1、 南通大學 小轎車發動機缸體論文 學 院: 機械工程學院 班 級: 機082 姓 名: 鞏尊鋒 學 號: 0810012041 目 錄1、工作條件 12、性能要求 13、毛坯簡圖 44、氣缸體的分類 55、毛坯材料 116、毛坯材料的制造方法127、零件的制造工藝路線158、熱處理方式 17 發動機的主要組成部分轎車發動機氣缸體曲軸箱 氣缸墊 氣缸蓋簡 述：缸體是發動機的主體，它將各個氣缸和曲軸箱連成一體，是安裝活塞、曲軸以及其他零件和附件的支承骨架。工作條件：氣缸體的工作條件十分惡劣。它要承受燃燒過程中壓力和溫度的急劇變化以及活塞運動的強烈摩擦。性能要求：1、發動機的性能要求：（1）專用汽車

2、對發動機的基本要求。發動機不僅是專用汽車行駛的動力源，也是某些專用汽車專用裝備的動力源。他的性能好壞直接影響專用汽車的動力性、經濟型和可靠性。因此，在選購和使用專用汽車時，應對發動機的結構與性能作細致的了解，根據專用汽車需要選用不同型號的發動機，以滿足不同的工作要求。專用汽車對發動機的基本要求：足夠的功率和轉矩，良好的燃料經濟性，特別是在常用工況下的油耗要低；便于動力輸出，滿足專用裝備驅動動力的需要；工作安全可靠，耐久性好；通用性好，維修方便，振動小，噪音低，排放污染負荷要求。（2）發動機的種類。專用汽車大多采用往復活塞式汽油發動機或柴油發動機，通常稱為汽油機和柴油機。汽油機的質量輕、體積小、

3、比功率高和噪聲小、價格較便宜，汽油機的冷啟動性也好于柴油機。因此，輕型和中型專用汽車一般均裝有汽油發動機。與汽油機相比，柴油機具有良好的燃料經濟性、排氣污染少、低速運轉時轉矩大、工作可靠性和耐久性好。隨著柴油機性能的提高、制造成本的降低，大型專用汽車也越來越多的采用柴油機，重型專用汽車幾乎都是采用柴油機。這是由于柴油機的特性更適合大噸位的專用汽車。在國外，載質量4t以上的貨車大多采用柴油機。（3）氣缸布置形式。車用發動機按氣缸的排列形式可分為直列式、水平對置式和v型這三種。小功率的發動機多為6缸一下的直列式，大功率的發動機多為6-16缸v型的，如v6、v8、v10、v12等。直列式發動機的結構

4、簡單、工作可靠、制造成本低、維修方便、寬度窄以及在汽車上布置容易。但隨著發動機功率的增大，氣缸數相應的增多，缸徑也相應增大，發動機的長度和高度都增大。因此，8缸以上的發動機幾乎都是v型的。與直列式發動機相比，v型發動機具有高度尺寸小，長度尺寸短、剛度大，從而使專用汽車結構緊湊，質量小。V型發動機易于實現系列化。其缺點是因發動機寬，在汽車上尤其是平頭車上布置較為困難，此外，還有造價高等缺點。水平對置式發動機的突出優點是高度低，平衡性良好，水平對置式發動機用在少數車輛總長較長的客車和布置受限的專用汽車上。（4）發動機的冷卻形式。發動機的冷卻形式有水冷式和風冷式。水冷式發動機冷卻均勻、穩定可靠、工作

5、噪聲低、冷卻效果好、能較好的適應增加發動機散熱的需要；易于解決車內供暖的問題、氣缸變形小、缸蓋、活塞等主要零件熱負荷較低。因此，在汽車上應用廣泛。絕大部分重型專用汽車均采用水冷。但水冷式發動機結構復雜，使用與維修不方便，冷卻效果受大氣溫度影響較大。在某些特殊要求的專用汽車的得以應用。但冷卻不均勻、缸蓋等零件的熱負荷高、工作可靠性差、噪聲也很大。2、氣缸的性能要求：有足夠的強度和剛度，變形小，保證各運動零件位置正確，運轉正常，振動噪聲小。有良好的冷卻性能，在缸筒的四周有冷卻水套，以便讓冷卻水帶走熱量。耐磨，以保證氣缸體有足夠的使用壽命。發動機氣缸簡圖 氣缸體上部是并列的氣缸筒，目前多鑲有氣缸套。

6、氣缸體的下部是曲軸箱，用來安裝曲軸，其外部還可安裝發電機、發動機支架等各種附件。氣缸體大多用鑄鐵或鋁合金鑄造而成，鋁合金缸體成本較高但重量輕、冷卻性能好，得到越來越廣泛的應用。缸體是構成發動機的骨架，是發動機各機構和各系統的安裝基礎，其內、外安裝著發動機的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，缸體必須要有足夠的強度和剛度。水冷發動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體曲軸箱，也可稱為氣缸體。氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成，氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內部鑄有許多加強筋，冷卻水套和潤滑油道等。氣缸體的各種分類：氣缸體應具有足夠的強度和剛

7、度，根據氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同，通常把氣缸體分為以下三種形式。(1)一般式氣缸體其特點是油底殼安裝平面和曲軸旋轉中心在同一高度。這種氣缸體的優點是機體高度小，重量輕，結構緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點是剛度和強度較差(2)龍門式氣缸體其特點是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉中心。它的優點是強度和剛度都好，能承受較大的機械負荷；但其缺點是工藝性較差，結構笨重，加工較困難。(3)隧道式氣缸體這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部裝入。其優點是結構緊湊、剛度和強度好，但其缺點是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。為了能夠使氣缸內表面

8、在高溫下正常工作，必須對氣缸和氣缸蓋進行適當地冷卻。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一種是風冷。水冷發動機的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套，并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內不斷循環，帶走部分熱量，對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。現代汽車上基本都采用水冷多缸發動機，對于多缸發動機，氣缸的排列形式決定了發動機外型尺寸和結構特點，對發動機機體的剛度和強度也有影響，并關系到汽車的總體布置。按照氣缸的排列方式不同，氣缸體還可以分成單列式，V型和對置式三種。(1)直列式發動機的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的。單列式氣缸體結構簡單，加工容易，但發動機長度和高度較大。一般六缸以下發動機多采用單列

9、式。例如捷達轎車、富康轎車、紅旗轎車所使用的發動機均采用這種直列式氣缸體。有的汽車為了降低發動機的高度，把發動機傾斜一個角度。(2)V型氣缸排成兩列，左右兩列氣缸中心線的夾角180°，稱為V型發動機，V型發動機與直列發動機相比，縮短了機體長度和高度，增加了氣缸體的剛度，減輕了發動機的重量，但加大了發動機的寬度，且形狀較復雜，加工困難，一般用于8缸以上的發動機，6缸發動機也有采用這種形式的氣缸體。(3)對置式氣缸排成兩列，左右兩列氣缸在同一水平面上，即左右兩列氣缸中心線的夾角180°，稱為對置式。它的特點是高度小，總體布置方便，有利于風冷。這種氣缸應用較少。氣缸直接鏜在氣缸體

10、上叫做整體式氣缸，整體式氣缸強度和剛度都好，能承受較大的載荷，這種氣缸對材料要求高，成本高。如果將氣缸制造成單獨的圓筒形零件(即氣缸套)，然后再裝到氣缸體內。這樣，氣缸套采用耐磨的優質材料制成，氣缸體可用價格較低的一般材料制造，從而降低了制造成本。同時，氣缸套可以從氣缸體中取出，因而便于修理和更換，并可大大延長氣缸體的使用壽命。氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種。干式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁不直接與冷卻水接觸，而和氣缸體的壁面直接接觸，壁厚較薄，一般為13mm。它具有整體式氣缸體的優點，強度和剛度都較好，但加工比較復雜，內、外表面都需要進行精加工，拆裝不方便，散熱不良。濕式氣缸

11、套的特點是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁直接與冷卻水接觸，氣缸套僅在上、下各有一圓環地帶和氣缸體接觸，壁厚一般為59mm。它散熱良好，冷卻均勻，加工容易，通常只需要精加工內表面，而與水接觸的外表面不需要加工，拆裝方便，但缺點是強度、剛度都不如干式氣缸套好，而且容易產生漏水現象。應該采取一些防漏措施。發動機氣缸數分類：汽車發動機常用缸數有3、4、5、6、8、10、12缸。排量1升以下的發動機常用三缸，12.5升一般為四缸發動機，3升左右的發動機一般為6缸，4升左右為8缸，5.5升以上用12缸發動機。一般來說，在同等缸徑下，缸數越多，排量越大，功率越高；在同等排量下，缸數越多，缸徑越小，轉速可以提高，

12、從而獲得較大的提升功率。鋁合金氣缸體的好處。最大的不同就是重量，鋁合金發動機比鑄鐵發動機可以輕一半的重量。本來轎車的總重量就不高，發動機所占的比例可是不能忽略，重量減輕的最直接效果便是油耗方便表現的增強。而發動機的重量也直接影響車輛的行駛性能，由于一般轎車多為前輪驅動，如前艙重量過重，車輛拐彎時會引起過多轉向，并且制動距離也會加長.優點：可以輕一半的發動機重量，能有效降低燃油消耗和提高操控表現。缺點：鋁制材料價格昂貴。代表車型：奧迪A42.0T奧迪A62.0T代表車型：騏達SWIFT雨燕奧迪A8毛坯材料：近年來，隨著節能、環保與安全逐漸成為汽車技術發展的主題，轎車發動機技術也朝著小型化，高功率

13、密度、低排放低油耗方面發展。而發動機技術的發展，特別是增壓小型化高功率密度技術的發展對發動機的設計、材料和工藝都提出了嚴峻挑戰，而作為發動機骨架的氣缸體更是首當其沖。先進的轎車發動機氣缸體所面臨的主要挑戰如下。 (1)隨著發動機強化程度越來越高氣缸體所承受的機械負荷應力越來越高。 (2)隨著發動機功率密度的提高以及尺寸越來越緊湊，氣缸體承受的熱負荷也越來越高j特別是連體缸套缸體相鄰兩缸之間的熱負荷越來越高。 (3)由于發動機設計越來越緊湊，對氣缸體毛坯尺寸精度的要求越來越高，特別是鑲缸套的鋁氣缸體。 4)由于機械負荷和熱負荷的提高，對氣缸體關鍵部位(如兩缸之間主軸承座)的鑄造質量要求越來越高。

14、 (5)由于節能的需要，氣缸體的質量應不斷減輕。 (6)由于爆發壓力高、熱負荷大，控制缸筒磨損和變形也越來越困難。 實際上，除了發動機氣缸體外，現代汽車上的很多零部件都面臨著同樣的強化結構、提高耐久性減輕質量，降低成本的課題。 但解決這些問題僅僅靠優化結構設計來解決是遠遠不夠的，結構設計本身并不能代替由于改善基礎材料性能、鑄造工藝、熱處理工藝等方面的技術而帶來的好處。如果不將基礎材料性能鑄造工藝熱處理工藝改進的技術體現到具體的結構設計中我們面臨的上述問題則無從解決。如果能將具體的結構設計優化與基礎材料性能、鑄造工藝熱處理工藝等技術的改善緊密地結合，真正實現面向生產制造而設計，進而實現零部件的強

15、度、耐久性減重成本等各方面性能均優化的結果。毛坯材料:一般汽缸是鑄鐵鑄造的或鋁合金壓鑄成型的，材料就是普通的鑄鐵和鋁合金，熔點都不高鑄鐵大概就1300度左右，鋁的更低，大概就600度，但汽缸都會有一個缸套的，這個缸套是合金鑄鐵的，利用鑄鐵的減摩和耐磨特性來直接和活塞環接觸的。不知道你想知道它的熔點干什么，發動機燃氣的溫度雖然很高，但實際的發動機的零件的溫度不要說到熔點了，連它們的強度大幅度下降的溫度都不會達到，實際的溫度都很低的（相對的，你用手摸，那肯定燙傷），因為發動機是有冷卻系統的，有水冷和風冷兩種方法，會把多余的熱量帶出發動機以外的。并且燃氣的能量有很多部分是是用來作功的，傳遞到發動機殼

16、體上的能量不多。毛坯材料的制造方法：毛坯材料的制造方法一般采用的是鑄造，鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里，經冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。鑄造毛胚因近乎成形，而達到免機械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上減少了時間鑄造是現代機械制造工業的基礎工藝之一。鑄造種類很多，按造型方法習慣上分為：普通砂型鑄造，包括濕砂型、干砂型和化學硬化砂型3類。特種鑄造，按造型材料又可分為以天然礦產砂石為主要造型材料的特種鑄造（如熔模鑄造、泥型鑄造、鑄造車間殼型鑄造、負壓鑄造、實型鑄造、陶瓷型鑄造等）和以金屬為主要鑄型材料的特種鑄造（如金屬型鑄造、壓力鑄造、

17、連續鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等）兩類。鑄造工藝通常包括：鑄型（使液態金屬成為固態鑄件的容器）準備，鑄型按所用材料可分為砂型、金屬型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次數可分為一次性型、半永久型和永久型，鑄型準備的優劣是影響鑄件質量的主要因素；鑄造金屬的熔化與澆注，鑄造金屬（鑄造合金）主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金；鑄件處理和檢驗，鑄件處理包括清除型芯和鑄件表面異物、切除澆冒口、鏟磨毛刺和披縫等凸出物以及熱處理、整形、防銹處理和粗加工等。 鑄造工藝可分為三個基本部分，即鑄造金屬準備、鑄型準備和鑄件處理。 鑄造金屬是指鑄造生產中用于澆注鑄件的金屬材料，它是以一種金屬元素為主要成分，并加入其他金屬或非

18、金屬元素而組成的合金，習慣上稱為鑄造合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。 不同的鑄造方法有不同的鑄型準備內容。以應用最廣泛的砂型鑄造為例，鑄型準備包括造型材料準備和造型造芯兩大項工作。砂型鑄造中用來造型造芯的各種原材料，如鑄造砂、型砂粘結劑和其他輔料，以及由它們配制成的型砂、芯砂、涂料等統稱為造型材料造型材料準備的任務是按照鑄件的要求、金屬的性質，選擇合適的原砂、粘結劑和輔料，然后按一定的比例把它們混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂設備有碾輪式混砂機、逆流式混砂機和葉片溝槽式混砂機。后者是專為混合化學自硬砂設計的，連續混合，速度快。 鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后，有澆口、冒口及金屬毛

19、刺披縫，砂型鑄造的鑄件還粘附著砂子，因此必須經過清理工序。進行這種工作的設備有拋丸機、澆口冒口切割機等。砂型鑄件落砂清理是勞動條件較差的一道工序，所以在選擇造型方法時 ，應盡量考慮到為落砂清理創造方便條件。有些鑄件因特殊要求，還要經鑄件后處理，如熱處理、整形、防銹處理、粗加工等。另外，鑄造的零件尺寸和重量的適應范圍很寬，金屬種類幾乎不受限制；零件在具有一般機械性能的同時，還具有耐磨、耐腐蝕、吸震等綜合性能，是其他金屬成形方法如鍛、軋、焊、沖等所做不到的。因此在機器制造業中用鑄造方法生產的毛坯零件，在數量和噸位上迄今仍是最多的。鑄造生產經常要用的材料有各種金屬、焦炭、木材、塑料、氣體和液體燃料、

20、造型材料等。所需設備有冶煉金屬用的各種爐子，有混砂用的各種混砂機，有造型造芯用的各種造型機、造芯機，有清理鑄件用的落砂機、拋丸機等。還有供特種鑄造用的機器和設備以及許多運輸和物料處理的設備。 鑄造生產有與其他工藝不同的特點，主要是適應性廣、需用材料和設備多、污染環境。鑄造生產會產生粉塵、有害氣體和噪聲對環境的污染，比起其他機械制造工藝來更為嚴重，需要采取措施進行控制。 鑄造生產的機械化自動化程度在不斷提高的同時，將更多地向柔性生產方面發展，以擴大對不同批量和多品種生產的適應性。節約能源和原材料的新技術將會得到優先發展，少產生或不產生污染的新工藝新設備將首先受到重視。質量控制技術在各道工序的檢測和無損探傷、應力測定方面，將有新的發展。零件制造工藝路線：硅基合金缸套（陶瓷涂層汽車氣缸）技術可行性分析鑄型準備 冶煉 離心澆鑄 脫模 陶瓷涂層氣體汽缸 磨 檢 驗一、項目簡介硅基合金內燃機缸套（陶瓷涂層汽車氣缸）、硅基合金拖拉機缸套、硅基合金泥漿泵缸套等套