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曲轴轴线同轴度自动检测仪的设计

摘要 (1)

关键词 (1)

1 前言 (3)

1.1 研究意义 (3)

1.2国内外研究现状 (3)

2 同轴度检测模型 (4)

3数学模型的建立 (6)

4数据的采集 (10)

4.1数据测量的机械部分设计 (10)

4.2传感器的工作原理 (11)

4.2.1圆光栅角位移测量装置原理 (11)

4.2.2压敏测微仪工作原理 (16)

4.3测量结果的处理以及评定 (18)

4.3.1分析测量不确定度的来源 (18)

4.3.2不确定度的评定 (18)

5动力输入系统设计 (21)

5.1硬件电路的设计 (21)

5.1.1 单片机的选择 (21)

5.1.2.单片机的引脚功能: (22)

5.1.3键盘设计 (22)

5.1.4显示电路设计 (23)

5.1.5驱动电路设计 (23)

5.1.6系统硬件电路设计 (24)

5．2系统软件设计 (26)

5.2.1主程序流程图设计 (26)

5.2.2程序设计 (26)

5.2.3有关参数的计算与分析 (27)

6结论 (27)

参考文献 (28)

曲轴轴线同轴度自动检测仪的设计

摘要：曲轴轴线同轴度自动检测仪由数据采集部分，机械装夹部分和动力输入部分组成，其设计目的是测量曲轴轴线的同轴度误差。在检测部分设计最小二乘圆的数学模型，以此计算曲轴理想圆的圆心，并使用圆光栅测量曲轴的角位移，使用压敏测微仪测量曲轴的角位移相对应的径向位移，通过对检测数据的误差评定减少数据采集过程中的误差，提高检测精度。机械装夹部分设计三个轮盘，在夹装曲轴的同时输入小转速，带动曲轴转动，以满足测量要求。动力输入由一个步进

/r的小转速来电机提供，选用AT89C51单片机作为控制CPU，动力系统给主动轮提供一个10min

配合圆光栅和压敏测微仪的测量工作

关键词：最小二乘圆；圆光栅；压敏测微仪；步进电机；单片机

The Design of Automatic Detector for Coaxiality of Crankshaft

Spindle

Abstract: The automatic inspect instrument for crankshaft’s axis and coaxiality is consisted of data acquisition part, mechanical clamping part and power input part, the purpose for the design of this machine is to measure the coaxiality error of crankshaft’s axis .In the detection part, based on least square circles, a mathematical model is designed to calculate the centre of the ideal circle..Moreover，it use Circular Grating to survey the angular displacement and use Pressure-Sensing Instrument to survey radical displacement . Though the error evaluation for test data, it can reduce the errors in the date acquisition process and promote the detection accuracy. In the mechanical clamping part, three disks are designed to drive crankshaft rotation and to satisfied the measure requirement. Power input is provided by Stepping Motor. Choosing MCU A T89C51 to control CPU , the power system provides 10 r/min rotational speed to coordinate measure work with Circular Grating and Pressure-Sensing Instrument.

Key Words: Least Square Circle; Circular Grating; Pressure-Sensing Instrument; Stepping Motor;

1 前言

1.1 研究意义

检测和检验是制造过程中最基本的活动之一。通过检测与检验提供产品及其制造过程中的质量信息，按照这个信息对产品的制造过程实施控制——进行修正和补偿活动，使废品，次品，返修品率达到最低程度，保证产品质量成型过程的稳定性以及生产出产品的一致性。

曲轴引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其他）。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑．曲轴的旋转是发动机的动力源。也是整个机械系统的源动力。

曲轴是发动机的主要旋转零件，直接承受各种复杂交变载荷，产品对其轴颈的形状、位置以及表面粗糙度都提出了严格的公差要求。由于曲轴结构复杂、刚性差，造成轴颈磨削难度很大，而轴线同轴度又是该工序必须保证的一项位置精度要求，因此，轴线同轴度测量的准确性显得尤为重要，它既是判定产品质量的关键又是指导工艺调整的基础。

曲轴是发动机的重要零件,它的正常损坏是各轴颈磨损的逐渐积累,各轴颈尺寸磨损到极限值而报废。一般情况下,一根轴应该使用到整台柴油机报废为止。曲轴轴颈非正常磨损是指其轴颈的圆度和圆柱度磨损超差,而曲轴轴颈的正常磨损应该是在整个轴颈长度内尺寸的均匀缩小,这样,可以更换加大尺寸的轴瓦继续使用。再使用一段时间,随着轴颈尺寸的继续缩小,可再更换加大一级的尺寸轴瓦使用,直至轴颈缩小到极限值而报废。但在实际使用中,往往因多种因素的影响,曲轴轴颈会发生圆柱度和圆度超差,不得不进行磨削修正。

1.2国内外研究现状

随着工业生产自动化水平的不断提高，与产品检测相关的各种自动检测装备也孕育而生。目前较为成熟的产品在线或者离线检测设备种类繁多，各种先进的技术也在不断更新。针对国内曲轴零件的检测标准，要设计出适应国内技术水平和经济条件的曲轴自动检测装置。

在发动机曲轴的自动检测领域中国内外很多有实力的公司都开发研制了具有不同特色的曲轴检测装备。德国霍梅尔有限公司开发的曲轴全自动综合测量机可以在50秒

内完成一根曲轴上近100个参数的检测，检测精度在0.001mm以上，并可以完成主轴颈和连杆颈直径尺寸的分级打标记和自动分选功能。该公司开发的曲轴检测设备已经向系列化发展,按测量内容不同，该公司可以提供各种从微观到宏观的误差检测装备。

目前国内发动机曲轴轴线位置误差的检测方法较多，但大多都是单项检测，速度慢，费时费工。由于曲轴是发动机的核心部件，其质量直接影响发动机的质量，进而影响整部机械的质量。其特殊性使人们对曲轴质量检测提出了更高的精度要求。在工业化大生产的今天，曲轴制造也提出了快速制造，快速检测，确保质量，提升产量的要求。国内外对曲轴检测的研究也被推向一个新的高度。现在提高检测效率的方式普遍应用建立新的数学模型，或者采用更精确得测量装置。

新的检测和检验方法常常是以多种先进的传感技术为基础，且易于同计算机系统结合。在适合的软件支持下，这类自动化检测与检验装备可以自动的完成数据的采集，处理，特征提取和识别，以及多种分析与计算。[1]

2 同轴度检测模型

两个孔的公共轴心线是指两孔各自被测表面长度的中点连线；假使是三个或三个以上的圆柱表面，它们的公共轴心线应该在图样上另做规定。

图1 同轴度示意图

Figure 1 Coaxial degree of schematic

几种测量机通常采用的同轴度测量方法：

一、应用系统功能法：

即测量机软件系统中自带的同轴度和同心度测量标准子程序，用户在测量时可方便地进行调用。

二、极坐标测量法：

这是一种类似于平台测量的检测方法，其基准元素可以通过圆柱、阶梯柱、直线以及圆/圆等测量后构造的直线获得。可以说，几乎所有用作基准元素的单一基准或组合基准都将包括在内，而被测要素则更为简单，通常情况只是圆的测量。

其操作步骤如下：

1、测量单一基准轴线或公共基准轴线并用其建立第一轴（同心度测量除外）；

2、将基准轴线清零（即平移原点到基准中心）；

3、在被测元素（孔或轴）上测若干截圆（通常测两端）；

4、输出被测截圆极径（PR值）；

5、取其输出较大PR值的2倍为所测同轴度误差。

三、求距法：

该方法的基本原理是通过计算圆心到基准轴线距离的方法求得同轴度误差。与极坐标测量方法不同的是，被选定的基准轴线无须清零，但评定同轴度误差时同样要取计算结果中最大距离乘以2。

- 关于两个相邻较远的短基准同轴度的测量：

这是一个比较典型困扰测量机用户的问题，事实上已经证明由此单从测量数据上来看将有相当一部分工件被视为“超差品”，而那些“超差品”经装配实验后证明大多数没有问题。这就不得不需要引起测量机操作员的注意。分析其原因，既不是机器精度太低，也不是系统软件计算错误，主要是图样标注不妥。

对此，可采用以下几种相应的测量方法：

1、当基准元素为孔时，可插入配合间隙较为合适的心棒，以延长基准轴线的实测长度；

2、采用建立公共基准的测量方法，模拟专用心棒进行检验的方法，分别测量两圆柱对公共轴心线的同轴度；

3、在基准圆柱表面内测量更多的点，（多用于连续扫描测头）以加大计算的信息量，使系统确定最大内接圆或最小外接圆时有充足的表面形状信息。

在实际测量中，同轴度的测量受到多方面的影响。操作者的自身素质和对图纸工艺要求的理解不同；测量机的探测误差，探头本身的误差；工件的加工状态，表面粗糙度；检测方法的选择，工件的安放、探针的组合；外部环境等，例如检测间的温度、湿度等都会给测量带来一定的误差。所以在实际应用中应多从以上几个因素考虑。

在此次设计中我们选择小端面轴颈作为基准圆，建立轴线同轴度基准，再通过测

量曲轴轴线上几个不同端面的轴线，以此建立曲轴轴线同轴度误差模型

3数学模型的建立

当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时，人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假摄、分析内在规律等工作的基础上，用数学的符号和语言，把它表述为数学式子，也就是数学模型，然后用通过计算得到的模型结果来解释实际问题，并接受实际的检验。

数学模型（Mathematical Model ）是一种模拟，是用数学符号、数学式子、程序、图形等对实际课题本质属性的抽象而又简洁的刻划，它或能解释某些客观现象，或能预测未来的发展规律，或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。数学模型一般并非现实问题的直接翻版，它的建立常常既需要人们对现实问题深入细微的观察和分析，又需要人们灵活巧妙地利用各种数学知识。这种应用知识从实际课题中抽象、提炼出数学模型的过程就称为数学建模（Mathematical Modeling ）

应用数学去解决各类实际问题时，建立数学模型是十分关键的一步，同时也是十分困难的一步。建立教学模型的过程，是把错综复杂的实际问题简化、抽象为合理的数学结构的过程。要通过调查、收集数据资料，观察和研究实际对象的固有特征和内在规律，抓住问题的主要矛盾，建立起反映实际问题的数量关系，然后利用数学的理论和方法去分析和解决问题。这就需要深厚扎实的数学基础，敏锐的洞察力和想象力，对实际问题的浓厚兴趣和广博的知识面。数学建模是联系数学与实际问题的桥梁，是数学在各个领域广泛应用的媒介，是数学科学技术转化的主要途径，数学建模在科学技术发展中的重要作用越来越受到数学界和工程界的普遍重视，它已成为现代科技工作者必备的重要能力之一。数学模型建立必须用到包括数理统计、最优化、图论、微分方程、计算方法、神经网络、层次分析法、模糊数学。

不论是用数学方法在科技和生产领域解决哪类实际问题，还是与其它学科相结合形成交叉学科，首要的和关键的一步是建立研究对象的数学模型，并加以计算求解。数学建模和计算机技术在知识经济时代的作用可谓是如虎添翼。

在本次设计中，数学模型必须可以对各个传感器采集的数据进行有效的分析处理，并在计算机的辅助下快速的得出曲轴同轴度的误差，有效的为生产检验曲轴的质量提供参考依据。

根据同轴度定义如图二，轴线在其垂直面上的投影为1o ，其余各点为轴线上各截面的理想圆中心坐标，根据定义，同轴度max r 与min r 之差就是该曲轴轴线同轴度误差。

图2 曲轴轴线同轴度误差示意图

Figure 2 The Figure of Crankshaft axis coaxial error

可见，轴线同轴度的测量关键在于测量轴线上在某一截面上实际轮廓的理想圆中心坐标。

最小二乘法是一种数学优化技术，它通过最小化误差的平方和找到一组数据的最佳函数匹配。最小二乘法是用最简的方法求得一些绝对不可知的真值，而令误差平方之和为最小。最小二乘法通常用于曲线拟合。

这里有拟合圆曲线的公式推导过程

最小二乘法拟合曲线：222)()(B y A x R -+-= (1) 2222222B A By y Ax x R ++-+-=

令

A a 2-=

B b 2-=

222R B A c -+=

可得圆曲线方程的另一个形式：

022=++++c by ax y x (2)

只要求得c b a ,,就能求的圆的半径和圆心

min

r max r 1o 2b B -=c b a R 42

122-+=2a

A -=

图3采样模型示意图

Figure 2 Sampling model diagram

样本集),(i i Y X )...3,2,1(N i ∈中点到圆心的距离为i d

点),(i i Y X 到圆边缘的距离的平方与半径的平方差为

c bY aX Y X R B Y A X R

d i i i i i i i i ++++=--+-=-=2222222)()(δ

令∑=2),,(i c b a Q δ

求得参数c b a ,,使得）（c b,a,Q 的值最小

平方差）（c b,a,Q 大于0，因此函数存在大于或等于0的极小值，极大值为无穷大。 F(a,b,c)对a,b,c 求偏导，令偏导等于0，得到极值点，比较所有极值点的函数值即可得到最小值

(3)

(4) (5) 解方程组

令

可解的：

(6) 0)(2),,(2

2=++++=??∑i i i i i X c bY aX Y X a

c b a Q 0)(2),,(22=++++=??∑i i i i i Y c bY aX Y X b c b a Q 0)(2),,(22=++++=??∑c bY aX Y X c c b a Q i i i i ))((222

3∑∑∑∑+-+=i i i i i i Y Y X Y X N Y N E 2D

CG EG HD a --=))((22

23∑∑∑∑+-+=i i i i i i X Y X Y X N X N E )(2∑∑+=i

i i Y X X N C )(∑∑+=i

i i i Y X Y X N D )

∑∑+=i i i Y X Y N G

发动机曲轴结构设计

2.1 曲轴的结构曲轴的作用是把活塞往复运动通过连杆转变为旋转运动，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等【18】。曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成，如图1.1所示。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，直列式发动机曲轴的曲拐数目等于气缸数，而V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。图1.1 主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处常设置平衡重。平衡重用来平衡发动机不平衡的离心力矩及一部分往复惯性力，从而保证了曲轴旋转的平稳性【19】。曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，曲柄与主轴颈的相连处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数目与气缸数相等而V型发动机的连杆轴颈数等

于气缸数的一半。曲轴前端装有正时齿轮，以驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。曲轴的形状和曲拐相对位置取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。多缸发动机的发火顺序应使连续作功的两缸保持尽量远的距离，这样既可以减轻主轴承的载荷，又能避免可能发生的进气重叠现象。此外作功间隔应力求均匀，也就是说发动机在完成一个工作循环的曲轴转角，每个气缸都应发火作功一次，以保证发动机运转平稳。曲轴的作用：它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好【20】。 2.2 曲轴的疲劳损坏形式曲轴的工作情况十分复杂，它是在周期性变化的燃气作用力、往复运动和旋转运动惯性力及其他力矩作用下工作的，因而承受着扭转和弯曲的复杂应力。曲轴箱主轴承的不同心度会影响到曲轴的受力状况，其次，由于曲轴弯曲与扭转振动而产生的附加应力，再加上曲轴形状复杂，结构变化急剧，产生了严重的应力集中。最后曲轴主轴颈与曲柄销是在比压下进行高速转动，因而产生强烈的磨损。因此柴油机在运转中发生曲轴裂纹和断裂事故不为鲜见，尤其是发电柴油机曲轴疲劳破坏较多。依曲轴产生裂纹的交变应力的性质不同，主要有以下三种疲劳裂纹:弯曲疲劳裂纹、扭转疲劳裂纹和弯曲一扭转疲劳裂纹【21】，如图2.1所示。

材料力学课程设计单缸柴油机曲轴

材料力学课程设计班级：作者：题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核指导老师： 2007.11.05

班级姓名一、课程设计的目的材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。同时，可以使我们将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识综合应用，又为后继课程打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。 1）使所学的材料力学知识系统化，完整化。让我们在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程实际问题。 2）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机地联系起来。 3）使我们初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法，为后续课程的学习打下基础。二、课程设计的任务和要求要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。三、设计题目某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁(QT450-5)弹性常数为E 、μ，许用应力为[σ]，G 处输入转矩为e M ，曲轴颈中点受切向力t F 、径向力r F 的作用，且r F = 2t F 。曲柄臂简化为矩形截面，1.4≤h D ≤1.6，2.5≤h b ≤4, 3l =1.2r,已知数据如下表：

柴油机曲轴设计

1前言 1.1柴油机与曲轴 1.1.1柴油机的工作原理柴油机的每个工作循环都要经历进气、压缩、做功和排气四个过程。四行程柴油机的工作过程：柴油机在进气冲程吸入纯空气，在压缩冲程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器以雾状喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。压缩终了时气缸内空气压力可达3.5～4.5MPa，温度高达476.85℃～726.85℃，极大地超过柴油的自燃温度，因此柴油喷人气缸后，在很短的时间内即着火燃烧，燃气压力急剧达到6～9MPa，温度升高到1726.85℃～2226.85℃。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转做功。废气同样经排气门、排气管等处排出。四行程柴油机的每个工作循环均经过如下四个行程：（1）进气行程在这个行程中，进气门开启，排气门关闭，气缸与化油器相通，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方容积增大，气缸内产生一定的真空度。可燃混合气被吸人气缸内。活塞行至下止点时，曲轴转过半周，进气门关闭，进气行程结束。由于进气道的阻力，进气终了时气缸内的气体压力稍低于大气压，约为0.07～0.09MPa。混合气进入气缸后，与气缸壁、活塞等高温机件接触，并与上一循环的高温残余废气相混合，所以温度上升到96.85℃～126.85℃。（2）压缩行程进气行程结束后，进气门、排气门同时关闭。曲轴继续旋转，活塞由下止点向上止点移动，活塞上方的容积缩小，进入到气缸中的混合气逐渐被压缩，使其温度、压力升高。活塞到上止点时，压缩行程结束。压缩终了时鼓，混合气温度约为326.85℃～426.85℃，压力一般为0.6～ 1.2MPa。（3）做功行程活塞带动曲轴转动,曲轴通过转动把扭矩输出。（4）排气行程进气口关闭，排气口打开，排除废气。由上可知，四行程汽油机或柴油机，在一个工作循环中，只有一个行程作功，其余三个行程作为辅助行程都是为作功行程创造条件的。因此，单缸发动机工作不平稳。现代汽车都采用多缸发动机，在多缸发动机中，所有气缸的作功行程并不同时进行，而尽可能有一个均匀的作功间隔，因而多缸发动机曲轴运转均匀，工作平稳，并可获得足够大的功率。例如六缸发动机，在一个工作循环中，曲轴要旋转720°，曲轴转角每隔120°就有一个气缸作功。

发动机曲轴结构设计

发动机曲轴结构设计 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

曲轴的结构曲轴的作用是把活塞往复运动通过连杆转变为旋转运动，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等【18】。曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成，如图所示。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，直列式发动机曲轴的曲拐数目等于气缸数，而V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。图主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处常设置平衡重。平衡重用来平衡发动机不平衡的离心力矩及一部分往复惯性力，从而保证了曲轴旋转的平稳性【19】。曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，曲柄与主轴颈的相连处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数目与气缸数相等而V型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。

曲轴前端装有正时齿轮，以驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。曲轴的形状和曲拐相对位置取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。多缸发动机的发火顺序应使连续作功的两缸保持尽量远的距离，这样既可以减轻主轴承的载荷，又能避免可能发生的进气重叠现象。此外作功间隔应力求均匀，也就是说发动机在完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次，以保证发动机运转平稳。曲轴的作用：它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好【20】。曲轴的疲劳损坏形式曲轴的工作情况十分复杂，它是在周期性变化的燃气作用力、往复运动和旋转运动惯性力及其他力矩作用下工作的，因而承受着扭转和弯曲的复杂应力。曲轴箱主轴承的不同心度会影响到曲轴的受力状况，其次，由于曲轴弯曲与扭转振动而产生的附加应力，再加上曲轴形状复杂，结构变化急剧，产生了严重的应力集中。最后曲轴主轴颈与曲柄销是在比压下进行高速转动，因而产生强烈的磨损。因此柴油机在运转中发生曲轴裂纹和断裂事故不为鲜见，尤其是发电柴油机曲轴疲劳破坏较多。依曲轴产

形位误差和形位公差

形位误差和形位公差吕华福授课课题：形位误差和形位公差课题内容：1、形位误差的评定与检测；2、形位公差带定义、特点本次重点：形位误差的评定、检测；形位公差精度分析本次难点：形位公差精度分析教学时间：4课时教学过程：实例引入，承上启下一、形状误差和形状公差（解释概念，明确内容） 1、形状误差：被测实际要素对理想要素的变动量。 2、形状公差：单一实际要素的形状所允许的变动全量。二、位置误差和位置公差 1、位置误差：关联被测实际要素对其理想要素的变动量。 2、位置公差：关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。位置公差按几何特征分： *定向公差：具有确定方向的功能，即确定被测实际要素相对基准要素的方向精度。 *定位公差：具有确定位置功能，即确定被测实际要素相对基准要素的位置精度。 *跳动公差：具有综合控制的能力，即确定被测实际要素的形状和位置两方面的综合精度。（提出问题，引导思考）零件的形位究竟是多少，该如何评定呢？三、形位误差的评定形位误差是指被测要素对其理想要素的变动量。形位误差值小于或等于相应的形位公差值，则认为合格。 1、形状误差的评定（1）形状误差的评定准则——最小条件所谓最小条件，是指被测实际要素相对于理想要素的最大变动量为最小，此时，对被测

实际要素评定的误差值为最小。（2）形状误差值的评定评定形状误差时，形状误差数值的大小可用最小包容区域（简称最小包容区域）的宽度或直径表示。 3个区域比较，引出最小条件、最小区域的概念，用以评定形状误差。 2、位置误差的评定 *定向误差是被测实际要素对一具有确定方向的理想要素的变动量，该理想要素的方向由基准确定。定向误差值用定向最小包容区域（简称定向最小区域）的宽度或直径表示。定向最小区域是指按理想要素的方向包容被测实际要素时，具有最小宽度或直径的包容区域。（通过定向误差的评定分析，比较定向最小区域与最小区域的差别。） *定位误差是被测实际要素对一具有确定位置的理想要素的变动量。该理想要素的位置由基准和理论正确尺寸确定。定位误差用定位最小包容区域（简称定位最小区域）的宽度或直径表示。定位最小区域是指以理想要素定位来包容被测实际要素时，具有最小宽度或直径的包容区域。明确定位最小区域，引出基准的概念*跳动是当被测要素绕基准轴线旋转时，以指示器测量被测实际要素表面来反映其几何误差，它与测量方法有关，是被测要素形状误差和位置误差的综合反映。跳动的大小由指示器示值的变化确定，例如圆跳动即被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动回转一周时，由位置固定的指示器在给定方向上测得的最大与最小示值之差。（跳动先给出概念，在跳动公差中再详细介绍）

汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计

专业课程设计任务书学生姓名：班级：设计题目：汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计设计内容： 1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。 2、选材，并分析选材依据。 3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。 4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。 5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。 6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。

目录 0 前言 (1) 1 汽车发动机曲轴的工作条件及性能要求 (2) 1.1 汽车发动机曲轴的工作条件 (3) 1.2 汽车发动机曲轴的性能要求及技术要求 (3) 2 汽车发动机曲轴的材料选择及分析 (4) 2.1 零件材料选择的基本原则 (4) 2.2 曲轴常用材料简介 (5) 2.3 汽车发动机曲轴材料的确定 (5) 3 曲轴的加工工艺路线及热处理工艺的制定 (6) 3.1 35CrMo曲轴热处理要求 (6) 3.2 汽车曲轴的热处理工艺的制定 (6) 3.2.1 调质处理 (7) 3.2.2 去应力退火 (8) 3.2.3 圆角高频淬火和低温回火 (9) 4 曲轴热处理过程中可能产生的缺陷及预防措施 (11) 4.1 校直过程引起材料原始裂纹 (11) 4.2 曲轴圆角淬火不当引起裂纹源 (12) 4.3 淬火畸变与淬火裂纹 (12) 4.4 淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧 (13) 4.5 淬火硬度不足 (13) 5 曲轴在使用过程中可能产生的失效形式及分析 (13) 6 课程设计的收获与体会 (14) 7 参考文献 (15) 8 工艺卡 (16)

材料力学课程设计单缸柴油机曲轴

材料力学课程设计班级：441006班作者：刘百川44100608 题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核题号：4 数据号：24 指导老师：李锋

课程设计的目的材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学课程之后，结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题的目的。同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题、解决问题的能力；既是对以前所学的知识的综合应用，又为后续课程的学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。具体有以下六项： 1.使所学的材料力学知识系统化，完整化。 2.在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程实际中的问题。 3.由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学知识与专业需要结合起来。 4.综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机地联系起来。 5.使我们初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法。 6.为后续课程的学习打下基础。课程设计的任务和要求参加设计者要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知条件和所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。

设计题目某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁(QT450-5)弹性常数为,E μ，许用应力为[σ]，G 处输入转矩为e M ，曲轴颈中点受切向力t F 、径向力r F 的作用，且2t r F F = 。曲柄臂简化为矩形截面，1.4 1.6h D ≤≤，2.54h b ≤≤, 3 1.2l r =。

实验二轴类零件的圆度和圆柱度误差的测量

实验二轴类零件的圆度和圆柱度误差的测量一、实验目的 1．掌握圆度误差及圆柱度误差的测量方法； 2．学会对测量数据的处理，加深对基本概念的理解； 3．了解测量工具结构并熟悉它的使用方法。二、实验内容利用XW-250-1型多功能形位误差分选仪测量圆度和圆柱度。三、计量器具及测量原理 (一)计量器具 1、形位误差测量仪仪器工作原理：以顶尖支承定位被测零件，被测件回转时各测点位置可由仪器刻度盘读出；装在拖板上的传感器可由齿轮齿条机构带动，沿仪器侧导轨作平行于顶尖轴线的直线运动，其测头的轴向位置可由仪器上的刻度尺读出。 2、电感测微仪电感测微仪是一种能够测量微小尺寸变化的精

密测量仪器。 3、多功能便携式形位数据采集器实现测量时数据的半自动采集。数据采集器接受电感测微仪模拟量输入并进行模数转换。 4、各部分的连接 (二)测量原理： 1．圆度误差及测量、评定方法圆度误差为包容同一横截面实际轮廓，且半径差为最小的两同心圆间的距离f，如图1.1所示。测量方法采用半径法。圆度误差最小包容区域的判别方法是：由两同心圆包容被测实际轮廓时，至少有4个实测点内、外相间地在两个圆周上(即同心圆的内、外接点至少两次交替发生)，如图1.1所示。圆度误差最小区域的同心圆圆心，通常是和零件的测量回转中心不一致。图中，O点是测量时的回转中心，O’测量点是圆度误差的评定中心。其评定方法有：最小二乘圆法和最小区域法。

最小平方中心法，也叫最小二乘圆中心法（LSC)：最小二乘圆是穿过被测截面轮廓的理想圆，从被测实际轮廓上各点至该理想圆的径向距离的平方和应为最小值。以最小二乘圆中心为中心，做两个包容实际轮廓的同心圆，取二圆的半径差为圆度误差。此法适用于具有精密回转轴（或转台），其测量头可描绘出理想圆的检测仪器的评定，如圆度仪。评定对象适用于圆度、同心度等。最小区域法（MZC)：指包容圆柱面之间的区域，适用于具有精密回转轴（或转台），其测量头可描绘出理想圆的检测仪器，如圆柱度仪。评定对象适用于圆柱度、同轴度等。 2．圆柱度误差圆柱度误差是指包容实际表面且半径差为最小的两同轴圆柱面间的半径差f。圆柱度误差综合地反映了圆柱面轴线的直线度误差、圆度误差和圆柱面相对素线间的平行度误差。用它来综合评定圆柱面的形状误差是比较全面的，常用在精度要求比较高的圆柱面。测量方法采用半径法。其评定方法有：最小二乘法和最小区域法。四、实验步骤 1．采集器与有关设备的连接 2．开机、时间设定及复位采集器开机后，无论处于何种工作状态需要复位时，按“复位”键即可，此时各位显示窗均显示“一”号。 3．测量仪器选定按“仪器”键，在第二位显示窗上依次循环显示“A”、“B”、“C”、“D”字符，各字符表示所用的测量仪器，其含义为： A —电感测微仪（可用于测量圆度、圆柱度、圆跳动、全跳动）

柴油机曲轴工艺过程及夹具毕业设计论文

重庆大学网络教育学院毕业设计（论文）柴油机曲轴零件加工工艺及夹具设计学生所在校外学习中心江苏张家港校处学习中心批次层次专业111 专升本机械设计制造及其自动化学号 w11107861 学生指导教师起止日期 2013.1.21--2013.4.14

摘要曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活塞的上下(往复)运动变成循环运动。曲轴主要有两个重要加工部位：主轴颈和连杆颈。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。发动机工作过程就是：活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。而曲轴加工的好坏将直接影响着发动机整体性能的表现。曲轴的材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈。这次毕业设计介绍柴油机曲轴加工工艺规程及相关夹具的设计，及曲轴的规程制定中遇到问题的分析，经济性分析，工时定额，切削用量的计算。同时还介绍曲轴加工中用到的两套夹具的设计过程。在工艺设计中，结合实际进行设计，对曲轴生产工艺进行了改进，优化了工艺过程和工艺装备，使曲轴的生产加工更经济、合理。根据现阶段机械零件的制造工艺和技术水平，本着以制造技术的先进性，合理性，经济性进行零件的形状、尺寸、精度等级、表面粗糙度、材料等技术分析。并根据以上分析来选择合理的毛坯制造方法，设计工艺规程，夹具设计。关键词：柴油机曲轴工艺夹具

目录中文摘要…………………………………………………………………………………………I 1.引言 (1) 2.曲轴的生产纲领 (2) 3.零件的分析 (2) 3.1曲轴的用途及工作条件 (2) 3.2分析零件上的技术要求，确定要加工的表面 (3) 3.3加工表面的尺寸和形状精度 (4) 3.4尺寸和位置精度 (4) 3.5加工表面的粗糙度及其它方面的质量要求 (4) 3.6热处理要求 (4) 4.曲轴材料和毛坯的定 (4) 4.1确定毛坯的类型 (4) 4.2确定毛坯的生产方法 (4) 4.3确定毛坯的加工余量 (4) 5.曲轴的工艺过程设计 (5) 5.1粗、精加工的定位基准 (5) 5.1.1粗加工 (5) 5.1.2粗加工 (5) 5.2工件表面加工方法的选择 (5) 5.3曲轴机械加工的基本路线 (5) 5.4加工余量及毛坯尺寸 (6) 5.5工序设计 (6) 5.5.1加工设备与工艺装备的选择 (8) 5.5.2机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 (9) 5.6确定工时定额 (11) 5.7机械加工工艺规程卡片和机械加工工序卡片 (12) 5.7.1机械加工工艺过程卡片 (12) 5.7.2机械加工工序卡片 (12) 6.柴油机曲轴加工键槽夹具设计 (13) 6.1.1夹具类型的分析 (13) 6.1.2工装夹具定位方案的确定 (13) 6.1.3工件夹紧形式的确定 (13) 6.1.4对刀装置 (13) 6.1.5分度装置的确定以及补补助装置 (14) 6.1.6夹具定位夹紧方案的分析论证 (14) 6.1.7夹具结构类型的设计 (15) 6.2夹具总图设计 (16) 6.4绘制夹具零件图 (16)

直线度误差的检测

形状误差检测 1．直线度误差的检测方法一：光隙法将被测直线和测量基线（刀口尺、平尺）间形成的光隙与标准光隙相比较，直接评定直线度误差值。此方法属直接测量，适用于磨削或研磨加工的小平面及短圆柱（锥）面的直线度误差测量。例1：如图1a的图样标注，其检测方法如图1b所示。将平尺或刀口尺与被测素线直接接触，并使平尺和被测素线间的最大间隙为最小，这个最大间隙就是被测素线的直线度误差。测量若干条素线，取其中最大的误差值作为被测零件的直线度误差值。平尺做得足够精确，可以作为直线的理想形状。由于平尺的位置就是理想直线的位置，因此，测量时，应将平尺的位置放置符合最小条件，使平尺与被测素线间的最大间隙为最小，其方法如下： ⑴若素线为两端高、中间低，即高-低-高时，如图2a所示。平尺与两个高点相接触，则平尺与高点之间的间隙即为素线的直线度误差。 ⑵若素线为两端低、中间高，即低-高-低时，如图2b所示。平尺与最高点接触，并且使平尺与最低点的间隙相等，即f1=f2，此间隙就是素线的直线度误差。方法二：垫塞法用量块或塞尺测量被测直线和测量基线之间的间隙，直接评定直线度误差值。此方法属直接测量，适用于低精度被测零件的直线度误差测量。方法三：指示器法（测微法）用带指示器的测量装置测出被测直线相对于测量基线的偏离值，进而评定直线度误差值。此方法属直接测量，适用于中、小平面及圆柱、圆锥面素线或轴线等直线度误差测量。

例2：将被测零件放在平板上，并使零件紧靠直角座，在被测素线的全长范围内测量，同时记录读数，如图3中①所示。根据记录的读数，用计算法按最小条件计算该条素线的直线度误差；将零件按图中②所示，间断旋转，重复上述步骤，测量若干条素线的直线度误差，取其中最大的误差值作为被测零件的直线度误差值。例3：被测零件的图样标注如图4a所示，测量方法如图4b所示。将被测零件安装在平行于平板的两顶尖之间，在开始端将两指示器调零后，沿铅垂轴截面的两条素线测量，如图4b中的①。同时分别记录两指示器在各自测点的读数Ma、Mb，取各测点读数差的一半，即（Ma-Mb）/2中的最大值作为该截面轴线的直线度误差。间断转动被测零件，如图4b中的②所示，重复上述步骤，测量若干截面，取其中最大的误差值作为该被测零件轴线的直线度误差。方法四：干涉法利用光波干涉原理，根据干涉条纹的形状或干涉带条数来评定直线度误差值。此方法属直接测量，适用于精研表面的直线度误差测量。方法五：光轴法以几何光轴作为测量基准，测出被测直线相对于该基线的偏离值，进而评定直线度误差值。此方法属直接测量，适用于大、中型平面和孔、轴的轴线直线度误差测量。方法六：钢丝法以张紧的优质钢丝作为测量基线，测出被测直线相对于该基线的偏离值，进而评定直

柴油机曲轴工艺设计方案[]

0 引言本次毕业设计是关于R180柴油机曲轴的工艺设计及其中两道工序的夹具设计。曲轴是柴油机中的关键零件之一，其材质大体分为两类：一是钢锻曲轴，二是球墨铸铁曲轴。由于采用铸造方法可获得较为理想的结构形状,从而减轻质量，且机加工余量随铸造工艺水平的提高而减小。球铁的切削性能良好，并和钢制曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理，来提高曲轴的抗疲劳强度和耐磨性。而且球铁中的内摩擦所耗功比钢大，减小了工作时的扭转振动的振幅和应力，应力集中也没有钢制曲轴来的敏感。所以球墨铸铁曲轴在国内外得到广泛采用。本次设计中曲轴的材质为球铁。从目前整体水平来看, 毛坯的铸造工艺存在生产效率低，工艺装备落后，毛坯机械性能不稳定、精度低、废品率高等问题。从以下几个工艺环节采取措施对提高曲轴质量具有普遍意义。①熔炼国内外一致认为,高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球铁的关键所在。为获得高温低硫磷的纯净铁水，可用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。②球化处理③孕育处理冲天炉熔化球铁原铁水,对铜钼合金球铁采用二次孕育。这对于防止孕育衰退，改善石墨形态，细化石墨及保证高强度球铁机械性能具有重要作用。④合金化配合好铜和钼的比例对形成珠光体组织十分有利,可提高球铁的强度,而且铜和钼还可大大降低球铁件对壁厚的敏感性。⑤造型工艺气流冲击造型工艺优于粘土砂造型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量的特点,这对于多拐曲轴尤为重要。⑥浇注冷却工艺采用立浇—立冷，斜浇—斜冷、斜浇—反斜冷三种浇注方式较为理想,其中后一种最好。斜浇—反斜冷的优点是：型腔排气充分，铁水充型平稳，浇注系统撇渣效果好，冒口对铸件的补缩效果好，适应大批量流水线生产。目前，国内大部分专业厂家普遍采用普通机床和专用组合机床组成的流水线生产，生产效率、自动化程度较低。曲轴的关键技术工程仍与国外相差1～2个数量级。国外的机加工工艺大致可归纳为如下几个特点。①广泛采用数控技术和自动线，生产线一般由几段独立的自动化生产单元组成，具有很高的灵活性和适应性。采用龙门式自动上下料，集放式机动滚道传输，切削液分粗加工与精加工两段集中供应和回收处理。②曲轴的主要加工工序基准中心孔，一般采用质量定心加工方式，这样在静平衡时，加工量很少。③轴颈的粗加工一般采用数控铣削或车拉工艺。工序质量可达到国内粗磨后的水平，且切削变形小、效率高。铣削和车拉是曲轴粗加工的发展方向。④国外的曲轴磨床均采用CNC控制技术，具有自动进给、自动修正砂轮、自动补偿和自动分度功能，使曲轴的磨削精度和效率显著提高。⑤油

轴线的直线度与同轴度公差带的分析比较

轴线地直线度与同轴度公差带地分析比较摘要：文章通过对几何公差带大小和形状均相同地同轴度和轴线地直线度两项公差地比较分析，进行了公差带地深入解读，在此基础上用检测实例进一步对两者进行了对比，并分析这种差异是由方向和位置两个要素决定地，从而说明形位公差地大小、形状、方向和位置同等重要，特别是公差带地方向和位置两个要素不如公差带地大小和形状来得直观，值得机械行业地从业人员引起高度重视. 关键词：同轴度；直线度；几何公差带；轴线国家标准《几何公差形状、方向和跳动公差标注》（）规定地几何特征项目共有项，随着使用场合不同，几何公差通常有两种意义：其一，几何公差是一个数值，零件地合格条件是：误差（）≤公差（）.其二，几何公差是一个以理想要素为边界地平面或空间区域（几何公差带），要求实际要素处处不得超出该区域.几何公差带是由一个或几个理想地几何线或面所限定地、由线性公差值表示其大小地区域，具有形状、大小、方向和位置四个要素，只要实际提取要素完全落在给定地公差带内，就表示其形状和位置符合设计要求.几何公差带地大小由几何公差值确定，代表公差带地宽度或直径. b5E2R. 直线度和同轴度地公差要求几何公差带地形状由提取要素地理想形状和给定地公差特征所决定，其形状种，在应用上结合设计、生产地实际情况进行选用.我们还注意到即使公差带形状、公差值相同，但由于公差带地方向和位置地含义不同，导致公差控制地区域不完全一样，这就需要设计者、生产者在使用中准确把握.比如，轴地直线度公差与轴地同轴度地公差带形状都是直径为公差值地圆柱面内地区域，但它们控制地区域却各异，我们通过下图和图来说明. p1Ean. 公差带解读图中对Φ地轴线给出直线度要求，图中对Φ地轴线给出同轴度要求.直线度公差带限制Φ地轴线地“直”，即轴线必须位于直径为公差值为Φ地小圆柱面内，只要在这样地一个小圆柱面内就满足要求.这个小圆柱面跟随实际轴线地位置游走，并按最小条件确定其误差.同轴度公差带限制Φ轴线地“同轴”，是用来控制理论上应同轴地被测轴线与基准轴线地不同轴程度，公差带是以Φ地轴线为轴线地直径公差值为Φ地小圆柱面内区域，这个小圆柱面地轴线必须与基准共线，即小圆柱面地轴线地位置是固定地. DXDiT. 测量时地区别我们可以通过测量数据地对比使它们地差异直观呈现：用相同地指示器测量法（如图、图）分别进行直线度和同轴度地检测，按图示将两指示器分别在铅垂轴截面调零后，进行如下三步地操作：在轴向测量指示器在垂直轴线（基准轴线）地正截面上测量记录最大地差值∣∣；每次将被测零件转动一定角度（也可以转动若干个位置），按上述方法再测量另三个截面，并记录每个截面上测得地最大地差值∣∣；在四个记录值中选择最大地∣∣作为误差值. RTCrp. 结语对以上现象分析如下：（）从图样上看它们地公差值相同，公差带形状相同，都是直径为Φ圆柱面内地区域，但误差允许地范围却不同.根本原因在于公差带地方向和位置两个要素不同，直线度是形状公差，公差带地方向、位置均随着实际要素浮动，同轴度则属于位置公差中地定位公差，定位公差地公差带地方向和位置由基准和理论正确尺寸确定，同轴度要求被测轴线与基准轴线共线，所以理论正确尺寸为（省略标注）. 5PCzV. （）事实上，在国标中将形位公差分为个等级，级最高依次递减，级为基本级.如按主参数尺寸查表发现，直线度对应级公差值为，同轴度对应级公差值为，即同一等级其公差值也不完全相等. jLBHr.

实验二轴类零件素线直线度与轴线直线度误差的测量

实验二轴类零件素线直线度与轴线直线度误差的测量一、实验目的 1. 通过测量加深理解直线度基本概念； 2．熟练掌握素线直线度误差与轴线直线度误差的测量方法； 3．进一步熟悉对测量数据的处理。二、实验内容利用XW-250-1型多功能形位误差分选仪测量素线直线度和轴线直线度误差。三、计量器具和测量原理 (一)计量器具 1、形位误差测量仪仪器工作原理：以顶尖支承定位被测零件，被测件回转时各测点位置可由仪器刻度盘读出；装在拖板上的传感器可由齿轮齿条机构带动，沿仪器侧导轨作平行于顶尖轴线的直线运动，其测头的轴向位置可由仪器上的刻度尺读出。 2、电感测微仪电感测微仪是一种能够测量微小尺寸变化的精密测量仪器。

3、多功能便携式形位数据采集器实现测量时数据的半自动采集。数据采集器接受电感测微仪模拟量输入并进行模数转换。 4、各部分的连接 (二)测量原理 1、直线度的含义限制实际直线对理想直线变动量的一种形状公差。由形状（理想包容形状）、大小（公差值）、方向、位置四个要素组成。用于限制一个平面内的直线形状偏差，限制空间直线在某一方向上的形状偏差，限制空间直线在任一方向上的形状偏差。 2、素线直线度测量 a．在被测圆柱面的拟测素线上均布若干点(点数不应少于3点)。 b．采入第一点的数据，移动拖板依次采入其余测点的数据直至数据采集完毕。 c．系统自动进入计算评定状态，计算完毕后打印出该素线的直线度误差及有关数据，并可绘出该素线的直线度误差图形。 d．如上测量若干条素线，以在各素线上测得的直线度误差值中的最大者为该圆柱面的素线直线度误差。其评定方法有：两端点法、最小二乘法和最小区域法。 3、轴线直线度测量 a．在被测零件上布置若干个截面(截面间距等距不等距均可)，在各截面上偶数均布若干个测点(测点数最少为8点)。 b．依次采入各截面自零度开始的各测点的数据(半径差值)，至直全部数据采集完毕。 c．系统自动进入计算评定状态，计算评定完毕后打印出轴线直线度误差及有关数据，并可绘出轴线直线度误差曲线。其评定方法有：最小二乘法和最小区域法。

发动机曲轴加工工艺分析与设计

发动机曲轴加工工艺分析与设计摘要曲轴是汽车发动机的关键零件之一,其性能好坏直接影响到汽车发动机的质量和寿命.曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率,承受着强大的方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。发动机曲轴的作用是将活塞的往复直线运动通过连杆转化为旋转运动，从而实现发动机由化学能转变为机械能的输出。本课题仅175Ⅱ型柴油机曲轴的加工工艺的分析与设计进行探讨。工艺路线的拟定是工艺规程制订中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计。所撰写的工艺路线合理与否，不但影响加工质量和生产率，而且影响到工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响生产成本。所以，本次设计是在仔细分析曲轴零件加工技术要求及加工精度后，合理确定毛坯类型，经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料，确定各工序的定位基准、机械加工余量、工序尺寸及公差，最终制定出曲轴零件的加工工序卡片。关键词：发动机，曲轴，工艺分析，工艺设计目录第一章概述1 第二章确定曲轴的加工工艺过程3 2.1曲轴的作用3 2.2曲轴的结构及其特点3 2.3曲轴的主要技术要求分析4 2.4曲轴的材料和毛坯的确定4 2.5曲轴的机械加工工艺过程4 2.6曲轴的机械加工工艺路线5 第三章曲轴的机械加工工艺过程分析 6 3. 1曲轴的机械加工工艺特点6 3. 2曲轴的机械加工工艺特点分析7 3. 3曲轴主要加工工序分析 (8) 3.3.1铣曲轴两端面,钻中心孔 (8) 3.3.2曲轴主轴颈的车削 (8) 3.3.3曲轴连杆轴颈的车削 (8) 3.3.4键槽加工 (9) 3.3.5轴颈的磨削 (9) 第四章机械加工余量、工序尺寸及公差的确定9 4.1曲轴主要加工表面的工序安排9 4.2机械加工余量、工序尺寸及公差的确定10 4.2.1主轴颈工序尺寸及公差的确定10 4.2.2连杆轴颈工序尺寸及公差的确定10 4.2.3φ22 -00.12外圆工序尺寸及公差的确定10 4.2.4φ20 0-0.021外圆工序尺寸及公差的确定11 4.3 确定工时定额11 4.4 曲轴机械加工工艺过程卡片的制订12 谢辞13

柴油机曲轴飞轮设计说明书

第一章前言 1.1柴油机曲轴设计的背景柴油机具有良好的经济性、动力性及较高的热效率等显著优点, 在汽车节能等方面有较大的潜力。经过多年的研究和新技术的应用，现代柴油机的现状已与往日不可同日而语。随着电控喷射、高压共轨、涡轮增压、中冷等先进技术的应用，柴油机在重量、噪音、烟度等方面已取得了重大的突破。我国小缸径多缸增压柴油机已取得了较快的发展，但整个市场的需求还在增长。2000年，中国4缸以上、缸径小于100mm的多缸机年产量约63.9W台，主要用于农用运输车、轻型车、面包车、轮式拖拉机、中小型工程机械、小型船舶主辅机等。由此可见，小缸径多缸柴油机的市场前景还是很客观的。四缸柴油机主要应用于中型轮式拖拉机、中型联合收割机、中型工程机械、轻型汽车等的配套。随着人们对柴油机认识的逐步转变，柴油机的应用领域也在不断地扩大。柴油机热效率高，能量利用率高，节能等特点也得到认可。柴油机的供油系统相对简单，柴油机的可靠性也比汽油机好。在相同的功率情况下，柴油机的低速扭矩性较好，功率大，完全符合农用机械的使用要求。随着电喷、高压共轨、增压中冷等先进技术的应用，柴油机的燃烧不断得到改善，在节能和有害物的排放方面的优势已逐渐显现出来。现代柴油机随着强化程度的提高，柴油机单位功率的比重也明显降低，轻量化、高速化、低油耗、低噪音和低排放成为现代柴油机的发展方向曲轴是发动机中最重要的零件之一，发动机的全部功率都是通过它输出的。而且曲轴是在不断周期性变化的力、力矩（包括扭矩和弯矩）的共同作用下工作的，极易产生疲劳破坏。曲轴形状复杂，应力集中严重，因此设计中必须使曲轴有足够的疲劳强度，以保证正常工作。曲轴是柴油发动机的重要零件。它可以是有若干个相互错开一定角度的曲柄（或曲拐）加上功率输出端和自由端构成的。每个曲柄又

柴油机曲轴工艺设计及夹具设计

学科门类：工学单位代码：３２０２２毕业设计说明书 R180柴油机曲轴工艺设计及夹具设计学生姓名所学专业班级学号指导教师盐城工学院机械工程系二○**年六月

任务书一、设计（论文）内容任务：R180柴油机曲轴工艺设计及夹具设计二、设计（论文）依据 Ⅰ.被加工零件材料为QT800-2,硬度240-300HBS Ⅱ.生产纲领，5万台/年，两班制三、技术要求 ⑴、机床要求运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，维修及调整便利。 ⑵、加工精度应符合零件图要求。 ⑶、夹具设计要求定位合理，夹紧可靠，结构简单，操作方便，调试及维修方便，提高生产效率。四.毕业设计（论文）物化成果的具体内容及要求 (具体内容参照机械工程系毕业设计<论文>大纲及实施细则的有关要求填写) 1、零件加工工序图1张A1 2、机床尺寸联系图1张A0 3、生产率计算卡1分 4、夹具装配图1张A0 5、零件图6—11张A4—A2

6、设计说明书1份，字数在1万字以上。 . 毕业设计（论文）进度计划六. 主要参考文献： 1.谢家瀛.组合机床设计简明手册.北京:机械工业出版社,1994.

2.大连组合机床研究所.组合机床设计(第一册).北京:机械工业出版社,1975. 3.大连组合机床研究所.组合机床设计参考图册.机械工业出版社,1975 4.沈阳工业大学.组合机床设计.上海:上海科学技术出版社,198 5. 5.王先达.机械制造工艺学.北京:机械工业出版社,1995. 6.杨黎明.机床夹具设计手册.北京:国防工业出版社,1996. 7.徐仁发.机床夹具设计.重庆:重庆大学出版社,1993. 8.孟少庚.机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社,1992. 9.戴曙.金属切削机床.北京:机械工业出版社,1994. 10.杨列群.形状和位置公差,位置度公差.北京:中国标准出版社,1992. 七、其他

曲轴的设计要求

曲轴的设计要求曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。为减小曲轴质量及运动时所产生的离心力，曲轴轴颈往往作成中空的。在每个轴颈表面上都开有油孔，以便将机油引入或引出，用以润滑轴颈表面。为减少应力集中，主轴颈、曲柄销与曲柄臂的连接处都采用过渡圆弧连接。曲轴平衡重（也称配重）的作用是为了平衡旋转离心力及其力矩，有时也可平衡往复惯性力及其力矩。当这些力和力矩自身达到平衡时，平衡重还可用来减轻主轴承的负荷。平衡重的数目、尺寸和安置位置要根据发动机的气缸数、气缸排列形式及曲轴形状等因素来考虑。平衡重一般与曲轴铸造或锻造成一体，大功率柴油机平衡重与曲轴分开制造，然后用螺栓连接在一起。高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。国内主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点，这对于多拐曲轴尤为重要。国内已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺，不过，引进整条生产线的只有极少数厂家。曲轴粗加工将广泛采用数控车床、数控内铣床、数控车拉床等先进设备对主轴颈、连杆轴颈进行数控车削、内铣削、车-拉削加工，以有效减少曲轴加工的变形量。曲轴精加工将广泛采用CNC控制的曲轴磨床对其轴颈进行精磨加工。此种磨床将配备砂轮自动动平衡装置、中心架自动跟踪装置、自动测量、自动补偿装置、砂轮自动修整、恒线速度等功能要求，以保证磨削质量的稳定。高精设备依赖进口的现状，估计短期内不会改变。曲轴是发动机中最重要的机件之一。它的尺寸参数在很大程度上不仅影响着发动机的整体尺寸和重量，而且也在很大程度上影响着发动机的可靠性与寿命。曲轴的破坏事故可能引起发动机其它零件的严重损坏，在发动机的结构改进中，曲轴的改进也占有重要地位。随着内燃机的发展与强化，使曲轴的工作条件愈加苛刻。因此，曲轴的强度和刚度问题就变得更加严重，在设计曲铀时必须正确选择曲轴的尺寸参数、结构型式、材料与工艺，以求获得最经济最合理的效果。第一节曲轴的工作条件、结构型式和材料的选择一、曲轴的工作条件和设计要求曲赖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。实践局理论表

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