08 机体与气缸盖的设计

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1、重庆工学院毕业论文机体与气缸盖的设计8缸盖和缸体结构设计8.1气缸盖设计气缸盖是发动机的重要零件之一。它承受很高的机械负荷和热负荷，而且几何形状复杂，各部分受热不均。气缸盖内表面受炽热燃气的作用，外表面则受冷却空气的吹刷。因此，在气缸盖中存在着较大的热应力，有时还产生较大的变形。气缸盖的设计要求1）气缸盖应根据混合气形成和燃烧方式布置出合理的燃烧室、气门和性能良好的气道，力求使发动机性能良好。2）气缸盖各部分温度应尽可能均匀分布，工作温度应不超过其材料的临界温度，在整个工作温度范围内均有足够的强度。

2、3）气缸盖散热片表面积的大小应与散出的热量相适应。4）发动机工作时，气缸盖不发生变形。5）气缸盖应有良好的工艺性。8.1.1气缸盖的材料气缸盖的材料应具有良好的导热性和耐热性，在高温时能保持必要的强度。摩托车发动机气缸盖材料一般都采用铝合金铸造，铝合金密度小，导热性好．热导率约为铸铁的2～3倍，且铸造性能也较好，有可能铸成节距较小、高度较高的散热片。本设计中采用ZL105来铸造缸盖。8.1.2气缸盖的散热风冷发动机散热片所散走的热量占全部散出热量的85％～90％，其散热面积主要由气缸盖、气缸体上的散

3、热面组成，约占总散热面的90％～95％，其余表面散出的热量不大于10％～15％，因此，在确定发动机散热表面积时，只考虑气缸盖和气缸体的散热表面积，而不考虑其他部分的散热表面积。可以用比散热表面积评价散热表面积是否足够。对于摩托车发动机单位功率散热表面积为250～700cm2／kw，升排量散热表面积为3000～8000cm2／L。由于气缸盖散出的热量比较多，因此散热片的温度较高，为使整个气缸盖的温度均匀分布并获得最低平均温度，通常摩托车发动机气缸盖散热面积为总散热面积的60％～65％，而气缸体的散热面

4、积为35％～40％。但是，由于在气缸盖上布置较多的散热片有困难，因此，一般气缸盖上散热片的高度设计得较高，为40～60mm。8.1.3气缸盖散热片的布置重庆工学院毕业论文机体与气缸盖的设计气缸盖上散热片采用横向布置方式，散热片在进排气道壁、火花塞的位置成水平布置，散热片与气缸盖上其他散热片肋条相连，使热量能在散热片上合理分配，而且也可以对冷却空气有导向作用，减小气道阻力。8.1.4提高气缸盖刚度、强度的措施气缸盖的变形会加速气门座剧烈磨损、气门导管咬死、气缸密封性以及摇臂室与气缸盖结合面密封性破坏。

5、因此，除要求气缸盖有良好的散热性能外，还得有足够的刚度。提高气缸盖刚度、强度可采用下列措施：1）防止热变形。为防止热变形和出现裂纹，使其温度均匀，在设计时两气门之间的宽度不宜太小，应在大于5mm，约为气缸直径的5％～12％。2）造当地增加气缸盖底面的厚度。适当地增加气缸盖底面的厚度既可增加刚度，又可增大气缸盖底面热流截面积，使螺栓的固紧力可以经摇臂轴、摇臂座传到气缸盖底面，而固定火花塞用的螺栓孔壁也应与气缸盖底面相连，以免气缸盖底面变形。3）气缸盖要有足够的刚度。在螺栓作用下，气缸盖底部的压力分布要

6、均匀，保证气缸盖与气缸体间的密封。4）在铸造条件允许时，应尽可能使摇臂室、摇臂座、气门间纵向散热片、螺栓孔壁、火花塞座、进排气管壁和气缸盖底面铸成一体，形成刚度好的箱形结构。5）为了布置更多的散热片，进、排气道可设计成高而窄的结构，并使进、排气道尽可能短些。8.2气缸体设计气缸与气缸盖、活塞形成工作循环的空间，并对活塞起导向作用。发动机工作时，在气体燃烧压力和缸壁内外温差的作用下，气缸体受到相当大的机械应力和热应力。此外，活塞组对气缸的侧压力和滑动摩擦，使气缸体发生磨损。风冷发动机的气缸体也是热负荷

7、较高的零件，由于受到气缸体结构及冷却气流环绕气缸流动的影响，气缸体上、中、下部及四周的温度分布很不均匀，这使得气缸体变形较大，如果气缸本身润滑条件较差，就会加剧气缸的磨损，增加机油的消耗量。风冷发动机的最高温度位置是在当活塞运动至上止点时，第一道活塞环所对应的出风口。为保证气缸体能可靠地工作，气缸体背风面上部区域的温度不宜超过180～200℃，并且沿气缸体上、下部温差一般不超过30～70℃。气缸体滑四周的温差很重要，温差越大，造成气缸体的变形也越大，磨损增加。因此要求散热片对气流的阻力应尽可能小。气

8、缸体的设计要求有：l）要有足够的强度，以承受高温高压下的机械应力和热应力。应有足够的刚重庆工学院毕业论文机体与气缸盖的设计度．以保证在任何情况下气缸体的变形较小。2）要有良好的抗磨性能。其内表面有一定的珩磨沟纹和贮油孔隙，以保证可靠的润滑。3）气缸套的结构设计和材料选择，应避免拉缸或咬缸。4）气缸体应制造简单，维修方便，价格低廉。8.2.1缸体结构设计气缸体采用单体式，曲轴箱设计成隧道式，使曲轴箱保持有一定的刚度。气缸体的结构为压入式气缸体，气缸套为合金铸铁制造，压入