内燃机课程设计6200柴油机曲轴设计动力计算

图6 总切力与曲柄转角之间的关系

1.11曲柄销负荷RB（α）计算

RB(a)?R2BH(a)?R2BV(a) (MPa) （8）

曲柄销合力按照公式8计算，

式中:RBH(?)—曲柄销负荷水平分量，RBH(?)?pT(a)(MPa)；

RBV(a)—曲柄销负荷垂直分量

?RBV(a)?pN(a)?pr?,pr??mBR?2/(D2)(MPa)；

4 mB—连杆组算到大端的质量，kg。 曲柄销合力RB(a)与曲柄转角的关系见图7。

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图7 曲柄销负荷与曲柄转角的关系

1.12准确性校核

(?pT)cpFpR?106Ni? (KW) （9）

按照总切力曲线作准确性校核，根据总切曲线计算出平均切力，再按公式9进行计算，式中Fp表示活塞面积，单位是mm；(与给定功率进行比较，计算出误差。

2?p)Tcp表示平均切力，单位是Mpa。再将指示功率

Ni???(?pT)cpFpR?106=501.2382kw

Ni?Ni?= -3.27% Ni计算出来的误差在5%以内，符合要求。

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2 曲轴设计计算

2.1曲轴各部尺寸比例

曲轴参数 缸心距L0（四冲程） 曲柄销直径dP 曲柄销空心孔径dpo 曲柄销有效长度Lcp 主轴颈直径dj 主轴颈空心孔径djo 主轴颈有效长度Lcj 曲臂厚h 曲臂宽b 过渡圆角半径r

在初步定出曲轴的尺寸后，应立即作曲柄销和主轴颈最大比压验算：

单位：mm 320 150 64 94 160 64 90 68 310 10 pmax?曲轴销

pz?4dpLp?D2?33.56MPa

pmax?主轴颈

qpz42djLjD2?18.70MPa

式中：Pz—最大燃烧压力，Mpa； D—气径直径，mm；

dp,dj—曲柄销及主曲颈直径，mm;

LP ,Lj—曲柄销及主轴颈有效长度，mm（考虑了过渡圆角的影响）；

q—考虑相邻缸的影响系数。四冲程q≤1.25；二冲程q≤1.50，式中q=1.2。

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2.2曲轴船规验算

我国船舶检验局“钢质海船入级与建造规范（2006）”对船舶柴油机曲轴有如下规定：对整锻、铸造、半组合或全组合曲轴的主轴颈及曲柄销，其最小直径d 如下计算。曲轴材料选用铸钢。 对锻钢、铸钢、合金钢材料的曲轴： d?3D2?AaBPz(L?LP)?CarpiS??149.2mm

?b?16065()590式中: D—气缸直径，D=200mm；

S—活塞行程，S=270mm；

L—相邻两主轴承中心线间的距离，L=320mm； LP—曲柄销的有效长度，LP=90mm； Pz—最高燃烧压力，Pz=12.5MPa；

Pi—平均指示压力，Pi?120ni?1.97MPa Vsni Ni—由总切力得到的指示功率，Ni=501.2382kW； Vs—每缸的工作容积，Vs??D2S4???2002?2704?10-6?8.48L；

n—柴油机转速，n=600r/min； i —气缸数，i=6；

σb—材料标定抗拉强度下限值，σb=500MPa；

A—系数，对直列式单作用柴油机，A=0.50； C—系数，对直列式单作用四冲程柴油机，C=2.553； αB—弯曲应力集中系数，对于原机型的曲轴，αB=3..39；

rp—过渡圆角半径，rp=10mm； dp—曲柄销直径，dp=130mm； b—曲臂宽，b=200mm；

e—轴颈的重叠量，e=（dp+dj）/2-S/2=0； αr—扭转应力集中系数，

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