中南大学内燃机设计报告.docxVIP

课题设计说明书课 题内燃机课程设计学 院能源科学与工程学院姓名 郑晓光学 号 1006130523专业班级能动1304班指导教师 蒋受宝 2016年9月8日内燃机课程设计任务书题目：柴油机活塞组设计二、给定参数：1．活塞排量： 2.8L2．柴油重量成分：C＝0.870 ,H=0.126 ,O=0.0043．柴油的低位发热值：Hu=42860kJ/kg。三、设计内容1．方案选择及总体设计（确定主要性能参数和结构参数）。2．工作循环计算（包括最低转速、最大扭矩、最大功率、最高速度工况）与示功图。3．热平衡计算与热平衡图。4．外特性计算与外特性曲线图。5．绘制活塞零件图（A2）。四、设计要求1．编写设计计算说明书一份，1.2万字左右（20～25页）。2．用计算机书写文本，用AutoCAD绘图。3．公式要有出处，符号要有说明。摘要：柴油机是一类广泛应用的活塞机械，现阶段广泛应用于汽车和船舶等的动力装备和发电。本次设计确定了2.7升柴油机各缸的基本排列方式等。同时通过对柴油机的热平衡，功率等的计算确定了柴油机的基本设计参数和耗油率等基本规格参数。关键词：柴油机，热平衡，燃油消耗率，功率一 方案选择及总体设计内燃机总体设计是整个产品开发工作的第一阶段，按照工作次序可分为：产品开发的战略决策；产品主要技术经济指标与设计结构参数的论证和选择；方案计算和总体设计图的绘制等几个阶段。总体设计的水平和决策的正确与否，对产品的水平和市场竞争能力将产生决定性的影响。产品总体设计时要选择和确定内燃机的主要设计参数，完成各项主要工作系统如供油、燃烧、进排气系统的构思，绘制活塞组的方案和整体纵横剖面图，不同缸数及典型配套机型的外形布置图，编制总体设计说明书。与汽油机相比，柴油机有如下优势：一、柴油机压缩比高，燃料燃烧完全，所以柴油机的有效热效率好，经济性好；二、柴油机无点火系，所以故障少些，易保养；三、有害气体的排放优于汽油机。但缺点是体积大，噪声大，部分零件加工困难。在能源紧张、油价高涨的当下，开发一款新的柴油机是顺应时代发展的，所以初步选定设计柴油机。通过对不同方案的优缺点进行比较，确定所设计的柴油机的冲程数、汽缸数，气缸排列方式、发火次序，压缩比及增压形式、燃烧室形状、燃油喷射系统，设定额定转速、曲柄半径与连杆长度比、缸径、行程。并由此得到活塞平均速度、缸心距。再对发动机的这个布置进行总体设计，包括凸轮轴，水泵，机油泵，齿轮传动机构，进气管的布置等。1.1柴油机主要参数的确定（1）冲程数的选择目前柴油机以四冲程为主，四冲程柴油机与二冲程柴油机相比，主要有以下优缺点：①二冲程柴油机的热负荷较高，特别是活塞组的热负荷较高（活塞顶的平均温度比四冲程柴油机高约50-60℃），而且气缸内压力总是大于一个大气压，使活塞环在换槽中活动性较少，积碳不易排除，容易使活塞环失去工作能力；由于在轴承上的负荷是单方向的，这对润滑不利。以上缺陷使得二冲程柴油机的可靠性与使用寿命不如四冲程柴油机。②换气质量较差，使燃烧条件变差，同时带动换气泵也需要消耗一部分功率，因此燃油经济性比较差。③二冲程柴油机热负荷较高，因而对机油质量要求也较高；由于机油容易串入扫气孔和排气孔边缘，随气流进入气缸燃烧或从进气管派出，因此，机油的消耗率较大。④高压泵和喷油嘴的工作较繁重，寿命较短。此外，二冲程柴油机的噪声、排放污染等都比四冲程柴油机严重。燃油消耗率高，使用寿命较短，升功率也低于四冲程柴油机。综合以上优缺点，本次设计选择目前市场占有率较高的四冲程的设计方式,即τ=4 。（2）气缸数和布置方式的选择汽车发动机常用缸数有2、3、4、6、8、12缸等。排量1升以下的发动机常用三缸，1～2.5升一般为四缸发动机，3升左右的发动机一般为6缸，4升左右为8缸，5.5升以上用12缸发动机。一般来说，在同等缸径下，缸数越多，排量越大，功率越高；在同等排量下，缸数越多，缸径越小，转速可以提高，从而获得较大的提升功率，而且多缸发动机比较紧凑轻巧，往复质量平衡性较好，转矩均匀性得到改善，使多缸发动机运转平顺，而且启动容易，加速响应特性好。由于每增加一个汽缸，相应地就要增加气门数量，加长曲轴，增加曲轴上的平衡载荷，增加点火和喷油硬件，这些东西的增加都增加了发动机的复杂程度，直接的结果就是设计难度提高，制造成本提高，甚至连发动机控制软件也要相应地变得更加复杂。但是在发动机用途和性能一般都是设计阶段最早确定下来的参数，在冲程和缸径都有一定限制的情况下要增加排气量得到大马力只有靠增加汽缸数量来实现了。经综合考虑，本次设计采用4缸。对于多缸发动机，气缸的排列形状决定了发动机的外形结构，对于发动机气缸体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置情况。汽车发动机气