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湖南农业大学东方科技学院毕

业论文

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湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计)开题论证审批表

学生姓名张海滨学号2

年级专业及班级2010级专业(四)班

指导教师及职称董亮副教授开题时间20１3年12月5日

毕业论文（设计)题目柴油机曲轴的加工工艺及夹具设计

一、选题的依据及意义:

曲轴是发动机对外输出动力的核心部件，是驱动车、船等运输工具的重要动力来源。曲轴的功

用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩，用以驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他

辅助装置。曲轴的工作情况是极其复杂的，它是在周期变化的燃气作用力、往复运动和旋转运动惯性

力及它们的力矩作用下工作的,因此承受着扭转和弯曲的复杂应力。

曲轴是内燃机中承受冲击载荷传递动力的关键零件，也是内燃机五大件(机体、缸盖、曲轴、

凸轮轴、连杆）中最难以保证加工质量的零件，发动机曲轴作为重要运动部件，同时因曲轴工况及其

恶劣，因而对曲轴材料、曲轴尺寸精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求十分严格。

其中任何一个环节的质量对曲轴的寿命和整机的可靠性都有很大的影响。因此世界各国对曲轴的加工

都十分重视，不断地改进曲轴加工工艺,最大可能地提高曲轴寿命。在大批量生产的条件下，传统工

艺已不能满足当前设计和生产需求,在长时间、高速运转下，曲轴极容易过早出现失效或断裂，严重

影响曲轴的寿命和整机可靠性。曲轴的主要失效形式是轴颈磨损和疲劳断裂,内燃机曲轴部分的结构

形状和主要尺寸对内燃机曲轴的抗弯疲劳强度和扭转刚度有重要影响，因而在内燃机曲轴设计时,必

须对内燃机的结构强度问题予以充分重视。

二、国内外研究现状及发展趋势:

2.1国内外曲轴加工技术的现状

目前车用发动机曲轴材质主要有球墨铸铁和钢两类。由于球墨铸铁曲轴成本只有调资钢曲轴成

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。据统计资料显示,车用发动机曲轴采用球墨铸铁材质的比例在美国为90%，英

国为８５%,日本为60％，此为,德国比利时等国家也已经大批量采用。国内采用球墨铸铁曲轴的趋势

则更加明显，中小型功率柴油机曲轴８5％以上采用球墨铸铁，而功率在160KW以上发动机曲轴多采

用锻钢曲轴。

2．2国内外曲轴加工技术展望

美国,德国，日本等汽车工业发达国家都致力于开发绿色环保、高性能发动机，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,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。

三、本课题研究内容

3.１曲轴结构设计

3．１.1曲轴的材料

根据曲轴工作在发动机过程中承受弯曲、扭转、剪切、拉压等交变应力,要求具有较高的抗拉强

度、疲劳强度、表面强度及耐磨性，芯部具有一定的韧性。即具有很高的疲劳强度、耐磨性和高淬透

性，且进行强化处理时变形小，高温下具有高的蠕变强度。

随着发动机性能的提高，对曲轴的原材料及加工工艺提出新的要求，现代车用发动机曲轴材质主

要有球墨铸铁和钢两类。由于球墨铸铁曲轴成本只有调质钢曲轴成本1／３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应用。据统计资料显示,

车用发动机曲轴采用球墨铸铁材质的比例在美国为90%，英国为８5%,日本为6