船用柴油机设计手册 5 船用柴油机主要零部件PDF电子书下载

交通运输

作者：《船用柴油机设计手册》编辑委员会编
出版社：北京：国防工业出版社
出版年份：1982
ISBN：15034·2165
页数：796 页

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目录1

第五篇船用柴油机主要零部件1

第一章气缸盖1

第一节概述1

（一）基本要求1

（二）设计步骤1

第二节气缸盖本体的设计要求和结构3

（一）影响气缸盖本体结构设计的一些外部因素3

（二）气缸盖本体的强度和刚度9

（三）组织良好的冷却水道13

（四）进、排气流道的设计15

（五）气缸盖本体的材料选择17

（六）阀座的结构和材料18

第三节气缸盖的基本试验19

（一）温度测量19

（二）应力测量20

（三）水道模型试验20

（四）气道模拟静态流通特性试验21

（五）短时间等价耐久试验梗概23

第四节气缸盖本体的强度计算24

（一）计算内容24

（二）确定计算条件25

（三）计算举例29

第五节常见损坏和改善措施34

（一）损坏原因和主要特征34

（二）损坏实例和改善措施35

（三）设计改进基本要点40

第六节气缸盖螺栓42

（一）螺栓的结构42

（二）螺栓受力分析43

（三）螺栓的计算步骤44

第七节附件47

（一）罩壳47

（二）安全阀和示功阀48

参考资料50

（一）机体与机座的组成51

（二）机体与机座受力分析51

第一节概述51

第二章机体与机座51

（三）设计要求53

（四）设计步骤53

第二节机体与机座的结构分类、选型及材料54

（一）结构分类与选型54

（二）常用材料58

第三节机体的设计60

（一）机体的初步设计60

（二）机体的强度和刚度62

（三）气缸体的设计62

（四）曲轴箱（机架）的设计67

（五）机体壁厚的确定72

（六）贯穿螺栓的布置74

（八）填料函75

（七）凸轮轴承座的布置75

（九）机体的密封和防蚀79

（十）机体设计的工艺性80

第四节机座和油底壳的设计81

（一）机座81

（二）油底壳86

第五节主轴承盖的设计87

（一）主轴承盖的结构型式87

（二）主轴承盖的尺寸选择89

（三）主轴承盖螺栓的布置90

（四）主轴承盖的定位方式90

第六节贯穿螺栓和主轴承螺栓的设计92

（一）贯穿螺栓的设计92

（五）主轴承盖和座的配合公差92

（二）主轴承螺栓的设计95

（三）横向螺栓的设计97

（四）液压拉伸器的设计98

第七节曲轴箱的通风100

（一）透气装置100

（二）防爆门101

第八节机体结构试验103

第九节机体与机座的工艺技术要求106

参考资料108

第三章气缸套109

第一节概述109

（一）结构分析及基本尺寸的选择110

第二节结构与材料110

（二）常用气缸套的材料126

（三）工艺技术要求127

第三节气缸套强度估算128

（一）缸壁强度估算128

（二）气缸套支承凸肩的强度验算130

（三）缸套振动验算131

第四节应用有限元素法求解气缸套的温度场和应力134

（一）边界条件的确定134

（二）计算结果的评价及某些机型的统计值136

（三）计算实例137

（二）模拟试验140

（一）缸套材料的耐磨性试验140

第五节基础试验140

（三）温度和应力测量141

（四）变形的测量141

第六节常见的损坏及其改善方法142

（一）异常磨损与拉缸142

（二）穴蚀146

（三）裂纹损伤149

第七节设计图纸示例151

参考资料160

第四章气阀配气机构161

第一节概述161

（一）气阀配气机构组成及设计要求161

（二）气阀配气机构型式162

（三）润滑方式、摇臂比、间隙、配气正时166

第二节凸轮及凸轮轴168

（一）凸轮轮廓曲线的设计168

（二）凸轮轴结构185

第三节气阀组192

（一）设计要求192

（二）气阀193

（三）气阀导套208

（四）阀箱210

（五）气阀弹簧212

（六）旋阀器213

（七）气阀组常见故障及其改进措施216

（一）摇臂217

第四节传动件设计217

（二）推杆219

（三）挺柱220

（四）液压缓冲机构221

第五节配气机构动力学计算224

（一）计算步骤224

（二）确定原始数据的方法228

（三）单质量系统计算实例232

参考资料233

第五章活塞组234

第一节概述234

（一）活塞组的工作条件234

（二）材料牌号及应用情况235

（一）对材料的要求235

（二）活塞组的设计要求235

第二节活塞材料的选择235

第三节活塞的结构分类及选型239

（一）活塞的结构分类239

（二）选型的基本原则243

第四节活塞基本尺寸的决定245

（一）压缩高度H1248

（二）裙部长度H2250

（三）活塞总长253

第五节活塞的结构设计253

（一）头部设计253

（二）裙部设计258

（三）活塞销座设计262

（四）低速柴油机活塞杆的设计265

第六节组合活塞、薄壁结构铸铁活塞设计特点268

（一）组合式活塞设计特点268

（二）薄壁结构铸铁活塞设计特点271

第七节活塞及活塞杆的工艺技术要求273

（一）活塞工艺技术要求273

（二）活塞杆工艺技术要求273

第八节活塞销276

（一）材料选择和结构选型276

（二）主要尺寸的确定279

（三）强度计算279

（四）工艺技术要求281

第九节活塞环283

（一）作用及要求283

（二）结构选型296

（三）主要尺寸和间隙306

（四）计算307

（五）材料选择310

（六）表面处理313

（七）工艺技术要求315

第十节活塞冷却317

（一）冷却液的选择317

（二）流量的决定317

（三）冷却方式319

（四）冷却液的输送方式325

第十一节活塞温度计算方法333

（一）活塞温度场的意义333

（二）活塞温度计算方法333

（三）边界条件的确定335

（四）活塞温度场及热流分析342

第十二节活塞应力分析及其应用343

（一）应力分析的意义及其内容343

（二）应力测试计算方法344

（三）应力边界条件345

（四）应力分析345

第十三节活塞组的事故及改进措施348

（一）柴油机的漏气和滑油消耗过大348

（二）活塞组常见事故及改进措施350

参考资料355

第六章十字头组357

第一节概述357

（一）十字头组的作用357

（二）十字头组的构成357

（三）十字头组的工作条件358

（四）十字头组的常见故障358

（五）十字头组的设计原则359

第二节十字头组的结构选型360

（一）十字头滑块－导板副型式的选择360

（二）挠性设计与刚性设计361

（三）轴承支承方式的选择362

（四）轴承型式的选择363

（五）加强油膜的措施365

（六）润滑油供油方式的选择368

（七）轴承油槽的设计371

（八）十字头轴承工作面的修正376

（九）十字头销的结构选型376

第三节主要尺寸的确定378

（一）十字头销直径、十字头轴承直径与宽度的确定378

（二）十字头滑块尺寸的确定379

（三）主要间隙的确定383

第四节材料、工艺及技术条件386

（一）十字头轴承386

（二）十字头销387

（二）6ESDZ75/160B型柴油机的十字头组389

（一）6ESDZ76/160型柴油机的十字头组389

第五节十字头组的典型结构389

（三）ESDZ58/100型柴油机的十字头组392

（四）国外典型柴油机的十字头组图例392

第六节十字头组的试验研究398

（一）光弹性应力测量法研究十字头销和轴承间的应力分布398

（二）用激光全息干涉法测量十字头组零件的形变399

（三）十字头组的模拟试验400

参考资料401

第七章连杆402

第一节概述402

第二节连杆结构与选型402

（一）连杆结构402

（二）杆身截面的形状404

（三）连杆大端的结构选型405

（四）连杆小端的结构选型412

第三节连杆材料及工艺415

（一）连杆材料及毛坯415

（二）连杆的强化工艺415

第四节连杆主要尺寸选定416

（一）连杆长度L416

（二）杆身、大端、小端尺寸416

第五节连杆强度计算419

（一）连杆计算工况的选择419

（二）直列式柴油机连杆杆身应力计算420

（三）主副连杆机构主连杆杆身的应力计算422

（四）连杆大小端应力计算423

（五）疲劳强度安全系数的确定429

（六）大小端直径减小量429

（七）用有限元法计算连杆应力430

第六节连杆螺栓431

（一）连杆螺栓数目、结构型式431

（二）连杆螺栓的主要尺寸432

（三）提高连杆螺栓强度的措施433

（四）连杆螺栓防松措施433

（五）连杆螺栓计算434

第七节连杆的强度试验437

（一）静态试验437

第八节连杆技术条件438

（二）动态试验438

第九节连杆的损坏形式及其分析440

参考资料441

第八章曲轴443

第一节曲轴分类443

（一）按照结构形式分类443

（二）按照毛坯种类分类444

（三）按有无曲臂分类446

第二节曲轴各部分的结构446

（一）曲臂446

（二）过渡圆角448

（三）轴颈重叠度449

（四）轴颈中孔450

（五）油孔451

（六）曲轴的前后端结构453

（七）曲轴的轴向定位454

（八）油封设计455

（九）平衡重的设计457

（十）飞轮的设计458

第三节曲轴材料的选择462

（一）碳钢462

（二）合金钢463

（三）铸铁464

第四节曲轴主要尺寸的初步确定464

（一）曲柄排列的选定464

（二）主要尺寸的选定465

（四）我国海船规范的规定469

（三）轴承比压验算469

（五）英国劳氏规范关于柴油机曲轴的规定473

第五节轴颈的疲劳强度计算482

（一）弯曲应力的计算482

（二）交变扭转名义应力幅τα的计算489

（三）扭转应力与扭振附加应力的合成490

（四）应力集中系数491

（五）合成弯曲应力幅σ及合成弯曲应力平均值σvm493

（六）曲拐材料疲劳强度极限与安全系数493

（七）计算举例494

第六节曲轴的事故分析500

（一）疲劳损坏500

（二）氮化502

（一）圆角滚压502

（二）红套处滑移502

第七节利用表面处理提高曲轴疲劳强度的方法502

（三）火焰淬火或高频感应淬火503

第八节工艺技术条件503

（一）对锻坯的要求503

（二）机械加工要求503

（三）热处理要求506

（四）平衡试验要求506

第九节红套与液压套及其计算507

（一）红套计算507

（二）液压套的应用508

第十节曲轴的试验研究方法508

（三）疲劳试验法509

参考资料509

（一）光弹性试验法509

（二）电测试验法509

第九章轴承511

第一节滑动主轴承和连杆轴承的结构设计511

（一）结构型式511

（二）材料516

（三）直径、宽度与轴承间隙530

（四）轴瓦、衬套各结构要素的确定534

（五）轴瓦、衬套与座孔的配合546

（六）工作图示例和有关技术条件554

（一）坐标与图形557

第二节滑动主轴承和连杆轴承的负荷与润滑计算557

（二）负荷计算571

（三）轴心轨迹计算578

（四）最大油膜压力计算585

（五）润滑油流量计算589

（六）摩擦与发热计算591

（七）负荷与润滑计算在柴油机设计中的作用592

（八）典型的轴承负荷与轨迹图形596

第三节滑动主轴承和连杆轴承的损坏型式及其分析610

第四节低速柴油机曲轴推力轴承设计616

（一）结构设计616

（二）润滑计算618

（一）滚动主轴承的组合结构设计621

第五节滚动主轴承设计621

（二）寿命计算626

（三）静承载能力验算629

（四）带挡边的向心短圆柱滚子轴承轴向负荷能力计算630

参考资料630

第十章传动机构631

第一节概述631

第二节传动元件638

（一）齿轮传动638

（二）链传动643

（三）弹性轴648

（四）弹性齿轮649

（五）摩擦齿轮654

（六）液力偶合器655

第三节润滑问题658

（一）齿轮和链的润滑658

（二）轴承润滑659

参考资料660

第十一章船用柴油机主要零部件间隙和磨损极限661

第一节活塞组661

（一）活塞与气缸套配合间隙及极限间隙661

（二）气缸内孔磨损极限662

（三）活塞裙部磨损极限664

（四）活塞环开口间隙和磨损极限664

（五）活塞环环槽中的上、下平面间隙及其极限间隙667

（七）活塞销与活塞销座的装配间隙（或过盈）和极限间隙669

（六）活塞环厚度和活塞环槽平面磨损极限669

（八）活塞销（或十字头销）轴颈的磨损极限671

第二节曲轴和连杆672

（一）主轴承和曲柄销轴承的装配间隙及极限间隙672

（二）主轴颈、曲柄销颈的磨损偏差极限674

（三）活塞销与连杆小端衬套的装配间隙及极限间隙675

（四）主轴承、曲柄销轴承的轴向间隙676

第三节十字头组677

（一）十字头销轴颈与轴承的装配间隙和极限间隙677

（二）十字头销轴颈与轴承的轴向装配间隙和轴承端面磨损极限677

（三）滑块与导板装配间隙和极限间隙678

第四节推力轴承678

（一）推力环与推力块间的轴向总间隙678

（二）推力轴工作轴颈与轴承的径向装配间隙和极限间隙679

第五节连杆螺栓和螺栓孔680

（一）连杆螺栓导向部分与螺栓孔的配合间隙680

第六节气阀机构680

（一）气阀导管与气缸盖配合的过盈量680

（二）进、排气阀阀杆和导管的装配间隙及极限间隙680

（三）顶杆式配气机构气阀与摇臂间的间隙681

（四）凸轮轴轴颈与轴承的径向装配间隙和极限间隙681

（五）凸轮轴承受推力的轴承轴向装配间隙和极限间隙682

（六）配气凸轮表面的磨损极限682

第七节燃油喷射系统和正时传动齿轮682

（一）喷射泵柱塞与套筒圆柱配合面的径向装配间隙682

（四）燃油凸轮表面的磨损极限683

（三）正时传动齿轮的齿侧间隙683

（二）喷油器针阀与阀体圆柱面的径向装配间隙683

第八节典型柴油机主要零部件间隙表684

第九节船用柴油机零件常用的公差和配合精度692

（一）选择柴油机零、部件配合基制的一般原则692

（二）船用柴油机零、部件配合精度等级的选择692

（三）船用柴油机零、部件常用的配合性质和精度等级693

第十二章有限元素法在柴油机零件强度计算中的应用694

第一节概述694

第二节轴对称问题的温度与应力计算通用程序及其使用说明695

（一）计算工作的全过程695

（二）程序的说明701

（三）程序的框图704

（四）轴对称问题的温度与应力计算通用程序705

（五）轴对称问题的示例716

第三节平面问题的温度与应力计算通用程序及其使用说明721

（一）计算工作的全过程721

（二）程序的说明723

（三）程序的框图724

（四）平面问题的温度与应力计算通用程序725

（五）平面问题的示例735

第四节轴对称问题的温度与应力计算主要公式介绍738

（一）温度场的计算公式739

（二）应力分析的计算公式743

第五节平面问题的温度与应力计算主要公式介绍754

（一）温度场的计算公式754

（二）应力分析的计算公式757

（三）连杆的应力计算公式764

第六节三维问题的温度计算通用程序及其使用说明768

（一）计算工作的全过程768

（二）程序的说明771

（三）程序的框图773

（四）三维问题的温度计算通用程序774

（五）三维问题示例789

第七节三维问题的温度计算主要公式介绍791

（一）柱坐标下的变分公式791

（二）形状函数的计算792

（三）单元“刚性”矩阵及右端项的计算793

（四）积分的计算795

参考资料796

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摘要：本文详细介绍了《船用柴油机设计手册 5 船用柴油机主要零部件.pdf》电子书版文档，从零部件概述、结构特点、性能参数和维修保养等方面进行了全面阐述，为船用柴油机的设计、使用和维护提供了重要参考。

1、零部件概述

《船用柴油机设计手册 5 船用柴油机主要零部件.pdf》详细介绍了船用柴油机的主要零部件，包括气缸、活塞、连杆、曲轴、气门、喷油器、涡轮增压器等。这些零部件是船用柴油机的核心组成部分，直接影响着柴油机的性能和可靠性。

气缸是柴油机的燃烧室，其结构设计直接关系到燃烧效率和排放性能。活塞是气缸内的运动部件，其质量直接影响柴油机的动力输出和燃油消耗。连杆和曲轴则是将活塞的往复运动转化为旋转运动的传动部件，其设计对柴油机的稳定性和寿命至关重要。

此外，气门、喷油器和涡轮增压器等零部件也具有重要作用。气门负责控制气缸内的进气和排气，喷油器负责将燃油喷入气缸，涡轮增压器则用于提高进气压力，增加发动机的动力输出。

2、结构特点

船用柴油机的零部件具有以下结构特点：首先，零部件的尺寸和形状经过精确计算和优化设计，以确保其性能和可靠性。其次，零部件的材料选用符合相关标准和要求，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。最后，零部件的加工工艺先进，表面处理技术成熟，保证了零部件的精度和表面质量。

例如，气缸和活塞的材料通常采用高强度、高耐磨的合金材料，以承受高温高压的工作环境。连杆和曲轴则采用高强度钢或合金钢，以提高其强度和刚度。气门和喷油器等精密部件则采用高精度加工工艺，确保其性能稳定。

此外，船用柴油机的零部件在结构设计上注重模块化和通用化，便于维修和更换。例如，气缸盖、气门室盖等部件采用模块化设计，可以快速更换，提高了维修效率。

3、性能参数

《船用柴油机设计手册 5 船用柴油机主要零部件.pdf》详细列出了船用柴油机主要零部件的性能参数，包括尺寸、重量、材料、强度、耐久性等。这些参数对于船用柴油机的设计、选型和维修具有重要意义。

例如，气缸的直径、活塞行程和气缸盖厚度等参数直接关系到柴油机的排量和功率。连杆的长度、直径和曲轴的转速等参数则影响柴油机的动力输出和燃油消耗。气门的开度、喷油器的喷射压力和涡轮增压器的增压比等参数则关系到柴油机的燃烧效率和排放性能。

通过分析零部件的性能参数，可以更好地了解船用柴油机的性能特点，为设计、选型和维修提供科学依据。

4、维修保养

《船用柴油机设计手册 5 船用柴油机主要零部件.pdf》对船用柴油机主要零部件的维修保养方法进行了详细说明，包括拆卸、清洗、检查、更换和装配等步骤。这些保养方法有助于延长零部件的使用寿命，确保柴油机的正常运行。

例如，气缸的磨损和活塞环的磨损是柴油机常见故障，通过定期检查和更换活塞环，可以防止气缸磨损，提高柴油机的使用寿命。连杆和曲轴的磨损也会影响柴油机的性能，定期检查和更换磨损严重的部件，可以确保柴油机的稳定运行。

此外，气门、喷油器和涡轮增压器等零部件的保养也是保证柴油机性能的关键。通过定期清洗和更换磨损部件，可以确保柴油机的燃烧效率和排放性能。

总结：

《船用柴油机设计手册 5 船用柴油机主要零部件.pdf》为船用柴油机的设计、使用和维护提供了全面、详细的指导。通过对零部件的概述、结构特点、性能参数和维修保养等方面的阐述，本文有助于读者深入了解船用柴油机的工作原理和性能特点，为相关领域的技术研究和实践应用提供重要参考。

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