Сибайский институт (филиал)

ФЕДЕРАЛЬНОГО Государственного БЮДЖЕТНОГО образовательного учреждения

Высшего профессионального образования

«Башкирский Государственный университет»

Технологический факультет

Курсовая работа по дисциплине «Материаловедение»

Выполнил: студент 1 ЭТТМК (5 лет)

Хакимов А.К

Проверил: Мусин Ш.Р

.

Сибай 2013

Содержание

Введение

Глава 1.Назначение детали.

Глава 2.Выбор материала детали

Глава 3.Получение материала

Глава 4.Получение заготовки

Глава 5.Механическая обработка

Глава 6.Термическая обработка

Заключение

Список литературы

Введение

Дисциплина «Материаловедение и технология конструкционных материалов» изучает закономерности, определяющие строение и свойства материалов в зависимости от их химического состава и методов термической и механической обработки, а так же технологические процессы изготовления и ремонта деталей и конструкций.

Инженеры-конструкторы и инженеры-технологи, связанные с проектирование, изготовлением и ремонтом автомобильной техники должны иметь необходимые знания о свойствах металлов, методах их улучшения и технологических процессах производства деталей и изготовления конструкций.

Правильный выбор материала детали и технологии её изготовления обеспечивает надежную работу всей конструкции. Для выбора материала детали инженеру приходится решать ряд сложных задач, которыми являются: расчет прочности разрабатываемой конструкции, анализ условий её работы в контакте с другими деталями и внешней средой, а самое главное – технология изготовления.

Кроме этого конструктор должен предусмотреть возможность проведения ремонтов, так как в процессе эксплуатации возможны износы и поломки отдельных деталей.

Проведение механической обработки также требует учета ряда дополнительных факторов, например, значительное повышение твердости рабочего слоя детали, получившего упрочнение в процессе эксплуатации.

Большой вклад в развитие материаловедения и термической обработки внесли отечественные (С.С. Штейнберг, Г.В. Курдюмов, В.Д. Садовский и др.) и зарубежные (Д. Гиббс, Э. Бейн и др.) учёные.

Особенно следует отметить русских учёных П.П. Аносова, (1799-1851), впервые применившего микроскоп для исследования строения стали, что позволило установить связи меж её строением и свойствами, и Д.К. Чернова (1839-1921), разработавшего основы материаловедения и термической обработки, а так же установившего влияние термической обработки на структуру стали и её свойства.

Значительный вклад в развитие технологических методов получения, обработки и соединения материалов внесли Г. Бессмер, П. Мартен, С. Томас и др. (разработка способов выплавки сталей) И.А. Тиме, Я. Усачев и др. (разработка теории резания), Н. Бенардос, К. Хренов, Е. Патон и др. (разработка способов сварки).

Глава 1.Назначение детали.

Шатун

Шатун служит для соединения коленчатого вала с поршнем. Через шатун давление на поршень при рабочем ходе передается на коленчатый вал. При вспомогательных тактах (впуск, сжатие и выпуск) через шатун поршень производится в действие от коленчатого вала. Шатун состоит из стального стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. В верхней установлен поршневой палец, а нижняя закреплена на шатунной шейки коленчатого вала. Для уменьшения трения в верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая или биметаллическая с бронзовым слоем втулка, а в нижнюю состоящую из двух частей, установлены тонкостенные вкладыши, представляющие собой стальную ленту, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем антифрикционного сплава. В изучаемых двигателях на одной шатунной шейки коленчатого вала закреплено по два шатуна. Для правильной их сборке с поршнями нужно помнить, что шатуны правого ряда цилиндров собраны с поршнями так, что номер на шатуне обращен назад по ходу автомобиля а левого ряда – вперед, т. е. совпадает с надписью на поршне. Стержень шатуна имеет, как правило, двутавровое сечение. Встречаются шатуны с круглым, прямоугольным, крестообразным, Н-образным сечением стержня. Для подачи масла к подшипнику поршневой головки в стержне шатуна выполнен канал. Поршневая головка представляет собой цельную проушину, в которую с натягом установлена втулка – подшипник скольжения для вращения поршневого пальца. Втулка изготавливается бронзовой или биметаллической (сталь со свинцом, оловом). Устройство поршневой головки определяется размером поршневого пальца и способом его крепления. Для снижения массы шатуна и уменьшения нагрузки на поршневой палец на некоторых двигателях используются шатуны с трапециевидной формой поршневой головки. В некоторых конструкциях в верхней головке шатуна имеется распылитель Р, через который избыток масла после смазки пальца попадает на внутреннюю поверхность днища поршня для его охлаждения.

Рис. 6.11. Шатуны двигателей:

а — ЗИЛ - 130: 1 — верхняя головка; 2 — стержень; 3 — нижняя головка; 4 — тонкостенные взаимозаменяемые вкладыши; 5 — шатунный болт; 6 — фиксатор; 7 — шплинт; 8 — шатунная гайка; б — Д-108; в — Д-48ПЛ.

Кривошипная головка обеспечивает соединение шатуна с коленчатым валом. На большинстве двигателей кривошипная головка выполняется разъемной, что обусловлено технологией сборки ДВС. Нижняя часть головки (крышка) соединяется с шатуном с помощью болтов. Реже используется штифтовое или бандажное соединение частей кривошипной головки. Разъем может быть прямым (перпендикулярный оси стержня) или косым (под углом к оси стержня). Косой разъем применяется, в основном, на V-образных двигателях и позволяет сделать блок двигателя более компактным.

Для противодействия поперечным силам стыковые поверхности кривошипной головки выполняются профилированными. Различают зубчатое, замковое (прямоугольные выступы) соединение. Самым популярным в настоящее время является соединение частей головки, полученное способом контролированного раскалывания, т.н. сплит-разъем. Разлом обеспечивает высокую точность стыковки частей. Толщина кривошипной головки определяет длину блока цилиндров. Особенно это актуально для V- и W-образных двигателей. К примеру, толщина нижней головки шатуна двигателя W12 от Audi составляет всего 13 мм. В кривошипной головке размещается шатунный подшипник, состоящий из двух вкладышей. Вкладыши изготавливаются многослойными – двух-, трех-, четырех- и даже пятислойными. Самые ходовые двух- и трехслойные вкладыши. Двухслойный вкладыш представляет собой стальную основу, на которую нанесено антифрикционное покрытие. В трехслойном вкладыше стальную основу и антифрикционный слой разделяет изоляционная прокладка.

Условия работы детали "шатун"

Поршень под действием давления газов совершает поступательное движение в сторону коленчатого вала. С помощью кинематических пар «поршень-шатун» и «шатун-вал» поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение коленчатого вала.

Размерные группы поршневого пальца и отверстия во втулке верхней головки шатуна должны совпадать. При этом зазор между пальцами и втулкой составит 0,0045 ... 0,0095 мм. При таком зазоре поршневой палец входит в отверстие втулки под легким нажимом.

Износ втулок верхних головок шатунов в процессе эксплуатации незначителен. Интенсивность изнашивания для обычных условий эксплуатации составляет 0,16 ... 0,20 мкм на 1000 км пробега. При ремонте изношенных втулок допускается их развертывание под соответствующий ремонтный размер поршневого пальца или замена изношенной втулки на новую с последующим ее развертыванием под номинальный размер поршневого пальца. При замене втулки после запрессовки до развертки ее прижимают к стенкам отверстия с помощью специального инструмента, диаметр которого на 0,5 мм меньше диаметра окончательно обработанного отверстия под поршневой палец.

Рисунок 1.2 Описание конструкции

Шатуны, штампованные из стали, термообработаны до твердости 217 ... 248 HV. Каждый шатун состоит из верхней головки, стержня и разъемной нижней головки. Стержень шатуна двутаврового сечения. Полки стержня соединены стенкой толщиной 4 мм. Наружная поверхность шатуна обдувается стальной дробью. Обдувка дробью создает положительные напряжения в поверхностном слое, что заметно увеличивает сопротивление усталости шатуна.

В верхней головке расточено отверстие, в которое запрессована втулка из бронзы БрОЦС 4-4—2,5. Натяг втулки 0,147 ... 0,200 мм. После запрессовки втулки в верхней головке шатуна сверлят ступенчатое отверстие для смазывания поршневого пальца. Окончательно внутреннее отверстие втулки под поршневой палец обрабатывают после сверления отверстия.

Нижняя головка шатуна с прямым разъемом. Ее наружный размер позволяет устанавливать поршневой комплект сверху, через гильзу цилиндра. Крышка 7 шатуна съемная, изготовлена из стали и подвергнута термообработке до твердости 217 ... 248 HV. Крышка соединена с шатуном двумя болтами с накатанной резьбой Ml 1x1, которые точно фиксируют ее, ограничивая перемещении в пределах 0,000 ... 0,045 мм. Окончательно отверстие в нижней головке шатуна под вкладыши обрабатывают в сборе с крышкой при нормально затянутых шатунных болтах. Момент затяжки должен быть в пределах 56 ... 62 Н-м. Для повышения прочности болтов резьба на них выполнена с закругленной впадиной и по первому классу точности. После окончательной обработки шероховатость поверхности не ниже Ra 0,5. Такая обработка обеспечивает хорошее прилегание вкладышей к постели и надежную их работу, так как позволяет хороший отвод теплоты, возникающий при работе шатунного подшипника. При неплотном прилегании вкладыша к постели на отдельных участках ее поверхности часто выкрашивается антифрикционный слой вкладыша.

Применяют два способа фиксации момента затяжки шатунного болта: бесшплинтовый и шплинтовый . При бесшплинтовом способе в резьбовой части шатунного болта отверстие под шплинт отсутствует. Корончатая гайка заменяется специальной укороченной, а между опорной поверхностью на крышке шатуна и гайкой устанавливается плоская стальная шайба.

В теле шатуна на верхней половине его нижней головки имеется специальное ступенчатое отверстие. Через него масло поступает на стенку цилиндра при пуске и прогреве двигателя, когда количество вытекающего масла через шатунный подшипник еще не достаточно для смазывания цилиндра.

Шатун передает усилие от поршня к коленчатому валу при рабочем ходе и в обратном направлении при вспомогательных тактах.

От провертывания в нижней головке шатуна вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые входят в канавки, выфрезерованные в шатуне и его крышке.