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柴油机毕业论文

（校徽采用新图案）

本科毕业论文（设计）

题目：

6P130ZQ柴油机左视图零部件设计

学院：

机电工程学院

专业：

车辆工程2班

姓名：

指导教师:

2013年6月5日

修改意见及说明

1、论文必须按照学校要求格式（包括字号、字体、层次编号等）进行排版编辑

2、语句极不通顺,必须认真修改

3、色的为删除或存在问题的字句

4、色或红色为修改意见或修改后字句

摘要

随着科学技术的进步，柴油机的发展越来越快，并有着更加广阔的应用前景。

为了更好的熟悉柴油机具体构造，深入学习机械设计相关内容，本课题以6P130ZQ（6缸卧式增压四冲程水冷）柴油机左视图零部件设计为核心内容，进行柴油机燃油供给系统的柴油管路部分的相关学习与设计。

在学习与设计过程中，进行了柴油发动机的实体拆装实践，通过阅读相关文献资料，用caxa制图软件设计绘制了燃油管路结构图。

经总体装配分析与性能匹配,所设计零部件满足发动机的基本性能要求。

摘要是全文的概括，要介绍你的设计内容、采用的设计方法等内容

关键词柴油机燃油供给系统输油管

关键词是体现你论文的关键研究内容，从关键词中应该能体现出你的研究内容

用‘柴油机'、‘高压油管’、‘输油管’等均可

Abstract

Withtheprogressofscienceandtechnology,thedevelopmentofdieselengineismoreandmorequickly,andwillhavemorebroadapplicationprospects。

Inordertobebetterfamiliarwithdieselengine'sspecificstructure,andfurtherlystudycontent，relatedmechanicaldesigning,thistopicwith6p130zq（6cylinder,horizontalturbo,four-stroke,water—cooled）dieselengine’sleftviewcomponentdesignasthecorecontent,hascarriedstudyinganddesigningofdieseloilpipesectionrelated.tothedieselengine’sfuelsupplyingsystem.Intheprocessoflearninganddesigning,hascarriedonthedieselengine’sentitydismantlingofpractice，andbyreadingrelevantliteratures,usingcaxamappingsoftwaretodesignthefuellines’structure.Bythegeneralassemblyanalysisandmatchingperformance,componentsdesignedhavebeenmeetingtherequirementsofthebasicpropertiesoftheengine。

Keywordstechnologydieselenginedieselengine’sfuelsupplyingsystem

第1章前言

在当前，世界上车用燃料发动机大致分为汽油机，柴油机及新能源、代用燃料发动机.与汽油机相比,柴油机热效率和经济性较好。

由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。

同时在相同功率的情况下,柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。

柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度,所以柴油机比较笨重,体积较大.因此,柴油机升功率指标不如汽油机（转速较低），噪声、振动较高，碳烟与颗粒（PM）排放比较严重，所以一直以来很少受到轿车的青睐.但是,随着科学技术的进步，一批先进的技术,例如电控直喷、共轨、涡轮增压、中冷等技术得以在小型柴油发动机上应用,使原来柴油发动机存在的缺点得到了较好的解决，而柴油机在节能与CO2排放方面的优势，则是包括汽油机在内的所有热力发动机无法取代的。

因此，柴油机在未来会有着越来越广阔的发展前景

为了更好的认识、掌握柴油机的具体结构及特性，本次设计的内容为6P130ZQ柴油机设计。

6P130ZQ型柴油机为6缸卧式增压四冲程水冷柴油机。

6P130ZQ主要为大客车后置发动机而设计,发动机具有高度小、功率重量比大等特点，是较为理想的客车动力.

6P130ZQ柴油机主要技术指标

型式：

直列式增压六缸四冲程水冷;

缸径×行程（㎜）：

130×140;

气缸套型式：

干式；

燃烧室型式：

直接喷射式W型燃烧室；

总排量（升）11。

15;

压缩比:

16：

1;

额定功率（千瓦/转/分）：

190/2300；

最大扭矩（牛顿、米/转/分/）：

880/1500；

外特性最低燃油消耗率（克/千瓦·时）：

217.6;

机油消耗率（克/千瓦·时）≤1.36；

全负荷外特性烟度≤3波许单位;

各缸工作顺序：

1—4—2—6—3—5;

曲轴旋转方向（从飞轮端看）：

逆时针；

启动方式：

电启动；

润滑方式：

强制循环、飞溅式；

净重（不带风扇）（千克）：

965；

外型尺寸（长×宽×高）（㎜）363×1350×860。

本设计的内容是6P130ZQ左视图及相关零部件设计，左视图为，零部件设计的主要任务是燃油供给系统内的燃油管路的设计。

具体包括：

通过阅读学习相关书籍、文献，并进行对柴油机的拆装实践，实现对柴油发动机构造的系统、直观认识,并设计具体燃油管路。

第2章发动机整体结构设计

在这一章中对你所画的整机图进行结构描述

第3章柴油机燃油供给系统

一．（如此编号不符合学校的要求）柴油特性及柴油及燃油供给系统机理（燃油供给系及燃油）

1．柴油特性

与汽油相同，柴油同样是石油制品，蒸馏温度为200~350摄氏度。

在一般的柴油使用过程中，分为重柴油与汽车用柴油。

其中高速柴油机用的是汽车用柴油，而重柴油在中、低速柴油机上使用广泛。

柴油的使用指标一般包括发火性、蒸发性、低温流动性、粘度等,以上评价指标的优良与否，关系到柴油内燃机能否高效，正常地工作。

因此，为保证柴油机燃油供给系统的设计能够科学、可靠、合理，必须首先了解一下这些评价特性。

（1）发火性用来评价柴油的自燃能力，用所含的十六烷值表示。

发火性越好，即自然能力越强，则柴油十六烷值越大.在国标要求中,汽车用柴油所含的十六烷值不得低于45。

（2）低温流动性表征柴油在低温环境下的流动能力,用其冷滤点和凝点表示.

（3）蒸发性用于评价柴油蒸发为气态的能力，常用闪点及馏程表示。

馏程指柴油蒸发出某一百分比的温度，国标要求50%镏出温度不得低于300℃.闪点表示柴油气体与空气混合后靠近火焰出现火花的温度。

闪点越低,50％镏出温度越低，则柴油蒸发性越好。

（4）粘度与柴油流动性密切相关，粘度与所处温度成负相关变化,即温度越高，粘度越小，流动性越好。

反之，流动性越差。

除了以上相关指标,柴油中含有的水分，杂质等用于评价柴油的清洁性.

2.燃油供给系统功用及结构

（1）燃油供给系统功用该段内容存在概念错误，认真读一下《汽车构造》,对柴油机燃料供给系理解后再论述.

柴油内燃机的工作过程与其油内燃机大致相同（说的什么意思？

），分为进气，压缩,做功及排气四个过程，将燃油化学能转化为机械能输出。

但是，与汽油相比，柴油的流动性及蒸发性都较差，因此，柴油机的燃油混合过程势必会有别于汽油机。

汽油机的燃油混合气在气缸外形成，而柴油机则只能在气缸内混合而成。

而且，柴油的自燃温度低于汽油，而他燃温度高于汽油，因此柴油采用压燃是点火。

柴油机进气形成中吸入的是纯空气,在做工行程中向气缸内喷油高压柴油，混合后在高压下燃烧做功.（语句极其不通，概念存在错误）

因此,柴油机燃油供给系统的主要功用是在气缸外部将柴油过滤后以一定的压力喷入气缸燃烧做功，同时,为保证柴油发动机各气缸工作均匀平缓,喷油须有一定规律及调节功能。

（2）柴油机燃油供给系统结构组成

柴油机燃油供给系统大致包括燃油箱、输油泵、油水分离器、燃油滤清器、喷油泵、喷油器，调速器等及高、低压油管装置。

6P130ZQ柴油发动机采用直列柱塞式喷油泵，燃油通过输油泵从燃油箱输出，进入燃油滤清器,经过滤后的柴油在喷油泵内加压后，经高压油管进入喷油器，然后按照一定的喷油时刻规律喷入气缸燃烧。

第三章具体零部件设计（去掉）

6P130ZQ左视图零部件草图中,主要是针对燃油相关管路的设计。

（这句话说的是什么意思，让人难以理解）

燃油管路在整个发动机工作过程中,起到的作用不容忽视。

首要功用是传输燃油,在供给系统各个主要部件之间起连接作用，保证燃油进入燃烧室。

其次，各回油管总成可保证供油、喷油的正常进行。

在燃油管路的设计过程中，需保证其结构形状的合理，比如布局合理，不妨碍其他零件的安装，管路尽量平整，形状波动要小，各个拐角要圆滑，内壁等需光滑，材料、形状等的选择还要考虑到具体的油液压力。

下面将对燃油供给管路总成进行具体的分析。

（认真阅读《汽车构造》和其他相关书籍,然后再进行论述）

燃油供给系统燃油管路包括输油泵进油管总成，输油泵出油管总成，柴油滤清器回油管总成,喷油泵进油管总成，喷油泵回油管总成,各缸高压油管组合件，各喷油器回油管总成，及各管及其总成固定装置.其总体结构如下图所示.

1—-—-油管固定板2———-输油泵进油管

3---—输油泵4-———输油泵出油管（柴油滤清器进油管）

5————柴油滤清器6—-——喷油泵

7—---喷油泵进油管8————喷油泵回油管

9-——-高压油管10—--—喷油器

11-——-喷油器回油管12-—-—柴油滤清器回油管

1.输油泵进油管总成（油管的设计不仅仅是一些原则，而要有具体的尺寸描述和管径、材料选择的计算，应该补齐）

输油泵进油管总成的功用是连接燃油箱与输油泵。

由旋转管接头，油管固定夹片，及进油管锥孔管接头组成。

参见下图。

图1输油泵进油管总成

1-——-—-旋转管接头

2---—--油管固定夹片

3—----—进油管

4—---——锥孔管接头

（1）进油管

输油泵进油管属于低压油管范畴。

目前市面上的低压油管,多为胶管，铜管,钢管等.胶管形状易改变，便于适应多变的复杂空间，灵活性强，质量小，但是其易腐蚀老化，寿命较短。

铜管，钢管是传统的车用低压油管，刚度较大，生产较易形成系列化，但是由于其形状不易改变，对空间的适应能力较差，震动、错位后易出现裂缝，从而造成燃油泄漏；另外,铜管，钢管易腐蚀，造成燃油系统管路的堵塞。

近年来，尼龙管因其质量小，耐腐蚀，成本较低等优点而渐渐走入人们视线,发展前景较大。

本次设计中输油泵进油管采用钢管。

材料选为20号钢（含碳量为0。

2％），属于优质低碳碳素钢，经冷挤压，渗碳淬火后形成的冷轧无缝钢管（YB231-70），具有很好的韧性，另外，其焊接性、塑性均较好，从而可在一定程度上适应安装位置的相对变化，具有较高的可靠性。

本次设计中，输油泵进油管的尺寸选择是一个重点.油管的大体位置由柴油发动机的具体结构确定.尺寸选择主要是指油管内径的确定。

低压油管内径的选择与发动机功率，油管长度,工作温度,油液特性等有关.由于输油泵进油管与油箱相连,油压较低，而且油管长度为850mm，小于1000mm,选取型号10x1.为保证油液流动顺畅,波动小，油管内壁需光滑，内径大小变动误差需小。

油管拐角处圆角需适当大些，从而使油液流动平缓。

（2）旋转管接头

油管接头作为连接油管与油管的桥梁，在整个燃油供给系统中起到至关重要的作用。

管接头分为过渡式，卡套式.旋转式等.本次设计中，在输油泵进油管连接输油泵处采用旋转式，可以适应输油泵进油端相对于进油管的位置转动变化,避免进油管路系统的错开破裂损坏，从而维持一定的可靠性。

旋转管接头采用双向流通式，其中内管与输油泵连接在一起旋转，而外观则与进油管连接在一起固定.

旋转管在安装过程中，应尽量避免撞击，防止损坏;尽量保持管轴之间的同心度,从而保持运转时能有良好的工作特性；旋转接头与油管之间必须用软管连接,严禁刚性连接，以防止运转时由于误差等原因而引起的磨损、损坏（可采用具有良好挠性的金属软管）;管接头与油管之间的配合适合采用H8/e7。

（3）锥孔管接头

锥孔管接头用于连接输油泵进油管与燃油箱输出管，属于卡套式管接头范畴.包括接头体，螺母及卡套三个部分。

如下图所示。

图2锥孔管接头

1—--—-接头体

2—----卡套

3--——-螺母

接头体与输油泵进油管紧固连接，接头体内侧开有24°的锥形孔;带有尖锐内刃的卡套套在燃油箱出油管上，内刃可使卡套与出油管紧密结合；螺母同样套在出油管上且紧靠在卡套右侧（二者一般连为一体）。

在连接时，旋转螺母使螺母推着卡套左移进入接头体内侧的锥形孔，随着位移的增大,卡套变形与锥形孔紧密结合,锥面变为球面接触从而实现密封作用，防止漏油。

在安装时，油管连接端部须与油管轴线垂直，角度公差不得大于5°，否则连接不良,会出现漏油等不良后果。

由于输油泵与燃油箱间距离较长,锥孔管接头用固定板固定在机体组上，实现管路位置的相对固定，保证供油顺畅和稳定。

（4）油管固定夹片

图3油管固定夹片

由于输油泵进油管采用钢管，两端位移不能超出一定范围，为保证进油管的位置相对固定，需用多个固定夹片来实现.如上图所示，固定夹片上开有螺栓孔,用螺栓将其与机体组连接,上端用弯成大半个圆弧状的拨片（圆弧的曲率半径为10.1mm）紧咬住油管，从而限制油管的多个自由度位移，实现油管的位置相对固定.本次设计中，使用两个固定夹片，每个固定夹片厚度为2mm。

具体安装位置如图1所示。

2。

输油泵出油管总成

输油泵出油管（即柴油滤清器进油管）总成是用于连接柴油滤清器与输油泵的元件部分，由出油管与旋转管接头组成.具体如下图所示。

图4输油泵出油管总成

1---——旋转管接头

2—————出油管

输油泵出油管（柴油滤清器）总成与进油管总成相似，其中油管都属于低压油管范畴,规格与进油管相同，旋转管接头同样如此，在此不再赘述。

出油管同样需要用油管支架固定在机体组上，以保证油管的位置相对固定，确保正常输油。

3.喷油泵进油管总成

喷油泵进油管（即柴油滤清器出油管）总成的功用是将经过燃油滤清器过滤后的柴油输入喷油泵，并防止漏油。

由喷油泵进油管与旋转管接头组成。

具体如下图所示.

图5喷油泵进油管总成

1————旋转管接头

2-——-喷油泵进油管

喷油泵进油管总成属于低压油管范畴,进油管与旋转管接头与上述相同。

进油管需用固定支架固定在机体组上，作用同上.

4.喷油泵回油管

正常情况下，输油泵的输油量为喷油泵标定工况下喷油量的的2~3倍,因此，喷油泵内多余的燃油需经喷油泵回油管返回柴油滤清器,最终回到油箱.

喷油泵回油管位于柴油滤清器与喷油泵之间。

具体结构如下图所示。

图喷油泵回油管

1、3--——旋转管接头2—--—回油管

由上述可知，输油泵出油管、喷油泵进、回油管的管径、材料等都相同，都属于低压油管范畴.因此，对于上述三者的固定可采用同样的技术条件。

为此，三者在发动机上的固定可共用一个油管固定支架。

本次设计即是如此.油管固定支架如下图所示。

油管固定支架总成

1—-——固定支架焊合件（固定板）5--—-固定夹片螺栓

2-———垫圈6-—-—输油泵出油管

3--—-螺栓7———-喷油泵进油管

4-—--固定夹片8————喷油泵回油管

各零件材料及规格如下：

垫圈:

用65Mn钢板制成。

65Mn钢板强度、硬度、弹性和淬透性均比65号钢高，多用于制成高耐磨性零件,如磨床主轴、弹簧卡头、精密机床丝杆、切刀、螺旋辊子轴承上的套环、铁道钢轨等。

螺栓：

上述四个螺栓材料都为35号钢（优质碳素结构钢GB699—65），规格为六角头螺栓（GB5782-86）表面需经氧化及镀锌钝化处理，以提高其抗腐蚀性能。

螺栓常用型号如下图所示。

本次设计中螺栓均采用M8-25。

固定夹片：

固定夹片弯曲成三个曲率半径为5.05mm的圆弧,以靠紧需固定的低压油管,中间开有两个孔,用螺栓固定在固定支架上。

材料为普通低炭结构钢（A3GB912-82），厚度为2mm。

5.高压油管组合件

如果说喷油泵是整个供燃油给系统的心脏，那么高压油管总成必定会是整个系统的动脉血管。

燃油的喷射路径是燃油在喷油泵（图中5所示）内加压后，经高压油管分配给各缸喷油器（图中1所示），再由喷油器按照一定喷油规律喷入燃烧室。

如下图所示,高压油管（图中11所示）作为燃油供给系统的重要组成部件之一,不仅在喷油器与喷油泵之间起到连接输油作用，而且其内部的高压对油液有很强的扰动作用，对喷油器的喷油过程有很显著的影响。

如果高压油管的尺寸选取不得当，将严重影响喷油器喷油的正常进行,甚至会发生高压漏油而引起功率下降，燃烧不充分,排气冒黑烟等不良后果，严重的会引起火灾.因此，高压油管的分析与设计将作为这次设计的重点。

图6燃油供给系统部分组件

各缸高压油管组合件包括高压油管紧固螺母，高压油管，高压油管衬垫。

以第一缸高压油管组合件为例，如下图所示。

1——-—高压油管紧固螺母

2———-高压油管

3—---高压油管衬垫

4—-—-高压油管紧固螺母

图7第一缸高压油管组合件

5。

1高压油管整体设计布置

高压油管组合件位于喷油泵与喷油器之间，承载着输送高压燃油的作用.其具体布置对于其输送效能有很大影响.其中最重要的一点是，必须保证各缸高压油管长度相等。

因为，对于发动机而言，要想保证其运转平稳，各缸燃烧规律必须一致，那么各缸供油量，喷油压力就必须相等。

由于高压油管属于管连接件，其位置走向必然要适应柴油发动机的具体结构。

但为了保证供油的正常进行，要尽量保持高压油管的平直度，减少走向的变化。

5．1．1高压油管长度的确定

前述已及，由于必须保证各缸供油、喷油规律一致,则各缸高压油管长度必须相等.然而由于喷油泵各缸输出端与各缸喷油器进油端距离并不相等,所以，各缸高压油管的长度需由最长的一组确定。

各缸高压油管长度的选取由各缸喷油规律决定。

发动机需具备一定的喷油压力,喷油量，及喷油时刻.由于喷油时间、喷油间隔都很短,再加上高压油管的形状具有一定的可变性，高压油管长度过长燃油具有一定的可压缩性，则高压油管内周期性的燃油流动势必会引起脉动，产生压力波，即喷油器的喷油是以压力波的形式进行的.如果高压油管的长度过长，不仅会使得燃油压力波的行程增大，而且会增大管内燃油流动阻力，使压力波发生变化,进而引起喷油规律的改变。

5．1．2高压油管管径的确定

上述已及,高压油管内的燃油是以压力波的形式流动的，则高压油管的管径同样会影响供油规律.

现如今，高压油管的型号、规格都已形成系列化，在设计时，其管径的选取可参照如下方法.

（1）针对不同的供油压力,高压油管的管径应有所不同.而高压油管内的燃油压力由喷油泵决定，对于柱塞式喷油泵而言，柱塞直径影响着出油压力和流量。

则高压油管的管径选取与柱塞直径油管。

二者之间存在着如下表所示的对应关系。

表1高压油管尺寸与柱塞直径的对应关系

根据上表，柱塞直径在5～9mm之间，选取高压油管6x2。

0，内径、外径与壁厚三者之间的关系式为：

h=（D—d）/2

式中，h-——高压油管壁厚;

D———高压油管外径；

d---高压油管内径.

代入D=6mm，h=2。

0mm，计算得高压油管内径d=2mm.

（2）对于不同缸径的发动机，在其余条件相同的情况下，其功率不一样.不同的功率所需的喷油规律亦有所不同，即高压油管的规格不同.二者之间存在以下统计关系：

6P130ZQ型柴油机的缸径为130mm,根据上表,可大致选取高压油管内径为1～2mm，再根据具体要求选取其尺寸.

（3）关于高压油管内径的具体分析。

高压油管内油液沿程压力损失有以下公式:

P=λx（lρv2）/d2

式中，

λ--—液流沿程阻力系数，与雷诺数Re及管壁粗糙度有关，一般取λ=0。

3164Re-0。

25；

l---高压油管长度;

ρ—-—燃油密度；

v—--燃油流速；

d---高压油管内径。

由公式可得到，为保证供油压力,高压油管的内径d应该尽量小一些.但是在喷油量一定的条件下，高压油管门内燃油流量一定，则管内径与燃油流速及流量存在以下关系：

d=4.61（Q/v）1/2

式中，

d—--油管内径；

Q—-—燃油流量;

v———燃油流速。

由上述公式可知，内径d减小,燃油流速v会增大。

为保证喷油的正常进行，燃油流速不能超出允许值。

对于高速柴油机，流速不能超过25m/s，对于低速柴油机,应小于15m/s。

由于对流速有一定限制,高压油管的内径可通过下式计算：

d=2.76（Qn/vψ）1/2，

式中，

d-—-高压油管内径；

Q———喷油量（即燃油流量）；

v——-高压油管内燃油平均流速;

n-——发动机转速；

ψ-——喷油延续角.

确定好高压油管的内径后,需确定高压油管的壁厚.壁厚的计算及确定需根据管内压力，管用材料的需用应力等方面分析。

钢管分厚壁管和薄壁管，K=D/d≤1。

2的管子称为薄壁管;K=D/d〉1.2的管子称为厚壁管。

厚壁管与薄壁管计算承内压力的公式不同。

对于厚壁管，承压内力计算公式为：

[P]=2[σ]φS/d，

式中：

［σ]-—材料的许用应力;

φ-—焊缝系数，对于无缝管,φ=1;

S-—管子壁厚；

d—-管子内径。

厚壁管允许最大承内压力计算公式为:

［P］=[σ］（K^2—1）/（K^0.5K^2）

式中：

K=D/d。

常用管材的成分及性能详见下表1、表2。

表1

表2

前面已经介绍了低压油管所采用的材料为20号钢，此次设计中高压油管同样采用20号钢冷拔制成的无缝钢管。

由上表查的其许用应力为40kg/mm2。

可通过计算校核高压油管的承压应力来检验此次设计是否满足要求。

由第一种方法，确定高压油管规格为6x2.0。

内径为2mm，则

K=D/d=3

将K=3，［σ]=40kg/mm2代入公式

［P］=[σ]（K^2-1）/（K^0.5K^2）

计算得,此高压油管的可承载的最大油压为20MPa。

6P130Q柴油机采用直喷式燃烧室,与之相对应，采用的喷油器为孔式,喷油压力17~20Pa，则高压油管的承压能力可以满足喷油需求.

5．1．3高压油管布置时注意事项

高压油管的具体布置需要适应发动机的整体结构，在布置时,需要注意以下事项：

（1）各缸高压油管长度必须一致；

（2）转折处弯曲半径不得小于油管外径的6倍。

同时，弯曲半径的选取要

符合目前国内外的高压油管质量生产水平，本次选用外径尺寸为6mm的高压油管，推荐弯曲半径为40mm，弯曲半径间的高压油管直管长度不小于35mm。

（3）高压油管的布置需要相对大的空间,以避免与发动机其它结构部件

接触而产生摩擦。

同时各缸