚度t=(0.1~0.12)d 過渡圓弧 R=(0.3~0.5)d 氣門桿長l=(2.5~3.5)d ;(7)校核
提高氣門組件耐磨性的措施：1、降低熱負(fù)荷：a.增加氣門桿直徑；b.增加導(dǎo)管長度；c.增加氣門座圈間的冷卻；d.多氣門；2、提高耐磨耐腐蝕性：a.氣門座錐角大于氣門錐角；b.加厚氣門；3、工藝措施：堆焊，滾壓，噴丸，淬硬。
起動(dòng)措施和裝置：1.在燃燒室中安裝熱電阻絲；2.用易燃燃料幫助起動(dòng)；3.減少起動(dòng)阻力；
4.采用空氣預(yù)熱裝置。
起動(dòng)方法：1.手起動(dòng)：簡單可靠，力矩小；2.電起動(dòng)：低溫條件下蓄電池能力下降很多；3.空氣起動(dòng)：起動(dòng)扭矩大，設(shè)備較多，冷態(tài)起動(dòng)困難，熱狀態(tài)起動(dòng)時(shí)引起受熱零件熱裂；4.用小型汽油機(jī)起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)：可以利用小汽油機(jī)的排氣管道通過柴油機(jī)進(jìn)氣管，預(yù)熱柴油機(jī)進(jìn)氣，水路與主機(jī)柴油機(jī)水套相通，利用小汽油機(jī)的熱循環(huán)水預(yù)熱柴油機(jī)，起動(dòng)裝置較大，成本高。
平衡重的作用：由于四沖程四缸機(jī)的離心力、離心力矩、一階往復(fù)慣性力和力矩均平衡，在四缸機(jī)上加平衡重可以減輕主軸承的負(fù)荷。
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