镇 江 高 专
ZHENJIANG COLLEGE
毕 业 设 计 ( 文)
基柴油机拆装零件设计数控编程
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：
指导教师姓名：
指导教师职称：
二〇年 九 月
目 录
第章 R175A柴油机工作原理 ………………………………………1
11 柴油机概述 ………………………………………………………1
12 柴油机工作原理 …………………………………………………1
121 进气程 …………………………………………………………2
122 压缩程 …………………………………………………………2
123 燃烧膨胀程 ……………………………………………………3
124 排气程 …………………………………………………………3
第二章 曲轴概述 …………………………………………………………4
21 曲轴作 …………………………………………………………4
22 曲轴组成 …………………………………………………………4
221轴颈…………………………………………………………………5
222连杆轴颈………………………………………………………………5
223曲柄……………………………………………………………………5
224端（前端）………………………………………………………6
225功率输出端（端）……………………………………………6
23 曲轴技术求分析 ……………………………………………6
24 曲轴材料毛坯确 ……………………………………………7
第三章 曲轴加工工艺……………………………………………………7
31 般曲轴加工工艺……………………………………………………7
32 曲轴加工工艺程 ……………………………………………………8
33选择表面加工方法 ………………………………………………………8
34确定工艺程方案 ………………………………………………………8
35选择加工设备工艺装备………………………………………………10
351选择机床………………………………………………………………10
352选择夹具 ……………………………………………………………11
353选择刀具………………………………………………………………11
354选择量具………………………………………………………………11
36 曲轴加工工艺特点……………………………………………………11
37 曲轴加工工序分析 ………………………………………………12
第四章 机械加工余量工序尺寸公差确定 ……………………14
41工序简图 …………………………………………………………………14
42 确定工序尺寸 ……………………………………………………………………14
第五章 数控编程……………………………………………………17
51 数控编程 ……………………………………………………………………………17
结…………………………………………………………………………………21
致谢…………………………………………………………………………………23
参考文献 …………………………………………………………………………24
基柴油机拆装零件设计数控编程
专业班级： 学生姓名：
指导教师： 职称：
摘 通研究柴油机拆装视频利相应工具进行柴油机拆装理清柴油机组成零件种类尺寸团队协作画出柴油机二维装配图运学知识技画出二维零件图选出典型零件进行加工工艺设计数控编程利相关软件进行数控加工仿真解柴油机基础曲轴进行进步解曲轴结构特点技术分析材料毛坯分析加工工艺工艺路线数控编程做出进步分析
关键词：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
通研究柴油机拆装视频利相应工具进行柴油机拆装理清柴油机组成零件种类尺寸画出柴油机二维装配图运学知识技画出二维零件图基础选出曲轴进行加工工艺设计数控编程利相关软件进行数控加工仿真
次拆装柴油机型号R175A
第章 R175A柴油机工作原理
农业生产中耕种排灌收割脱粒加工等作业部分手动外均需动力机械带动进行农动力机械常柴机汽油机电动机三种柴油机现代化农业生产中应广泛国生产拖拉机农车采柴油机
11柴油机概述
柴油机现代化农业生产必备动力机械农业生产中作途广柴油机农业机械农车拖拉机动力源种够柴油燃烧时产生热转换成机械机器燃料气缸燃烧发动机称燃机
R175A型柴油机单缸卧式水冷四程高速轻型柴油发动机标定功率44千瓦标定转速2600转／分净质量 68 kg 编号 NO004600 日期 07 03工作性稳定作型手扶拖拉机机动三轮车挂桨喷灌农副产品加工机械动力
12柴油机工作原理
柴油机工作进气压缩燃烧膨胀排气四程完成四程构成工作循环活塞走四程完成工作循环柴油机称四程柴油机图11说明工作理原理
图11
121 进气程
第程——进气务气缸充满新鲜空气进气程开始时活塞位止点气缸燃烧室中留废气
曲轴旋转肘连杆活塞止点止点移动时利曲轴相联传动机构进气阀开
着活塞运动气缸活塞面容积逐渐增：造成气缸空气压力低进气压力外面空气断充入气缸
进气程中气缸气体压力着气缸容积变化情况图示图中坐标表示气体压力P横坐标表示气缸容积Vh(活塞S)图形称示功图图11中压力曲线表示柴油机工作时气缸气体压力变化规律土中出进气开始存残余废气稍高气压力P0进气程中空气通进气进气阀时产生流动阻力进气程气体压力低气压力值0085～0095MPa整进气程中气缸气体压力致保持变
活塞运动接止点时进气缸气流具高速度惯性利气流惯性提高充气量进气阀活塞止点关闭然时活塞行气流惯性气体充气缸
122 压缩程
第二程——压缩压缩时活塞止点间止点运动程功二提高空气温度燃料行发火作准备：二气体膨胀作功创造条件活塞行进气阀关闭气缸空气受压缩着容积断细空气压力温度断升高压缩终点压力湿度空气压缩程度关压缩关般压缩终点压力温度：Pc＝4～8MPaTc＝750～950K
柴油燃温度约543—563K压缩终点温度柴油燃温度高足保证喷入气缸燃油行发火燃烧
喷入气缸柴油立发火物理化学变化发火段时间约0001～0005秒称发火延迟期曲柄转止点前10～35°曲柄转角时开始雾化燃料喷入气缸曲柄止点5～10°时燃烧室达高燃烧压力迫活塞运动
123 燃烧膨胀程
第三程——燃烧膨胀程开始时部分喷入燃烧室燃料燃烧燃烧时放出量热量气体压力温度便急剧升高活塞高温高压气体作运动通连秆曲轴转动外作功程作功工作程
着活塞行气缸容积增气体压力降工作程活塞行止点排气阀开时结束
图11中工作程压力变化条线升部分表示燃料气缸燃烧时压力急剧升高高点表示高燃烧压力Pz点压力温度：
Pz＝6～15MPa Tz＝1800～2200K
高燃烧压力压缩终点压力(Pz／Pc)称燃烧时压力升高 λ表示根柴油机类型功牢时λ值范围：λ＝Pz／Pc＝12～25
124 排气程
第四程——排气排气程功膨胀废气排出便充填新鲜空气循环进气作准备工作程活塞运动止点附时排气阀开起活塞曲轴连杆带动止点止点运动废气排出气缸外排气系统存着阻力排气程开始时气缸气体压力加气压力高0025—0035MPa温度Tb＝1000～1200K减少排气时活塞运动阻力排气阀止点前开排气阀开具定压力气体立出缸外缸压力迅速降样活塞运动时气缸废气活塞行排出利排气时气流惯性废气排出干净排气阀止点关闭
图11中排气程曲线表示排气程中缸气体压力变气压力稍高排气程终点压力Pr约0105～0115MPa残余废气温度Pr约850～960K
第二章 曲轴概述
21曲轴作
曲轴（图21）柴油机中重零件功活塞连杆传气体力转变转矩输出驱动相连动力装置外驱动柴油机身配气机构种附件
柴油机工作时曲轴受气体压力惯性力作传递扭矩曲轴受拉压弯扭等周期性交变载荷作引起曲轴振动疲劳破坏求曲轴具足够强度刚度轴颈表面耐磨转速范围发生扭振振现象具良衡性保证柴油机运转稳重量轻等
图21
22曲轴组成
曲轴基组成图22示轴颈4连杆颈3曲柄2端1功率输出端5构成
图22
1—端 2—曲柄 3—连杆轴颈 4—轴颈 5—功率输出端
6—曲拐 7—衡块
221 轴颈 曲柄支撑点安装机体轴承螺栓固紧轴承端盖曲轴便点运转润滑轴颈钻连杆轴颈相通油道轴颈表面求较高加工精度光洁度提高耐磨性轴颈表面高频淬火氮化处理
222 连杆轴颈 连杆轴颈安装连杆头连杆轴颈表面求精度光洁度高轴颈相连杆轴颈般做成中空作润油路利离心原理机油进步净化机油轴颈曲柄进入连杆轴颈连杆轴颈起高速旋转离心力作机油中较重杂质胶物质甩孔外侧干净机油通短铜油口流轴颈表面柴油机检修时应附着连杆轴颈孔壁杂质清洗干净
223 曲柄 连接轴颈连杆轴颈长度等轴颈中心连杆轴颈中心间距离曲柄半径R曲柄油道贯通轴颈连杆轴颈轴颈连杆轴颈中心线间偏心距R通曲柄连接成整体样构成根弯曲轴—曲柄
曲柄曲轴受力复杂结构薄弱环节
椭圆形曲柄具较高弯曲扭曲刚度材料利率高
减少曲轴轴颈曲柄连接处应力集中提高曲柄强度连接处均采渡圆角连接渡圆角半径越应力集中现象越渡圆角半径增轴颈承压面积相应缩柴油机轴尺寸加解决矛盾出现圆弧连接结构形式连接圆弧凹入曲柄面样曲轴轴颈较圆弧半径曲柄相连保证轴承具足够承压面积
224 端（前段） 面装扭振减振器密封装置等
225 功率输出端（端） 面设动装置连接结构输出功率常见连接方式三种形式
（1）键连接 飞轮连接套曲轴间键花键连接起
（2）静液压锥度盈配合连接 曲轴功率输出端光滑圆锥体带孔飞轮连接套压装面两者定盈量紧密压合起
（3）螺栓连接 曲轴功率输出端法兰盘利螺栓飞轮连接面
圆弧外圆弧 曲轴功率输出端连接方式
图23
23 曲轴技术求分析
（1）轴颈连杆轴颈身精度尺寸公关等级IT6表面粗糙度Ra值125～063μm轴颈长度公差等级IT9～IT10轴颈形状公差圆度圆柱度控制尺寸公差半
（2）位置精度包括轴颈连杆轴颈行度：般100mm002mm曲轴轴颈轴度：型高速曲轴0025mm中型低速曲轴003～008mm
（3）连杆轴颈位置度±20′
24 曲轴材料毛坯确定
曲轴工作时承受转矩交变弯曲应力容易门生扭振折断轴颈磨损求材应较高强度击韧度疲劳强度耐磨性常材料：般曲轴354045钢球墨铸铁QT6002高速重载曲轴采40Cr42Mn2V等材料
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ZHENJIANG COLLEGE
毕 业 设 计 ( 文)
基柴油机拆装零件设计数控编程
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：
指导教师姓名：
指导教师职称：
二〇年 九 月
目 录
第章 R175A柴油机工作原理 ………………………………………1
11 柴油机概述 ………………………………………………………1
12 柴油机工作原理 …………………………………………………1
121 进气程 …………………………………………………………2
122 压缩程 …………………………………………………………2
123 燃烧膨胀程 ……………………………………………………3
124 排气程 …………………………………………………………3
第二章 曲轴概述 …………………………………………………………4
21 曲轴作 …………………………………………………………4
22 曲轴组成 …………………………………………………………4
221轴颈…………………………………………………………………5
222连杆轴颈………………………………………………………………5
223曲柄……………………………………………………………………5
224端（前端）………………………………………………………6
225功率输出端（端）……………………………………………6
23 曲轴技术求分析 ……………………………………………6
24 曲轴材料毛坯确 ……………………………………………7
第三章 曲轴加工工艺……………………………………………………7
31 般曲轴加工工艺……………………………………………………7
32 曲轴加工工艺程 ……………………………………………………8
33选择表面加工方法 ………………………………………………………8
34确定工艺程方案 ………………………………………………………8
35选择加工设备工艺装备………………………………………………10
351选择机床………………………………………………………………10
352选择夹具 ……………………………………………………………11
353选择刀具………………………………………………………………11
354选择量具………………………………………………………………11
36 曲轴加工工艺特点……………………………………………………11
37 曲轴加工工序分析 ………………………………………………12
第四章 机械加工余量工序尺寸公差确定 ……………………14
41工序简图 …………………………………………………………………14
42 确定工序尺寸 ……………………………………………………………………14
第五章 数控编程……………………………………………………17
51 数控编程 ……………………………………………………………………………17
结…………………………………………………………………………………21
致谢…………………………………………………………………………………23
参考文献 …………………………………………………………………………24
基柴油机拆装零件设计数控编程
专业班级： 学生姓名：
指导教师： 职称：
摘 通研究柴油机拆装视频利相应工具进行柴油机拆装理清柴油机组成零件种类尺寸团队协作画出柴油机二维装配图运学知识技画出二维零件图选出典型零件进行加工工艺设计数控编程利相关软件进行数控加工仿真解柴油机基础曲轴进行进步解曲轴结构特点技术分析材料毛坯分析加工工艺工艺路线数控编程做出进步分析
关键词：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
通研究柴油机拆装视频利相应工具进行柴油机拆装理清柴油机组成零件种类尺寸画出柴油机二维装配图运学知识技画出二维零件图基础选出曲轴进行加工工艺设计数控编程利相关软件进行数控加工仿真
次拆装柴油机型号R175A
第章 R175A柴油机工作原理
农业生产中耕种排灌收割脱粒加工等作业部分手动外均需动力机械带动进行农动力机械常柴机汽油机电动机三种柴油机现代化农业生产中应广泛国生产拖拉机农车采柴油机
11柴油机概述
柴油机现代化农业生产必备动力机械农业生产中作途广柴油机农业机械农车拖拉机动力源种够柴油燃烧时产生热转换成机械机器燃料气缸燃烧发动机称燃机
R175A型柴油机单缸卧式水冷四程高速轻型柴油发动机标定功率44千瓦标定转速2600转／分净质量 68 kg 编号 NO004600 日期 07 03工作性稳定作型手扶拖拉机机动三轮车挂桨喷灌农副产品加工机械动力
12柴油机工作原理
柴油机工作进气压缩燃烧膨胀排气四程完成四程构成工作循环活塞走四程完成工作循环柴油机称四程柴油机图11说明工作理原理
图11
121 进气程
第程——进气务气缸充满新鲜空气进气程开始时活塞位止点气缸燃烧室中留废气
曲轴旋转肘连杆活塞止点止点移动时利曲轴相联传动机构进气阀开
着活塞运动气缸活塞面容积逐渐增：造成气缸空气压力低进气压力外面空气断充入气缸
进气程中气缸气体压力着气缸容积变化情况图示图中坐标表示气体压力P横坐标表示气缸容积Vh(活塞S)图形称示功图图11中压力曲线表示柴油机工作时气缸气体压力变化规律土中出进气开始存残余废气稍高气压力P0进气程中空气通进气进气阀时产生流动阻力进气程气体压力低气压力值0085～0095MPa整进气程中气缸气体压力致保持变
活塞运动接止点时进气缸气流具高速度惯性利气流惯性提高充气量进气阀活塞止点关闭然时活塞行气流惯性气体充气缸
122 压缩程
第二程——压缩压缩时活塞止点间止点运动程功二提高空气温度燃料行发火作准备：二气体膨胀作功创造条件活塞行进气阀关闭气缸空气受压缩着容积断细空气压力温度断升高压缩终点压力湿度空气压缩程度关压缩关般压缩终点压力温度：Pc＝4～8MPaTc＝750～950K
柴油燃温度约543—563K压缩终点温度柴油燃温度高足保证喷入气缸燃油行发火燃烧
喷入气缸柴油立发火物理化学变化发火段时间约0001～0005秒称发火延迟期曲柄转止点前10～35°曲柄转角时开始雾化燃料喷入气缸曲柄止点5～10°时燃烧室达高燃烧压力迫活塞运动
123 燃烧膨胀程
第三程——燃烧膨胀程开始时部分喷入燃烧室燃料燃烧燃烧时放出量热量气体压力温度便急剧升高活塞高温高压气体作运动通连秆曲轴转动外作功程作功工作程
着活塞行气缸容积增气体压力降工作程活塞行止点排气阀开时结束
图11中工作程压力变化条线升部分表示燃料气缸燃烧时压力急剧升高高点表示高燃烧压力Pz点压力温度：
Pz＝6～15MPa Tz＝1800～2200K
高燃烧压力压缩终点压力(Pz／Pc)称燃烧时压力升高 λ表示根柴油机类型功牢时λ值范围：λ＝Pz／Pc＝12～25
124 排气程
第四程——排气排气程功膨胀废气排出便充填新鲜空气循环进气作准备工作程活塞运动止点附时排气阀开起活塞曲轴连杆带动止点止点运动废气排出气缸外排气系统存着阻力排气程开始时气缸气体压力加气压力高0025—0035MPa温度Tb＝1000～1200K减少排气时活塞运动阻力排气阀止点前开排气阀开具定压力气体立出缸外缸压力迅速降样活塞运动时气缸废气活塞行排出利排气时气流惯性废气排出干净排气阀止点关闭
图11中排气程曲线表示排气程中缸气体压力变气压力稍高排气程终点压力Pr约0105～0115MPa残余废气温度Pr约850～960K
第二章 曲轴概述
21曲轴作
曲轴（图21）柴油机中重零件功活塞连杆传气体力转变转矩输出驱动相连动力装置外驱动柴油机身配气机构种附件
柴油机工作时曲轴受气体压力惯性力作传递扭矩曲轴受拉压弯扭等周期性交变载荷作引起曲轴振动疲劳破坏求曲轴具足够强度刚度轴颈表面耐磨转速范围发生扭振振现象具良衡性保证柴油机运转稳重量轻等
图21
22曲轴组成
曲轴基组成图22示轴颈4连杆颈3曲柄2端1功率输出端5构成
图22
1—端 2—曲柄 3—连杆轴颈 4—轴颈 5—功率输出端
6—曲拐 7—衡块
221 轴颈 曲柄支撑点安装机体轴承螺栓固紧轴承端盖曲轴便点运转润滑轴颈钻连杆轴颈相通油道轴颈表面求较高加工精度光洁度提高耐磨性轴颈表面高频淬火氮化处理
222 连杆轴颈 连杆轴颈安装连杆头连杆轴颈表面求精度光洁度高轴颈相连杆轴颈般做成中空作润油路利离心原理机油进步净化机油轴颈曲柄进入连杆轴颈连杆轴颈起高速旋转离心力作机油中较重杂质胶物质甩孔外侧干净机油通短铜油口流轴颈表面柴油机检修时应附着连杆轴颈孔壁杂质清洗干净
223 曲柄 连接轴颈连杆轴颈长度等轴颈中心连杆轴颈中心间距离曲柄半径R曲柄油道贯通轴颈连杆轴颈轴颈连杆轴颈中心线间偏心距R通曲柄连接成整体样构成根弯曲轴—曲柄
曲柄曲轴受力复杂结构薄弱环节
椭圆形曲柄具较高弯曲扭曲刚度材料利率高
减少曲轴轴颈曲柄连接处应力集中提高曲柄强度连接处均采渡圆角连接渡圆角半径越应力集中现象越渡圆角半径增轴颈承压面积相应缩柴油机轴尺寸加解决矛盾出现圆弧连接结构形式连接圆弧凹入曲柄面样曲轴轴颈较圆弧半径曲柄相连保证轴承具足够承压面积
224 端（前段） 面装扭振减振器密封装置等
225 功率输出端（端） 面设动装置连接结构输出功率常见连接方式三种形式
（1）键连接 飞轮连接套曲轴间键花键连接起
（2）静液压锥度盈配合连接 曲轴功率输出端光滑圆锥体带孔飞轮连接套压装面两者定盈量紧密压合起
（3）螺栓连接 曲轴功率输出端法兰盘利螺栓飞轮连接面
圆弧外圆弧 曲轴功率输出端连接方式
图23
23 曲轴技术求分析
（1）轴颈连杆轴颈身精度尺寸公关等级IT6表面粗糙度Ra值125～063μm轴颈长度公差等级IT9～IT10轴颈形状公差圆度圆柱度控制尺寸公差半
（2）位置精度包括轴颈连杆轴颈行度：般100mm002mm曲轴轴颈轴度：型高速曲轴0025mm中型低速曲轴003～008mm
（3）连杆轴颈位置度±20′
24 曲轴材料毛坯确定
曲轴工作时承受转矩交变弯曲应力容易门生扭振折断轴颈磨损求材应较高强度击韧度疲劳强度耐磨性常材料：般曲轴354045钢球墨铸铁QT6002高速重载曲轴采40Cr42Mn2V等材料
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