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PAGE PAGE 18 课 程 设 计 课程名称： 发动机设计 设计题目： 活塞设计 学 院： 交通工程 专 业： 车辆工程 年 级： 车辆xxx班 学生姓名： xxxxxx 指导教师： xxxxxx 日 期： 2013年9月 教 务 处 制 目 录 TOC \o 1-3 \u 1总体布局，结构特点以及选用原则系统分析 1 1.1总体设计的一般要求 1 1．2选用原则 1 2.标定工况工作过程及热力计算和示功图绘制 2 2.1实际循环热力计算 2 2.1.1热力计算的目的 2 2.1.2热力计算的方法 2 2.2重要参数选取 2 2.2.1压缩比 3 2.2.2过量空气系数 4 2.2.3扫气系数 4 2.2.4残余废气系数 4 2.2.5进气温升 4 2.2.6热量利用系数 4 2.2.7示功图丰满系数 4 2.2.8机械效率 4 2.2.9平均多变压缩指数 4 2.2.10平均多变膨胀指数 4 2.3 燃料燃烧化学计算 5 2.3.1 理论空气量的计算 5 2.3.2 理论分子变化系数 5 2.3.3 实际分子变化系数 5 2.4 燃气过程参数的确定与计算 5 2.4.1 压缩始点的气体状态 5 2.4.2 压缩终点气体状态 6 2.3.3 燃烧过程及燃烧终点气体状态 6 2.4.4 膨胀终点气体状态 7 2.4.5排气温度的计算 8 2.3.6示功图的绘制 8 2.5 发动机性能参数 9 2.5.1 平均指示压力 9 2.5.2平均有效压力 10 2.5.3有效功率 10 2.5.4充量系数 10 2.5.5指示热效率 10 2.5.6有效热效率 10 2.5.7燃油消耗率 10 2.4.7发动机总进气量 11 3 .活塞位移、速度、加速度随曲轴转角变化曲线 11 4气缸侧击力、连杆力、曲柄销切向力，径向力、活塞销合力 13 4.1气缸侧击力N 13 4.2连杆力S 13 4.3曲柄销切向力T径向力K 13 4.4活塞销合力P 13 5活塞设计及强度校核 16 5.1活塞销参数的选取 16 5.2活塞销参数的校核 16 5.3活塞参数的选取 17 5.4活塞的校核 18 6.有限元分析 19 6.1实体模型的建立 19 6.2活塞受力分析 19 6.3活塞计算分析 22 6.4活塞销分析 23 6.5活塞销计算分析 24 7.结论 24 8.参考文献 25 课 程 设 计 说 明 书 计 算 及 说 明 结 果 1总体布局，结构特点以及选用原则系统分析 1.1总体设计的一般要求 动力性能方面：内燃机的功率、转速、使用转速范围、最大转矩 及转矩特性应满足汽车或其他工作机械动力性要求，并具有优越 的瞬态响应特性。环境方面：有害物的排放和运行噪声要尽可能 的低。燃油经济性要求：特别注意在部分负荷特性和低转速下的 燃油经济性，以及在瞬态工况下的经济性。为了能够正常工作， 内燃机还必须具备尽可能高的工作可靠性能和足够的使用耐久 性能。结构方面，要求结构紧凑、自身的质量要轻、方便发动机 的布局。制造工艺性要好，制造成本要尽可能低，努力追求发动 机产品的系列化和零部件的通用化。此外，还必须具备良好的起 动性能，瞬态响应速度快，运行平顺等使用性能。 1．2选用原则 型式：立式、直列、水冷、四冲程。 特点：冷却较均匀，热负荷低，充气效率、平均有效压力及升功 率较高。气缸冷却效率高，机油消耗率低。柴油机体积较小，机 体刚性好，机油温度低、且使用寿命长。工作过程易于组织，低 速性能好，可在较宽广的转速范围内获得良好的性能，燃油消耗 课 程 设 计 说 明 书 计 算 及 说 明 结 果 率低。燃油喷射系统转速较低，便于设计制造，寿命较长。起动 性能较好。但是，冷却系统对环境温度变化适应性较差，且结构 复杂，造价高，保养困难。配气机构噪声较高，结构