汽车发动机常见故障分析毕业设计说明书.docx
《汽车发动机常见故障分析毕业设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车发动机常见故障分析毕业设计说明书.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
汽车发动机常见故障分析毕业设计说明书
摘要...................................................................................................................................................2
Abstract............................................................................................................................................2
第 1 章 前言.....................................................................................................................................3
第 2 章 曲轴设计.............................................................................................................................4
2.1 曲轴介绍.............................................................................................................................4
2.2 曲轴结构和材料分析.........................................................................................................4
2.3 曲轴结构参数计算.............................................................................................................8
第 3 章 活塞设计.............................................................................................................................9
3.1 活塞介绍............................................................................................................................9
3.2 活塞结构和材料分析......................................................................................................10
活塞顶的形状主要取决于燃烧室的选择和设计.........................................................................12
3.3 活塞结构参数计算..........................................................................................................15
第 4 章 连杆组设计.......................................................................................................................17
4.1 连杆组介绍......................................................................................................................17
4.2 连杆组结构和材料分析..................................................................................................17
4.3 连杆组结构参数计算.......................................................................................................18
第 5 章 发动机常见故障分析及维修对策...................................................................................20
5.1 曲柄连杆机构常见故障分析及维修[9] ...........................................................................20
5.2 配气机构常见故障分析及维修[9] ...................................................................................29
5.3 汽油机燃料供给系统常见故障分析及维修对策[11] ......................................................34
5.4 柴油机燃料供给系统常见故障分析及维修[11] ..............................................................38
5.5 润滑系统常见故障分析及维修[10] ..................................................................................42
5.6 冷却系统常见故障维修[11] ..............................................................................................50
5.7 点火系统常见故障维修[11] ..............................................................................................55
5.8 起动系常见故障维修[9] ...................................................................................................59
第 6 章 网页制作...........................................................................................................................63
6.1 frontpage2003 简介 ..........................................................................................................63
6.2 制作网页...........................................................................................................................63
结论.................................................................................................................................................69
总结和体会.....................................................................................................................................70
致谢词.............................................................................................................................................71
参考文献.........................................................................................................................................72
附录.................................................................................................................................................73
1
摘要
针对捷达发动机 EA113 型，并利用此发动机计算曲柄连杆机构的建模参数。
通过 solidworks2011 进行了曲柄连杆机构模型设计。
主要包括活塞零件、曲轴
零件、连杆部件装配体以及曲柄连杆机构装配体三维模型。
在 frontpage2003
软件的基础上，开发设计了包含发动机常见故障分析及维修对策内容的网页。
网页的内容主要包括发动机两大机构五大系统方面的维修问题。
其功能有查找
内容方便，所占空间小，操作简单等优点。
【关键词】两大机构五大系、故障分析、维修对策
2
Abstract
The Jetta EA113 engine type, and we use this engine crank connecting rod
mechanism modeling parameters calculation. The crank connecting rod mechanism
model was designed through solidworks2011. It Mainly comprises a piston,
crankshaft, connecting rod parts assembly and a crank connecting rod mechanism
assembly model.Based on the frontpage2003 software, we development and design of
the engine's common fault analysis and repair measures of the webpage content.
webpage content mainly includes an engine two big mechanisms and five systems
with respect to repair the problem. Its function is to find content is convenient, small
occupied space, simple operation and so on.
全套图纸及更多设计请联系 QQ：
360702501
【Key words】two big institutions and five systems；Common fault
Analysis；repair Measures
3
第 1 章 前言
随着我国道路交通网络的大力建设，汽车制造业正如雨后春笋般发展起来，
汽车作为主要的交通工具，其在使用过程中的故障会直接威胁人们的安全，汽
车在使用过程中的保养与维修也成为人们关心的问题。
汽车发动机在汽车构造
上有着重要的位置，在使用过程中，汽车发动机的故障问题是引发交通事故的
主要因素之一。
本毕业设计即要求针对汽车发动机各个部分进行故障分析以及
相应的维修对策研究，并通过 frontpage2003 编辑成网页提供共享信息。
在用
solidworks2011 建立发动机曲柄连杆的 3D 模型时参照了捷达发动机 EA113 的
结构参数。
4
第 2 章 曲轴设计
全套图纸及更多设计请联系 QQ：
360702501 曲轴的结构与其制造方法有直
接关系，在进行曲轴结构设计时必须同时考虑。
曲轴分整体式和组合式两大类。
本毕业设计采用整体式设计。
2.1 曲轴介绍
曲轴是发动机最重要的机件之一，它的尺寸参数在很大程度上不但影响着发
动机的整体尺寸和质量，而且影响着发动机的可靠性与寿命。
曲轴的破换事故
可能引起其他零部件的严重损坏。
设计曲轴时，必须正确选择曲轴的尺寸参数、
结构形式、材料与工艺，以求获得最经济、最合理的效果。
2.2 曲轴结构和材料分析
（1）材料：
在结构设计和加工工艺正确合理的条件下，主要是材料强度决
定着曲轴的体积、重量和寿命，作为曲轴的材料，除了应具有优良的机械性能
以外，还要求高度的耐磨性、耐疲劳性和冲击韧性。
同时也要使曲轴的加工容
易和造价低廉。
在保证曲轴有足够强度的前提下，尽可能采用一般材料。
以铸
代锻，以铁代钢。
高强度球墨铸铁的出现为铸造曲轴的广泛采用提供了前提。
球墨铸铁就其机械性能和使用性能而言，比其它多种铸铁都要好。
球墨铸铁
曲轴可以铸成复杂的合理的结构形状，使其应力分布均匀，金属材料更有效地
利用，加上球铁材料对断面缺口的敏感性小，使得球铁曲轴的实际弯曲疲劳强
度与正火中碳钢相近。
该发动机曲轴采用球墨铸铁铸造而成。
（2）曲轴长度：
曲轴的长度都是由总体布置决定的，主要取决于缸心距
L0、气缸直径 D 及曲轴的支承形式。
当曲轴采用全支承时，曲轴的长度就要大
一些。
曲轴总长度定下来后，曲轴其他部位长度的确定就是如何合理分配的问
题了。
曲轴的结构形式如图 2.1。
5
图 2.1 曲轴结构图
（3）连杆轴颈：
在设计曲轴轴颈时，首先应该考虑连杆轴颈，因为连杆轴
颈的负荷比主轴颈的负荷大。
在现在发动机设计中，一般趋向采用较大的 D2 值，
以减小连杆轴颈比压，提高连杆轴承的工作可靠性和刚度。
因此当前的设计趋势是：
增加 D2，减小 L2。
这样设计的优点是：
①L2 一定时，D2 增加，比压下降，耐磨性提高。
②D2 增加时，弯曲刚度增加，扭转刚度增加。
③L2 下降时，纵向尺寸下降，曲轴刚度提高。
从润滑理论来讲，希望 L2/ D2≈0.4。
因为如果 L2/ D2 过小，润滑油很容易
从滑动轴承两端泄掉，油膜压力建立不起来，轴承的承载能力下降；如果 L2/
D2 过大，则润滑油流动不畅，导致油温升高，润滑油粘度下降和承载能力下降。
而且当 L2 过大时，曲轴变形大，容易形成棱缘负荷。
提高 D2 还受到两个限制：
① D2 增加导致离心力增加，转动惯量增加。
② 受到两岸大头及剖分面形式的影响，一般 L2/ D2 的取值为
D2/D≤0.65（平切口）
（4）主轴颈：
从曲轴全长等刚度的角度出发，应该设计成 D1=D2；从曲轴等
强度的角度出发，应该设计成 D1＜D2。
但是在实际结构中，主轴颈 D1 都大于连
杆轴颈 D2，这样做的原因是：
①D1 增加，可以增加曲轴轴颈的重叠度，从而提高曲轴刚度，而不增加离心
力。
加粗主轴颈后，可以相对缩短其长度，从而可以增加曲柄厚度，即增加了
曲柄刚度。
这点非常可贵，因为大多数曲轴最薄弱的部分就是曲柄，很多断裂
都发生在此处。
②D1 增加，可增加扭转刚度，固有频率 We 增加，转动惯量 I 增加不多。
但
6
是，D1 增加，主轴承圆周速度增加，摩擦损失增加，油温提高。
一般
D1/D2≈1.05～1.25,L1＜L2,L1/D1≥0.3。
多缸发动机的曲柄销长度是相等的，但是主轴颈的长度则不一定相等。
负荷
较大的主轴颈应该长一些，安装推力轴承的主轴承也要长一些。
（5）曲柄：
曲柄应选择适当的厚度、宽度，以使曲轴有足够的刚度和强度。
曲柄的形状应合理，以改善应力的分布。
在确定曲柄的尺寸时，应该考虑到曲
柄往往是整体式曲轴中的最薄弱环节。
如果在曲轴设计时注意到了防止扭振，
那么曲轴经常遇到的破坏形式便是沿曲柄的弯曲疲劳破坏。
曲柄在曲拐平面内
的抗弯能力以其矩形截面系数来衡量，曲柄横截面的抗弯截面系数为：
Wσ=（bh2）/6
式中，h 为曲柄厚度；b 为曲柄宽度。
为了提高曲柄的抗弯能力，增加曲柄厚度 h 要比增加曲柄的宽度 b 好得多。
据统计表明：
①h 调高 10%，Wσ 理论上提高 20%，实际上提高 40%，因为 h 提高，则圆角
处应力集中现象减轻，使应力分布趋于均匀。
但是在缸心距一定的条件下，增
加曲柄厚度的代价是缩短轴颈的长度，可见 h 的增加受到限制。
②b 提高 10%，Wσ 理论上提高 10%，实际上提高 5%，这是由于 b 提高，应力
分布不均匀更加严重。
现代发动机曲轴大多数采用椭圆形曲柄，这样既可以尽量减小曲轴质量，又
可以最大限度地保证曲柄应力分布均匀。
（6）平衡块：
对四拐曲轴来说，作用在第 1、2 拐和第 3、4 拐上的离心惯
性力互成力偶。
这两个力偶大小相等、方向相反，所以从整体上讲是平衡的，
但是这两个力偶却还是作用在曲轴上了，曲轴这两个对称力偶的作用下可能发
生弯曲变形。
由于曲轴是安装在机体的主轴承中的，所以曲轴发生弯曲变形时
上述力偶就将也部分地作用在机体上，使机体承受附加弯曲力偶的作用，尤其
是在此情况下主轴承的工作条件也要变坏。
安装平衡重，改善曲轴本身和机体
的受力情况，尤其改善了主轴承的工作条件。
设计时，平衡重对主轴承工作情况的影响是利用主轴颈载荷图来进行估算的。
没有平衡重时，由于离心惯性力的影响，主轴颈表面所受载荷的分布可能很不
7
均匀，一部分轴颈表面所受载荷很大，但另一部分轴颈表面却完全不承受载荷。
通过安装平衡重可以抵消一部分离心惯性力，从而使轴颈表面的载荷分布比较
均匀些，与此同时轴颈和轴承表面的平均载荷也可以相应下降。
它意味着轴颈
的磨损也可以比较均匀，而不是集中于一处，防止因偏磨而很快失圆损坏。
设计平衡重时，应尽可能使平衡重的重心远离曲轴旋转中心，即用较轻的重
量达到较好的效果，以便尽可能减轻曲轴重量。
平衡重的径向尺寸和厚度以不
碰活塞裙底和连杆大头能通过为限度。
将平衡重与曲轴铸成一体时加工较简单，
并且工作可靠。
（7）曲轴油孔：
为保证曲轴轴承工作可靠，对它们必需有充分的润滑。
曲
轴中油道的尺寸和布置直接影响它的强度和刚度，同时也影响轴承工作的可靠
性。
润滑油一般从机体上的主油道通过主轴承的上轴瓦引入。
从主轴颈向曲柄销
2.3 曲轴结构参数计算
全套图纸及更多设计请联系 QQ：
360702501
曲柄销直径 D2=0.60D～0.65D取
D2=0.60D=0.6×80.985=48.591mm
曲柄销长度 L2≈0.4 D2取 L2=0.4×48.591=19.436mm
主轴颈的直径 D1=1.05D2～1.25D2取D1=1.05
D2=1.05×48.591=51mm
主轴颈的长度 L1≥0.5 D1取 L1=0.3 D1=0.5×51=25mm
曲柄的宽度 b=0.75D～1.2D取 b=0.8D=0.8×80.985=64.788mm
曲柄的厚度 h=0.18D～0.25D取 h=0.22D=0.22×80.985=17.817mm
连杆比 λ=r/L=0.25～0.31，取 λ=0.27，又因为 L=149mm，所以曲柄
r=40.23mm.
所见模型见图 2.2。
8
图 2.2 曲轴
全套图纸及更多设计请联系 QQ：
360702501
第 3 章 活塞设计
3.1 活塞介绍
活塞组包括活塞、活塞销和活塞环等在汽缸里作往复运动的零件，他们是活
塞式发动机中工作条件最严酷的组件。
发动机的工作可靠性与使用耐久性在很
大程度上与活塞组的工作情况有关。
活塞组件与气缸一起保证发动机工质的可
靠密封，否则活塞式发动机就不能正常运转。
活塞组零件工作情况的共同特点
是工作温度很高，并在很高的机械负荷下高速滑动，同时润滑不良，这决定了
他们会遭受强烈的磨损，并且可能产生滑动表面的拉毛、烧伤等缺陷。
实践经
验证明，活塞组零件的寿命决定了发动机的修理间隔。
在大功率强化发动机中，
活塞组的热负荷往往限制了发动机的强化潜力。
由此可见，提高活塞组零件的
工作可靠性和耐久性具有极其重要的意义。
活塞组的作用可归结为：
①传力、导向。
承受燃烧室内气体的压力，将压力传递给连杆，并保证活塞
在气缸内顺畅运动。
②密封。
通过活塞环和活塞密封气体，保证缸内工质不泄露或很少泄漏。
③传热。
在密封的基础上，通过活塞环和活塞裙部向缸壁传递热量。
9
④配气。
完成进气、压缩和排气功能，在二冲程发动机中还起到配气滑阀的
作用。
3.2 活塞结构和材料分析
（1）材料：
根据上述对活塞设计的要求，活塞材料应满足如下要求：
1.热强度高。
即在 300 ~ 400︒C 高温下仍有足够的机械性能，使零件不致损坏；
2.导热性好，吸热性差。
以降低顶部及环区的温度，并减少热应力；
3.膨胀系数小。
使活塞与气缸间能保持较小间隙；
4.比重小。
以降低活塞组的往复惯性力，从而降低了曲轴连杆组的机械负荷
和平衡配重；
5.有良好的减磨性能（即与缸套材料间的摩擦系数较小），耐磨、耐蚀；
6.工艺性好，低廉。
在发动机中，灰铸铁由于耐磨性、耐蚀性好、膨胀系数小、热强度高、成本
低、工艺性好等原因，曾广泛地被作为活塞材料。
但近几十年来，由于发动机
转速日益提高，工作过程不断强化，灰铸铁活塞因此比重大和导热性差两个根
本缺点而逐渐被铝基轻合金活塞所淘汰。
铝合金的优缺点与灰铸铁正相反，铝合金比重小，约占有灰铸铁的 1/3，结
渐加大，而且过渡圆角 r 应足够大，使活塞顶吸收的热量能顺利地被导至第
二、三环，以减轻第一环的热负荷，并降低了最高温度。
活塞头部要安装活塞环，侧壁必须加厚，一般取 0.05～0.1D，取 0.05D 为
4mm，
蓄电池电压不足是由于电解液密度过小引起的。
一般来说，在 20℃环境下，
在全充电状态下，电解液相对密度为 1.26g/cm,当密度下降到 1.20g/cm 时
升级会员 