《汽车发动机设计》课程设计-1.6L四冲程汽油机曲轴组设计

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1、目录：前言11.汽油机的结构参数11．1初始条件11．2发动机类型11.2.1冲程数的选择11.2.2冷却方式11.2.3气缸数与气缸布置方式11．3基本参数11.3.1行程缸径比S∕D的选择11.3.2气缸工作容积V，缸径D的选择12．热力学计算22.1热力循环基本参数的确定22.2P-V图的绘制22.3P-V图的调整32.4P-V图的校核43.运动学计算43.1曲柄连杆机构的类型43.2连杆比的选择43.3活塞运动规律53.4连杆运动规律64.动力学计算64.1质量转换64.2作用在活塞上的力75曲轴零件结构设计105.1曲轴的工作条件、

2、结构型式和材料的选择105.1.1曲轴的工作条件和设计要求105.1.2曲轴的结构型式105.1.3曲轴的材料105.2曲轴主要尺寸的确定和结构细节设计105.2.1主要尺寸105.2.2一些细节设计116.曲轴强度的校核126.1静强度计算126.1.1连杆轴颈的计算136.1.2曲柄臂计算136.2曲轴疲劳强度校核146.2.1主轴颈的计算146.2.2曲柄臂计算15小结16参考文献17附录18武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计说明书1.6L四冲程汽油机曲轴设计前言大四上学期我们学习了必修课程《汽车发动机设计》，紧接着要开始为期三周的

3、课程设计。每个同学都有不同的设计题目，我们要根据自己的题目来查阅资料，结合所学知识，设计出合理的发动机部件。通过这次课程设计，要培养我们综合运用知识的能力，查阅工具书的能力以及运用计算机的能力。我的设计任务是1.6L四冲程汽油机曲轴设计。1.汽油机的结构参数1．1初始条件平均有效压力：活塞平均速度：＜18m∕s1．2发动机类型1.2.1冲程数的选择四冲程。1.2.2冷却方式水冷。1.2.3气缸数与气缸布置方式直列式四缸机。1．3基本参数1.3.1行程缸径比S∕D的选择初步选择行程缸径比为1.0。1.3.2气缸工作容积V，缸径D的选择根据内燃机

4、学的基本计算公式：（公式1）25武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计说明书（公式2）（公式3）其中——发动机的平均有效压力，依题取1.0MPa——气缸的工作容积，=1.8L——发动机的气缸数目，依题为4——发动机的转速——活塞的平均速度，依题取15m/s——发动机活塞的行程——发动机气缸直径——发动机的行程数，依题为4根据以上的条件代入以上公式，并圆整得：D=80mm，S=80mm，，=1.0MPa，n=5625r/min，，Pe=75kW2．热力学计算通常根据内燃机所用的燃料，混合气形成方式，缸内燃烧过程（加热方式）等特点，把汽油机实际循

5、环近似看成等容加热循环。汽油机的工作过程包括进气、压缩、做功和排气四个过程。在本设计过程中，先确定热力循环基本参数然后重点针对压缩和膨胀过程进行计算，绘制P-V图并校核。2.1热力循环基本参数的确定根据参考文献【内燃机学】压缩过程绝热指数=1.28～1.35，初步取=1.30膨胀过程绝热指数=1.31～1.41，初步取=1.35根据参考文献【内燃机学】汽油机压缩比，初取11.根据参考文献【发动机设计】，初取=72.2P-V图的绘制通常情况下，压缩始点的压强在=（0.8～0.9）（P为当地大气压力值），假定外界=0.10MPa，选定=0.09M

6、Pa，将压缩过程近似看作绝热过程，由=1.30，并利用PV=const，可以在excel中绘出压缩过程线。混合气体在气缸中压缩后，经等容加热，利用25武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计说明书值可得最大爆发压力值。膨胀过程类似于压缩过程，由=1.35，绘出膨胀线。最后连接膨胀终点和压缩始点。得出理论的P-V图1。简化的条件为：假设工质是理想气体，其物理常数与标准状态下的空气物理常数相同。假设工质是在闭口系统中作封闭循环。假设工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程。假设燃烧过程为等容加热过程，工质放热为定容放热。=（公式4）Pa=0.09Mpa,Vs

7、=0.4L，Va=0.40L，得Pc=1.80MPa（公式5）得Pb=0.56MPa图1理论P-V图2.3P-V图的调整实际的P-V图和利用多变过程状态方程绘制的P-V图还存在一些差别，主要是点火提前角和配气相位的原因。对1图作以下调整：最大爆发压力：取理论水平的3/5，具体值为7.56，以此值与原图形相交，水平线以上的部分去掉，余下部分作些调整。考虑到实际过程与理论过程的差异，最大爆发压力发生在上止点之后12°～15°，选择最高爆发压力出现在上止点后12°。25武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计说明书点火提前角：据资料得常用的范围是20

8、°～30°，经调整后取26°。排气提前角：常使用的范围是40°～80°，经调整后取60°。图2调整后P-V图2.4P-V图的校核由热力学计算所绘制的示功图为理论循环