摘 要

本文借助三维设计软件solidwork是对柴油机三大精密偶件：柱塞-套筒偶件、针阀-针阀座偶件和出油阀-出油阀座偶件进行了选型设计和三维可视化建模，并通过查阅相关资料制作了精密偶件的检修动画，实现了滑动实验法、雾化实验、油压实验法等常用检测精密偶件密封性的实验方法的动画表现，简单直观地展现了柴油机精密偶件的结构特征和维修过程。

论文主要研究了柴油机精密偶件的三维建模过程，并且在此基础上实现了部分拆装工序和检修过程的动画表现。

关键词：精密偶件；三维建模；检修；动画实现。

Abstract

With the help of the three-dimensional design software SOLIDWORK, this paper makes a selection design and three-dimensional visualization modeling for the three precision parts of the diesel engine: plunger sleeve couple, needle valve seat couple and oil outlet valve seat, and makes the maintenance animation of the precision couple by consulting related data. The sliding experiment method and atomization are realized. The experimental methods, such as experimental method, oil pressure test method and so on, are used to show the structure characteristics and maintenance process of the precision couple of diesel engine.

This paper mainly studies the three-dimensional modeling process of diesel engine precision parts, and realizes the animation performance of some disassembly and repair processes and maintenance processes on this basis.

Key Words：Precision coupling; 3D modeling; overhaul; animation implementation.

目录

第1章 绪论 1

1.1 国内外研究现状： 1

1.2 研究的基本内容 1

1.2.1 研究内容： 2

1.2.2 拟采用的方案： 2

第2章 精密偶件的选型设计及三维建模 3

2.1 柱塞-套筒偶件的设计 3

2.1.1循环供油量 3

2.1.2实际最大供油量 3

2.1.3几何供油量 3

2.1.4柱塞直径和行程的确定 4

2.1.5确定套筒的型式和尺寸 5

2.1.6柱塞偶件的材料、工艺性要求 6

2.2出油阀的结构设计 6

2.2.1容积卸载式 7

2.2.2等压卸载式 7

2.2.3设计与计算 7

2.3针阀偶件结构参数与计算 9

2.3.1针阀承压比 9

2.3.2计算喷孔面积 10

2.3.3针阀的尺寸设计 10

2.3.4配置喷孔 11

2.3.5针阀偶件的材料与工艺要求 12

第3章 精密偶件的故障分析与维修方法 13

3.1精密偶件的主要损坏形式 13

3.1.1柱塞-套筒偶件的主要损坏形式 13

3.1.2出油阀-阀座偶件的主要损坏形式 14

3.1.3针阀-针阀体偶件的主要损坏形式 15

3.2精密偶件的检验 15

3.2.1清洗偶件 15

3.2.2 粗略检查 16

3.2.3 偶件磨损检验 16

3.3柴油机三大精密偶件的修理 17

3.3.1 柱塞-套筒偶件的修理 17

3.3.2针阀偶件的修复 18

第4章 精密偶件的三维建模与检修动画制作 19

4.1 Solidworks基础概述 19

4.1.1“积木”式方法 19

4.1.2由曲面升程零件的实体三维模型的方法 19

4.1.3从装配体中生成零件的实体三维模型的方法 19

4.2 柴油机精密偶件的三维建模 19

4.2.1柱塞的零件图设计 19

4.2.2套筒的零件图 20

4.2.3出油阀的零件图 22

4.2.4出油阀座的零件图 24

4.2.5针阀的零件图 24

4.2.6针阀座的零件图 25

4.3精密偶件的装配图设计 27

4.3.1柱塞-套筒偶件装配图设计 27

4.3.2出油阀-出油阀座装配图设计 27

4.3.3针阀-针阀座装配图设计 29

4.4添加运动算例制作检修动画 29

4.4.1滑动实验法 29

4.4.2雾化实验法 30

结论 31

致 谢 32

参考文献 33

第1章 绪论

目前，以柴油为主要能源的发动机广泛应用于航空、轮船、汽车、农机等多种动力机械。燃油供给系统三大精密偶件:喷油泵柱塞偶件、出油阀偶件和喷油器偶件的加工精度、表面质量和表面粗糙度的精度要求都非常高，其正常运行的技术状态直接影响着柴油机的动力性和经济性，是柴油机保养工作中的一项重要内容，三大精密偶件的正常使用寿命一般为 2500 h以上。但据调查，使用寿命超过 1500 h 的都很少，一般多在 500 h 左右，有的甚至只使用几十小时。除制造质量和保管欠妥当原因之外，以乱拆乱卸、装配调整不当、清洗不当、使用劣质燃油等造成三大精密偶件损坏的原因最为多见。

运用三维建模软件对精密偶件进行可视化并完成部分拆装工序可以帮助深入理解精密偶件工作、磨损、故障的具体状况。运用故障分析方法对精密偶件的常见故障、检测方法及解决方法进行分析，建立相关数据库是工程人员对柴油机部件进行恰当管理、维护、维修的必要条件。

1.1 国内外研究现状：

据了解，计算机辅助设计（CAD）技术和计算机图形学（CG）近年来发展迅猛，一跃成为当前网络信息时代的核心技术之一。三维设计技术进入企业应用的速度非常惊人，从其诞生到实用化仅仅用了不到20年的时间。由于这项技术优势明显，世界多国制造企业都非常重视三维设计技术的应用。

Solidworks软件是由达索公司所创造的一个专门用于视窗应用的软件,主要功能是满足机械制图的需要,辅助机械制图软件,实现机械制图的目的。Solidworks软件是一款三维CAD软件系统, Solidworks软件具有功能强大全面的特点,solidwork软件具有简单易学,易上手,操作简单, 界面直观的特点。Solidworks软件在使用过程中,可以降低因为设计错误导致 的产品质量降低的现象。在Solidworks中有一个特色功能是加入了资源管理功能,实现对CAD软件的管理,提升了在使用CAD软件中的效率,能够在短时间内决速地完成任务。

运用Solidworks对柴油机精密偶件进行可视化三维建模，可以清晰直观观察精密偶件的特征和工作特性，同时可运用Solidworks软件的装配功能将精密偶件进行不同程度的拆卸，进一步深入分析其故障原因及维修方案。也可以运用装配体设计动画演示偶件检修过程，并建立相关数据库方便日后的维修保养工作。

1.2 研究的基本内容

采用三维建模技术对柴油机三大精密偶件进行可视化，完成对其检修过程的动画实现，通过运用故障分析方法对精密偶件的保养方法、故障原因及解决方案建立数据库方便相关工程人员快速查阅资料。

1.2.1 研究内容：

1、查阅柴油机精密偶件设计制造资料并了解其结构 ，运用solidwork实现精密偶件的三维建模可视化，在此基础上完成部分拆装工序，初步完成系统工艺框架设计。

2、完成需求分析报告及系统开发，制作精密偶件检修动画以清晰直观地显示精密偶件的检修过程。

3、深入查阅精密偶件故障修理资料，运用故障分析方法对其常见故障及解决方案进行分析并建立数据库。

1.2.2 拟采用的方案：

在详细了解柴油机精密偶件结构的基础上运用三维建模软件solidwork实现精密偶件的可视化，在可视化的基础上完成部分拆装工序，初步完成精密偶件可视化工艺系统框架设计。其设计框架如图1.1所示：

图1.1 精密偶件可视化工艺系统框架

此外，应查阅整合柴油机精密偶件的保养方法、故障原因及解决方案等技术资料，建立相关数据库。

第2章 精密偶件的选型设计及三维建模

2.1 柱塞-套筒偶件的设计

可以利用理论上的公式化对柱塞偶件的直径、行程进行直接的计算。这两大参数是喷油器柱塞重要的基本参数，直接影响着喷油定时和供油量。亦可通过实际的经验数据对柱塞偶件的参数进行选取。但无论是理论计算还是根据经验数据选取数据，都需进行校验核对，并最终通过实验确定是否合适。估算确定参数的主要依据是柴油机的实际循环供油量，根据供油量的大小计算出柱塞的尺寸，也可通过现有系列图谱的图表中选取一种规格进行设计计算。

2.1.1循环供油量

（2.1）

式中 Ne——柴油机的标定功率,kW；

N——柴油机的标定转速，r/min；

ge——柴油机的燃油消耗率，g/kW*h；

Z——柴油机的气缸数，按每缸一泵己算；

Y——燃油的密度，kg/cm²;

τ——冲程系数（二冲程为1，四冲程为2）。

2.1.2实际最大供油量

考虑到柴油机负荷运转及起动，以及在投入工作长时间以后不可避免的零部件磨损引起的工作性能下降等原因，实际上的最大供油量比循环供油量大20%~30%。即：

（2.2）

2.1.3几何供油量

几何供油量的含义就是在柱塞的有效行程之内供给的燃油量。

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