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摘 要

冷却系统是汽车发动机的一个重要组成部分，随着现代发动机性能的不断提升，发动机的转速和功率也不断提高，因此发动机的发热量也大幅提升，由此可以看出发动机冷却系统在发动机中所担任的重要角色。水泵是发动机冷却系统的核心部件，本文主要是针对汽车发动机冷却水泵进行优化设计。

关键词：汽车发动机；冷却系统；水泵

Domestic Micro Car Engine Cooling System Research and Optimization Design of Cooling Water Pump

Abstract

The cooling system is an important part of automobile engine, with the improving of the modern engine performance, engine speed and power are also constantly improve, so the engine heat is also improved, thus it can be seen that the engine cooling system is one of the important roles in the engine. Pump is the core parts of the engine cooling system, this paper mainly in automotive engine cooling water pump optimized design.

Keywords: car engine; The cooling system. The water pump

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1本课题的选题背景与意义 1

1.2汽车冷却水泵的发展现状 1

1.3发动机冷却系统概述 2

第二章 离心水泵的总体结构设计 4

2.1总体结构设计 4

2.2技术参数及计算要求 5

2.3原动机选取及优化 5

2.4结构方案的分析与选择 5

第三章 叶轮的设计 7

3.1叶轮的结构设计 7

3.2叶轮的尺寸计算及设计 7

3.3 叶片的确定 11

3.4 作用在叶轮上的径向力及平衡分析 11

3.5作用在叶轮上的轴向力及平衡分析 12

第四章 系统其他关键零部件的设计 13

4.1轴的设计 13

4.2轴封结构的选择 13

4.3轴承型式的选取 15

第五章 关键零部件的强度计算 17

5.1叶片厚度的校核 17

5.2 涡室壁厚的校核 17

第六章 结束语 18

致谢 19

参考文献 20

第一章 引言

1.1本课题的选题背景与意义

众所周知冷却系统作为汽车发动机各个系统中的相当一个重要的组成部分,根据太平洋汽车网的汽车故障的各项数据不难看出，超过一大半的汽车所产生的故障可以总结为是因为发动机的故障产生的,然而超过一大半的汽车发动机所产生的故障都是来自于发动机冷却系统发生故障而产生的。经过上面的叙述不难发现，汽车可靠性的重要评判指标之一就是汽车发动机冷却系统，而且还扮演着重要角色。汽车发动机冷却系统不但对汽车的可靠性和各项性能产生很大的影响，并且对汽车发动机的性能和汽车的燃油经济性有着重要的影响，综上所述汽车发动机冷却系统具有保持发动机在任一工况下或者任意负载条件都能保持正常工作，并且具有很高的安全性和可靠性。

随着科学技术的飞速发展，机械行业蒸蒸日上。汽车发动机的转速大幅提升导致发动机的功率也不断的上升。这样的情况下发动机各个零部件所受的热负荷也随着功率的提升而提升，在各大汽车行业的角逐下，汽车发动机排放控制与发动机噪声控制这两个方面的要求也越来越大，这样就产生了一个结果，就是各个汽车企业都将时间和精力大大投入到汽车发动机冷却系统的研发与设计中。然而目前市场上发动机将会不断增加对柴油机的使用量，目前市场上的众多发动机都采用了涡轮增压，这种发动机具有很高的机械负荷与热负荷，而且涡轮增压发动机具有结构紧凑的机身。这种结构紧凑的机身有一个很大的缺陷，就是这种发动机难以冷却，这样一来对冷却系统的要求也就相应的提高了。除此之外，传统发动机中的冷却系统很高的能源消耗率也是一个重要的因素，在这个能源缺乏的社会油价不断上涨也给生产厂家带来很大的苦恼，因此高能源消耗的冷却风扇将会渐渐被低能源消耗率的冷却风扇而取代。所以现在的主要设计或者研发工作都应该把目光集中在减少能源消耗的前提下尽量提高冷却的效率，降低噪音。在新技术、新材料的广泛应用，设计方法的不断完善以及加工自动化现代化绿色化都为发动机冷却系统的优化升级创造了大好的条件。降低能源消耗提高冷却效率将会是未来发动机冷却系统的发展道路。

1.2汽车冷却水泵的发展现状

发动机冷却水泵的性能对汽车冷却系统有很大的影响，可以说水泵的性能可以直接决定发动机的运行。随着科学技术的不断发展，机械行业蒸蒸日上，人们的生活质量也随着汽车行业的发展呈现出良好的趋势。由于发动机性能的优化升级，各大汽车产业的巨头都开始着手对汽车发动机冷却水泵进行增加设计研发投入，为了提高企业竞争力，提高水泵的工作效率，提高水泵的能源利用率，保证自己生产的水泵能够安全、可靠的工作，并且能够延长工作时间。

近年来我国水泵制造行业一共制造了约四千万台各式用于不同机械上的水泵，其中大约有四分之一是用于农业、工业机械等用途的水泵，大约四分之一用于商务汽车发动机上的冷却水泵，剩下的都是用于乘用车汽车发动机以及其他引擎水泵，我国的水泵外销出口总量每年约有五百万台。由于汽车行业以及发动机行业的蒸蒸日上，某些水泵企业也跟着逐步发展起来。每年产值都达到了五亿多元，每年产值超过一亿元有五分之一，甚至有很多企业的产值已经超过了十亿元大关，但毕竟是少数巨头才可能达到。最近几年，水泵行业的出口值从1200万美元上升到了7500万美元，很多很多的水泵产品远销国外，使我国水泵产业在世界水泵配件市场占有了一席之地，并且引起了国际知名制造商的重视。但即使经过中国几十年的工业大发展，冷却水泵的发展取得了举世瞩目的成果，但还是弥补不了起步晚，技术水平低，并且无法及时掌握国际先进水平的缺陷。所以中国生产的冷却水泵还是落后于估计水平，首先国内的发动机技术就离国际水平还差很大的距离，因此国内冷却水泵行业还是存在着很多问题。

其一，水泵行业的企业循环能力相对较低。在各大水泵企业心中不管自己企业如何发展，如何去扩大规模还是无法赶上国外的水泵行业，更是难以发展起来，毕竟缺乏总体竞争力，国内的生产环境比较差。除此之外，国内水泵行业之间竞争极大，价格战是企业之间很正常的现象，导致利润降低，无法及时扩大规模。中小型水泵企业难以生存也是一个极大的原因，技术水平的不足，科研能力的缺陷，再加上科研经费的投入较低都导致中小企业难以生存。

其二，产品质量不足。因为我国冷却水泵产业内的各大企业之间的竞争还是很大的，然而降低价格已经成为了各个企业间相互竞争的重要手段，产品的价格随之越来越低，企业的利润越来越少，导致部分公司入不敷出难以维持下一届的产品投资和发展，进而变成了恶性循环，届时很多外国企业利用这个机会将高端的水泵产品投放到我国内，利用国外在技术与管理等方面的特长，基本将我国水泵市场占为己有。

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