内燃机设计说明书答案.doc

目录 1 柴油机基本参数的选定 1 1.1 柴油机基本参数选用 1 1.1.1 柴油机设计指示 1 1.2.2 柴油机基本结构参数的选用 1 2 柴油机近似热计算 3 2.1 燃料燃烧热化学计算 3 2.2 换气过程计算 4 2.3 压缩过程计算 4 2.4 燃烧过程计算 5 2.5 膨胀过程计算 8 2.6 示功图绘制 9 2.7 柴油机性能指标计算 10 3 活塞的设计 12 3.1 活塞的工作条件 12 3.2 活塞设计要求 12 3.3 活塞的材料 13 3.4 活塞主要尺寸设计 13 3.5 活塞三维实体建模 13 3.6 活塞二维图的绘制 15 4 动力计算 17 4.1 活塞位移、速度、加速度的计算 17 4.2 活塞连杆作用力分析 18 4.3 曲柄销载荷和连杆轴承载荷 20 4.3.1 曲柄销载荷 20 4.3.2 连杆轴承载荷 21 4.4 总切向力的计算 22 4.5 校核指示功率和有效功率 22 1 柴油机基本参数的选定 1.1 柴油机基本参数选用 1.1.1 柴油机设计指示 设计一台新的四冲程非增压柴油机，必须提出设计指示。 （1）功率Pe 有效功率是柴油机基本性能指标。Pe由柴油机的用途选定，任务书已经指定所需柴油机有效功率Pe=132kw。 （2）转速n 转速的选用既要考虑被柴油机驱动的工作机械的需要，也要考虑转速对柴油机自身工作的影响。一般车用柴油机转速为2000r/min--4000r/min,本设计中的柴油机转速为n=2900r/min， （3）冲程数τ 本设计中的车用柴油机都采用四冲程，即τ=4。 （4）平均有效压力Pme 平均有效压力表示每一循环中单位气缸工作容积所做的有效功，是柴油机的强化指标之一，一般车用柴油机的平均有效压力为0.55Mpa--1.0Mpa，本设计中的柴油机平均有效压力Pme=0.825Mpa。 （5）有效燃油消耗率be 这是柴油机最重要的经济性指标。影响柴油机经济性地 因素很多，在设计中要仔细分析。四冲程非增压柴油机有效燃油消耗率为195--285g/kw?h。 （6）可靠性和寿命 可靠性和寿命是车用柴油机的基本要求之一，设计时必须提出具体指标，但本课程设计从略。 1.2.2 柴油机基本结构参数的选用 由有效功率计算公式：Pe=，可知由于Pe、Pme、n、τ已选定，则柴油机的总排量： i×Vs== =6.618L 下一步设计应选定柴油机的基本结构参数：气缸直径d、活塞行程S、缸数i及其他一些参数。 （1）气缸直径d 气缸直径d的选取影响柴油机的尺寸和重量，还影响柴油机的机械负荷和热负荷。为了系列化，常选用固定的缸径系列。任务书规定了柴油机的缸径d=113mm。 （2）活塞行程S 增大活塞行程S使活塞平均速度提高，机械负荷加大一般车用柴油机的Vm≦14m/s；同时S也是柴油机基本结构指标S/d的决定因素，车用柴油机的S/d=1.0--1.3。本设计给出的S=110mm， S/d=105/98=1.07 , Vm===10.63m＜14m满足要求。 （3）气缸数i及气缸排列方式 由于i×Vs=6.618L而Vs=·d2·S=×(113)2×110×10=1.103L 所以i===6，并且采用直列的气缸排列方式。 （4）连杆长度L与曲轴连杆比λ=R/L 连杆长度加大,会使柴油机总高度增加；虽然连杆摆角减小，侧压力减小，但效果不明显；而且连杆重量加大，往复惯性力加大。因而尽量采用短连杆，一般λ值在1/3--1/5之间。选取连杆长L=200mm，而R=S/2=55mm，则λ=0.25在要求范围之内。 （5）气缸中心距lo及其与气缸直径之比lo/d lo/d影响柴油机的长度尺寸和重量指标，设计时力求缩小lo/d的值。Lo/d值得影响因素可从曲轴中心线方向的尺寸分配和气缸上部的尺寸分配两方面分析，一般其值为1.2--1.6。选取lo/d=1.3则lo=148mm。 （6）压缩比ε 选用压缩比ε也就是选用燃烧室容积。选用压缩比时要考虑柴油机的经济性能、工作可靠性、冷启动性能等。任务书给定的ε在18--23，选取ε=20 2 柴油机近似热计算 柴油机工作过程热计算是对柴油机各工作过程中工质的状态参数、主要性能指标进行计算，并绘制示功图。通过热计算可以分析各工作过程的影响因素，找出提高动力性和经济性的途径，又为动力计算、结构设计提供数据。柴油机实际循环热计算有近似热计算和模拟热计算二种。