汽车发动机装配工艺设计【毕业论文】

目 录

中文摘要 ................................................ （1） 英文摘要 ................................................ （2） 绪 论

1.1装配工艺的发展 ........................................ (3) 1.2装配工艺的基本要求 ....................................... (4) 1.3装配工艺规程的制定 ....................................... (5) 二 发动机装配工艺制定 2. 发动机工艺规程的制定 .................................. (11) 2.1. 确定装配方法和组织形式 ............................ (12) 2.2 划分装配单元 ...................................... (28) 2.3 确定装配顺序 ...................................... (34) 2.4 绘制发动机装配工艺流程图（见附表） 2.5 绘制发动机装配线平面布置图（见附表） 2.6 绘制发动机总成零部件清单（见附表） 三 发动机装配线部分工艺装备设计及总图绘制

参考文献 .............................................. (35) 致 谢 ................................................ (36)

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前言

在生产过程中，按照规定的技术要求，让若干零件组合成组件或若干个零件和部件结合成机器的过程成为装配，前者成为部件装配，后者成为总装配。机械产品都是由许多零件和部件装配而成的。零件是机器制造的最小单元，如一根轴，一个螺钉。部件是两个或两个以上零件结合成机器的一部分，如车窗的主轴箱，进给箱等，装配通常是产品生产过程中的最后一个阶段，

处于机械生产链的末端， 其目的是根据产品设计要求和标准，是产品达到其说明书的规格和性能要求。

它是对机器设计和零件加工质量的一次总检验，能够发现设计和加工中存在的问题，从而不断的加以改进。因此机器的质量不仅取决于实际质量和零件的加工质量，还与机器的装配工艺工程有关。装配不良的机器，其性能将会大会大为降低，增加功率消耗，使用寿命将大为消耗。现实中的大部分的装配工作都是有手工完成的，高质量的装配需要丰富的经验。

1.1 装配工艺的发展

在早期，零件的制造及其选配和组装是通过手艺工人完成的。每个加工零件都要加工处理，以便与某些其他零件进行装配。如果某零件不能与其他零件配合，那就必须在加工的零件中去寻找适合的零件或者对其进行再加工，故生产率非常低。

在十九世纪初期，人们开始要求同一种零件之间具有互换的能力。为此，必须首先制作样件。通过这个样件，再制造各种专用工具和量具，并利用这些工具和量具来检查加工产品的精度。20世纪初期，人们又提出了公差的概念，利用尺寸、形状即为位置的公差，零件的互换性就得到了充分的保证。这样，零件的生产和装配就可以分开来了，这两项工作也就可以在不同的地点和不同的工厂进行了。装配的一个重大进步是由Henry Ford 提出的装配的工艺，他是第一个应用这个概念，就是将在不同的地点参禅的零件以物流供给的方式在一个地方，在生产线上进行最终产品的装配，对推动工业的发展起了很重要的作用。

二战后，随着机械制造技术的飞速发展，装配工作量在产品制造中所占比重越来越大，装配技术日趋复杂和多样，装配技术的自动化技术得到了迅速发展。国外从20世纪50年代开始发展自动化装配技术；60年代发展了数控装配机、自动装配线；70年代机器人已经应用在装配过程中；近年来有研究肉香装配系统等。级后的趋势是把装配自动化作业和自动化技术及连接起来，进一步提高机器制造的质量和劳动生产率。

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1.2 装配工艺的基本要求

装配的工作是把各个零部件成一个整体的过程，各个零部件按照一定的程序、要求固定在一定的位置上的操作成为安装。零部件在安装中必须达到如下要求：

（1） 以正确的顺序进行安装

（2） 按图样规定的方法进行安装 （3） 按图样规定的位置进行安装 （4） 按规定的尺寸精度进行安装

安装完毕后，产品必须达到预定的要求或标准。同时，每一个装配的产品必须能够拆卸，以便进行表扬和维修。

1.3装配工艺规程的制定

装配工艺规程是知道装配生产的主要生产文件，制定装配工艺规程是生产技术准备工作的主要内容之一。 装配工艺规程的主要内容是： 1分析产品图样，划分装配单元。 ○

2拟定装配顺序、划分装配工序。 ○

3计算装配时间定额 ○

4确定各工序各装配技术要求、质量检查方法和检查工具。 ○

5确定零部件的输送方法及所需要的设备和工具。 ○

6选择和设计装配工程中所需要的工具、夹具和装用设备。 ○

1. 制定工艺规程的基本原则及原始资料

1）制定工艺规程的原则

1保证产品装配质量，力求提高质量，以延长产品的使用寿命。 ○

2合理安排装配顺序和工序，尽量减小钳工手工劳动量，缩短装配周期，提○

高装配效率。

3尽量减少装配占用面积，提高单位面积的生产率。 ○

4要尽量减少装配工作所占的成本。 ○

2）制定装配工艺规程的原始资料。 （1）产品的装配图及验收技术标准。产品的装配图应包括装配图和部件装配图，并能清楚地表达出，所用零件相互连接的结构视图和必要的剖视图;零件的编号；装配时应保证的尺寸；配合建的配合性质及精度等级。装配的技术要求；零件的明细表等；为了在装配时对某些零件进行补充机械加工和核算装配尺寸链，有时还需要某些零件图，产品的技术验收要求、检验内容和方法。

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（2）产品的生产纲领，产品的生产纲领就是年生产量，它决定了产品的生产类型。生产类型的不同，致使装配的生产组织形式、工艺方法、工艺工程的划分、工艺装备的多少、手工劳动的比例均有很大的不同。

大批量生产的产品应尽量选择专用的装配设备和工具，采用流水装配方法，现代装配生产中则大量采用机器人，组成自动装配出线。对于成批生产、单件小批生产，则多采用固定装配方法，手工操作比重大，但在现代柔性装配系统中，一开始使用机器人装配单件小批产品。

（3）生产条件，如果是先用条件下制定工艺规程，则应了解先用工厂的装配工艺设备、工艺及水平，装配车间面积等；如果是新建厂，则应适当选择先进的设备和工艺方法。 制定工艺规程的方法

根据上述原则和资料，可以按下列步骤制定装配工艺流程。

1）划分装配单元工序

装配顺序确定后，就可将装配工艺划分为若干工序，其主要工作如下： 1确定工序集中与分散的程度 ○

2划分装配工序，确定工序内容。 ○

3确定各工序所需的设备和条件，如需专用夹具与设备，则应设定设计任务○书。

制定各工序所需的操作规范，如过盈配合的压入力，便变温装配的装配以及紧固件的力矩等。

5制定各工序装配质量和技术检测方法。 ○

6确定装配时间定额，平衡各工序节拍。 ○

2）编制装配工序文件

单件小批生产时，通常只绘制装系统图。装配时，按产品装配图和装配系统图工作。

成批生产时，通常还制定部件、总装的装配工艺卡，写明工序次序，简要工序内容、设备名称、工夹具名称和编号，工人技术等级和时间按定额等。 在大批量生产中，不仅要制定装配工艺卡，以直接指导工人进行产品装配。此外，还应按产品图样要求，制定产品检验及实验卡片。

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2. 发动机装配工艺规程的制定

发动机是汽车的动力源，它将进入其中的燃料燃烧发出的热能转换成机械能，并将获得机械能输送给机械底盘。

发动机是一台由许多机构和系统组成的复杂机器。现在汽车发动机的结构形式很多，即使是同一类型的发动机，其具体构造也是各种各样的。但就其总体功能而言，简单说来，发动机由一机组、两机构、五系统所组成。

汽车发动机构造原理图解

发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。

1.机体

机体组包括汽缸盖、汽缸体、油底壳。机体作为发动机各机构、各系统的装配机体，机体本身的许多孔系又是发动各系统的组成单元。

2.两机构

1) 曲柄连杆机构

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曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在做功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。

2) 配气机构

配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。

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3.五系统

1） 供给系 燃料供给系统

汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。

燃油供给系

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（2) 润滑系统

润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力轻件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成

润滑系统

（3) 冷却系统

冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组

成。

冷却系统

（4) 点火系统

在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸

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盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

汽油机由以上两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系

2.1、发动机基本知识

基本术语

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上止点

下止点

活塞行 程(S) 曲柄半径(R)

气缸工作容积(V h ) 发动机排量(VL) 燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va ) 工作循环

2.2 四冲程发动机的简单工作原理

汽油机的工作过程可分为进气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程， 空气与汽油混合而成的良好混合气， 进气冲程被吸入气缸，经压缩点燃燃烧，燃烧后体积膨胀产生高温高压的热能，作用于活塞顶部，推动活塞做直线运动，同时通过连杆、曲轴飞轮机构而变成旋转的机械能，对外输出。通过吸入、压缩、膨胀 做功和废气排出这样四个冲程，完成了一个工作循环。然后又是进气，压缩，周而复始，连续不断，这就是四冲程汽油机的工作循环。 在这四个冲程中，只有做功冲程做功其它三个冲程都不做功。

（1） 进气冲程。在进气冲程开始时，活塞位于上止点，进气门开启，排气

门关闭。曲轴转动活塞从上止点向下止点移动，活塞上方容积增大，压力降低，可燃混合气在压差作用下进入气缸。

（2） 压缩冲程，压缩冲程开始，进、排气关闭。活塞从下至点向上止点移

动，活塞上方容积减少，压缩混合气，使其压力和温度升高到易燃的程度。

（3） 做功冲程，做工冲程时，进、排气依然关闭，让压缩接近终了时，火

花塞发出电火花，点燃混合气，混合气燃烧膨胀，推动活塞从上止点向下止点运行，并通过连杆推动曲轴旋转输出机械功。

（4） 排气冲程，排气冲程开始时，进气门仍关闭，排气门开启，活塞曲轴

的带领下从下止点向下止点运行，全港累的燃烧废气在活塞的推力及自身的压力下，经排气门门排出，直到活塞到达上止点。

排气冲程结束后，又进入下一个工作循环的进气冲程。曲轴转两周，发动机完成了四冲程的一个循环：进气、压缩、做功、排气，这样周而复始连续不断的不断的工作。

3.1 确定装配方法和组织形式

装配的方法和组织形式主要取决与产品的结构特点（尺寸和重量等）和生产纲领，并应考虑现有的生产技术条件和设备。装配组织形式主要分为固定式和移动式两种。

移动式装配是将零部件用输送带或输送小车按装配顺序从一个装配地点到下一个装配地点，分别完成一部分装配工作，各装配地点的总和就完成了产品的全部装配工作。根据零部件移动的方式不同又分为连续移动、间歇移动和变节奏移动移动三种方式。这种装配组织形式应用于产品的大批量生产中，以组成流水作业线和自动作业线。

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3.2 划分装配单元

将产品划分成套件、组件及部件等装配单元时制定装配工艺单元最重要的步骤，这对大批量生产结构复杂的产品尤为总要。无论是哪一级装配单元，都要选定某一零件或比它低一级的装配单元作为装配基准件。装配基准件通常应是产品的基体或主干零部件，应有较大的体积和重量，有足够的支撑面以满足陆续装入零部件的作业要求和稳定要求。

在划分装配单元，确定基准零件以后，即可装配基准零件以后，即可安排装配顺序，并已装配系统图的形式表现出来。具体来说一般是先难后易、先内后外，先下后上，与处理工序在前。

曲轴连杆主要有三部分组成：机体组、活塞组和曲轴飞轮组。曲轴连杆机构使发动机产生动力和输出动力的主要部件，功用是把燃气作用赛顶上的压力转变为曲轴的转矩，输出能量。

1.机体组

机体组是发动机的支架，是曲轴连杆机构，配气机构和发动机各系统主要零部件的装配基体。汽缸盖过来封闭气缸顶部，并与活塞缸和汽缸壁一起形成燃烧室。

机体是发动机中最大的零件，它支撑着发动机的运动件，并且承受着高温高压气体作用力，因而机体必须要有足够的强度和刚度以及良好的耐腐蚀性，并应对汽缸进行适当的冷却，以免机体损坏和变形。

1、气缸体与曲轴箱 2、气缸与气缸套 3、气缸盖与气缸垫

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1.1 汽缸体

汽缸体是发动机的机体和骨架，材料为铸铁和铝合金，常和曲轴箱铸为一体，图为汽油发动机缸体

汽缸体是发汽缸 动机各个机构体

和系统的装配

基体，并由它

曲轴箱 来保持发动机

各运动部件相

互之间的准确

位置关系。

油底壳： 贮存机油并

油底 封闭曲轴箱 壳

1.2 气缸与气缸套

活塞在汽缸内运动，气缸表面必须耐磨，目前广泛采用的方法是在气缸体内镶入耐磨性较好的气缸套结构。

湿式气缸套的特点是汽缸套装入汽缸体后，其外壁直接与冷却水接触，厚度一般为5-9mm.这种气缸套优点是容易铸造，传热好，温度分布均匀，修理时不必将发动机从汽车上拆下来，就可以更换气缸套，但是机体刚度差，容易漏水。

汽缸套 水套 12

1.3 气缸盖

功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。

1.4 燃烧室

汽缸盖罩 汽缸盖 气缸垫：功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。 13

汽缸衬垫（汽缸垫）作用是密封汽缸盖与汽缸体接触面，防止漏气、漏油和漏水。汽缸垫的材料一定要有一定的弹性，能补偿结合面的不平，以确保密封，同时要有一定的耐热性和耐压性，在高温高压下不烧损、不变形。

目前应用最多的有两种汽缸垫： （1）金属石棉汽缸垫。有夹有金属丝或夹有金属屑的石棉外覆铜皮或钢皮组成。

（2）纯金属丝汽缸垫。有单层或双层金属片制成。

1.5 油底壳

油底壳的作用是储存油并封闭曲轴箱，一般为薄钢板冲压或用铝铸造而成。油底壳内设有挡板，由于减轻汽车颠簸是油面的震荡，为了保证汽车倾斜时机油泵能正常吸油，通常将油底壳局部做的较深。

为了保证油底壳与既有或曲轴箱之间的密封，油底壳的密封凸缘应具有一定的刚度。

2、两机构 2.1 活塞连杆组

如图所示，活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆机构等机件组成。

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1、活塞

2、活塞环

3、活塞销

4、连杆

1 活塞

1）功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转;此外，活塞还与汽缸盖、汽缸壁组成共同的燃烧室。目前汽车发动机的活塞主要是铝合金。

活塞顶部直接与高温燃气接触，而且活塞受周期性变化的气体压力和惯性力作用，因此对活塞的要求很高，活塞必须有以下特点： （1）足够的刚度和强度，特别是活塞环槽区域要求有较大的强度，以免活塞环被击碎。 （2）较小的质量，以确保较小的惯性力。 （3）耐热的活塞环顶及弹性的活塞裙。 （4）良好的导热性和合理的热膨胀性，以便有合理的安装间隙。

（5）活塞与汽缸壁间有较小的摩擦系数。 活塞是由顶部、裙部、活塞销座等四部分构成。基本结构如图

2、活塞环

活塞环：是具有弹性的开口环，分为气环和油环。

气环：密封、导热，兼起刮油和布油的辅助作用。

油环：刮油、布油，兼起密封作用。

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