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2、铸铁
灰铸铁是做水冷柴油机气缸盖最常用的材料，因为它的铸造性能好，在350℃以内有足够的热强度，膨胀系数小，价格低廉，但其导热性差。加入适量的合金元素可细化晶粒，提高其耐热性，能在350～400℃下长期工作。所以对于强化程度较高的柴油机气缸盖都要求加合金元素。根据我国的材料来源，以加铜、铬、钼等合金元素较多。加入量大致如下：当含碳量在3%以上时，含铜量应为含铬量的3～4倍，含钼量应和含铜量相当。由于铜、铬、钼的加入量均不高，因此这种合金铸铁仍具有良好的铸造性能。 3、钢
它的热强度最好，对于大功率的中、低速柴油机，由于气缸盖要承受更高的机械负荷和热负荷，所以常采用铸钢来铸造气缸盖。但铸钢的熔点高、流动性差、收缩大，因此也只在形状简单的二冲程柴油机上应用。对于结构复杂的四冲程柴油机的气缸盖，由于性能上的需要而采用铸钢为材料时，也往往采用铸钢件和钢板通过焊接组合起来的铸焊结构。但这种铸焊结构的焊接工艺要求高，工艺流程长，成本昂贵，目前应用并不广泛。
以新材料应用为主要途径的柴油机轻量化是柴油机发展的方向，它可以降低燃油消耗、节约能源、保护环境。375柴油机也不例外在气缸盖材料方面也做了有益的探索并取得了显著的效果，对于上面所提及的几种气缸盖材料375柴油机都有应用，但本次设计以中国一拖集团公司的375柴油机气缸盖为基础。本着满足国内中低档市场需求的宗旨。因此，气缸盖材料采用传统的铸铁材料[8]。
根据满足使用性能的条件下，尽量选用经济的材料，所以本次375柴油机气缸盖的设计选用灰铸铁。对灰铸铁的选择如下表
牌号 HT200 HT250
根据气缸盖的工作条件和气缸盖所受的应力情况，选用HT250。
ζb/MPa 200 250 ζbb/MPa 400 470 ζbc/MPa 750 1000 [9]
：
HBS 170——220 190——240 16
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§3.4 气缸盖结构形式的选择
水冷内燃机的气缸盖有整体式、分块式和单体式三种。当缸径D≤105mm时，一般多采用整体式气缸盖。它的优点是可以省去两缸之间重复的水套壁厚，结构紧凑，零部件少，使内燃机的气缸中心距短，重量轻，制造成本低，因此为小型和高速轻型水冷式内燃机所广泛采用。从保证气缸密封来看，单体式的气缸盖好，因为气缸盖压紧时互不干扰，对每一个单独的气缸盖来说压力均匀。单体式气缸盖还有便于制造和维修的优点，在制造中可以减少废品率，在使用中发生损坏时也便于单独更换。但是单体式气缸盖在结构上就比较困难，因为各部分壁厚与泥芯截面尺寸受到造型和浇铸条件的限制而不能按缸径比例缩小，这样就不能在保证有适当的壁厚和泥芯尺寸的条件下得到既有足够的气道面积又有先进的气缸中心距。分块式气缸盖介于整体式和单体式之间，它多用于六缸机以上的发动机。这次设计的375柴油机采用的是整体式气缸盖，这样有利于制造和批量生产。
§3.5 气缸盖主要尺寸的确定
气缸盖底部必须有一定的厚度，过薄会引起底部变形以及引起气门座磨损和漏气。取气缸盖底面厚度δ值为δ=0.05D+2mm[14]。气缸盖的宽度取决于机体的宽度。气缸盖的高度，对于柴油机取决于进气道的截面积、排气道水夹层的高度、燃烧室型式和喷油器尺寸，气缸盖的高度大致为H=（0.83～1.00）d[6]。
§3.6 进、排气道的设计
气缸盖的进、排气道的设计对内燃机的充气效率（表现在气流的压力损失，进气涡流，同名气门流量的差别等方面）和排气能量的利用有相当大的影响。气道设计要符合下列空气动力学的要求：气道截面积要大，变化要缓慢，拐弯圆角要顺，表面要光洁[3]。
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1、排气道
从排气门座到气道喉口之间应有一个逐渐收缩的过渡区作为引流段。气道喉口直径为排气门直径的92～96%。从喉口到排气道的出口用一个大圆弧过渡，这一段的面积要逐渐扩大，排气道出口面积一般是喉口面积的1.1～1.2倍。排气道在气缸盖内必须尽可能短，以减少向冷却水的传热[6]。 2、进气道
气流在进气道内的流动过程和排气道正好相反，要求进气口有尽可能大的面积，然后逐渐收缩至喉口。喉口处的面积为进口面积的80～90%，从喉口到气门座应有一段引流，进气道喉口直径为进气门直径的92～96%。气道进口面积约为进气门面积的1.2～1.4倍。进气道不但要求阻力小，根据不同机型的实际情况，还要求进入气缸后的气流具有一定的涡流运动。
§3.7 冷却水道的设计
由于高温和各部分温度分布不均所引起的热应力往往是气缸盖故障的原因，因此，对气缸盖进行合理的冷却，是保证气缸盖工作可靠的重要环节。要组织良好的冷却，对冷却水道的设计，应遵循下列原则[6]：
1、加快冷却水的流速
提高水的流速可是层流层减薄，有利于传热，从而减小底板两侧的温差，以降低热应力；并且降低受热面的最高温度值，使材料处在较低的温度下工作，以保持较高的抗蠕变能力。 2、加强高温区的冷却
气门座之间和气门座与喷油器之间的底板部分，不但受高温燃气的冲刷，而且气门和喷油器也向这里散热，因此温度很高。加上这里金属的厚薄差别很大，温度分布不均匀，往往出现裂纹。设计时，对这些地方的冷却需要采取适当措施。进排气门之间的“鼻梁区”应尽可能大些，使水的流量加大，以便很好的冷却进排气道的壁面，从铸造工艺角度出发，这里也不能太薄，不允许以尖角的形
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状通到气门间的低板，尖角的最小半径R不得小于3mm。 3、消除死水区
冷却水不流动的地方传热效果差，会使温度升高。如果由于高温而出现沸腾状态，传热会进一步恶化，温度会进一步升高。如此恶性循环，使材料强度下降而出现裂纹。所以要在气缸盖的横隔板上的进气道一侧的最高处开设小孔，用来沟通隔板上下水腔，以免聚集气泡和出现死水区。
另外，还要注意高温地区的清砂问题，以免清砂不干净影响传热。
§3.8 气缸盖螺栓的布置
气缸盖螺栓是气缸盖与机体的连接件，它的位置和数目对气缸盖和机体的受力情况、气缸盖与机体间接合面密封的可靠程度以及气缸盖的变形都有很大的影响，气缸盖螺栓数目及布置方案与气缸盖结构型式、气道、水孔、推杆孔位置及缸心距有关。它影响着柴油机的紧凑性和气缸垫片的密封性，同时也与柴油机的性能，可靠性和寿命有关。螺栓的数目要足够以保证密封要紧可靠，减少局部变形使密封可靠，因此设计时要充分考虑如下要求[5]：
1、气缸盖螺栓的数目和布置有各种方案。一般柴油机每缸螺栓数目为4～8个。
2、间距均匀布置，但不宜大于缸径，应尽可能取小些，同时螺栓应尽可能靠近缸边。螺栓中心连线以相切于气缸孔为好。
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图 3－1气缸盖螺栓的布置示意图
3、螺栓预紧力不宜太大，以免气缸盖变形和螺栓断裂。布置螺
栓时要留有足够的套管扳手的活动余地。 4、关于螺栓结构应尽量采用柔性螺栓。 5、在气缸盖上螺栓宜采用一种直径。
综合考虑，采用每缸四个螺栓，相邻两缸共用两个，共14个螺栓（如图3—1）。这样螺栓的布局相对于中心线分布，以免气缸受力不均引起局部变形，各个螺栓中心线沿缸体切线布置以增加密封性。
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