机械5

一、设计题目：活塞结构设计与加工工艺 二、设计参数：五十铃6120、排量2.0L、为120 135、转速1300r mi
n 顶岸高度F、活塞销直径BO、裙长SL、销座间距A、总长GL、最大爆发压力、活塞销校核 三、设计要求： 1用计算机绘制活塞总装配图一张（A1图）、零件图（加工工件）一张（A2图） 2设计说明书一份（包括零件图分析、定位方案确定、定位误差计算等内容；最好能写出整个工艺过程） 四、进度安排： 第一周：查找课程设计所需要的书籍，资料。 第二周：对活塞进行尺寸设计计算。 第三周：强度校核 第四周：绘图并书写说明书。 第五周：应用制图软件绘制零件图及装配图并完善课程设计说明书。 目录 前言1 1活塞的概述2 1.1活塞的功用及工作条件2 1.2活塞的材料2 1.3活塞结构2 1.3.1活塞顶部2 1.3.2活塞头部3 1.3.3活塞裙部3 2活塞的结构参数4 3活塞最大爆发压力的计算5 3.1热力过程计算5 3.2柴油机的指示参数8 3.3柴油机有效效率10 4活塞销的受力分析11 5活塞的加工工艺13 参考文献： 14 1活塞的概述 1.1活塞的功用及工作条件 活塞是曲柄连杆机构的重要零件煤气主要功用是承受燃烧气体压力和惯性力，并将燃烧气体压力通过活塞销传给连杆，推动曲轴旋转对外作功。此外，活塞又是燃烧室的组成部分。 活塞是内燃机中工作条件最严酷的零件。作用于活塞上的气体压力和惯性力都是周期变化的，燃烧瞬时作用于活塞上的气体压力很高，如增压内燃机的最高燃烧压力可达1416MPa。而且活塞还要承受在连杆倾斜位置时侧压力的周期性冲击作用，在气体压力、往复惯性力和侧压力的共同作用下，可能引起活塞变形，活塞销座开裂，活塞侧部磨损等。由此可见，活塞应有足够的强度和刚度，而且质量要轻。 活塞顶部直接与高温燃气接触，活塞顶部的温度很高，各部的温差很大，柴油机活塞顶部常布置有凹坑状燃烧室，使顶部实际受热面积加大，热负荷更加严重。高温必然会引起活塞材料的强度下降，活塞的热膨胀量增加，破坏活塞与气缸壁的正常间隙。另外，由于冷热不均匀所产生的热应力容易使活塞顶部出现疲劳热裂现象。所以要求活塞应有足够的耐热性和良好的导热性，小的线膨胀系数。同时在结构上采取适当的措施，防止过大的热变形。 活塞运动速度和工作温度高，润滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严重。要求应具良好的减摩性或采取特殊的表面处理。 1.2活塞的材料 现代内燃机广泛使用铝合金活塞。铝合金导热性好（比铸铁大3-4倍），密度小（约为铸铁的1/3）。因此铝活塞惯性力小，工作温度低，温度分布均匀，对改善工作条件减少热应力延缓机油变质有利。目前铝活塞广泛采用含硅12右的共晶铝硅合金制造，外加铜和镍，以提高热稳定性和高温机械性能。铝活塞毛胚可采用金属模铸造，锻造和液压模锻等方法生产。 为了提高铝活塞的强度和硬度，并稳定形状尺寸，必须对活塞进行淬火和时效热处理。 1.3活塞结构 活塞按部位不同，分为顶部，头部和裙部三部分。 1.3.1活塞顶部 活塞顶部是燃烧室的组成部分，其形状与燃烧室形状和压缩比有关，一般有平顶，凸顶和凹顶三种。 1.3.2活塞头部 活塞头部是指由活塞顶部到油环下端面之间的部分。在活塞头部加工有用来安装气环和油环的气环槽和油环槽。在油环槽的低部还加工有回油孔或横向切槽。活塞头部有足够的厚度，从活塞顶部到环槽区的断面要尽可能的圆滑，过度圆角半径应足够大，以减少热流阻力，便于热量从活塞顶部经活塞环传给气缸壁，使活塞环的温度不至于过高。 1.3.3活塞裙部 活塞头以下的部分为活塞裙部，活塞销座位于裙部。裙部起导向作用，并承受侧压力。因此，活塞裙部的形状保证活塞在气缸得到良好的导向，气缸与活塞之间在任何工况下都能保证均匀，合适的间隙，并有一定的承压面积。 发动机选取为6120型柴油机，参数设计参照《新型铝活塞》 活塞缸径D=120mm （一）压缩高度KH=80mm （二）顶岸（第一环槽至活塞顶端距离）F=17mm （三）采用三道环（其中两道气环，一道油环） 气环高度取5mm，油环高度取7mm 第一道环岸高度为6mm第二道环岸高度略小于第一道环岸高度，为5mm （四）活塞销直径为BO=44mm顶环槽宽为3mm （五）群长SL=100mm下裙长为65mm （六）销座间距AA=44mm （七）活塞重量系数X=0.91.4取X=1.23, （八)顶部厚度S=15mm总长=80 65=145mm 燃烧室 工序名称定位基准及技术条件 毛坯锻造按活塞锻造工艺进行 粗车底面B止口φ110粗基准是毛坯外圆，金属模液压锻造，壁厚均匀〔有的用内腔做为基准〕 粗镗活塞销孔φ44下端面B，内止口及毛坯销孔，活塞顶部压紧 粗车顶面C，圆φ120及环槽下端面B内止口销孔处 钻销座油空顶面C定位下断面 销孔定位方向 精车下端面B，内止口φ110精基准：外圆面环槽端平面 精车： ①环槽 ②外圆面 ③顶面精基准：下端面B内止口销孔拉紧 精车燃烧室基准“统一原则”同工序6 铣裙部圆弧外圆面活塞销孔 精细镗活塞销孔顶面圆柱销孔 车锁环槽销孔定位 液压销孔销孔定位 精磨裙部外圆外圆面定位