专业课程设计任务书
学生姓名：班级：
设计题目：汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计
设计内容：
1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。
2、选材，并分析选材依据。
3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。
4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分
析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。
5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。
6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。
目录
0 前言 (1)
1 汽车发动机曲轴的工作条件及性能要求 (2)
1.1 汽车发动机曲轴的工作条件 (3)
1.2 汽车发动机曲轴的性能要求及技术要求 (3)
2 汽车发动机曲轴的材料选择及分析 (4)
2.1 零件材料选择的基本原则 (4)
2.2 曲轴常用材料简介 (5)
2.3 汽车发动机曲轴材料的确定 (5)
3 曲轴的加工工艺路线及热处理工艺的制定 (6)
3.1 35CrMo曲轴热处理要求 (6)
3.2 汽车曲轴的热处理工艺的制定 (6)
3.2.1 调质处理 (7)
3.2.2 去应力退火 (8)
3.2.3 圆角高频淬火和低温回火 (9)
4 曲轴热处理过程中可能产生的缺陷及预防措施 (11)
4.1 校直过程引起材料原始裂纹 (11)
4.2 曲轴圆角淬火不当引起裂纹源 (12)
4.3 淬火畸变与淬火裂纹 (12)
4.4 淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧 (13)
4.5 淬火硬度不足 (13)
5 曲轴在使用过程中可能产生的失效形式及分析 (13)
6 课程设计的收获与体会 (14)
7 参考文献 (15)
8 工艺卡 (16)
0前言
发动机是汽车的“心脏”，而曲轴是发动机的关键零部件，是发动机中成本最高的零件。现代化的发动机对曲轴毛坯提出了有6拐、呈120°分布、带12个整体平衡块的要求。在机型改造的过程中，首先遇到的问题就是曲轴强度不足，一般是通过加粗轴颈、优选材质和表面强化等方法来增大曲轴强度，从而满足功率提高的要求。加粗轴颈在生产实践中受到各方面条件的限制，应用范围较窄，所以选择合适的材料和适宜的表面强化方法是解决曲轴强度的主要途径。
曲轴一般由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。
曲轴是汽车发动机的最关键的零部件之一，曲轴的性能在很大程度上影响着汽车发动机的可靠性与寿命,它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构和其它辅助装罝。曲轴在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作，承受弯曲和扭转交变载荷，受力大而且受力复杂，同吋，曲轴又是高速旋转件。因此，曲轴应有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度；轴颈应有足够大的承压表面和耐磨性；曲轴的质量应尽量小；对各轴颈的润滑应该充分。
另外，曲轴在发动机中承担着最大的负荷和全部的功率，承担着强大的方向不断变化的弯矩和扭矩，同时承受着长时间的高速运转的磨损，圆角过渡处处于薄弱环节，主轴颈与圆角的过渡处更为严重。因而，需要合适的热处理工艺，以保证其达到所要求的各项性能指标。曲轴工作过程中，往复的惯性力和离心力使之承受很大的弯曲---扭转应力，轴颈表面容易磨损，且轴颈与曲臂的过渡圆角处最为薄弱。除曲轴的材质，加工因素外，曲轴的工作条件（温度、环境介质、负荷特性）等都是影响曲轴服役的重要因素。
1汽车发动机曲轴的工作条件和性能要求
1.1 汽车发动机曲轴的工作条件
曲轴工作过程中，往复的惯性力和离心力使之承受很大的弯曲---扭转应力；曲轴在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作，承受弯曲和扭转交变载荷，受力大而且受力复杂，同吋，曲轴又是高速旋转件。因此，轴颈表面容易磨损，且轴颈与曲臂的过渡圆角处最为薄弱。除曲轴的材质，加工因素外，曲轴的工作条件（温度、环境介质、负荷特性）等都是影响曲轴服役的重要因素。
1.2汽车发动机曲轴的性能要求及技术要求
曲轴应有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度；轴颈应有足够大的承压表面和耐磨性；曲轴的质量应尽量小；对各轴颈的润滑应该充分，需要合适的热处理工艺，以保证其达到所要求的各项性能指标。
由于发动机曲轴的服役条件比较苛刻，这就给了曲轴材料较高的要求。曲轴材料需要有较高的强度、冲击韧性、耐磨性。一般采用锻造钢和球墨铸铁，锻钢需要进行热处理采用调质，即淬火后高温回火，使材料具有较高的综合机械性能，轴径表面再进行表面淬火，提高表面硬度及耐磨性。球墨铸铁曲轴采取等温回火、中频淬火、激光淬火等热处理工艺。
为此，对曲轴提出以下技术要求：
硬度：216～269HB
2汽车发动机曲轴材料的选择及分析
2.1零件材料选择的基本原则
(1) 材料的机械性
实践中根据零件的失效分析，提出对零件的技术要求，然后从材料及其强化人手解决零件的失效问题，已成为材料强度科学研究的主要内容零件的失效除了与材料及热处理有关外, 还与服役条件有关.各种零件的服役条件不同，其失效形式也不同，选择材料应以此为依据。(2) 材料的工艺性能
金属零件是由金属材料经过若干加工工序而成，在选择材料时必须考虑各个加工工序对材料的要求。所艺性能中，不可忽视热处理工艺性。例如，在设计结构形状复杂的零件时，应选用淬火变形小的钢或选用油淬钢而避免用水淬钢。一般低碳钢的压力加工和切削性能均较好，因此在机械性能和淬透性能均能满足设计要求时应尽量选用碳钢。
（3）材料的经济性
一般来说，碳钢比合金钢便宜，凡用碳钢能解决问题的，就应选用碳钢，实在不行时才用合金钢。即便使用合金钢。也必须把市场可供性和节本增效作为零件选材的指导思想。在满足零件使用性能的前提下，应从实际出发，做到材尽其用，发挥材料的潜力，以降低生产成本。
2.2 曲轴常用材料简介
曲轴按材料分为球墨铸铁曲轴和锻钢曲轴两种。新标准规定球墨铸铁曲轴材料力学性能不低于QT700-2 的牌号。即抗拉强度不低于700 N/mm2、断后伸长率不低于2％。锻钢曲轴材料采用45#、40Cr、40MnB、35CrMo 等牌号的钢或采用力学性能不低于这些牌号的其它钢材制造。新、旧标准关于材料的上述规定不存在差异。
汽车发动机曲轴材料的选择要根据不同车辆的使用具体情况，攒泽不同的性能材料。目前，我国的汽车曲轴分类大致分为家用轿车、载重车、重载车、重型载重车、大马力柴油机。他们所使用的材料我们可以见图1，考虑其经济性和加工工艺，结合最终将获得的曲轴性能，确定我们所需要的材料，具体见图1.
汽车发动机曲轴一般采用QT700-2 、QT800-2及QT900-2等牌号的球墨铸铁和45#、35CrMo、40Cr、40MnB、42CrMo等牌号的锻钢制造。下面我们结合不同车辆的曲轴选择不同的材料。比较他们的性能，选择满足我们工艺要求的材料。
常用曲轴材料及其热处理工艺见表1。
表 1 常用曲轴材料及其热处理工艺
(1) 选材要求: 首先，应满足曲轴的力学性能，它取决与发动机设计的强度水平。其次，考虑曲轴的疲劳强度和耐磨性。（与材料本身的成分及热处理后的性能有关）。
(2) 曲轴材料的要求根据JB∕T6727，曲轴对材料的要求如下：
①钢的含碳量要精选，含碳量的变化范围应不大于0.05％(质量分数)；钢的含S .P 量应不大于0.0025％（质量分数）。
②钢的非金属夹杂物，脆性夹杂物，塑性夹杂物应不超过GB10561 规
定的2.5 级。
③钢的淬透性应按GB255 进行测定，其淬透性曲线应在所用的钢号的淬透性范围内。
不同材料所含主要成分的含量见表2
表2 不同材料所含主要成分的含量
由于曲轴需要承受交变的弯曲—扭转载荷以及发动机的大的功率。因此，要求其具有高的强度，良好的耐磨、耐疲劳性以、及循环韧性。同时，曲轴材料需要有较高的强度、冲击韧性、耐磨性。一般采用锻造钢和球墨铸铁，锻钢需要进行热处理采用调质，即淬火后高温回火，使材料具有较高的综合机械性能，轴径表面再进行表面淬火，提高表面硬度及耐磨性。球墨铸铁曲轴采取等温回火、中频淬火、激光淬火等热处理工艺。
通过对不同材料所含主要成分的含量我们可以确定材料成本比较经济的材料，但是我们还要令其满足我们所需要的以上性能，所以我们需要对不同材料加工成曲轴是的性能进行比对，我们通过搜找资料得到以下数
据，详细数据请看表3。
不同材料的各项性能数据见表3
因而，根据曲轴材料的要求、各项技术要求、及材料的成分、机械性能、淬透性，同时需考虑成本的经济性，最终选择不含贵金属的且各项性能指标优良的35CrMo 作为汽车发动机曲轴的材料。
3. 曲轴的加工工艺路线及热处理工艺的制定
3.1 曲轴的热处理的技术要求及加工工艺路线
(1)35CrMo 曲轴热处理的技术要求
(2)35CrMo 曲轴的工艺路线：
锻坯→调质（淬火+高温回火）→矫直→清理→检验→粗加工→去应力退火→精加工→高频淬火+低温回火→矫直→磨削→检验
3.2曲轴热处理工艺的制定
3.2.1调质处理
（1）原始材料的组织与性能
35CrMo 原始状态从其显微组织图上可观察到其组织为铁素体基体
上分布着层片状的珠光体（F+P）。其组织结构均匀。其硬质值处于30—33HRC 之间。
（2）调质工艺参数的确定
淬火温度：35CrMo 是亚共析钢，根据《常见钢临界点、淬火加热温度及Ms点》表得知，AC3 约为807℃，AC1 约为757℃。由于
35CrMo 是亚共析钢，所以淬火温度取AC3 温度以上30～50℃,所以可确定出材料的淬火温度应850℃较合适。其保温时间可由经验公式t≈﹙1.2~1.5）?D，具体保温时间应根据曲轴的厚度来确定，此处暂定为25min。回火温度低于AC1 的某个温度，选取560℃比较合适。
35CrMo的调质淬火工艺曲线见图1
（3）调质过程组织分析
试样经淬火（未回火）后的金相组织如图可以看出其显微组织为板条马氏体。硬度测得在51～53HRC之间，且硬度分布均匀。淬火时，冷却介质选用油淬。这是因为油冷冷速在500～350℃时最快，其下比较慢。这种冷却特性是比较理想的，因而正好使钢的过冷奥氏体组织在最不稳定的区域有最快的冷速，如此，可获得最大的淬硬层深度；而在马氏体转变区有最小的冷却速度，可使组织应力减至最小，故减小了变形开裂倾向，
有利于后续加工及处理。由于淬火后获得的马氏体组织不够稳定，因此，需要高温回火获得稳定的组织，回火索氏体。调制后获得索氏体晶粒均匀细密，具有良好的硬度与韧性，其硬度值在32HR左右，且硬度值分布均匀，符合曲轴的技术要求。由于随回火温度的升高，马氏体的塑性韧性上升，强度硬度下降，因而，调质获得的组织具有良好的综合性能，使强度、塑性、韧性得到了良好的配合，且改善了材料的机械加工性能，并为后续的热处理及加工做了组织上的准备。
3.2.2去应力退火
在热处理、切削加工和其他工艺过程中，制品可能产生内应力。多数情况下，在工艺过程结束后，金属内部将保留一部分残余应力。残余应力可导致工件破裂、变形或尺寸变化，残余应力也提高金属化学活性，在残余拉应力作用下特别容易造成晶间腐蚀破裂。因此，残余应力将影响材料的使用性能或导致工件过早就失效。所以需要去应力退火来消除之前加工过程中产生的残余应力。
35CrMo的去应力退火工艺曲线见图2
图2 35CrMo的去应力退火工艺曲线
如图去应力退火工艺图，进行去应力退火时，金属在一定温度作用
下通过内部局部塑性变形(当应力超过该温度下材料的屈服强度时)或局部的弛豫过程(当应力小于该温度下材料的屈服强度时)使残余应力松弛而达到消除的目的。在去应力退火时，工件一般缓慢加热至较低温度(一般小于回火温度20℃)，保温一段时间后，缓慢冷却，以防止产生新的残余应力。
3.2.3 曲轴圆角高频淬火和低温回火
在工件表面一定深度内获得马氏体组织，而其心部仍保持着表面淬火前的组织状态，以获得表面层硬而耐磨，心部又有足够塑性、韧性的工件。加热设备：GP—25A 高频淬火炉；淬火温度：860~930℃（普通淬火温度+30~200℃）；冷却介质：水冷；回火温度：160℃；保温时间：1.5h 。35CrMo低温回火工艺曲线见图3
图3 35CrMo低温回火工艺曲线
经过高频淬火后，试样心部依然保持原来的组织不变，心部组织为颗粒大小均匀综合性能良好的回火索氏体。其表层组织为细小的层针状马氏体。表层与心部的过渡区域：其表层为针状马氏体，而心部则保存了原始的组织与性能。高频淬火时必须注意把握好温度和时间，时间过长表面
将得不到我们需要的细小的层针状马氏体，而是粗大的组织，这种组织的硬度低于曾针状马氏体，而达不到我们的要求。
调质态的35CrMo 虽然具有良好的综合性能，但是曲轴的表面要求有良好的耐磨性，调制态的硬度远远不够，因此需要进行高频淬火来增加表面硬度及其耐磨性。由于高频淬火时，奥氏体成分不均匀，奥氏体晶粒得到了细化，且有残余压应力的存在，所以一般高频淬火或的硬度比普通加热淬火硬度高2～3 个洛氏硬度单位，其抗疲劳性能和耐磨性都得到了显著的提高。35CrMo 在高频淬火后表层硬度值达到53~55HRC之间，硬度在表层分布均匀。高频淬火后，为了降低残余应力和钢的脆性，而又不至于降低硬度，因此需要进行低温回火。回火温度取160℃，保温 1.5 小时。
4．曲轴热处理过程中可能产生的缺陷及预防措施
4.1 校直引起原始裂纹
在锻造、热处理等过程中必然产生变形，生产中采用校直的方法消除。无论是热校还是冷校，一旦校直幅度过大，都可能导致曲轴产生裂纹，且这种裂纹一般肉眼无法观察到。若曲轴本身存在原始裂纹，装配后行驶里程一般仅为几千公里，就会疲劳扩展而断裂。对于此类裂纹，分析时应注意与其它常见裂纹如锻造裂纹、淬火裂纹等的区别。
4.2圆角淬火工艺不当导致裂纹
轴颈圆角是曲轴加工难度最大，同时也是使用中最容易成为裂纹起源的位置。为了提高曲轴疲劳强度，一般需要对圆角进行强化处理。对于球铁曲轴，目前多采用圆角滚压强化工艺或先氮化再滚压强化的复合强化工艺。对于钢曲轴，多采用碳氮共渗或感应淬火强化工艺。早期的发动机曲轴感应淬火区域仅仅局限在轴颈部分，主要对轴颈起提高耐磨性的作用，淬火区离圆角仍然有大于6mm以上的距离，因此对圆角并不起强化作用。目前采用的感应工艺，淬火区域普遍包涵圆角区域。事实证明这种方式能够明显提高曲轴圆角的疲劳强度。随着发动机增压等新技术应用的日益广泛，对曲轴疲劳强度的要求也越来越高，目前，对发动机圆角的强化处理已经成为必须的工艺过程。圆角强化工艺不当，曲轴达不到应有的疲劳强度，就有可能会在服役过程产生疲劳断裂。
4.3淬火畸变与淬火裂纹:
淬火畸变是不可避免的现象,只有超过规定公差或产生无法矫正时才构成废品,通过适当选择材料,改进结够设计,,合理选择淬火,回火方法及规范等可有效的减小与控制淬火畸变,可采用冷热效直,热点校直和加热回火等加以休正. 裂纹是不可补救的淬火缺陷,只有采取积极的预防措施,如减小和控制淬火应力方向分布,同时控制原材料质量和正确的结构设计等.
4.4淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧
零件加热过程中,若不进行表面防护,将发生氧化脱碳等缺陷,其后果
是表面淬硬性降低,达不到技术要求,或在零件表面形成网状裂纹,并严重降低零件外观质量,加大零件粗糙度,甚至超差,所以精加工零件淬火加热需要在保护气氛下或盐浴炉内进行,小批量可采用防氧化表面涂层加以防护. 过热导致淬火后形成粗大的马氏体组织将导致淬火裂纹形成或严重降低淬火件的冲击韧度,极易发生沿晶短裂,应当正确选择淬火加热温度,适当缩短保温时间,并严格控制炉温加以防止,出现的过热组织如有足够的加工余地余量可以重新退火,细化晶粒再次淬火返修. 过烧常发生在淬火高速钢中,其特点是产生了鱼骨状共晶莱氏体,过烧后使淬火钢严重脆性形成废品.
4.5淬火硬度不足
淬火回火后硬度不足一般是由于淬火加热不足,表面脱碳,在高碳合金钢中淬火残余奥氏体过多,或回火不足造成的,在含CR轴承钢油淬时还经常发现表面淬火后硬度低于内层现象,这是逆淬现象,主要由于零件在淬火冷却时如果淬入了蒸汽膜期较长,特征温度低的油中,由于表面受蒸气膜的保护,孕化期比中心长,从而比心部更容易出现逆淬现象. 4:软点淬火零件出现的硬度不均匀叫软点,与硬度不足的主要区别是在零件表面上硬度有明显的忽高忽低现象,这种缺陷是由于原始组织过于粗大不均匀,(如有严重的组织偏析,存在大块状碳化物或大块自由铁素体)淬火介质被污染,零件表面有氧化皮或零件在淬火液中未能适当的运动,致使局部地区形成蒸气膜阻碍了冷却等因素,通过晶相分析并研解工艺执行情况,可以进一步判明究竟是什么原因造成废品.
5. 曲轴在使用过程中可能产生的失效形式及分析
（1）曲轴断裂
曲轴在使用过程中主要承受复杂的弯曲-扭转载荷及一定的冲击载荷,轴颈表面还受到磨损。由于在轴颈与曲柄过渡的圆角处表面所受的交变应力最大,故疲劳裂纹一般最容易在此部位产生并向曲柄深处发展造成曲轴的最终断裂。
（2）曲轴磨损和点蚀失效
产生原因：曲轴表面硬度不足、曲轴表面存在裂纹源、曲轴内部晶粒粗大性能差。具体分析：淬火过程零件不干净，毛刺未去净；孔、槽未堵；感应器与零件间隙小等处理方法：洗净零件；堵孔、槽；选合适的感应器。硬度低产生原因：加热温度低；冷却速度慢；材料中碳元素等化学成分偏低处理方法：控制材料；合理选择工艺。淬火裂纹产生原因：淬火温度过高；冷却速度太快；晶粒粗大处理方法：控制原始晶粒度，按工艺操作。硬化层浅产生原因：淬火温度低；加热时间短或移动速度快；淬火介质压力不足处理方法：选择合适的工艺规范。
汽车发动机曲轴的失效分析，涉及到从材料、加工、结构、受力、服役环境到相关零件分析的多个复杂过程，这些因素相互影响，共同作用，使得分析过程复杂困难。曲轴的失效，往往会造成其它相关零件的损坏，同时，一些其它零件的损坏或状态发生变化，也会带来曲轴服役工况的改变，并导致曲轴的失效。实际分析时，应首先进行详细的调查与现场分析，准确判定故障或事故过程中各个零件的损坏次序与过程，找出肇事件，这样才能找出导致故障或事故发生的根本原因。
6心得体会
回顾这几周的课程设计，从选题到自己开始做，从理论到时间，上网查资料，跟同学商量讨论，所有的一切我都感觉获益良多，不仅巩固了自己以前学习的知识，而且学到了很多在以前没有记住或者记得不清楚的地方，还在查资料和选资料的过程中知道了很多在实际生产中的方法。
从老师布置下来作业，我就开始忙碌了起来。先是看那些题目自己比较感兴趣，最后确定了汽车发动机曲轴的设计工艺题目，就是感觉汽车很普发动机很重要，比较熟悉它的工作环境，对自己以后分析曲轴的服役条件有些优势，就选了这个题目。接下来就是上网查资料，确定材料和工艺流程了。热处理本身就是一项复杂而庞大的工作，网上的各种资料更是浩瀚如海，如何在这么多的资料中选择自己需要的成了一个难题。搜索的过程我按照先确定材料，再在选定的材料的基础上研究该材料的性能和工艺的思路，同时参考《热处理手册》等工具书，联系所找到的一系列专业期刊上的实际的热处理方法，最终确定了整个工艺流程，完成了课程设计。
回顾整个课程设计的过程，我感觉虽然辛苦了一点，但是确是苦中有甜，每当自己完成一个工艺环节，心中还是无比的兴奋，毕竟是自己独立设计完成的。我相信这次课程设计会使我受益终生！
7参考文献：
[1]. 戴起勋,程晓农.金属材料学[M].北京：化学工业出版社，2009
[2]. 才鸿年.现代热处理手册[M]. 北京：化学工业出版社，2009.
[3]. 刘光华,张永秀,李瑞.发动机曲轴的强度、材料与工艺[J].汽车工艺与材料.2001,09，第3期.
[4]. 胡光立,谢希文.钢的热处理[M]. 西北工业大学出版社，2010.3
[5]. 赵振东. 35CrMo钢和35CrMo钢热处理工艺性及力学性能对比分析，《金属热处理》1997年第3期
[6].王忠诚,热处理常见缺陷分析与对策[M].北京:化学工业出版社，2007
[7]. 马永杰.热处理工艺方法600种[M].北京：化学工业出版社，2006
17
18
专业课程设计任务书 学生：班级： 设计题目：汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计 设计容： 1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。 2、选材，并分析选材依据。 3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。 4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分 析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。 5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。 6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。
目录 0 前言 (1) 1 汽车发动机曲轴的工作条件及性能要求 (2) 1.1 汽车发动机曲轴的工作条件 (3) 1.2 汽车发动机曲轴的性能要求及技术要求 (3) 2 汽车发动机曲轴的材料选择及分析 (4) 2.1 零件材料选择的基本原则 (4) 2.2 曲轴常用材料简介 (5) 2.3 汽车发动机曲轴材料的确定 (5) 3 曲轴的加工工艺路线及热处理工艺的制定 (6) 3.1 35CrMo曲轴热处理要求 (6) 3.2 汽车曲轴的热处理工艺的制定 (6) 3.2.1 调质处理 (7) 3.2.2 去应力退火 (8) 3.2.3 圆角高频淬火和低温回
火 (9) 4 曲轴热处理过程中可能产生的缺陷及预防措施 (11) 4.1 校直过程引起材料原始裂纹 (11) 4.2 曲轴圆角淬火不当引起裂纹源 (12) 4.3 淬火畸变与淬火裂纹 (12) 4.4 淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧 (13) 4.5 淬火硬度不足............................................................. (13) 5 曲轴在使用过程中可能产生的失效形式及分析 (13) 6 课程设计的收获与体会 (14) 7 参考文献……………………………………....................... 15 8 工艺卡................................................................. . (16)
专业课程设计任务书 姓名：吕永丹班级：材科102 设计题目：汽车发动机齿轮材料的选择及工艺设计 设计内容： 1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。 2、选材，并分析选材依据。 3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。 4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。 5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。 6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。
目录
1前言 本课程设计了20CrMnTi适用于汽车发动机齿轮的可靠性。汽车发动机齿轮作为汽车发动机中的重要零部件，其材料是保证其本身工作性能和可靠性的基础。对发动机齿轮的失效形式分析，其主要承受交变载荷，冲击载荷，剪切应力和接触应力大等，因此对齿轮在材料、精度、强度、耐久性和可靠性等方面提出了更高要求。20CrMnTi合金钢是一种优良的渗碳钢，有高的淬透性，经渗碳淬火加低温回火后，表面硬度很高，心部强度和塑性，韧性配合很好。 关键词：发动机齿轮，20CrMnTi，锻造，淬火+低温回火
2 汽车发动机齿轮工作条件及性能要求 2.1 汽车发动机齿轮工作条件 发动机和汽车的起动系统、燃油系统、滑油系统、液压系统等主要附件都是由发动机转子通过齿轮传动装置带动的。在整个行驶过程中，齿轮传动都必须可靠地工作，以保证发动机和汽车所有附件的转速、转向和所需功率符合设计要求。随着汽车发动机性能和可靠性要求的不断提高，齿轮承受的交变载荷和剧烈冲击载荷在不断增加，所受应力复杂，工况恶劣。因此，要使齿轮在工作时，从它的失效形式方面的考虑，就必须保证它能在一定的高温环境中工作。齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一。其主要作用是传递动力，改变运动速度和方向。是主要零件。其服役条件如下： 齿轮工作时，通过齿面的接触来传递动力。两齿轮在相对运动过程中，既有滚动，又有滑动。因此，齿轮表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。在齿根部位受到很大的弯曲应力作用；在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击力或过载；变速齿轮在换档时，端部受冲击，承受一定冲击力；在一些特殊环境下，受介质环境的影响而承受其它特殊的力的作用。 2.2 汽车发动机齿轮的机械性能要求及技术要求 根据齿轮的受力情况和失效分析可知 ,齿轮一般都需经过适当的热处理 ,以提高承载能力和延长使用寿命 ,齿轮在热处理后应满足下列性能要求 : ①高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度 ( 抗疲劳点蚀 ) 。 ②齿面具有较高的硬度和耐磨性。 ③齿轮心部具有足够的强度和韧性。
专业课程设计任务书 学生姓名：班级： 设计题目：汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计 设计内容： 1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。 2、选材，并分析选材依据。 3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。 4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分 析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。 5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。 6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。
目录 0 前言 (1) 1 汽车发动机曲轴的工作条件及性能要求 (2) 1.1 汽车发动机曲轴的工作条件 (3) 1.2 汽车发动机曲轴的性能要求及技术要求 (3) 2 汽车发动机曲轴的材料选择及分析 (4) 2.1 零件材料选择的基本原则 (4) 2.2 曲轴常用材料简介 (5) 2.3 汽车发动机曲轴材料的确定 (5) 3 曲轴的加工工艺路线及热处理工艺的制定 (6) 3.1 35CrMo曲轴热处理要求 (6) 3.2 汽车曲轴的热处理工艺的制定 (6) 3.2.1 调质处理 (7) 3.2.2 去应力退火 (8) 3.2.3 圆角高频淬火和低温回火 (9) 4 曲轴热处理过程中可能产生的缺陷及预防措施 (11) 4.1 校直过程引起材料原始裂纹 (11) 4.2 曲轴圆角淬火不当引起裂纹源 (12) 4.3 淬火畸变与淬火裂纹 (12) 4.4 淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧 (13) 4.5 淬火硬度不足 (13) 5 曲轴在使用过程中可能产生的失效形式及分析 (13) 6 课程设计的收获与体会 (14) 7 参考文献 (15) 8 工艺卡 (16)
目录 第一部分汽车基础知识 (1) 第一章整车性能 (4) 第二章发动机 (6) 第三章驱动系统 (10) 第四章变速器 (12) 第五章制动 (13) 第六章悬挂 (14) 第七章安全 (15)
汽车美容养护门店基础知识大全——汽车基础知识篇 第一部分汽车基础知识 内容提要： 第一部分主要讲述的是车辆的构造、发动机的工作原理、发动机参数解释、及其他汽车基础的知识。 本章目的： 作为汽车用品的终端服务门面，要想赢得客户对我们的信任，最起码的一点，就是我们的店面服务人员要懂车，读完本章节后要知道汽车是怎么跑起来的，它的工作原理是什么？见到顾客的车，最起码要知道它的标志代表的是什么意思，有什么寓意？（这些都是我们平常和顾客进行聊天的话题）
汽车的总体结构 汽车通常由发动机、底盘、车身、电气设备4个部分组成。 发动机 发动机的作用是使燃油燃烧而输出动力。大多数汽车都采用往复式内燃机。它一般是由机体、曲轴连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系（汽油发动机采用）、起动系等几部分组成。 底盘 底盘接受发动机的动力，使汽车产生运动，并保证汽车按照驾驶员的操纵正常行驶。底盘主要由下列部分组成： 1）传动系：将发动机的动力传给驱动车轮。传动系包括离合器、变速器、传动轴、驱动桥等部件。 2）行驶系：将汽车各总成及部件连成一个整体并对全车起支承作用，以保证汽车正常行驶。 行驶系包括车架、前桥（非驱动桥）、驱动桥的桥壳、车轮（转向车轮和驱动车轮）、悬架（前悬架和后悬架）等部件。 3）转向系：保证汽车能按照驾驶员选择的方向行驶，由带转向盘的转向器及转向传动装置组成。 4）制动系：使汽车减速或停车，并保证驾驶员离去后汽车能可靠地停驻。每辆汽车的制动系都包括若干个相互独立的制动系统，每个制动系统都由供能装置、控制装置、传动装置和制动器组成。 车身 车身是驾驶员工作的场所，也是装载乘客和货物的场所。车身应为驾驶员提供方便的操作条件，以及为乘员提供舒适安全的环境或保证货物完好无损。典型的货车车身包括车前钣金件、驾驶室、车厢等部件；典型的三厢式轿车则由发动机舱、行李舱及乘员舱组成。电气设备
汽车发动机项目 申报材料 规划设计/投资分析/产业运营
汽车发动机项目申报材料说明 2016年全球汽车产量为9,498万辆，按照每辆汽车都配置一台发动机、每台发动机配置一个曲轴扭转减振器计算，2016年全球汽车发动机用曲轴 扭转减振器主机配套市场需求量为9,498万支。 该汽车发动机项目计划总投资17065.62万元，其中：固定资产投资15129.25万元，占项目总投资的88.65%；流动资金1936.37万元，占项目 总投资的11.35%。 达产年营业收入18216.00万元，总成本费用13989.75万元，税金及 附加301.56万元，利润总额4226.25万元，利税总额5110.74万元，税后 净利润3169.69万元，达产年纳税总额1941.05万元；达产年投资利润率24.76%，投资利税率29.95%，投资回报率18.57%，全部投资回收期6.88年，提供就业职位301个。 消防、卫生及安全设施的设置必须贯彻国家关于环境保护、劳动安全 的法规和要求，符合相关行业的相关标准。项目承办单位所选择的产品方 案和技术方案应是优化的方案，以最大程度减少建设投资，提高项目经济 效益和抗风险能力。项目承办单位和项目审查管理部门，要科学论证项目 的技术可靠性、项目的经济性，实事求是地做出科学合理的研究结论。 ......
报告主要内容：项目基本信息、背景及必要性研究分析、市场分析、产品规划分析、选址评价、项目工程方案分析、工艺技术、项目环境影响分析、企业卫生、风险评价分析、节能概况、实施进度计划、项目投资方案分析、经济收益分析、项目总结、建议等。 发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。
欢迎共阅 汽车发动机概述 发动机——是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。其功用是将液体或气体的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。汽车的动力来自发动机。发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油(柴油)的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。按活塞运动方式分类：活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。前者活塞在汽缸内作往复直线运动，后者活塞在汽缸内作旋转运动。 1876 一. (1) 。真空度，由。 (2) pc 可达800 (3) 高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达b 点时，其压力降至300～500kPa ，温度降至1200～1500K 。在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°。在示功图上，做功行程为曲线c-Z-b 。 (4)排气冲程(exhauststroke) 排气冲程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。由于排气系统的阻力作用，排气终点r 点的压力稍高于大气压力，即pr=(1.05～ 1.20)p0。排气终点温度Tr=900～1100K 。活塞运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。 二.四冲程柴油机工作原理
汽车是指由独立的动力装置驱动，有4个或4个以上的车轮，可以单独行驶并完成运载任务的非轨道无架线的车辆。 汽车的总体构造：发动机、底盘、电气设备和车身等四个主要部分组成。 发动机工作原理和总体构造 发动机是将热能转化为机械能的机器。它利用燃料在气缸内燃烧所产生的热能使气体膨胀以推动曲柄连杆机构运动，并通过传动系驱动汽车行驶。作用是将化学能通过燃烧转化为热能，再通过受热气体膨胀将热能转化为机械能。 现代汽车一般采用往复活塞式内燃机，根据其不同的工作特征和结构可分为：点燃式与压燃式发动机，四（行）冲程和二（行）冲程发动机，汽油机、柴油机和新型燃料发动机，化油器和喷射式发动机，单缸和多缸发动机，风冷和水冷发动机，增压式和非增压式发动机，气门顶置式和侧置式发动机。（蓝色加粗为现代常用。） 发动机基本术语 上止点：活塞顶部在气缸内的最高位置，即活塞距离曲轴回转中心最远处。 下止点：活塞顶部在气缸内的最低位置，即活塞距离曲轴回转中心最近处。 活塞行程S：指气缸上、下止点间的距离。活塞从一个止点运动到另一个止点间的距离称为一个活塞行程行程，单位为mm。 曲柄半径R：曲轴连杆轴颈中心的距离。活塞移动一个行程，曲轴转过半圈（180度），即
S=2R。 气缸的工作容积:指活塞从上止点到下止点让出空间所对的容积。（即上下止点间的气缸容积） 发动机工作容积：多缸发动机各缸的工作容积之和，也称发动机的排量。 燃烧室容积：指活塞在上止点时，活塞顶部以上的空间。 气缸总容积：指活塞在下止点时，活塞顶部以上的空间。 压缩比：指气缸总容积和燃烧室容积的比值。 四行程汽油机工作原理：四行程发动机曲轴转两圈，活塞在气缸内依次往复运动经历进气、压缩、作功和排气四个行程，完成一个工作循环。 进气行程：曲轴带动活塞从上止点向下止点移动，进气门开启，排气门关闭。活塞顶部空间增大，气缸内压力降低到小于外界大气压。空气和汽油经混合形成的可燃混合气通过进气管道、进气门被吸入气缸。
22 第1篇 汽车发动机构造与原理 第1章 发动机基本结构与工作原理 发动机：将其 它形式的能量转化为机械能的机器。 内燃机：将燃料在气缸内部燃烧产生的热能直接转化为机械能的动力机械。有活塞式和旋转式两大类。本书所提汽车发动机，如无特殊说明，都是指往复活塞式内燃机。 内燃机特点：单机功率范围大（0.6-16860kW ）、热效率高（汽油机略高于0.3，柴油机达0.4左右）、体积小、质量轻、操作简单，便于移动和起动性能好等优点。被广泛应用于汽车、火车、工程机械、拖拉机、发电机、船舶、坦克、排灌机械和众多其它机械的动力。 1.1 四冲程发动机基本结构及工作原理 1.1.1 四冲程汽油机基本结构及工作原理 1.四冲程汽油机基本结构（图1-2） 2.四冲程汽油机基本工作原理（图1-2） 表1-1 四冲程汽油机工作过 程 内容提要 1.四冲程汽油机基本结构与工作原理 2.四冲程柴油机基本结构与工作原理 3.二冲程汽油机基本结构与工作原理 4.发动机的分类 5.发动机的主要性能指标 图1-2 四冲程汽油机基本结构简图 1-气缸 2-活塞 3-连杆 4-曲轴 5-气缸盖 6-进气门 7-进气道 8-电控喷油器 9-火花塞 10-排气门
23 （1）四冲程发动机：活塞在上、下止点间往复移动四个行程（相当于曲轴旋转了两周），完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机就称为四冲程发动机。 四个行程中，只有一个行程作功，造成曲轴转速不均匀，工作振动大。所以在曲轴后端安装了一个质量较大的飞轮，作功时飞轮吸收储存能量，其余三个行程则依靠飞轮惯性维持转动。 （2）冲程与活塞行程： 冲程：指发动机的类型； 行程S ：指活塞在上、下两个止点之间距离； 气缸工作容积V s ：一个活塞在一个行程中所扫过的容积。 S D V s 10 6 2 4?=π 式中 V s ——工作容积（m 3）； D ——气缸直径（mm ）； S ——活塞行程（mm ）。 发动机的排量V st ：一台发动机所有气缸工作容积之和。 i V V s st = 式中 V st ——发动机的排量（L ）； i ——气缸数。 （3）压缩行程的作用 一是提高进入气缸内混合气的压力和温度（压缩终了的气缸内气体压力可达0.6~1.2MPa ，温度达600K~700K ），为混合气迅速着火燃烧创造条件； 二是可以有效提高发动机的燃烧热效率η。由热力学第一定律 1 2 1T T - =η 当混合气被压缩程度提高时，发动机混合气燃烧所达到的最高温度（T 1）升高，而排气的温度（T 2）降低，导致热效率提高。 1860年，法国人Lenoir （勒努瓦）研制成功的世界第一台内燃机，没有压缩行程，热效率仅4.5%；1876年，德国人奥托（Otto ）制造出第一台四冲程内燃机，采用压缩 行程名称 曲轴转角 活塞行向 进气门 排气门 进气 0o～180o ↓ 开 关 压缩 180o～360o ↑ 关 关 作功 360o～540o ↓ 关 关 排气 540o～720o ↑ 关 开
期末考试习题复习提纲 一、填空 1.汽车通过传动系和行驶系将发动机动力转变为驱动汽车形式的牵引力。 2.轮胎根据充气压力可分为高压胎、低压胎和超低压胎三种；根据 胎面花纹可分为普通、越野、混合三种。 3.车轮的类型按轮辐的构造可分为辐板式车轮和辐条式车轮两种。 4.B－d 轮胎规格含义：B 为断面宽度；d 为轮辋直径，单位均为英寸， “—”表示低压胎。 5.轮式汽车行驶系一般由车架、车桥、悬 架和车轮组成。 6.车轮由轮毂、轮辋及它们间的联接部 分轮辐组成。 7.按车桥上车轮的不同运动方式，车桥可分为：转向桥、转向驱动 桥、驱动桥和支持桥。 8.185/60SR13轮胎标号中，185表示：轮胎断面宽度185mm，60表示：扁平率60%， S：速度等级，R表示：子午线轮胎，13：表示轮辋直径。. 9.同一车轴要求轮胎的：结构、尺寸、层级、花纹 10.轿车车轮需要做动、静平衡，若车轮若车轮静不平衡，汽车行驶时会发生：跳动，车 轮动不平衡，汽车行驶时会发生：偏摆。 11.行驶系由车架、车桥、车轮、悬架等组成。 12.汽车转向系按转向能源不同主要分为机械转向系统和液压转向系统。 13.转向桥由、、和等主要部分组成。 14.转向转向系的传动比对转向系影响较大。 15.循环球式转向器中一般有两极传动副，第一级是传动副，第二级 是传动副。 16.可使转向传动机构简化的转向器是式转向器。 17.液压式动力转向装置按液流型式，可分为和。 18.动力转向系主要由、、、组成。 19.汽车转向时，内转向轮偏转角________外转向轮偏转角，由__________机构来保证。 20.与机械式转向装置相比，动力转向装置能够很好地解决______与_____之间的矛盾。 21.安装转向摇臂时，方向盘应处于_________位置，转向轮应处于__________位置。 22.齿轮齿条式转向器可以使转向传动机构简化，不需要_________和________等元件。 23.常流式液压动力转向装置具有_________、________、________、_________优点。 24.转向系由_______________、______________、____________三大部分组成。
发动机种类技术大全（上） 1.SOHC : (单顶置凸轮轴发动机) 根据凸轮轴位置数量划分的发动机类型，SOHC表示单顶置凸轮轴发动机，适用于2气门发动机。 2.DOHC : (双顶置凸轮轴发动机) 表示双顶置凸轮轴发动机，适用于多气门发动机。通常发动机每缸有2个气门，近几年来也不断出现了4气门、5气门发动机，这无疑为提高发动机高转速时的进气效率功率开辟了途径。此类发动机适用于高速发动机，并可适当降低高转速时的燃油消耗。
3.Turbo : (涡轮增压) 即涡轮增压，其简称为T，一般在车尾标有1.8T、2.8T等字样。涡轮增压有单涡轮增压和双涡轮增压，我们通常指的涡轮增压是指废气涡轮增压，一般通过排放的废气驱动叶轮带动泵轮，将更多空气送入发动机，从而提高发动机的功率，同时降低发动机的燃油消耗。
4.VTEC：（可变气门配气相位和气门升程电子控制系统） 由本田汽车开发的VTEC是世界上第一款能同时控制气门开闭时间及升程两种不同情况的气门控制系统，现在已演变成i-VTEC 。i-VTEC发动机与普通发动机最大的不同是，中低速和高速会用两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电子系统自动转换。此外，发动机还可以根据行驶工况自动改变气门的开启时间和提升程度，即改变进气量和排气量，从而达到增大功率、降低油耗的目的。
5.i-VTEC : (智能可变气门正时和升程系统) i-vtec.系统是本田公司的智能可变气门正时系统的英文缩写，最新款的本田轿车的发动机已普遍安装了i-vtec系统。本田的i-vtec系统可连续调节气门正时，且能调节气门升程。它的工作原理是：当发动机由低速向高速转换时，电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，这样，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。
汽车发动机材料的发展历史 摘要： 本文主要阐述了现代车用发动机某些零件的材料发展：如气缸体和缸套，活塞，曲轴和主轴，连杆等零件的材料组成及发展历史及将来的发展方向。 一汽车发动机的发展历史 目前，应用最广、数量最多的汽车发动机为水冷、四冲程往复活塞式内燃机， 其中汽油机多用于轿车和轻型客货车上，而大客车和中、重型货车发动机多为柴 油机。少数轿车和轻型客货车发动机也有用柴油机的。此外，燃气发动机也渐渐 地兴起，液化石油气，压缩天然气，液化天然气等清洁汽车能源以其良好的经济 性和较低的排放污染物，被认为是车用发动机较为理想的代用燃料，得到广泛应 用。发动机的一步步改善和进步的同时，也对发动机材料的选择有了更高的要求。二汽车发动机零件的材料发展 发动机材料是汽车设计、品质、质量及竞争力的基础,汽车发动机技术的发 展在很大程度上取决于发动机材料的发展。汽车发动机用材料将紧紧地围绕着环 保、节能、安全、舒适性和低成本这五个主题展开,因而汽车发动机材料的发展 也更加多样化、多元化。 1气缸体和缸套的材料 气缸体作为发动机中最重要的部件之一,其尺寸较大,结构复杂,壁厚较薄又很不均匀,而且在高温、高压及润滑条件不良且有固体微粒和腐蚀介质工况条件下作高速相对运动,零件内部产生很大的机械应力和热应力,同时承受强烈的摩擦磨损。因此,要求气缸体材料具有良好的综合性能,即应具有良好的强韧性、导热性、耐磨性、耐蚀性、加工工艺性能和经济性。另外,对材料的再循环性及环境保护的因素也是要考虑的重要方面。 （1）灰铸铁气缸体材料 灰铸铁由于具有良好的铸造工艺性能和机械性能,优越的耐磨性、减振性和导热性,而且生产方便,价格便宜,在很多工业领域的铁系零件中被选定为复杂形状
发动机型号编排方法和原则？ 所有发动机的通用编号方法和内容意义 满意答案 好评率：100% 发动机型号及出厂编号，是汽车的重要标志之一。按规定，发动机型号应打印或铸在气缸体的易见部位，发动机出厂编号应打印在气缸体的易见且易拓印的部位，两端应打印起止标记。新车登记时，应将发动机出厂编号用复写纸拓印下来，交车辆管理部门存档。[1] 1988年国家颁布了国家标准GB9417-88《汽车产品型号编制规则》。汽车型号应能表明汽车的厂牌、类型和主要特征参数等。该项国家标准规定，国家汽车型号均应由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。不适用于军用特种车辆（如装甲车、水陆两用车、导弹发射车等），汽车的产品型号由企业名称代号、车辆类别代号、主参数代号、产品序号组成。必要时附加企业自定代号。对于专用汽车及专用半挂车还应增加专用汽车分类代号。 企业名称代号 位于产品型号的第一部分，用代表企业名称的两个汉语拼音字母表示。 □□ ○ ○○ ○ ■■ a b c d f □□ ○ ○○ ○ □□□ ■■ a b c d e f a:企业名称代号;b:车辆类别代号;c:主参数代号；d:产品序号;e:专用汽车分类代号;f:企业自定代号 □：用汉语拼音字母表示 ○：用阿拉伯数字表示 ■：用汉语拼音字母或阿拉伯数字均可 企业名称代号由2个或3个汉语拼音字母组成，是识别企业名称的代号。例如：CA表示第一汽车制造厂，EQ表示第二汽车制造厂，TJ表示天津汽车制造厂等等。 车辆类别代号 位于产品型号的第二部分，用一位阿拉伯数字表示。此编码规则也适用于所列车辆的底盘。 车辆类别代号车辆种类 1 载货汽车 2 越野汽车 3 自卸汽车 4 牵引汽车 5 专用汽车 6 客车 7 轿车 8 未用 9 半挂车及专用半挂车
１．现代车用发动机材料的发展趋势 随着公路建设的发展，交通管理条件的改善，汽车性能的提高，汽车平均行驶速度增大，高速行驶越来越多。汽车不单自身处在高速运动状态下，而且汽车的各种运动零部件就更处在高速运动之中。这就对汽车的各种零部件，提出了各种严苛的要求。 近年来 现代汽车及其发动机逐步向轻量化方向发展 轻量化的材料具有代表性的有轻金属、高弹力钢、塑料等。在构成材料中，这些材料所占有的比例渐渐增加。特别是美国被日本和欧洲制小型车占据了市场以后，在汽车的小型轻量化方面投入了巨大的研究开发费用，以与外国汽车公司相抗争，根据通用汽车公司的战略，今后将转向使用铝和塑料的轻量化材料。在这之前，有很多例追求轻量化极限的车样，例如菲亚特ＶＳＳ车发动机罩盖使用与聚酯和塑料的特性相适应的材料。以塑料复合材料为主体的复合式发动机在美国汽车公司已试制成功。这种发动机的特性是大量使用玻璃纤维和碳纤维增强环氧、聚酰亚胺、聚酰亚胺基树脂７７ｋｇ，占全体的６５％，金属部件仅用于缸套、曲轴、凸轮轴、阀弹簧、排气阀、燃烧室等。 在构造上，波尔舍和奔驰汽车公司采用五构件发动机，用螺栓、衬垫、粘合剂将２８个复合材料板粘合在一起，因此，福特用发动机２３００ｍＬ有１８７ｋｇ，但试制发动机已被大幅度减轻７６ｋｇ，而且这种发动机在３０００ｒ／ｍｉｎ全负荷条件下能连续运转１００ｈ，有足够的实用性。各汽车制造厂和研究所对轻型新材料研究虽十分盛行，但对大批量生产还存在成本平衡问题。在汽车界价格激烈竞争的情况下，轻量化带来的成本提高是不容易得到认可的。要进行轻量化，有必要用铝和塑料来代替铸铁和钢板，但同时成本也要上升，特别是轻量化２０％以上，将带来成本大幅度提高是不容质疑的。为此，实施轻量化，应尽可能降低成本的提高，是设计者们的目标，如凯迪拉克和别克发动机的油底壳，原采用深冲压钢板，制造时不得不将其分成两部分再作焊接，但改用成型性良好的尼龙，并将它热压成型一体化，就可避免成本的提高，从而达到轻量化的目的。 ２．机用塑料零件 塑料在汽车发动机的制造中扮演着重要的角色。从空气进气系统、冷却系统到发动机部件，塑料不仅使发动机系统更容易设计和装配，而且也使发动机重量更轻。聚酰胺和ＰＰ可用来制造空气的净化系统，从不洁空气中分离出尘埃和微粒。近来生产的输气管和节流阀已使用了ＰＢＴ，制造的塑料摇杆、封盖合二为一，这不仅节约了制造材料和装配成本，也减轻了发动机的重量，有益于整个发动机的轻量化和提高燃料的利用率。塑料吸进管几乎全部由ＰＡ构成。ＰＡ表面光滑平整，在使汽车功能最大化的同时，能有效地降低噪音和震动。塑料在汽车输油管的应用中也有着重要的意义。塑料燃油管成本低、并具有耐腐蚀、质轻、形状稳定的特点。为了开发新一代空气、燃气混合舱，可采用更多的塑料部件，包括空气净化器、电子控制装置、燃料管、喷射头、模拟压力传感器、气体温度传感器、压力调节器、节流阀等零部件可配置成一个部件单位，因而方便了汽车装配，降低了装备成本。 对发动机零件来说，采用塑料调速阀是一项革新。塑料电子调速阀被用来代替目前的机械调速阀。发动机的机油盘由乙烯基酯树脂和ＰＡ制成，可以制造包括气流盘、垫圈、过滤器和对接传感器等整体的、容易装配的组件。由于冷却技术的
汽车发动机材料的发展
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： ?
汽车发动机材料的发展历史 摘要: 本文主要阐述了现代车用发动机某些零件的材料发展：如气缸体和缸套，活塞,曲轴和主轴，连杆等零件的材料组成及发展历史及将来的发展方向。 一汽车发动机的发展历史 目前,应用最广、数量最多的汽车发动机为水冷、四冲程往复活塞式内燃机, 其中汽油机多用于轿车和轻型客货车上,而大客车和中、重型货车发动机多为柴油机。少数轿车和轻型客货车发动机也有用柴油机的。此外,燃气发动机也渐渐地兴起，液化石油气，压缩天然气，液化天然气等清洁汽车能源以其良好的经济性和较低的排放污染物,被认为是车用发动机较为理想的代用燃料，得到广泛应用。发动机的一步步改善和进步的同时,也对发动机材料的选择有了更高的要求。二汽车发动机零件的材料发展 发动机材料是汽车设计、品质、质量及竞争力的基础,汽车发动机技术的发展在很大程度上取决于发动机材料的发展。汽车发动机用材料将紧紧地围绕着环保、节能、安全、舒适性和低成本这五个主题展开，因而汽车发动机材料的发展也更加多样化、多元化。 1气缸体和缸套的材料 气缸体作为发动机中最重要的部件之一,其尺寸较大,结构复杂,壁厚较薄又很不均匀,而且在高温、高压及润滑条件不良且有固体微粒和腐蚀介质工况条件下作高速相对运动,零件内部产生很大的机械应力和热应力,同时承受强烈的摩擦磨损。因此,要求气缸体材料具有良好的综合性能，即应具有良好的强韧性、导热性、耐磨性、耐蚀性、加工工艺性能和经济性。另外,对材料的再循环性及环境保护的因素也是要考虑的重要方面。 (1) 灰铸铁气缸体材料 灰铸铁由于具有良好的铸造工艺性能和机械性能,优越的耐磨性、减振性和导热性,而且生产方便，价格便宜，在很多工业领域的铁系零件中被选定为复杂形状零件的首选材料,特别是交通运输行业用作制造发动机的材料。铸铁铸件一般占各类铸件总产量的7５%以上；而灰铸铁件产量又占铸铁件总产量的75%以上。灰铸铁的铸造性能，尤其是它的缺口敏感性、减震性及耐磨性是其他材料不可取代的。 (2）蠕墨铸铁气缸体材料 铸铁机械性能的高低是由其金相组织所决定的。由于灰铸铁中的片状石墨长且薄，表面平坦,端部尖锐,在承受负荷时，尖锐的端部易产生应力集中,成为铸件破坏的起点,造成铸件的强度和韧性下降;石墨虽然是优良的固体润滑剂，能防止剧烈的磨损，但其平坦的表面易造成石墨脱落，同时尖锐的端部产生裂纹扩展,反而会引起磨损的加剧,所以片状石墨的存在,使得为了满足更高的使用要求而继
汽车发动机材料的发展新动向 现代车用发动机材料的发展趋势 随着公路建设的发展，交通管理条件的改善，汽车性能的提高，汽车平均行驶速度增大，高速行驶越来越多。汽车不单自身处在高速运动状态下，而且汽车的各种运动零部件就更处在高速运动之中。这就对汽车的各种零部件，提出了各种严苛的要求。 近年来 现代汽车及其发动机逐步向轻量化方向发展 轻量化的材料具有代表性的有轻金属、高弹力钢、塑料等。在构成材料中，这些材料所占有的比例渐渐增加。特别是美国被日本和欧洲制小型车占据了市场以后，在汽车的小型轻量化方面投入了巨大的研究开发费用，以与外国汽车公司相抗争，根据通用汽车公司的战略，今后将转向使用铝和塑料的轻量化材料。在这之前，有很多例追求轻量化极限的车样，例如菲亚特ＶＳＳ车发动机罩盖使用与聚酯和塑料的特性相适应的材料。以塑料复合材料为主体的复合式发动机在美国汽车公司已试制成功。这种发动机的特性是大量使用玻璃纤维和碳纤维增强环氧、聚酰亚胺、聚酰亚胺基树脂７７ｋｇ，占全体的６５％，金属部件仅用于缸套、曲轴、凸轮轴、阀弹簧、排气阀、燃烧室等。 在构造上，波尔舍和奔驰汽车公司采用五构件发动机，用螺栓、衬垫、粘合剂将２８个复合材料板粘合在一起，因此，福特用发动机２３００ｍＬ有１８７ｋｇ，但试制发动机已被大幅度减轻７６ｋｇ，而且这种发动机在３０００ｒ／ｍｉｎ全负荷条件下能连续运转１００ｈ，有足够的实用性。各汽车制造厂和研究所对轻型新材料研究虽十分盛行，但对大批量生产还存在成本平衡问题。在汽车界价格激烈竞争的情况下，轻量化带来的成本提高是不容易得到认可的。要进行轻量化，有必要用铝和塑料来代替铸铁和钢板，但同时成本也要上升，特别是轻量化２０％以上，将带来成本大幅度提高是不容质疑的。为此，实施轻量化，应尽可能降低成本的提高，是设计者们的目标，如凯迪拉克和别克发动机的油底壳，原采用深冲压钢板，制造时不得不将其分成两部分再作焊接，但改用成型性良好的尼龙，并将它热压成型一体化，就可避免成本的提高，从而达到轻量化的目的。 机用塑料零件 塑料在汽车发动机的制造中扮演着重要的角色。从空气进气系统、冷却系统到发动机部件，塑料不仅使发动机系统更容易设计和装配，而且也使发动机重量更轻。聚酰胺和ＰＰ可用来制造空气的净化系统，从不洁空气中分离出尘埃和微粒。近来生产的输气管和节流阀已使用了ＰＢＴ，制造的塑料摇杆、封盖合二为一，这不仅节约了制造材料和装配成本，也减轻了发动机的重量，有益于整个发动机的轻量化和提高燃料的利用率。塑料吸进管几乎全部