大众轿车发动机曲轴的热处理工艺设计-毕业设计论文.doc

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1、浙江工业大学博士学位论文毕业设计说明书课题名称：大众轿车发动机曲轴的热处理工艺设计学生姓名学号所在学院专业班级指导教师起讫时间：年月日～年月日18浙江机电职业技术学院毕业设计说明书大众轿车发动机曲轴的热处理工艺设计摘要轿车发动机曲轴承受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。35CrMo钢具有良好的综合力学性能和淬透性，曲轴的连杆轴颈表面淬透深度要求达到0.5～2mm。抗拉强度大于等于850MPa，屈服强度大于等于480MPa，延伸率大于等于12%，通过调质使曲轴心部硬度为33～45HRC，通过表面热处理使曲轴的连杆

2、轴颈表面硬度为53～58HRC。关键词：曲轴；35CrMo；正火；调质；高频淬火18浙江机电职业技术学院毕业设计说明书目录摘要I第1章发动机曲轴使用要求及选材21.1引言21.2曲轴结构分析及工艺要求31.3曲轴的服役条件与失效形式41.4曲轴的的选材5第2章发动机曲轴热处理工艺设计72.1预备热处理工艺72.2最终热处理工艺9第3章热处理设备的质量控制113.1热处理设备的使用113.2金相组织13第4章结论16参考文献17致谢1818浙江机电职业技术学院毕业设计说明书第1章发动机曲轴使用要求及选材1.1引言随着国内汽车需求旺盛，全球汽车市场中心向发展中国家转移、汽车零部件采购日益全球

3、化等等因素促进了中国整体汽车市场愈发作为中国工业发展支柱产业的地位。从2007-2010年，中国曲轴总产量分别为477万、642万、2633万和3100万支，其中剔除摩托车等单缸发动机曲轴，仍然达到450万、575万、1032万和1400万支。如图1-1所示发动机是汽车的心脏，而曲轴是发动机的关键零件，其性能好坏直接影响到汽车发动机的质量和寿命。曲轴在发动机中承受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。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。图1-1汽车发动机

4、18浙江机电职业技术学院毕业设计说明书1.2曲轴结构分析及工艺要求1.轿车发动机曲轴的结构形式该曲轴为整体式结构。它的毛坯出自整根浇注的钢料锻造的方法出来。整体式曲轴具有工作可靠，质量小等特点，而刚度和强度较高，加工表面也比较少。图1-2轿车发动机曲轴零件示意图轿车发动机曲轴采用全支承方式支承，其刚度较高，轴承摩擦损失较小。随着轴瓦材料承载能力的提高，全支承方式不会引起发动机长度增加的问题。2.轿车发动机曲轴的性能及技术要求（1）曲轴的性能要求曲轴的工作条件极其复杂，不仅承受缸内气体的作用力、往复直线运动质量惯性力及旋转运动质量惯性力引起的周期性变化的载荷，还要对外输出转矩，并伴有扭转振

5、动。为保证发动机可靠工作，曲轴必须具有：1.足够高的弯曲疲劳强度。主要是弯曲疲劳强度、扭转疲劳强度和功率输出端的静强度。弯曲载荷具有决定性的作用，弯曲疲劳失效是曲轴的主要破坏形式，破坏通常从应力集中处开始，即从主轴颈及曲柄销到曲柄臂的过渡圆角处，或从曲柄销的油道口边缘丌始。2.足够高的弯曲刚度和扭转刚度。目的是减少挠曲变形、提高曲轴的自振频率。曲轴弯曲刚度不足会加剧机体的纵向振动，产生附加应力，恶化连杆轴承和主轴承以至于活塞、连轲的工作条件，影响这些零件的工作可靠性和耐久性，甚至使局部应力过大而丌裂，曲轴扭转刚度不足，则会降低轴系扭振附加应力，加大传动机构的噪声和冲击载荷下的磨损。3.良

6、好的耐磨性，轴颈尺寸应能够满足轴承承载能力和润滑条件的要求。18浙江机电职业技术学院毕业设计说明书4.良好的平衡性。目的是尽可能地减少发动机的冲击和振动。5.尽可能少的材料和小的尺寸。曲轴是影响发动机外形尺寸和质量的主要零件之一。因此合理设计曲轴将对发动机总体性能产生非常大的影响。苛刻的工况决定了曲轴结构形状非常复杂，其横断面沿轴线方向急剧变化。因而应力分部极为不均，尤其在曲柄臂和曲轴颈的过渡圆角部分及油孔附近会产生严重的应力集中。长期工作运转后，有可能在应力集中区会产生破坏。弯曲和扭转疲劳断裂是曲轴的主要破坏形式，尤其是弯曲疲劳断裂最为常见。曲轴的曲柄销、主轴颈及其轴承副在高比压下高速

7、相对旋转，容易造成发热和烧损。综上可知，复杂工况下的曲轴的各项技术指标，强度、刚度、耐磨及轻巧等之间彼此制约，要想使其都达到最优显然是不可能的，这就要求在曲轴的结构、材料和工艺等三方面作出妥善的处理。（2）曲轴的工艺需求曲轴的工艺需求在结构设计和加工工艺正确、合理的条件下，主要考虑曲轴的材料强度。因此，必须根据发动机的用途及强化程度，正确地选用曲轴的材料。在保证曲轴有足够强度的前提下，尽可能地采用一般材料，以铸代锻，以铁代钢。作为曲