汽车发动机润滑系统设计
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题目名称:赛马车用发动机润滑系统设计
任务内容(包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求)
内容:设计和开发润滑系统可以提高发动机在工作中的稳定性、经济性,另外在环保方面一定的改善。以哈飞赛马为参考车型,对润滑系统各零件、组件的结构进行设计以及相应零件的计算、校核。完成整个发动机润滑系统总图的绘制。
要求:(1)熟练操作autocad绘图软件;
(2)完成循环油量、机油压力等参数的计算,完成关键尺寸的计算校核;
(3)完成油底壳、机油泵以及相关零件二维图纸的绘制;
计划、时间安排:
2012年12月3日~2012年12月20日 调研、查阅资料,弄清该车型发动机润滑系统的总体结构搜集参考车型资料,学生撰写开题报告。
2012年12月21日 开题
2013年2月28日~3月13日 毕业实习,填写《实习日志》。
2013年3月14日~3月21日 撰写并上交《实习报告》、《实习日志》。
2013年3月14日~4月14 日 润滑系统相关参数、尺寸计算、校核,绘制部分零件图,撰写说明书。
2013年4月15日~4月16日 接受中期检查。
2013年4月17日~5月22日 绘制总图,完成设计说明书。
2013年5月22日~2012年5月25日 预答辩
2013年5月26日~2012年5月28日 说明书、图纸送审。提交并完成学术不端检测工作。
2013年5月29日~6月11日 完成检测不合格毕业设计(论文)复检工作。
2013年6月11日~6月14日 对论文进行修改,包括格式、中英文摘要等。
2013年6月10日 答辩,提交成绩和校级优秀毕业设计(论文)推荐工作。
2013年6月16日 资料的收集、整理和归档工作。
其中:
参考文献篇数:
说明书字数:
图纸张数:
10篇以上
6 000字以上
折合A0图纸3张,其中1张装配图,2张零件图
专业负责人意见
签名:
年 月 日
赛马车用发动机润滑系统设计
摘要
本设计拟以哈飞赛马为参考车型,设计出可以对发动机关键部位进行润滑的系统,目标是改良发动机的润滑系统,通过对各个关键零件摩擦的分析,如受力情况,承受转矩等,精确得出零件表面所需的机油油量,再参考润滑油的温升、油压、油速的非线形方程计算出最低循环油量,以满足每个运动单元拥有合适的润滑油量,改善发动机润滑的整体性能,降低发动机尾气中有害物质的排放和提高发动机的使用寿命和经济性。前期主要是调研、查阅资料,弄清路赛马型发动机润滑系统的总体结构,同时搜集参考车型资料和相关的重要参数。中期通过该车型及发动机的各项参数,查找相关设计手册,完成循环油量、机油压力等参数的计算,完成关键尺寸的计算和校核。然后根据所得的数据,运用autocad软件对油底壳、机油泵以及相关零件的二维图纸进行绘制,最后完成整个发动机润滑系统总图的绘制。
关键词 润滑;循环油量;机油压力
Simbo car engine lubrication system design
Abstract
The whole engine lubrication system is designed by Hafei simbo as a reference model. The purpose is optimize the engine lubrication system, the quantity of oil required for the accurate calculation of the friction surface, combined with the rise of temperature of the lubricating oil, oil pressure, oil velocity nonlinear equation of the minimum cycle of oil, to ensure that every element enough amount of lubricating oil, in order to improve the lubrication performance of the engine, reduce the engine emissions and improve fuel economy. Early mainly works is research and access to information, find out the overall structure of the simbo model engine lubrication system, at the same time collecting reference model data and related important parameters. Medium work is through the model and the parameters of engine, find related design manual, complete cycle parameters such as oil, engine oil pressure calculation, complete calculation and checking of key size. Then according to the data obtained, use autocad software to draw oil pan, oil pump and related parts.Finally draw the general layout engine lubrication system.
Keywords lubrication; the circulation oil volume; oil pressure
目录
摘要
Abstract
1 前言 1
1.1 润滑系统的组成及功用 1
1.2 润滑系统的工作原理及油路的确定 2
1.3 润滑系统的设计要求 3
1.4 润滑系统研究的意义与现状 3
2 发动机润滑系统主要参数计算 5
2.1 循环油量的计算 5
2.2 油道、油孔尺寸的确定 6
2.2.1 凸轮轴油孔尺寸 6
2.2.2 曲轴油孔尺寸 6
2.2.3 缸体油道尺寸 6
2.3 机油压力计算 6
2.3.1 关键轴承的机油流量计算 6
2.3.2 关键轴承处的机油压力计算 8
2.3.3 机油泵需要机油提供的机油压力 8
2.3.4 校核计算结果 10
3 机油泵的选择 12
3.1 机油泵的作用及种类 12
3.2 转子式机油泵的构造及工作原理 12
3.3 转子泵型号的确定 12
结论 14
参考文献 15
致谢 16
1 前言
发动机在正常工作时,发动机将燃料燃烧释放的热量转换为旋转的动力输出,在这过程中会有大量的相对运动的零部件产生摩擦,这样不但导致零件表面的磨损加速,情况严重的还会烧毁零件,导致发动机不能正常运作,而且还会增加发动机的功率损耗和机械损耗,致使发动机的寿命和经济性下降。所以,为了满足发动机工作的稳定性和可靠性,必须为发动机增设润滑系统。
发动机润滑系统的作用是给各个运动零部件的摩擦表面不间断的输送润滑油,来降低零件之间的摩擦和磨损,而且这些润滑油必须是干净的、合适压力和适宜温度的;流动的润滑油还能清除摩擦表面的磨屑、尘沙、积炭等杂质;此外,润滑油还能将零件表面摩擦所产生的热量带走,以冷却过热的零件,处于汽缸壁和活塞环的油膜还有密封的作用;润滑系统还可以降低工作噪音及防止零件表面生锈。
1.1 润滑系统的组成及功用
图1-1 发动机润滑系统实物图
1-油底壳 2-机油进油管 3-机油泵 4-主通道 5-缸套 6-缸盖冷却管 7-润滑摇臂油路
8-摇臂 9-到节温器的油管 10-到机油散热器的进油管 11-机油散热器出油管 12-节
温器 13-到机滤器的油管 14-机滤器 15-主油道 16-活塞冷却喷嘴 17-回油底壳的
油道和单向阀
机油泵 将机油通过集滤器从油底壳中吸出来,然后进行增压传送到主油道等各个油道中,最后到达需要润滑的零件表面,汽车发动机的机油泵的驱动多是依靠配气机构凸轮轴的螺旋齿轮进行传动的。
油底壳 用来盛放润滑油,大多发动机的油底壳还可以达到冷却机油的目的。
主油道 组成润滑系统的关键部分,位于缸体与缸盖上,是直接浇注而成的,功用是向各个需要润滑的零件表面运送润滑油。
机油滤清器 滤去机油中的金属屑沫及水分的其他杂质,使到各润滑部位的都是-干净清洁的润滑油。按过滤的精细程度,分粗机油滤清器和细机油滤清器,它们是并联在油道中。通过机油泵输送机油决大多数经过粗机油滤清器,只有很少部分经过细机油滤清器,但汽车每行使50km油被细机油滤清器滤清一边。
限压阀与旁通阀 限压阀可以限制机油泵输出的润滑油压力,当机油泵输送的机油油压超出安全或者限压范围,限压阀打开卸掉超载的压力。旁通阀与粗滤器并联在一起的,当粗滤器发生堵塞时,旁通阀在不断增大机油的压力下打开,机油泵输出的机油直接进入主油道 [1]。
机油泵收集器 收集油器处在机油壳底层,附带有粗滤网,可以过滤掉机油中较大的金属销屑等大颗粒杂质,防止其进入润滑系统。
1.2 润滑系统的工作原理及油路的确定
DA471发动机润滑系统采用的是压力润滑和飞溅润滑相结合的复合式润滑系统,在此系统中,曲轴的主轴颈、曲柄销、凸轮轴颈均采用压力润滑,其余部分则用飞溅润滑或润滑脂润滑。
图1-2 润滑系统整体油路模拟图 图1-3 润滑系统侧面油路图
机油依靠机油泵从油底壳中通过机油集滤器吸出,被吸出的机油经过机油滤清器过滤,然后在加压的状态下被输送往油道。由机油泵流出的机油流向两条不同的油路:一路约占总量10%的机油经过机油限压阀直接流入机油滤清器,滤去机油中的较小杂质后流回油底壳,当机油泵出口压力低于一定值,则进油限压阀不开,以保证进入主油道的机油压力。另一条注入主油道,通过五条并联的油道进入曲轴主轴径,然后经过曲轴上的斜向油道流入四道连杆轴颈,以此来润滑连杆轴颈;此外,连杆轴颈上还开有喷油口,当连杆大头对着凸轮轴一侧的与曲轴的连杆轴颈上的油道孔口相同时,机油即由此小孔喷向气缸壁及活塞等部位,以达到润滑活塞的目的,与此,活塞油环在与活塞的相对运动中会刮下一部分机油,这些机油一部分会回流到油底壳中,另外一部分则会经过连杆小头的油孔对活塞销进行润滑。还有一条油路会通过发动机缸体上的油道,垂直向上进入分布有油道的缸盖,一部分机油通过油道达到五个凸轮轴轴颈处,以完成凸轮轴颈的润滑,剩下的一部分润滑油会通过各个液压挺住油道、挺住间隙后,对配气机构的一些构成如气门组件、弹簧等进行飞溅润滑,最后再流回机油壳内[2]。润滑系统内机油流动途径见图1-2,1-3.
1.3 润滑系统的设计要求
随着科技经济的不断发展,而且在能源供应日趋紧张的现在,对现代发动机在性能、经济和环保等方面都有日趋严格的要求,所以优良的润滑系统需要具有以下列出的各种条件:
(1)润滑系统中零件之间的接触表面需要适当的压力和适当的润滑油量;
(2)过滤掉润滑油中的金属屑销,对机油的润滑达到自动化,而且可以不间断地维护,以使机油保持一定程度的洁净;
(3)具有良好的散热能力,可以控制机油温度,且能维持润滑油的温度在一个合适能够满足发动机正常工作的范围内;
(4)为了满足经济性,润滑系统在满足发动机正常工作的条件下使润滑油的消耗降低到最低,而且本身的机械功率损失也要降低到最少;
(5)润滑系统运行通畅稳定,不会出现或者极少出现油路不通和漏油情况;
(6)当发动机开始运转时,能够在较短的时间内,将润滑油传递到摩擦表面 [3]。
1.4 润滑系统研究的意义与现状
发动机是车辆动力的源泉,就好比心脏对于人,是非常重要的。发动机的组成机构复杂繁多,而其中运动零件之间由于冲击、往复、回转而产生的摩擦,会引发零件和机体的磨损,致使发动机功率损失增大,其经济性和动力性也会显著下降。而发动机润滑系统的出现很好的解决了这个棘手的问题,它将温度适宜且清洁干净的润滑油源源不断的供给到各个运动零件的摩擦表面,缓解了零件之间的剧烈摩擦,减少和避免了一些不必要的机械损失。科技的不断进步以及日益紧张的能源供需关系,使发动机关于环保及经济性等方面的发展越来越多的受到人们的关注,而如何提高发动机的抗磨特性就是这一方面需要研究的具体内容。通过实际调查以及实验证明,良好性能的润滑系统确实提高了发动机工作的可靠性,很大程度的降低了机械损失,提高了发动机的经济性,所以高性能润滑系统的设计研发显得越来越急迫了。
在各大汽车公司的汽车发动机设计中,降低润滑油量的消耗一直是一个着重关注的要点,而在中国,由于汽车工业起步的较晚,对发动机的研究设计尚处在起步阶段,对控制机油消耗这一方面更是没有得到相应的关注。经过实际测试,一台正常发动机平均以中速运转,在这一年里花费的润滑油费用大概是燃油费用的4%,另外,改善机油泵的传动效率也可以减少燃油的消耗,最高可以节省燃油消耗的3%左右[4]。从润滑油与环保的关系出发,分析相关的试验数据可以得出,发动机PM的产生与润滑油的消耗量有一定的关联。而现在中国的北京、郑州等几个大城相继出现的雾霾,使政府等有关部门更加重视对PM排放的严格监控,而现在日益增多的汽车,正是需要监控PM排放的一个对象。显然,开发研究性能更为优良的润滑系统,无论在经济方面还是环保方面,对发动机的影响都是巨大的。
提高润滑系统的性能,可以从以下几方面入手,首先对零件之间的磨损,摩擦的理论知识有充分的认识,然后将发动机作为一个整体,从整体出发到局部细节,精确分析影响零件磨损的主要因素和次要因素,得出结论;利用计算机软件建立恰当的油道网络图,通过输入参数,智能合理分配各个部件相应的润滑油量,以达到即满足发动机正常工作的润滑需要,又把机油的消耗降到最低的要求;另外机油的选择对提高润滑系统的性能也有很大的影响。目前, 德国、美国等一些有汽车工业基础国家对发动润滑系统的研究的主要方向是发动机润滑油分配系统的升级优化,更加合理的供油方式,研发出可靠适合的润滑滤清系统, 降低润滑油网络油道中的液压阻力, 提升机油泵的性能,使它能够精确把握各个关键耗油部位的情况和及时调整耗油部位的耗油特性以达到最佳且最低的油耗量。在中国,开发研究发动机润滑系统的并不多而且都很笼统,缺少对发动机润滑系统整体的特性分析与研究,而对润滑系统的研究分析主要体现在单独两个零件间的润滑分析,如连杆轴承摩擦副、齿轮泵中泵齿数量与机油压力的关系等 。
2 发动机润滑系统主要参数计算
表2-1 赛马车用DA471 发动机性能参数
参数
单位
数值
气缸数
4缸、直列
缸径
mm
71
冲程
mm
82
排量
l
1.299
额定转速
r/min
5700
超速转速
r/min
6500
额定功率
kW
62.5
最大扭矩时转速
r/min
4000
最大扭矩
N.m
108
配气系统
DOHC、16气门
2.1 循环油量的计算
发动机润滑系统的油路主要由主油道之前的供油系统以及主油道之后的耗油系统两大部分组成。精确的计算方法是把各个需要润滑部件的供油量以及损失油量相加而得,但是发动机的润滑系统结构复杂,将各个润滑部件的供油量计算出来并相加不仅非常繁琐,而且容易出错导致结果出现偏差。这里采用润滑系统循环油量的一种经验计算方法,发动机的循环油量可以根据发动机机油散热热量计算来确定。在机油的一个小时循环中,机油从发动机的气缸得到的热量约为气缸总热量的1.5~2%[5],表示为:
Qc =(0.015~0.02)Qf (kJ/h) (2-1)
式中,Qf—汽油机每小时产生的热量
Qf = / (kJ/h)
式中,Pe—汽油机功率;
—汽油机有效效率,汽油机=0.25。
由此得:Qc =(0.015~0.02) ×3600Pe/0.25=(216~288) Pe
通过查阅资料DA471发动机用润滑系的机油对活塞进行冷却,且通过机油散出的热量可达6%左右,则:
Qc = 0.06 ×3600Pe/0.25=864Pe(kJ/h)
这样,机油的循环量可用下式求得:
Vc= Qc/(.c.△t) (2-2)
其中:
—机油密度,一般取=0.85(kg/L);
c—机油的比热,通常c =1.7~2.1kJ/(kg·K);
△t—机油进出口温差,一般为8~15℃。
由DA471发动机的参数可知,发动机额定功率Pe=62.5 kW
将以上数据代入公式(2-2)得:
最大循环油量 Vc = 37 (L/min)
2.2 油道、油孔尺寸的确定
2.2.1 凸轮轴油孔尺寸
凸轮轴油孔尺寸的确定方法和曲轴的一样,油孔边缘必须光滑过度,以免撕破油膜,油孔直径一般等于0.1倍凸轮轴轴颈,根据DA471发动机参数可知,凸轮轴颈直径为25㎜,由此可得油孔直径为2.5㎜。
2.2.2 曲轴油孔尺寸
曲轴油孔的布置一般情况下,油孔中心线与垂线的夹角在30°左右,油孔不能离轴颈过度圆角太近,油孔直径一般不大于0.1倍主轴颈直径,但是最小不得小于5㎜,孔口不得有尖角锐边[6]。根据DA471发动机的参数可得,主轴颈直径D为48㎜,由于0.1D小于5㎜,所以油孔直径取6㎜。
2.2.3 缸体油道尺寸
缸体上主油道和分油道的孔径取决于流量的大小。由于缸体上的油孔L/D>4都是细长孔,根据细长孔流量计算公式可得:
(2-3)
— 孔的通流截面面积;
— 流经孔的机油流量;
— 进油口和出油口的压力差,m是由孔的长径比决定的指数,细长孔m=1;
K — 由孔的形状、尺寸、液体性质决定的系数,细长孔,由于孔径d是需要确定的数,所以系数K无法确定,从而导致d确定不了,通过参考其他相近的汽油机476Q和480,可知主油道的直径一般为14㎜,分油道的直径一般为5-8㎜,所以确定主油道为14㎜,分油道为6㎜。
2.3 机油压力计算
为了可靠的将机油送至各个润滑表面,在润滑系的主油道内必须建立起一定的机油压力。对发动机来说,曲轴主轴颈、连杆轴颈和凸轮轴颈是润滑的最关键部位。发动机机油泵所需要的机油压力可通过计算关键轴承的机油压力而得到,主要计算的轴承有曲轴轴承机油最小压力,连杆轴承机油最小压力以及凸轮轴承机油最小压力,然后通过比较得出轴承正常工作需要最小机油压力,再通过计算机油流动压力损失,最后相加得到发动机润滑系统正常工作需要的机油压力即机油泵所需要的机油压力。
2.3.1 关键轴承的机油流量计算
发动机的主轴、连杆轴以及凸轮轴都是悬浮在机油油膜上进行高速运的,在确定汽油机几何参数和汽油机相关属性的前提下,机油流量和机油压力呈线性关系。所以在求得相应轴承最小机油压力前,应该计算各个轴承的机油最小流量。
表2-2 DA471发动机润滑系部分参数[6]:
参数
主轴系
连杆轴系
凸轮轴系
径向间隙/mm
0.03
0.04
0.05
轴直径/mm
48
42
25
轴承承载宽度/mm
20
20
10
相对间隙 %
0.7
0.5
0.3
机油比热容/J·(kg·K)-1
2000
机油密度/kg·m-3
875
机油动力黏度/Pa·s
0.00875
可以用机油在流过轴承时温度升高值△t[7]的公式进行计算,
(2-4)
式中: △t=-,油膜平均温度=+△t/2
f-摩擦系数,f=+0.55ζ;对于b/d﹤1的情况,ζ=(b/d)1.5;
ω-转速,取最大转速6500r/min;
b-轴承宽度/mm;
d-轴的直径/mm;
c-润滑油的比热容/J·(kg·K)-1;
ρ-机油密度/kg·m-3;
η-机油的动力粘度;
ψ-相对间隙ψ=△/d,△ = D – d为轴承和轴颈的间隙;
p-轴承的工作压力,一般为15~18 MPa;
-表面传热系数[8],=80J/ ();
ν-轴与轴承之间的相对速度,式中:d为轴的直径,mm, n为轴颈转速, r/min
为了保证轴承正常工作,取,可由2-4式得
Q = (2-5)
式中,W为轴承功率。
将表2-2数据带入2-5式中得:
主轴承最小机油流量:Qm = 16.23L/min) ;
连杆轴承最小机油流量:Qcon = 10.54(L/min);
凸轮轴最小机油流量:Qcam = 4.32(L/min)。
2.3.2 关键轴承处的机油压力计算
(1) 主轴承要求的最小机油压力为
(2-6)
式中,表示一个循环的平均偏心,ε= △/2-hmin ,hmin为最小油膜厚度,主轴承hmin ≥ 1.5 μm,取hmin =1.8(μm);则ε=0.336/2-0.0018 mm≈0.166 mm。α表示油槽的宽度,α=2.8(㎜)。将表2-2的数据代入公式(2-5)可得:
Pm =231.4 (KPa)
(2)连杆轴承要求的最小机油压力
(2-7)
式中:dh表示连杆轴颈进油孔直径,dh = 6㎜,连杆轴承油膜厚度≥0.8μm
取hmin = 1.2μm
将表3-1的数据代入公式(2-6)可得:
Pcon =147.6(KPa)
(3)凸轮轴承要求的最小机油压
(2-8)
凸轮轴轴承油膜厚度≥0.6μm,取hmin = 0.8μm。
将表2-2的数据代入公式(2-7)可得:
Pcam = 38.7(KPa)
2.3.3 机油泵需要机油提供的机油压力
为曲轴供油的缸体主油道内油压必须满足主轴承和连杆轴承的油压要求。如果要满足主轴承的油压要求,缸体主油道油压Pcrank-b要满足以下不等式:
Pcrank-b ≥ Pm+Pfric-m (2-9)
式中,Pfric-m为曲轴主轴供油的油孔中机油流动压力损失。
机油流动压力损失可用下式计算:
Pfric = (2-10)
式中,代表油孔直径,代表平均流速,代表油孔长度。
假定油路中的润滑油为理想液体,而且作恒定流动。
在密闭管路内作恒定流动的理想液体,不管通流截面沿流程怎么变化,流过各个截面的流量的不变的,因此,在管道中流动的液体,其流速和流过断面积成反比[9]。
ν= (2-11)
=6㎜,=40㎜,Qm = 16.23(L/min)
将上述数据代入公式(4-3)得:
ν= 9.6 (m/s)
则Pfric-m = 2.99(KPa)
由不等式(2-9)得:
Pcrank-b ≥ 234.4(KPa)
欲使连杆杆轴承的油压符合要求, 主油道油压Pcrank-b须符合以下的不等式:
Pcrank-b ≥ Pcon+Pcen-m-Pcen-con+Pfric-con (2-12)
式中,Pcen-m 主轴承离心运动产生的压力,Pcen-con 连杆杆轴承离心运动产生的压力,
(2-13)
式中:ω-发动机转速;
rcen-m-主轴承油孔相对旋转中心的半径,这里可以相近的取为主轴承半径,rcen-m = 24(㎜);
rcen-con-连杆轴承油孔相对旋转中心的半径,rcen-con = 53(㎜);
Pfric-con-连杆油孔的流动压力损失。
将表2-2的参数代入公式(2-13)得:
Pcen-m = 3.0(KPa),Pcen-con =14.4(KPa)
= 6㎜,= 82.5㎜。
由公式(2-10),(2-11)得:
Pfric-con = 4.0(KPa)
由不等式(2-12)可得:
Pcrank-b ≥ 140.2(KPa)
如果要满足凸轮轴轴承油压的要求,缸体主油道油压Pcrank-b要满足以下不等式:
Pcrank-b ≥ Pcam-b+Pfric-cam (2-14)
= 2㎜,= 7㎜。
由公式(2-10),(2-11)得:
Pfric-cam =1.2(KPa)
由不等式(2-14)可得:
Pcrank-b≥39.9(KPa)
解不等式(2-9)、(2-12)、(2-14)可以得到缸体主油道要求的最小油压为:
Pcrank-b ≥234.4(KPa)
试验证明,机油压力在滤清器中是有压力损失的;通过以上的计算,得到缸体主油道油压最小值Pcrank-b 再将机油滤清器中的油压压力损失值加上,就能得出机油泵需要提供的最小压力值。
机油滤清器的压力损失见图2-1
当发动机以6500r/min转速工作时,循环油量为37L/min,轴承油膜中的机油平均温度一般不超过110℃,由表2-3可知,机油滤清器的压力损失约为0.06MPa,由此可得需要机油泵提供的最小压力值为:294.4(KPa)。
表2-3 滤清器中流量与压力的关系
2.3.4 校核计算结果
最大循环油量 Vc = 37 (L/min) ,根据发动机转速与机油流量的一般关系(表2-4),可知DA471发动机转速6500r/min,润滑系统采用37 (L/min)的循环油量是合理的。
表2-4 机油流量与转速的关系表
通过机油泵相关参数与发动机的需求量的比较可知,润滑系统的机油压力选择294.4(KPa)是正确的。
表2-5 发动机不同转速下需求和机油泵的相关参数
转速r/min
800
3000
6000
需求机油压力kPa
28.8
95.7
291
机油泵可提供的压力kPa
100
300
300
需求机油流量L/min
3.36
11.26
29.1
机油泵可提供的流量L/min
>4.8
>20
>33
注:机油泵限压阀开启压力为300kPa
3 机油泵的选择
3.1 机油泵的作用及种类
机油泵的一个作用是发动机工作时将机油从油底壳中抽出来并加施加压力后运送到缸体主油道,在经过缸体主油道到达其他需要润滑的部分,第二个作用是使机油在润滑系统内不断循环且保持压力。机油泵有齿轮式机油泵、转子式机油泵、叶片泵以及柱塞泵等多种形式,常用的是齿轮式和转子式机油泵;哈飞赛马发动机的机油泵采用的是内啮合转子式机油泵。
3.2 转子式机油泵的构造及工作原理
转子式机油泵由壳体、内转子、外转子和泵盖等组成。在转子式机油泵中,主动的内转子3和从动的外转子5都装在机油泵壳体内。其中内转子3用键或销子固定在主动轴上,外转子在机油壳体内可以自由转动,内外转子之间有一定的偏心距,且内转子比外转子少一个齿。
1 主动轴 2 进油口 3 内转子 4 出油口 5 外转子
图3-1 转子泵的工作原理图
当内转子旋转时,带动外转子也旋转。转子齿形齿廓的设计使得转子转到任何角度时,内、外转子每个齿的齿形齿廓上总能相互成点接触,这样,在内、外转子间便形成了四个工作腔。当某一个工作腔转过进油口2时,其容积增大,产生真空,润滑油有便被吸入。随着转子继续旋转,该工作腔与出油口4相同,腔内容积减小,油压升高,润滑油便被挤压出来,进入润滑系统。
转子式机油泵的优点是结构非常紧凑,单位体积供油量大,转速可高达上万r/min,进油充分,零件数目少,对安装位置无特殊要求,可布置在曲轴箱较高的地方。其缺点是转子泵齿数少,在低速转动时压力波动较大,内外转子啮合表面的滑动阻力比齿轮泵大,因此功率消耗较大[10]。
3.3 转子泵型号的确定
通过查阅《中华人民共和国机械行业标准》[11]中关于《内燃机机油泵转子系列参数》这一章,并根据本次设计中在第二节中算得的机油压力P=294.4(KPa),选择JBZ6718型号的齿轮泵作为润滑系统的机油泵。
此齿轮泵的参数为:外转子齿数=5,内转子齿数=4
齿数比i: /=4/5
外圆直径D:67mm
限制圆直径2L:56.00mm
内切圆直径2S:38.00mm
转子宽度b:18mm
长径P1:47.00mm
短径P2:29.00mm
内径d:18mm
偏心距e:4.5mm
顶隙:0.15mm
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参考文献
结论
发动机的润滑系统对发动机的正常运行起着非常关键的作用,通过对发动机润滑系统的初步设计和研究,使我对发动机润滑系统以及整个发动机的构造和功用都有了更深刻的了解和认知,发动机润滑系统是非常复杂的一个系统,而我研究的才只是皮毛而已。此次设计润滑系统的油量和机油压力的计算多是通过一些经验公式计算而来,计算的结果符合标准要求可以满足发动机正常运转所需条件,但经验公式计算而来的数据往往都会有过量的情况,这势必会损害一部分的经济性,目前许多汽车公司都有专门的软件通过网络法构建起油路网络图,利用该网络模型可以很直观地去分析和观察机油的流动状况,可以更加精确的得到一些重要参数,我认为这是目前以及以后研究润滑系统的一个发展趋势。
参考文献
[1] 汽车构造.上册/藏杰,阎岩主编.第二版.北京:机械工业出版社,2010.9
[2] 袁兆成.内燃机设计.北京:机械工业出版社,2008.8
[3] 王望予主编.汽车设计.北京:机械工业出版社,2004
[4] 农讯、吴锋.内燃机润滑系统管道压力分析与模拟[J].车用发动机,2001.(5):24-26
[5] 汽车工程手册.设计篇/《汽车工程手册》编辑委员会.北京:人民交通出版社,2001.6,191-194
[6] 哈飞集团.哈飞赛马全车维修手册
[7] 濮良贵,纪名刚.机械设计[M].第7版.北京:高等教育出版社,2001:289-291
[8] 润滑技术手册/江德涛编.北京:机械工业出版社.ISBN 7-111-06659-6
[9] 曹旭、崔毅、邓康耀.汽油机润滑系统计算分析. 上海交通大学动力机械及工程教育部重点实验室,2007
[10] 汽车构造.上册/藏杰,阎岩主编.第二版.北京:机械工业出版社,2010.9
[11] 傅则明.内燃机机油泵转子系列参数,JB/T,6005-1992,机械电子工业部上海内燃机研究所.
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