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利用擴(kuò)缸法對兒童車發(fā)動機(jī)進(jìn)行改型設(shè)計(jì)

xrprotector.com 來源：中國摩托車網(wǎng) 作者：俠名類別：摩托車維修時(shí)間：2007-12-18

目前國內(nèi)設(shè)計(jì)開發(fā)一款具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)動機(jī)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、零部件開模、試制、樣機(jī)裝配和試驗(yàn)需要投入大量的資金及人力，時(shí)間少則1年，多則2年～3年，既費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且一次性成功率很低。待產(chǎn)品開發(fā)出來后，一是市場(Rialto)也許不再接受。二是仿冒產(chǎn)品可能已經(jīng)進(jìn)入市場(Rialto)。因此，利用一種基本型的發(fā)動機(jī)，針對特種用途和目的，利用擴(kuò)缸法、縮缸法或增減行程法進(jìn)行改型設(shè)計(jì)，則是一種投資小、見效快、風(fēng)險(xiǎn)小的研發(fā)模式。本文將介紹利用擴(kuò)缸法結(jié)合本企業(yè)的一些技術(shù)力量和設(shè)計(jì)手段，對125ml兒童越野發(fā)動機(jī)擴(kuò)缸改型為140ml賽車專用發(fā)動機(jī)深得客戶好評。并暢銷歐美市場(Rialto)的成功事例。一、利用擴(kuò)缸法進(jìn)行發(fā)動機(jī)的改型設(shè)計(jì)通過加大發(fā)動機(jī)的缸徑。提高發(fā)動機(jī)排量，以適應(yīng)不用的用途，是一種投資小、見效快、風(fēng)險(xiǎn)小的研發(fā)模式．且開發(fā)出的產(chǎn)品專用件較少，易于產(chǎn)品的通用性和繼承性。 1、擴(kuò)缸法所謂擴(kuò)缸法，就是將基本型發(fā)動機(jī)的氣缸直徑擴(kuò)大，相應(yīng)地加大發(fā)動機(jī)的排量和功率。以適應(yīng)不同的用途，此法要求擴(kuò)缸后的發(fā)動機(jī)零部件最大限度地與原機(jī)通用。擴(kuò)缸后重新設(shè)計(jì)的零部件主要有：氣缸體、活塞、活塞環(huán)、氣缸頭、曲軸連桿機(jī)構(gòu)、進(jìn)排氣門和離合器總成等。其余零部件均可保持不變。這樣發(fā)動機(jī)生產(chǎn)廠投入的模具費(fèi)用較少，與零部件企業(yè)雙方承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)就極小。 1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) A、變速系統(tǒng)不作改動； B、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動件不能干涉； C、壓縮比可適當(dāng)調(diào)整； D、可適當(dāng)提高發(fā)動機(jī)充氣效率。 (2)性能預(yù)測和驗(yàn)證可以利用類比法預(yù)測發(fā)動機(jī)的性能。并通過充分匹配化油器和空濾器來達(dá)到目標(biāo)值。 2、擴(kuò)缸改型設(shè)計(jì)的方法 (1)利用U G N×4.0三維軟件對缸體、活塞進(jìn)行造型 (2)在臺架上進(jìn)行樣機(jī)測試，視測試結(jié)果對氣缸頭進(jìn)排氣道進(jìn)行優(yōu)化。并確定進(jìn)排氣道形狀同時(shí)調(diào)整壓縮比等。 (3)對驗(yàn)證整改后合格的樣機(jī)進(jìn)行至少兩臺以上的200h強(qiáng)化試驗(yàn)論證。 (4)將驗(yàn)證整改合格，并通過200h強(qiáng)化試驗(yàn)的樣機(jī)裝在與之相匹配的賽車上進(jìn)行性能測試和道路(Strada)試驗(yàn)。二、臥式125mI兒童越野車發(fā)動機(jī)改型實(shí)例原臥機(jī)125mI發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要特征參數(shù)見表1。 1、改型要求 (1)缸徑定為中Φ56mm，行程與原機(jī)一樣為57mm，發(fā)動機(jī)實(shí)際排量：56×56/4×3.14159265×57=140ml。 (2)最大功率設(shè)定為8.5kW(8500r/min)，原機(jī)6.2kW，最大扭矩設(shè)定為10.5N·m(7000r/min)，原機(jī)8.8N·m。 (3)盡可能與原發(fā)動機(jī)零部件具有通用性和繼承性。 2、改型設(shè)計(jì)方案 (1)變速系統(tǒng)不作改動，重新設(shè)計(jì)熱機(jī)部分零部件，變動部分見表2，重新設(shè)計(jì)的零部件見表3。 (2)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動件不能干涉。由于此改動只是擴(kuò)缸．曲柄連桿安裝尺寸及連桿中心距都沒有作改動，只是重新調(diào)整動平衡．因此不會改變曲柄連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動件間的運(yùn)動情況。 (3)為了滿足越野賽車對發(fā)動機(jī)性能的要求．需適當(dāng)提高發(fā)動機(jī)壓縮比。以提高其爆發(fā)力。如圖2所示，將活塞設(shè)計(jì)成凸頂狀。為了滿足越野賽車對發(fā)動機(jī)高速(High Speed)性能的需求．活塞盡可能輕量化。 (4)由于該發(fā)動機(jī)排量大，壓縮比高，在冷卻不良、使用條件惡劣情況下。單純?nèi)匡L(fēng)冷也不能滿足發(fā)動機(jī)的冷卻要求。為有效降低發(fā)動機(jī)機(jī)油溫度，提高發(fā)動機(jī)可靠性．故將發(fā)動機(jī)機(jī)油冷卻方式設(shè)計(jì)成油冷。 (5)由于采用擴(kuò)缸設(shè)計(jì)，氣缸體壁厚相應(yīng)有所減，為防止氣缸體因發(fā)動機(jī)過熱而變形，采用了特殊合金材料的鑄鐵氣缸體。 (6)將氣缸床設(shè)計(jì)成鋼墊。因?yàn)閿U(kuò)缸，氣缸頭4個(gè)A、B栓與氣缸孔壁的距離較近，且排量較大，壓縮比高，如選擇復(fù)合缸床墊，發(fā)動機(jī)在運(yùn)動時(shí)勢必將缸床燒穿，所以決定選用0.2厚的不銹鋼墊。 (7)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子(俗稱飛輪)改用鋁合金鑲磁塊結(jié)構(gòu)，平衡輪由合金鋼改為鋁合金結(jié)構(gòu)．以減輕發(fā)動機(jī)整體重量和曲軸轉(zhuǎn)動慣量，滿足越野賽車對發(fā)動機(jī)高速(High Speed)性能的要求。 3、試驗(yàn)結(jié)果根據(jù)設(shè)計(jì)方案試制了3臺樣機(jī)，并進(jìn)行200h臺架強(qiáng)化試驗(yàn)和底盤測試。與原機(jī)對比數(shù)據(jù)見表4、表5、表6。試驗(yàn)結(jié)果表明。改型后的發(fā)動機(jī)功率和扭矩都得到了較大的提升，滿足了越野賽車對發(fā)動機(jī)高性能的要求，且有效降低了發(fā)動機(jī)機(jī)油溫度，提高了發(fā)動機(jī)的可靠性，其技術(shù)獲得了多項(xiàng)國家專利，如專利號ZL200630011513.9、ZL200630011514.3、ZL200630011515.8、ZL200630011516.2。路試情況將擴(kuò)缸改型后的發(fā)動機(jī)裝在兒童小越野賽車上進(jìn)行6000km路試，起步快，加速性能好，換擋靈活，動力足，且沒有出現(xiàn)離合器打滑及傳動部分零部件強(qiáng)度不夠等現(xiàn)象。三、結(jié)論利用擴(kuò)缸改型的方法，成功地將125ml發(fā)動機(jī)改型為140ml發(fā)動機(jī)，通過臺架試驗(yàn)和路試情況表明，此改型發(fā)動機(jī)達(dá)到了預(yù)期效果，滿足了越野賽車對發(fā)動機(jī)高性能的要求，深得歐美市場(Rialto)的好評。