（毕业设计全套）摆动活塞式发动机的结构设计（打包下载）

曲轴扭转刚度不足则可能在工作转速范围内产生强烈的扭转震动，引起噪音，甚至使曲轴上的齿轮等传动件加速磨损，重则使曲轴断裂。

所以，应保证曲轴有尽可能高的弯曲刚度和扭转刚度。

但是，所有的这些要求都应该在轻结构的条件下实现，特别是不平衡的质量要尽可能小，以免设置沉重的平衡块。

因此曲轴常用优质钢制成。

示意图如图所示图曲轴的长度主要是由发动机的整体结构定出来的，这可由做图法得出。

由于功率不是特大，再者参考了样机的设计尺寸，我们可取主轴颈的直径为，大家可能看到了般曲轴的主轴颈是紧贴着曲柄臂的，而上图所示的曲轴则是主轴轴颈紧邻着轴肩，这主要是由于为了防止总体机构干涉而将主轴颈移走的结果。

但这就不影响曲轴的结构性。

其余各主要尺寸均在综合考虑总体结构要求及受力情况合况下做出的。

具体可参见曲轴零件图。

主轴颈是曲轴的支承部位，安装在轴承中，合上轴承座后用螺栓固紧。

曲柄销用来安装连杆大头，经曲柄销同主轴颈连接。

主轴颈和曲柄销表面是曲轴的重要部分，为了提高它的耐磨性，通常采取以下措施主轴颈和曲柄销表面经热处理提高硬度之后进行精磨，其尺寸精确，表面光洁。

主轴颈与主轴承座之间装有轴承。

主轴承座上开有小孔，是用来强制将机油送入轴承座内部进行润滑的。

为了减轻重量和减少曲轴旋转时曲柄销产生的离心力，曲柄销般都做成空心。

曲柄臂用来连接主轴颈与曲柄销。

有的内燃机曲柄臂上加有平衡重，平衡重的作用是平衡连杆大头曲柄臂等产生的离心力和活塞连杆组零件直线运动质量产生的往复惯性力，减轻内燃机的振动。

而为了防止曲轴轴向串动，曲轴前端有轴向定位装置。

主轴承座两边各有片面浇有巴氏合金的止推片。

浇有巴氏合金的面都朝向主轴承座内侧。

止推片有凸键置于主轴承盖的凹槽中，使之防止转动。

止推片与曲柄臂之间轴向间隙为。

.主轴的设计本发动机所设计出来的主轴主要用于支承两个扇形活塞。

同时承受小部分的载荷，活塞大部分的载荷都作用在了活塞销上，再通过连杆传递给曲柄输出。

但是还是要求主轴具有定的强度和足够的刚度，以保证扇形活塞工作时保持正确几何形状以及正确的配合关系。

假如刚度不够，就会使扇形活塞与气缸的配合间隙过大，影响密封性能，从而造成气缸内压缩压力降低，发动机性能变坏，严重时还会导致发动机瘫痪，不能工作。

因此我们选用优质中碳钢制造。

主轴中间要留有水道，以便于冷却水进入活塞内孔进行冷却。

基于此我们可大致做出示意图如图所示图水道应先全部钻通后，再用金属堵住图中封闭处。

与扇形活塞配合处的尺寸按扇形活塞的内径去做即可，但其尺寸精度要求相当高，再有就是位置精度要求也较高，这也给加工带来了定的困难。

轴径最大处主要是用于定位左右两气缸用的，其尺寸决定了两气缸的相对位移以及连杆的宽度，可定为。

这样再减掉又端盖厚度之后仍有的宽度，这已经可以满足连杆的强度要求了。

主轴各主要尺寸及公差要求可参照主轴零件图。

.气缸端盖及轴承盖的设计气缸端盖缸盖的设计是按照气缸体的配合要求进行的，在设计中，力求简单。

但是注意考虑以下几点要求．配合要求气缸端盖与气缸的配合，气缸端盖与轴承的配合。

．密封要求气缸端盖与气缸的密封，气缸端盖与轴承盖的密封．冷却水道的布置由此我们初步设计如下气缸端盖的示意图如图所示图首先在配合要求上，缸盖与活塞的密封是静配合，但是其端面直接与扇形活塞相接触，为了减少摩擦就要求其端面尺寸精度要求较高些。

而与轴承端盖的配合就要考虑怎样防止水流进轴承里面，因此尺寸精度也有相应的要求。

所有的端盖的连接均靠螺栓锁定。

其次密封方面，气缸端盖与气缸的密封采用的垫片是双金属层的金属粘覆密封垫片，能耐高温，密封性能好而与轴承端盖的密封采用的是型橡胶圈密封，密封性能好，不会造成冷却水泄漏到轴承里面去，影响轴承的使用性能及寿命。

最后水道的布置在气缸端盖上，呈环形分布，因为在扇形活塞摆动时，会与气缸端盖进行摩擦，以及可燃气体燃烧时产生热量。

因此这侧属于高温区，至于冷却水的循环，将在下文的冷却系统中做详细介绍。

气缸端盖具体尺寸请参照零件图纸。

轴承端盖为了防止轴承在承受轴向负荷时产生轴向移动，轴承在轴上和外南宁孔内都应用轴向定位装置。

轴承在轴上和外壳孔内定位方式的选择，取决于作用在轴上负荷的大小和方向，轴承的转速，轴承的类型，轴承在轴上的位置等。

轴向负荷越大，轴承转速越高，轴向定位应越可靠。

端盖定位用于所有类型的向心轴承和角接触轴承，在轴承转速较高轴向负荷较大的情况下使用。

端盖用螺钉定位压紧轴承外圈，端盖也可以做成迷宫式的密封装置。

轴承端盖主要是为了密封轴承而设计的，但他还起到了密封水道的功能，因此需要采用型橡胶圈密封，防止冷却水泄漏到轴承里面去。

示意图如图所示图其中上通孔为进水口，冷却水由此进在气缸端盖水道内环流周后从下出水口流出。

轴承端盖具体的设计请参见轴承轴承端盖零件图，在此就不详细画出。

.装配草图现在我们活动缸壁双联缸式摆动发动机的大体结构设计已经完成，下面我们就来看看总的装配示意图，如图图和图。

详细的总装配图请见附录。

图主视图图俯视图图左视图润滑系统.润滑的作用与设计要求内燃机润滑系统的主要作用是将定数量的清洁润滑油送到各摩擦部位，以润滑冷却和净化摩擦表面。

个良好的润滑系统必须具备以下几个条件．有布置合理的油路，使内燃机所有的摩擦部位都能得到润滑。

．当内燃机在允许的工况和环境条件下，在内燃机允许的倾斜范围内，仍有适当的润滑油压力温度和足够的循环油量，以保证摩擦表面的润滑。

．进入摩擦部位的润滑油应清洁。

．内燃机经启动，各摩擦部位应能够立即充满润滑油。

也可在启动前将润滑油预先压入各摩擦部位进行润滑。

.几种常见的润滑方式根据内燃机类型和润滑部位不同，采用不同的润滑方式，主要有以下种．压力循环润滑即润滑油是在机油泵作用下以定的压力注入摩擦部位。

常用于承受较大负荷的摩擦表面，如轴承轴套等。

．飞溅润滑润滑油溅于摩擦表面上。

常用于那些压力送油难以到达，或承受负荷不大的摩擦部位，如气缸壁齿轮凸轮等。

．油雾润滑油雾附着于摩擦表面周围，积多后渗入摩擦部位。

常用于承受负荷较小或相对运动速度不大的摩擦部位，如气门调整螺钉球头气门杆顶端与摇臂之间等处。

．压力间歇润滑润滑油在微量机油泵作用下定期注入摩擦部位。

常用于曲轴箱扫气二冲程发动机的轴承及大型柴油机气缸壁等。

．掺混润滑润滑油以定比例掺混在汽油中，在燃料经化油器时呈雾状进人曲轴箱，借此掺混的油雾来润滑摩擦部位。

常用于摩托车和其他小型曲轴箱扫气二冲程汽油机的摩擦部位。

除了个别情况采用单的润滑方式例如二冲程摩托车汽油机采用掺混润滑外，大多数内燃机的润滑系统都是采用压力循环润滑飞溅润滑和油雾润滑的复合形式。

这是因为内燃机是各类机械中润滑条件最困难的种。

.润滑系统的设计对于作者设计的发动机而言，我们主要考虑几个主要相对运动的零件润滑，即连杆主轴与主轴轴承扇形活塞曲轴与曲轴轴承的润滑。

.连杆润滑由于整个连杆裸露在气缸体的外面，因此不能采用通常的飞溅方式润滑，只能在定期地往连杆注油孔挤压机油进行润滑。

虽然这种润滑效果比较差，但是由于此发动机还处于试验阶段，不会作大负荷长时间的工作，基于结构简单考虑后还是采用此法。

我们可以在连杆大头及小头内挖个小的储油槽，以便更大程度上地减少注油次数，提高效率。

当然今后我们可以对其结构进行改造，将整个连杆机构并入个气缸体内。

.主轴与主轴轴承的润滑对于主轴与支承主轴的主轴轴承来说，由于主轴轴承所受到的力比较简单的，不会特别大。

再加上我们在气缸端盖上设有水道，故如果要在气缸端盖上开专门的润滑油路，还要考虑水的密封问题，这样整个结构又会显得比较复杂。

因此我们暂定为定期将轴承端盖打开，朝滚动轴承添加黄油或机油进行润滑即可。

.曲轴与曲轴轴承的润滑对于曲轴轴承来说，我们在设计轴承座的时候已经在轴承座的上盖预置了螺纹孔，这样我们便可在轴承座上安装油杯。

我们只须随着需要朝轴承座里添加润滑机油。

而曲轴销的润滑刚可从连杆上得到润滑.扇形活塞的润滑在气缸内扇形活塞的润滑方面，采用的是掺混润滑，和上述所提到的二冲程摩托车的发动机样，把机油和汽油以定的比例混合，就可以对活塞起到润滑作用。

而且也省去了开通油道的烦恼。

所以对于本设计整个发动机而言，润滑方式有溅油润滑又有掺混润滑，故属于复合润滑方式。

虽然说润滑效果及效率不是很好，但能满足通常的要求即可。

由于润滑系统只是发动机结构的个辅助构件，因此在设计时可能会略显简单点。

但由于我们只是对新产品开发的初步探讨。

势必会有不合理的地方，这将在今后的改进中进行重新考虑。

冷却系统发动机工作时，燃烧气体的最高温度达度，使直接与燃烧气体相接触的零件如活塞气缸端盖气缸等强烈受热。

如果不采取适当的冷却措施，将会产生系列严重后果．各受热件将要达到很高的温度，使金属的强度显著下降，以致发生变形破坏。

．零件受热后要膨胀。

温度越高，膨胀量越大，以致破坏零件之间的正常合间隙。

常见的活塞卡列在气缸中的现象，温度太高就是其中个主要原因。

．润滑油在高温下容易氧化变质，使粘度降低，不利于摩擦表面形成油膜，润滑油使用期限缩短，消耗量增加。

．新鲜气体进入气缸之前受到高温机件的加热后，比容增加，每次被吸入气缸的气体重量减少，使内燃机功率下降，而且还会导致混合气体燃烧不正常。

由此可见，不进行冷却，内燃机就不能正常工作，所以冷却系统是内燃机正常工作所必需的。

但是，过度冷却也是极其有害的。

因为将执量散发到大气中去，必然消耗部分燃料所发出的热能，这就会降低内燃机的输出功率。

不仅如此，内燃机在过冷的情况下运转时，可燃混合气体不能很好地形成和燃烧机油在低温时粘度增高，零件运动的摩擦阻力增加。

降低零件的使用寿命。

因此，冷却系统的作用就是保持内燃机最适宜工作的温度范围。

采用水冷却时，冷却水温度应在摄氏度之间采用空气冷却时，铝气缸壁的允许温度为摄氏度，铝气缸盖则为摄氏度。

本文主要采用的冷却方法为水冷却。

.传统发动机水冷却系统的组成水冷却系统是用水做为介质冷却内燃机，然后再将热传给空气。

这种冷却方法的优点是冷却比较均匀。

目前用得最为广泛的水冷却采用的是强制循环式的水冷却。

它主要是由以下几个部件组成的.散热器散热器的功用是将水的热量散发给外界大气，因此必须有足够的散热面积，并用导热性好的材料制造。

.风扇风扇通常装在散热器后面。

风扇放置时，把散热器周围的热空气抽走，冷空气通过散热器芯部提高了散热器的散热能力，使流过芯部的冷却水很快得到冷却。

.水泵水泵与风扇安装在同根轴上，它的功用是迫使冷却水在冷却系统内作循环流动。

目前在内燃机上应用最广泛的是离心式水泵，因为它具有结构简单尺寸小排量大工作可靠。

当水泵因故障而停止工作时，其结构不妨碍水在冷却系统内的自然循环等优点。

.冷却强度的调整装置在强制循环式水冷却系统中，可用节温器来改变流过散热器的冷却水的循环量，以自动调节冷却强度。

般节温器安装在气缸盖出水口处。

.冷却系统的设计考虑到结构的紧凑性，我们只在主轴上活塞内孔以及在气缸端盖上留出水道，而没有在装配图上绘制出强制循环式水冷却所必需的水泵散热器以及风扇。

.气缸端盖的冷却冷却水的走向见图所示气缸端盖实体按逆时针旋转度后所形成的图形。

图由上图我们可知，冷却水从端盖的上方进入，流经整个气缸端盖内腔后从端盖下方流出。

这样可以很好地对气缸端盖及扇形活塞壁进行冷却。

.扇形活塞内部的冷却主轴及扇形活塞内部冷却水的流向如图所示图由上图，我们可以清楚地看到，冷却水经主轴左端水道流入，流经扇形活塞内腔后又进入主轴水道，流向另扇形活塞内腔。

最后从主轴右端水道流出。

七总结通过将近三个月的艰心分析和设计，本次的毕业设计也已接近尾声。

在这次发动机的设计中，我学到了很多东西，毕竟对于自己这次设计是从零开始的从小到大从不会到自己设计的个新过程，也是锻炼自己的个好机会。

在设计过程中的许多