根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常气缸体分为一般式、龙门式和隧道式。 (1) 一般式气缸体特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；缺点是刚度和强度较差。
(2) 龙门式气缸体其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。
(3) 隧道式气缸体这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。
根据以上特点我们将采用龙门式气缸体，气缸体材料选用灰铸铁。
满足曲轴强度和刚度好的情况下，结构紧凑、便于加工维
修，应尽可能的减小整机尺寸和质量。此次设计的气缸数为6缸，采用直列式布置（直列式气缸体结构简单，加工容易）。此次将采用龙门式机体(如图2－1所示），其特点是油底
壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷。
2.2.2气缸套的选用：气缸套分为干式、湿式和无缸套式气缸套三种。无气缸套式机体即不镶嵌任何气缸套的机体，在机体上直接加工出气缸，优点是可以缩短气缸中心距，使机体尺寸和质量减小。但成本较高。
干式气缸套不与冷却液接触，壁厚为2～3mm，外表面和气缸套座孔内表面均须精加工，以保证必要的位型精度和便于拆装。优点是机体刚度大，气缸中心距小，质量轻，加工工艺简单。缺点是传热较差，温度分布不均匀，容易发生局部形变。 图2-1 龙门式机体示意图 湿式气缸套外壁与冷却液直接接触，壁厚5～8mm，利用上下定位环带实现径向定位，轴向定位靠气缸套上部凸缘与机体顶部相应的支承面配合实现。湿式气缸套的优点是机体上没有密封水套，容易铸造，传热好，温度分布比较均匀，修理方便，不必将发动机从汽车上拆下就可更换气缸套。缺点是机体刚度差，容易漏水。
根据以上特点我们将采用湿式气缸套。 气缸套材料为：
气缸套材料：应具有良好的机械强度、耐磨性和耐热耐腐蚀性、保油性和润滑性。本机选用价格低廉，并且的到广泛应用的铸铁作为材料。
2.2.3气缸盖：气缸盖的主要功用是密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室，同时气缸盖也为其他零部件提供安装位置。承受气体力和紧固气缸盖螺栓所造成的机械负
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荷，同时还由于与高温燃气接触而承受很高的热负荷。为了保证气缸的良好密封，气缸盖既不能损坏，也不能变形。为此气缸盖应具有足够的强度和刚度。为了使气缸盖的温度分布尽可能的均匀，避免进、排气门座之间发生热裂纹，应对气缸盖进行良好的冷却。 ??气缸盖是一个负荷严重而结构又十分复杂的重要机件。要求其有足够的强度、良好的 耐热性；同时材料还应具有良好的浇铸工艺性。气缸盖的结构应有足够的刚性。触火面形状应符合图纸要求。有足够圆弧过度且光洁完整。受压面和各种道腔应分别符合规定的压力试验要求，各安装座孔尺寸、形状都应符 合精度要求。尤其是各个阀座孔与阀锥面应保持良好的密封状态。气缸直径在 400mm 以下的气缸盖材料多用。
气缸盖的材料及的选择：由于发动机缸径为200mm，小于400mm，因此选用灰铸铁作为气缸盖材料。
气缸盖的形式的选择：由于本次采用凸轮轴上置式，为了使结构紧凑，整体长度较小，故选用整体式，其特点是其特点是气缸盖刚度大，且在备件储存、修理用制造等方面比较优越。但其在缩小中心距方面受到一定的限制。
2.2.4燃料室：柴油机燃烧室的功用是将燃料的化学能转化为热能。是在高温、高负荷下工作，承受着气体力、惯性力产生的静载荷和振动负荷，同时受到热应力和热腐蚀的作用。
本次设计采用直喷式。
2.2.5气缸衬垫：气缸衬垫是机体顶面与气缸盖底面之间的密封件。其功用是保持气缸密封不漏气，冷却液和机油不泄漏保持。气缸衬垫的工作条件是承受拧紧气缸盖螺栓时造成的压力，并受到气缸内燃烧气体高温、高压的作用以及机油和冷却液的腐蚀。所以气缸衬垫应该具有足够的强度，并且要耐压、耐热和耐腐蚀。另外，还需要有一定的弹性，以补偿机体顶面和气缸盖底面的粗糙度和不平行度以及发动机工作时反复出现的变形。按所用材料的不同，气缸衬垫可分为金属—石棉衬垫、金属—复合材料衬垫和全金属衬垫等多种。众所周知，石棉是有毒材料，而全金属衬垫价格昂贵，这里我将选用金属—复合材料衬垫，并且它具有强度高，密封效果好。
2.2.6油底壳：其功用是储存机油、保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。
油底壳的选用：油底壳一般用薄钢板冲压或用铸铁。本次设计采用铸铁材料，因为它具有强度和刚度大，不易变形，且密封性好、磨损少。 2.3 曲柄连杆机构的设计
曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构。其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动螺旋杆转动。
曲柄连杆机构由活塞组、连杆组和曲轴飞轮组等零件组成。
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2.3.1 活塞组：活塞组由活塞、活塞环和活塞销组成，是活塞式内燃机中的重要组件。其工作条件极为恶劣，它是在高温、高负荷、高速运动、润滑不良以及冷却困难等情况下工作的。在保证强度和刚度足够的前提下， 针对以上的工作条件，活塞尽可能减轻质量；尽量减少活塞顶从燃烧气体吸收热量，又能尽快地将所吸收的热量散走， 防止活塞过热；既要保证燃烧室良好的气密性，又应尽可能减少活塞组的摩擦损失；摩擦副具有良好的润滑、较小的磨损以及较少的润滑油消耗量。
1、活塞：其功用是承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。它应具有足够的刚度和强度，传力可靠；导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损；质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力；耐热的活塞顶及弹性的活塞裙；活塞与气缸壁间有较小的摩擦系数。
活塞材料的选用：为满足上面的基本要求，活塞材料宜采用质轻和导热性能好的轻合金。同时，还要求其热强度高、热稳定性好，因此铝合金就成了现代柴油机活塞的首选材料。为了满足高强度化程度柴油机的需要，还要求进一步提高活塞的高温强度和高温硬度，活塞一般都采用高强度共晶硅铝合金，故本次设计应采用共晶硅铝合金。
活塞的结构：活塞可分为三部分，活塞顶部、活塞头部和活塞裙部。
（1）活塞顶部 其功用是承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形式有关，都是为满足可燃混合气形成和燃烧的要求，其顶部形状可分为三大类，平顶活塞、凸顶活塞、凹顶活塞。本次设计采用凹顶式活塞。 活塞顶部的选型：采用凹顶式活塞。其特点是有利于可燃混合气的燃烧；提高压缩比，防止碰气门；为了提高铝合金活塞顶的耐热性，此方案在活塞表面采用涂层材料（TBGS），因而起到了热阻的作用，降低冷却带走的热损失、减少了冷却水量，从而发动机的体积和重量得到减小。实验表明，采用热涂层材料（TBGS）处理活塞表面，不仅柴油机运行平稳，噪声小，马力强，燃料消耗低。同时也发现涂有柴油机隔热涂层的柴油机部件在点火过程中产生了两个主要变化：
1)首先缩短了预燃期。从而改善后燃，降低热负荷，改善排放。
2)其次点火时产生的峰值明显减小, 从而减少了氮氧化合物和未燃烧的碳氢化 合物，使油烟进一步完全氧化同时还可以减少由排出尾气而带走的热量损失，降低烟气，提高点火效率，节约燃料。
（2）活塞头部：指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分。其功用为安装活塞环、与活塞环一起密封气缸；防止可燃混合气漏到曲轴箱内；将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。它有数道环槽，用以安装活塞环，起密封作用。本次设计的活塞有三道环槽。从活塞顶部开始，第一道安装气环，第二道安装气环，弟三道环安装油环。
（3）活塞裙部：是指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括装活塞销的销座孔。其功用为对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。
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裙部的选型：本次设计采用拖鞋式裙部。 其特点为：
1）质量轻，比全裙式活塞轻 10％～20％，适应高速发动机减小往复惯性力的需要。 2）裙部弹性好，可以减小活塞与气缸的配合间隙。
3）能够避免与曲轴平衡重发生运动干涉。另外，为了减小活塞裙部的热膨胀量，在活塞裙部开纵向膨胀槽和横向绝热槽，可使活塞留有膨胀余地。
2、活塞环：本设计采用两道气环，一道油环。两道气环的主要功用为了更好的密封，另外也起导热作用，由于在高温、高压。高速以及润滑困难的条件下工作的活塞环，是发动机所有零件中工作寿命最短的，活塞环槽的磨损是影响活塞使用寿命的重要因素。特别是第一道环槽，为了增强环槽的耐磨性，在工作表面添加多孔性铬，为了消除有害的泵油作用，提高表面的接触应力，防止活塞环在一环槽内上下窜动而造成的泵油作用，因此，第二道气环采用扭曲环。油环是刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁面上涂布一层的机油膜，防止了机油窜入气缸燃烧，又可以减小活塞、活塞环与气缸壁的磨损和摩擦阻力。引外，油环也起到封气的辅助作用，为了更好的起到上太作用，本次设计第三道油环采用开槽螺旋油环，它具有提高环的径向压力，保证油环与气缸壁均匀而稳定的贴合，减少磨损用降低机油耗量，并具有较高的弹性保持性。
3、活塞销：活塞销的功用是连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传给连杆。活塞销在高温下周期地承受很大的冲击载荷，其本身又作摆转运动，而且处于润 滑条件很差的情况下工作，因此，要求活塞销具有足够的强度和刚度，表面韧性好，耐磨性好，
重量轻。所以活塞销一般都做成空心圆柱体，本次设计采用两段截锥与一段圆柱组合结构。 活塞销的材料及连接方式的选择：本次设计并采用低碳钢和低碳合金钢制成，外表面经渗碳淬火处理以提高硬度，精加工后进行磨光，有较高的尺寸精度和表面光洁度。另外，活塞销与活塞销座孔和连杆小端孔配合采用浮动式。采用浮动式销两端有防上轴向窜动的限位装置，活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动，使磨损均匀，这样不会擦伤缸套。 2.3.2 连杆组的设计
连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承等零件。其功是传力，将往复运动转变为旋转运动。
1、连杆体：连杆分为三个部分：连杆小头 、连杆杆身 和连杆大头（包括连杆盖)等。其结构：连接活塞与曲轴，将活塞的直线运动转换为曲轴的回转运动。工作中活塞顶面所受气体压力由连杆传给曲轴， 将往复机械功变为曲轴转动转矩。
1） 连杆小头：小头是活塞销的轴承，由于工作时小头孔与活塞销之间有相对运动，所以常常在连杆小头孔中压入减磨的青铜衬套。为了润滑活塞销与衬套，在小头和衬套上铣 有油槽或钻有油孔以收集发动机运转时飞溅上来的润滑油并用以润滑。连杆小头的连接形式有全浮式和半浮式。在前在活塞销设计中，小头与活塞销连接，其方式都是采用
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全浮式。本次也是采用全浮式。其特点是活塞销在连杆小头孔和活塞销孔中转动，可以保证活塞销沿圆周磨损均匀。
2）连杆杆身 连杆杆身通常做成\字形断面，因为刚度大、质量轻、抗弯强度好，大圆弧过渡，且上小下大，采用压力法润滑的连杆，杆身中部都制有连通大、小头的油道。
3）连杆大头 连杆大头除应具有足够的刚度外，还应外形尺寸小，质量轻，拆卸发动机时能从气缸上端取出。连杆大头是剖分的，连杆盖用螺栓或螺柱紧固，为使结合面 在任何转速下都能紧密结合，连杆螺栓的拧紧力矩必须足够大。连杆大头的连接形式有平切式和斜切式：如图2-2所示：
图2-2 连杆的连接形式 本次设计采用斜切式，一般柴油机由于曲柄销直径较大，因此连杆大头的外形尺寸相应较大，为了拆装方便，必须采用斜切口连杆。连杆盖装合到连杆体上时须严格定位，以防止连杆盖横向位移。斜切口连杆的连杆螺栓由于承受较大的剪切力而容易发生疲劳破坏。为此，应该采用能够承受横向力的定位方法。
连杆的材料选择：由于连杆大小端轴承与活塞销（或十字头销）及曲柄销产生摩擦磨损。受压缩载荷时连杆会产生纵向弯曲。在连杆摆动平面（柴油机的横向）内的弯曲比 另一方向的弯曲要大些。此外由于连杆左右摆动角速度周期变化以及产生的摆动惯性力矩都增加连杆纵向弯曲的程度，为适应受力复杂和运动复杂的恶劣工作条件。连杆组件必须具备足够的刚度和抗冲击疲劳强度，同时尽可能质量轻，连杆轴承应耐磨可靠，连杆螺栓应有较高疲劳强度和联接可靠。为此连杆都用优质钢材模锻后加工制造，本次设计采用的
材料为有35CrM，并采用调质热和喷丸处理。 2、连杆轴瓦：其功用是承载连杆轴颈和曲轴轴颈所施加的作用力、保持油膜稳定、使轴承平稳地工作并减少摩擦损失。轴瓦分上、下两个半片。
轴瓦的选型：本次设计的采用薄壁白合金轴瓦，白合金具有较好的表面性能（抗咬 合性、嵌藏性和顺应性等）、耐腐蚀和耐磨性能。
3、连杆螺栓：由于工作时连杆螺栓承受交变载荷，因此在结构上应尽量增大连杆螺栓的弹性，而在加工方面要精细加工过渡圆角，消除应力集中，以提高其抗疲劳强度。本设计连杆螺栓采用40Cr，经调质后滚压螺纹，表面进行防锈处理。本设计取M12的螺纹规格。
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