爱华网一、选题的依据及意义：
纵观我国汽车制造业的发展，解放以前，我国使用的汽车全靠进口，解放后，我建成了第一家汽车制造厂，开始了生产解放牌汽车。随后又建成第二家汽车制造厂，生产东风牌汽车。目前我国生产和组装汽车的工厂共有120多家，20世纪90年代以来，我国的汽车产量实现了两次突破，然而在加入WTO之后，中国的汽车工业不仅要面对国内企业的竞争，更多的是要承受国外先进技术、理念、管理、营销的强烈冲击。但实质上，技术的创新才是这种冲击的核心力量，也是市场竞争的关键。
当前，我国能源趋于紧张、环境压力加大，汽车工业的可持续发展遭遇挑战，为能够有效的节能，我们采取的措施是减少燃油消耗、降低排放、开发新型动力源。改善汽车的稳定性和减小噪音、振动等，为了能够达到节能减排的，我们必须在汽车设计上有所创新，发展轻量化汽车，汽车零部件的优化，以及轻量化材料等，而我所研究的曲轴设计也将是实现汽车轻量化重要零部件。
作为汽车心脏(发动机)是全车的重中之重，而曲轴是发动机的关键零件，其尺寸大小在很大程度上影响着发动机的外形尺寸和重量，以及其工作可靠性和寿命。曲轴破损可能引起其他零件的严重破损。随着内燃机的发展，对曲轴工作条件愈加苛刻了，必须在设计上正确的选择曲轴的结构形式与尺寸、材料与工艺，来获得技术经济效果。曲轴的基本工作载荷是弯曲载荷和扭转载荷；对不平衡的发动机曲轴还承受内弯矩和剪力，未采取扭转振动减振措施的曲轴还可能作用着幅度值较大的扭转振动弹性力矩。这些载荷是有交变性的，可能引起曲周疲劳失效。实践表明，弯曲载荷具有决定性作用，弯曲载荷失效是主要的破坏形式。因此，曲轴结构强度的研究重点是弯曲疲劳强度，曲轴设计上要致力于提高曲轴的疲劳强度。曲轴是发动机去柄连杆机构的主要组成部分、三大运动件之一，是主要的传力件。他的作用是吧气缸中所做的功，通过活塞连杆汇总以后旋转运动形式输出，因此曲轴的尺寸与发动机整体尺寸和重量有很大的关系，故曲轴设计必须与发动机总体设计一起考虑。而曲轴有事一根连续曲梁，结构形状复杂，刚性差，材质要求严，制造要求高，是发动机造价最贵的机件，据上述看出曲轴设计的重要性，本课题主要通过x2110N-15型农用柴油机曲轴设计研究，设计出合理的曲轴。
二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：
2.1?国内曲轴研究现状????
目前外国汽车发动机曲轴材料主要有球墨铸铁和锻钢钢两类。由于球墨铸铁曲轴成本只有锻钢曲轴成本的三分之一左右，且球墨铸铁的切削性能良好，可获得较理想的结构形状，并且和钢质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，硬度和耐磨性，所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛的应用。据资料显示，我国使用球墨铸铁曲轴情况比国外更加明显，多使用在中小型柴油机发动机曲轴上，少量用在功率比较大的发动机曲轴采用锻钢曲轴。
x2110N-15型农用柴油机曲轴设计_曲轴材料
我国曲轴的的加工工艺，球墨铸铁曲轴与锻钢曲轴加工有所不同，首先球墨铸铁曲轴采用双联外加预脱硫的熔炼方法，国外引进气流冲击造型工艺取代了粘土砂型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，且工艺制作的砂型有无反弹变形等特点，对于多拐曲轴尤为重要。可是，引进整条进气冲击造型生产线的很少，所以我国曲轴的研究可以往这方面发展，另外，国内曲轴上产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈及拐颈，工序的质量稳定性差，容易产生较大的内应力，难以达到合理的加工余量。一般精加工采用MQ8260等曲轴磨床粗磨-?半精磨-精磨-抛光，通常靠手工操作，加工质量不稳定。各大厂家意识到形式的严峻，纷纷进行了技术的改造，引进国外许多先进设备和技术，进展速度很快，目前，这些设备和技术都要依赖进口，就现情况我国需研究出属于自己的加工曲轴的生产线。
我国汽车发动机曲轴制造业面临问题，曲轴品种繁多，却小批量生产，生产成本较高，需要降低生产成本，加工方面出现技术上的困难，加工过程中要考虑环境保护问题。我国曲轴研究曲轴制造，需要解决所面临的问题，能够生产出高性能曲轴。2.2??国外曲轴研究状况
汽车工业在发达国家都致力于开发绿色环保、高性能的发动机，所以目前各个厂家采用发动机增压、扩缸及提高转速来提高功率的方法，使得曲轴的各轴颈要在很高的比压下高速转动，发动机正向增压、增压中冷、大功率、高可靠性、低排放方向发展。曲轴作为发动机的心脏，正面临着安全性和可靠性的严峻挑战，所以传统材料和制造工业已无法满足其功能要求，市场对曲轴材质以及毛胚加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等都要求都非常严格。
据国外资料介绍，球墨铸铁曲轴采用圆角滚压工艺与离子淡化结合使用进行复合强化，可使曲轴的抗疲劳强度提高130%以上。在曲轴加工方面，研究出了CBN数控机床，可以一次夹磨削全部曲轴主轴颈和连杆轴颈。日本TOYADA工机、德国勇克（JUNKER）、德国NAXOS等生产的此类数控磨床都是比较成熟的设备。介绍一下日本TOYADA工机开发生产GF70M-T曲轴磨床的性能：该机床是为了满足多品种、低成本、高精度、大批量生产需要而设计的数控曲轴磨床，应用工件回转和砂轮进给伺服联动控制技术，可以一次装夹而不改变曲轴回转中心即可完成所有轴颈的磨削，包括随动跟踪磨削连杆轴颈；采用静压主轴、静压导轨、静压进给丝杠（砂轮头架）和线性光栅闭环控制，使用?TOYADA工机生产的GC50?CNC控制系统，磨削轴颈圆度精度可达到0.002mm；采用CBN砂轮，磨削线速度高达120m/s，配双砂轮头架，磨削效率极高。曲轴加工中刀具材料多样化切削刀具性能的提高为高效、高速加工发展提供了可能性，除了高速钢、硬质合金以外，超硬材料的发展起到了重要的作用。PCD、PCBN为难加工材料的切削、干切削、硬切削等的加工创造了条件。
x2110N-15型农用柴油机曲轴设计_曲轴材料
据德国NAXOS磨床厂的资料显示，采用CBN砂轮加工时间通常可缩短50%，而加工费用可节约50%以上。?结语以上主要从曲轴机械加工方面论述了曲轴加工的进展，由此可得出以下结论：曲轴多刀车削工艺将逐步退出历史舞台，尽管这一时期较长；高速高效加工在曲轴制造业已有相当程度的应用；适合于多品种、小批量的复合加工技术是今后曲轴加工的一个发展方向；切削刀具性能的提高为高效、高速、复合加工发展提供了技术保障。
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一、?本课题研究内容
2.1设计要求：
1）在X6110柴油机的基础上进行改性设计。
2）改型后的X2110N-15型柴油机的主要结构和性能参数为：
???型式：直列、水冷、四冲程、直喷式
???汽缸数：2
???缸径行程（mm）：110x130
???标定功率/转速（km/r/min）：22/1548
???标定工况燃油消耗率（g/km*h)：<231
???机油消耗率（g/km*h）：2.71（磨合后为2.04）
3）在满足上述性能指标的前提下进行柴油机的曲轴设计。
2.2设计内容：
1、毕业实习
2、查阅相关资料，并翻译1200字汉字以上外文资料。
3、完成开题报告
4、查阅相关资料，确定曲轴设计方案，进行发动机曲轴设计。
5、用计算机完成曲轴总体，零件相关制图（A0?图纸一张??A1图纸?一张?A2?图纸两张）
6、根据上述设计内容撰写设计说明书。
7、毕业设计答辩。
三、本课题研究方案
1、仔细阅读《内燃机学》、《柴油机曲轴设计手册》、《汽车构造》、《汽车发动机原理》，详细掌握曲轴的结构类型，主要有平衡类型、支撑类型。熟知与曲轴相关的各系统的运动及工作状况。
2、针对倒是提出的x2110N-15农用柴油发动机的特点和用途，以及给定的参数对曲轴的结构设计于基本尺寸的确定。设计步骤如下:
???1)曲轴材料的确定，应考虑发动机的用途及强化程度，x2110N-15农用柴油发动机使用于农业发动机工作比较频繁，在保证曲轴有足够强度的情况下，以铁代替钢，以铸代替锻。另外，球墨铸铁曲轴中的球状石墨对减磨性能有一定的好处，所以球墨铸铁曲轴的耐磨性要比锻钢曲轴的好，所以我们选用球墨铸铁作为曲轴的原材料。
???2）曲轴结构形式的确定：有整体式、组合式。
???3）曲柄臂采用普通式，与普通的曲柄臂式曲轴相比，圆盘式曲轴有如下优点：由于图盘式曲轴的跨距小，曲柄销与主轴颈的重叠大，因此曲轴的刚度大，刚度比相同曲柄销直径的曲柄臂式曲轴至少大40%。
???4)支承方式采用完全支承，曲轴主轴颈饰曲轴的支承部位，一般用轴承盖安装在曲轴箱的主轴承座扎中，主轴颈的漱口取决于曲轴的支承方式。
x2110N-15型农用柴油机曲轴设计_曲轴材料
???5）曲柄的排列方式，曲柄排列方式对各气缸的做功间隔时间有很大影响。设计时要考虑各缸的发火次序、发火均匀性、曲柄连杆机构受力均匀性、曲轴受力均匀性以及曲轴的扭振特性等因素。一般是沿圆周均匀的布置曲柄。
???6）确定主轴颈、连杆轴颈、曲柄臂椭圆形的高度与厚度、采用压力润滑分路供油、平衡重、飞轮。
3、曲轴的计算，曲轴的计算包括静力计算和疲劳计算，主要是疲劳计算，特别是疲劳计算中的弯曲疲劳计算。
四、研究目标、主要特色及工作进度：
4.1研究目标：在满足性能指标的前提下，根据改型后的X2110N-15型柴油机的主要结构和参数进去曲轴设计。
4.2工作进度：
五、参考文献：
1、《内燃机学》周龙保主编，?机械工业出版社?，2000年第二版。
2、《高速柴油机概念设计与实践》许道延?、丁贤华主编?，机械工业出版社?，2004年第一版。
3、《汽车发动机现代设计》徐兀编著?，人民交通出版社?，1995年第一版。
4、《柴油机曲轴设计手册》柴油机设计手册编辑委员会?，中国农业机械设计出版社。
5、《内燃机课程设计》高文志主编?，中国水利水电出版社?，2010年8月第一版。
6、《汽车构造》陈家瑞主编?，机械工业出版社?，2009年第三版。
7、《汽车发动机原理》吴建华主编?，机械工业出版社?，2011年第一版。
8、《机械制图》何铭新、?钱可强主编，?高等教育出版社，?2004年第五版。
9、林秉华.最新汽车设计实用手册[K].黑龙江：黑龙江人民出版社，2005.
