内燃机课程设计.doc

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1、课程设计说明书学生姓名：刘光辉学号：20081528学　院：机电工程学院专业年级：08级热能与动力工程一班题目：4100柴油机曲柄连杆机构设计指导教师：杨蹈宇老师评阅教师：杨蹈宇老师　　2011年12月45目录一．柴油机工作过程的热力学分析1．原始参数及选取参数2．热力分析计算参数二．活塞组的设计1．概述2．活塞的选型3．活塞的基本设计3.1活塞的主要尺寸3.2活塞头部设计3.3活塞销座的设计3.4活塞裙部及其侧表面形状设计3.5活塞与缸套的配合间隙3.6活塞重量3.7活塞强度计算4．活塞的冷却5．活塞的材料及工艺

2、6．活塞销的设计6.1活塞销的结构及尺寸6.2轴向定位6.3活塞销和销座的配合6.4活塞销的强度校核6.5活塞销材料及强化工艺457．活塞环的设计7.1活塞环的选择7.2活塞环主要参数选择7.3活塞环的材料选择及成型方法7.4活塞环的间隙7.5环槽尺寸三．连杆组的设计1．概述2．连杆的结构类型3．连杆的基本设计3.1主要尺寸比例3.2连杆长度4．连杆小头设计4.1连杆小头结构4.2小头结构尺寸4.3连杆衬套5．连杆杆身6．连杆大头6.1连杆大头结构6.2大头尺寸6.3大头定位7．连杆强度的计算校核7.1连杆小头7.

3、2连杆杆身7.3连杆大头458．连杆螺栓的设计四.曲轴组的设计1.曲轴的概述1.1曲轴的工作条件和设计要求1.2曲轴的结构型式1.3曲轴的材料2.曲轴的主要尺寸确定2.1主轴颈2.2曲柄销2.3曲柄臂2.4曲轴圆角2.5提高曲轴疲劳强度方法3.曲轴油孔位置4.曲轴端部结构5.曲轴平衡块6.曲轴的轴向定位7.曲轴疲劳强度计算7.1强度计算已知条件7.2强度计算已知曲轴载荷7.3圆角疲劳强度校核7.4油孔疲劳强度校核8.飞轮的设计五．参考文献45一．柴油机工作过程的热力学分析1．原始参数及选取参数原始参数1）柴油机型号

4、：4100；2）气缸数：Z:4；3）气缸直径D：100mm；热力分析选取参数1）燃烧室型式：直喷式浅盆形燃烧室2）增压方式：非增压3）冲程数：4；4）转速n：2000r/min；5）行程S：120mm；6）压缩比：16；7）平均有效压力:7.16；8）最高爆发压力：73；9）环境压力=1.01；10）压缩始点压力=0.98;11）压缩多变指数：1.35；12）标定功率：60PS；13）用途：中小型载重车；2.热力分析计算参数热力分析计算参数1）汽缸工作容积：；451）压缩终点容积：；2）进气系统温度：；3）压缩终点

5、气缸压力：；4）压力升高比：；二．活塞组的设计1．概述活塞组包括活塞、活塞销和活塞环等在气缸里作往复运动的零件，它们是活塞式发动机中工作条件最严酷的组件。活塞组件与气缸一起保证发动机工质的可靠密封，否则活塞式发动机就不能正常的运转。活塞组的作用归结为：1）传力、导向。承受燃烧室内气体的压力，将压力传递给连杆，并保证活塞在气缸内顺畅运动。2）密封：通过活塞环和活塞密封气体，保证缸内工质不泄露或者很少泄露。3）传热：在密封的基础上，通过活塞环和活塞裙部向缸壁传递热量；4）配气：完成进气、压缩和排气功能。2．活塞的选型综

6、合各方面因素考虑，优先考虑采用铸造共晶铝活塞。根据平均有效压力：=7.16大大低于铝活塞的平均有效压力上限铝。根据活塞比功率选择活塞冷却方式，由比功率计算公式45其值小于无油冷方式的上限值0.3，故无需对活塞进行油冷却。3．活塞的基本设计3.1活塞的主要尺寸根据同类型发动机和统计数据进行选取，结果如下H/DH1/DH2/Dh/Dh1/D/Dd/DB/D/D1.200.730.710.200.040.150.350.420.043.2活塞头部设计1）活塞顶形状活塞顶的形状根据燃烧系统的要求进行设计——半开式浅盆型燃

7、烧室。2）活塞头部截面形状45头部截面形状影响活塞的热流及温度分布，铝活塞头部常设计成导热良好的“热流型”，采用大圆弧过渡，增加从顶部到裙部的传热截面，同时有利于提高活塞的承载能力。3.3活塞销座的设计1）销座结构采用双筋弹性销座，具有较好的弹性，能在一定程度上适应活塞销的变形，减少销孔在A点的应力集中。2）提高活塞销座抗裂能力a.销孔内缘加工成倒角，减小销孔内缘的应力集中。b.提高活塞刚度，减小活塞销变形。c.选用韧性较好的活塞材料。d.在铸造铝活塞销孔中压入锻铝。e.适当加大活塞销与销座的配合间隙。3）销座轴承

8、的润滑由于采用浮式活塞销，其在销孔中有相对转动，故需要对销孔进行润滑。其结构如图所示。4）销座与连杆小头的端面间隙销座与连杆小头的两端面间隙与连杆的定位有关，其值如下：连杆小头定位0.3~0.85mm连杆大头定位2~5mm3.4活塞裙部及其侧表面形状设计1）下裙结构为力求柴油机结构紧凑，避免活塞裙部与曲轴块相碰，所以一般将裙部下端铣去两块，这既避免干涉，又使