缸体设计指南.ppt

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1、1缸体设计指南2目录1、简述2、功能3、结构4、设计要点3.1结构形式3.2主要零件4.1整机布置4.2结构强度和刚度4.3冷却问题4.4通风要求4.5减轻重量35、设计步骤5.1结构参数的确定5.2主要零部件设计5.2.1气缸体曲轴箱水套油路回油和通风砂芯轮系的布置45.2.2缸套5.2.3框架5.2.4主轴承盖51、简述就目前公司对商用车的发展规划，结合商用车搭载柴油发动机的设计开发趋势，编写此缸体设计指南。本指南主要涉及：商用车搭载的柴油发动机缸体的功能、结构、工艺、材料、设计要点、设计步骤等诸多方面，并对缸体设计所引用的设计标准、基本参数的选用以及缸体

2、所需进行的实验、检测等进行规范、描述，从而统一商用车柴油发动机的设计和开发工作。62、功能缸体是发动机的外壳与骨架，缸体的内部与外部布置安装了发动机基本上所有主要零部件。缸体内部安装布置有：润滑油道、冷却水腔、曲柄连杆机构等；外部安装布置有：气缸盖总成、齿轮室（或链轮室）、飞轮壳（或变速箱总成）、机油冷却与滤清器、油底壳、机油收集器附件驱动轮系、悬置支架等零部件。73、结构3.1结构形式缸体结构一般分为：平分式曲轴中心线和缸体底平面在同一平面上；龙门式曲轴中心线与缸体底平面不在同一平面上；隧道式曲轴中心孔完全置于缸体内部。就结构强度而言，隧道式最佳，龙门式次之

3、，平分式最差；就结构形式而言，平分式最简单，龙门式次之，隧道是最复杂。商用车用柴油机的热负荷重、机械负荷重，并且工作运行环境较恶劣，因此商用车用柴油机缸体材料基本都是使用铸铁，设计上采用闭式水套结构，采用干式缸套或者湿式缸套，也有无缸套结构（如我们部门开发的第一款柴油机496A缸体）。83.2主要零件截止目前，我们部门开发并进入试制阶段的仅有496A型发动机；因此，在缸体主要零件部分仅就496A缸体进行简要的介绍。94、设计要点4.1整机布置整机布置大致概括为：发动机在整车上的布置、缸体上零部件的布置。发动机在整车上的布置由于发动机运转时产生振动，要求发动机上

4、的缸体等零部件与整车机舱内部各零部件之间必须保证有一定的间隙，设计经验值基本上为前后间隙25mm，上下间隙25mm，左右间隙19mm。缸体上零部件的布置缸体内部曲柄连杆机构等运动件与缸体之间最小间隙应保持在5mm以上；10缸体外部高压燃油泵、空调压缩机、动力转向泵、起动机、发电机等外围附件与缸体之间也应该保持一定的合理间隙。发动机悬置支架一般都固定在缸体上，因此必须在缸体上保证足够的外部空间来设计悬置支架的螺栓与定位用搭子。结合以上几方面条件约束，在缸体的布置设计阶段，应充分考虑到整车与发动机各零部件的空间布置情况。114.2结构强度与刚度柴油发动机的燃烧爆发

5、压力高，决定了缸体受力情况较为复杂。缸体拥有足够的强度和刚度，以保证缸体的几何形状、缸体与各零部件之间正确的配合关系，这显得尤为重要。缸体强度弱造成缸体过早形成裂纹、损坏；缸体刚度弱导致各受力部位产生变形，进而破坏各零部件间的合理的配合关系，加速零部件损坏、将低发动机性能、甚至损坏发动机。12如何在设计初期来分析、测算缸体的强度与刚度尽量避免上述情况的发生呢？合理借鉴设计经验值，成熟的经验帮助设计工作少走弯路，并且能够提高设计开发效率；对设计完成的缸体模型进行有限元分析，针对薄弱部位做出适当的修正，进而提高缸体的强度与刚度。134.3冷却问题柴油机的热负荷比汽

6、油机高,保证流向各个气缸的冷却水量与水温均匀一致十分必要；因此，设计出合理、高效的缸体水套是解决发动机冷却问题的先决条件。循环冷却水既要带走缸孔（或者缸套）内壁上的热量，又要保证不因过度冷却将低工质燃烧产生的热量。水套内不应该存在滞留水或水蒸气的死区，因此在有潜在产生这种死区的区域增加设计水孔通向缸盖。水套的设计也可以通过对设计模型进行换热系数、流速的分析，修正优化设计结构，改善缸体的冷却效果。144.4通风要求油气的来源缸体内高温润滑油产生蒸汽；燃烧室内部高温高压燃气,从活塞环口少量串入曲轴箱内部。为何要做通风结构设计？串入曲轴箱内部的油气使得内部压力升高，

7、失去与外界环境的压力平衡；压力失衡后油气外泄入大气，甚至会带出机油，严重时会影响发动机正常工作；15通风回油结构设计要点曲轴箱内压力要低于环境压力约25mbar左右；回油通道避开温度较高的排气侧，尽量设计在进气侧；通风管路将油气引入进气管路至燃烧室内烧掉。4.5减轻重量整车轻量化的设计趋势商用车柴油发动机的缸体材料是采用强度高、铸造性能好、成本低的铸铁，缸体的重量占整机重量的比例较大，约为40％左右。合理缸体结构、充分利用金属材料抗变形能力、保证刚度的前提下适当减小壁厚（铸铁缸体壁厚的经验数值为5mm）、减小缸体外形尺寸等措施，都是减轻缸体乃至整机重量的有效手

8、段。165、设计步骤5.1结构参数的确