![点击分享此内容可以赚币 分享](/master/images/share_but.png)
发动机设计课程设计说明书-学位论文.doc
《发动机设计课程设计说明书-学位论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《发动机设计课程设计说明书-学位论文.doc(23页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 课 程 设 计 说 明 书课程设计说明书课 程 名 称: 发动机设计课程设计 课 程 代 码: 8205531 题 目: 195柴油机连杆设计及连杆螺栓强度校核计算 学院(直属系) : 交通与汽车工程学院 年级/专业/班: 2009/热能与动力工程(汽车发动机)/1班 学 生 姓 名: 学 号: 312009080501535 指 导 教 师: 曾东建、田维、暴秀超 开 题 时 间: 2012 年 6 月 28 日完 成 时 间: 2012 年 7 月 16 日 目 录摘要 2 1引言31.1国内外内燃机研究现状31.2任务与分析32柴油机工作过程计算52.1 已知条件52.2 参数选择62
2、.3 195柴油机额定工况工作过程计算63 连杆设计93.1 连杆结构设计93.2 连杆材料选择114 连杆螺钉强度校核124.1 连杆螺钉的结构设计 124.2 连杆螺钉的强度校核135 结论15致谢17参考文献18附录:195柴油机额定工况工作过程计算程序19摘 要20 世纪 90 年代以来,汽车行业的竞争已从单一的性能竞争转向性能、环保、节能等多元综合竞争。仅就柴油机而言,为应对世界能源危机和减少对环境污染,其研究开发工作已侧重于降低油耗、减少排放、轻质及减少磨损等方面,在这些研究中优化技术将得到广泛的应用。汽车已经在普通民众中得到普及,随着汽车行业的不断发展,汽车产业的未来乐观与否一定
3、意义决定于发动机的技术水平。因此,培养高素质的汽车发动机人才对当今社会的快速发展至关重要。本次课程设计的既是通过对195柴油机结构的分析研究,计算工作过程中的热力参数绘制其工作过程的P-V图,绘制195柴油机总成横剖面图,对连杆进行设计、强度计算和绘制连杆零部件图,对并对设计好的连杆大头、小头和螺钉进行校核,以根据工况设计连杆小头、杆身、大头,合理达到要求。此次,我们就选择了对连杆螺钉进行校核。连杆螺钉在连杆盖以及连杆大头之间的联接发挥着至关重要的作用,并且由于往复惯性力和气体压力的双重作用下,使螺钉的受力十分严酷,所以对其进行强度校核就显得十分必要。关键词: 柴油机、连杆、设计、校核1引 言
4、1.1国内外内燃机研究现状 毫无疑问,节能、环保是当今内燃机研究的主题。发动机伴随着汽车走过了100多年的历史,无论是在设计、制造、工艺还是在性能、控制方面都有很大的提高,但其基本原理仍然没有改变。这是一个富于创造的时代,那些发动机的设计者们,不断地将最新科技与发动机融为一体,把发动机变成一个复杂的机电一体化产品,使发动机性能达到近乎完善的程度,各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点,现在的汽车发动机不仅注重汽车动力的体现,更加注重能源消耗、尾气排放等与环境保护相关的方面,从而使人们在悠闲的享受汽车文化的同时,也能保护环境、节约资源。发动机未来的发展将着重于改进燃烧过程,提高机械效率,
5、减少散热损失,降低燃料消耗率;开发和利用非石油制品燃料、扩大燃料资源;减少排气中有害成分,降低噪声和振动,减轻对环境的污染;采用高增压技术,进一步强化内燃机,提高单机功率;研制复合式发动机、绝热式涡轮复合式发动机等;采用微处理机控制内燃机,使之在最佳工况下运转;加强结构强度的研究,以提高工作可靠性和寿命,不断创制新型内燃机变气门,变升程,变相位,甚至停掉几个缸的技术,都没能做到在行进中连续变缸径,但有等效的。清洁燃料以及代用燃料发动机的研制。迫于环境的要求,汽车巨头们曾预言,未来数年后汽车将使用液化氢、天然气或电力作为动力,如果压缩天然气CNG技术日趋成熟,另外,内燃机的研究领域也深入到了甲醇
6、、酒精、二甲醚等代用燃料的领域。采用计算机来模拟进出燃烧室的燃料和空气流的情况也是一项突破性的技术。燃烧室和活塞的形状、喷油脉冲的能量和方向、活塞和发动机热量的运动情况都会影响油气混合物雾滴的位置。这项技术采用了 指燃油分层喷射。燃油分层喷射技术是发动机稀燃技术的一种。稀燃,顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低,汽油与空气之比可达1:25以上。 VVT(Variable Valve Timing的缩写)可变气门正时技术,它是汽油发动机技术发展的一个里程碑。其主要设计思想是发动机气门升程和配气相位定时可以根据发动机工况作实时的调节。而我们常见的CVVT,就是在这个原理上增加了连续性的概念,即C
7、ontinue。CVVT的主要设计原理是通过电子控制系统改变凸轮轴打开进气门的时间早晚,从而控制所需的气门重叠角。这项技术着重于第一个字母C(Continue连续),强调根据发动机的工作状况连续变化,时时控制气门重叠角的大小,从而改变气缸进气量。当发动机低速小负荷运转时,如怠速状态,这时应延迟进气门打开时间,减小气门重叠角,以稳定燃烧状态。当发动机低速大负荷运转时,如起步、加速、爬坡时,应使进气门打开时间提前,增大气门重叠角,以获得更大的扭矩。当发动机高速大负荷运转时,如高速行驶时,也应延迟进气门打开时间,减小气门重叠角,从而提高发动机工作效率。当发动机处于中等工况时,如中速匀速行驶时,CVV
8、T也会相对延迟进气门打开时间,减小气门重叠角,此时的目的是减少燃油消耗,降低污染排放。1.2任务与分析 1.2.1热计算1) 目的促进学生复习和总结已学知识,提高发动机工作过程中热力参数与结构之间的关系;熟悉各参数对发动机工作指标的影响,结合对各参考发动机及其工况的分析,培养学生的分析能力,从而达到能正确选择参数的目的。(1)掌握了不同参数的选取、确定,掌握了过量空气系数:,最高燃烧压力:Pz,热量利用系数:z,残余废气系数:,排气中点温度:Tr,示功图丰满系数:i,机械效率:m,等参数对计算结果的影响和变化规律。(2)学生对发动机的工作过程的各个过程相互的影响有一个清晰的认识,了解了汽油机与
9、柴油机工作过程计算的差异。通过P-V图的绘制,使学生掌握了如何利用示功图进行发动机的工作过程分析。掌握了汽油机、柴油机在同一工作过程的不同的曲线的变化趋势。(3)由于要求计算过程必须采用VB编程进行,因此,使学生更进一步了解如何使用计算机,进行具体的设计计算工作,更进一步熟悉计算机编程。1.2.2纵、横剖面图 1)训练的目的 绘制发动机纵横剖面图,在课程设计中占很重要的地位。设计的发动机是否合理?能否达到热计算中所确定的参数指标?都将在图上得到不同程度的反映,同时它还能表达所设计发动机的结构特点,零部件的主要形状,相互关系,附件的布置和各系统、机构的安排。通过绘制发动机纵、横剖面图,能培养学生
10、的识图和绘图能力,以及对已学知识的综合运用能力,为毕业设计奠定一定的基础。要求学生对发动机结构形式,设计指标进行深入全面的了解,作出分析评价,将其优点应用到设计的发动机上,并认真负责地对待自己画的每一条线,和贯彻有关国家标准。2)训练效果分析195柴油机从结构上来讲,是最简单的发动机,通过195柴油机纵横剖面图绘制的训练,使学生全都掌握了:(1) 发动机的基本结构,零部件的主要形状,相互关系,附件的布置和各系统、机构的安排。(2) 通过绘制发动机纵、横剖面图,培养了学生的识图和绘图能力,以及对已学知识的综合运用能力,为毕业设计奠定一定的基础。(3) 学生对发动机结构形式,设计指标进行了深入全面
11、的了解,作出分析评价,将其优点应用到设计的发动机上,并认真负责地对待自己画的每一条线。(4) 熟悉了有关国家标准。1.2.3连杆设计、强度计算和绘制连杆零部件图1)目的(1)校核零件的结构强度,绘制零件图,促使学生复习和掌握所学知识,进行工程师必备的基本功训练。(2)分析发动机连杆的运动规律与受力情况,作为强度,设计连杆。培养和锻炼学生设计、绘图、分析和计算能力。2)训练效果分析通过对连杆设计,使学生掌握了: (1)如何分析零件的运动规律和受力,如何进行计算和校核。(2)如何确定设计要求,建立完整的零件的设计步骤、思维。1.2.4发动机课程设计说明书编制 按西华大学本科课程设计说明书规范化要求
12、的格式要求进行撰写,通过训练,使学生们掌握了: 1)设计说明书的编制格式,为毕业设计打下基础。2)对整个发动机设计课程设计的工作内容进行总结,训练学生收集资料,分析资料,利用资料,组织资料的能力。3)训练文字编辑能力。 2柴油机工作过程计算 2.1 已知条件 195柴油机已知条件 表2-1缸 径:D=95 mm气缸数:i=1标定功率:Ne=8.8kw有效油耗ge =235g/Kw.h标定转速:N=2000r/m压缩比:1921每缸工作容积:V=0.815(L)曲柄半径和连杆长度比:R/L=1/4大气状态:PO=1bar、TO=288K燃烧室形式,分隔式燃烧室冷却方式等。开式蒸发冷却2.2参数选
13、择过量空气系数:=1.6;最高燃烧压力:Pz=75bar;残余废弃系数:=0.04;排气终点温度:Tr=850K;示功图丰满系数:i=0.90;机械效率:m=0.85;进气加热温升:T=20;平均多变压缩指数:n1=1.36;平均多变膨胀指数:n2=1.25。P0 = 1bar;T0 =288k2.3 195柴油机额定工况工作过程计算2.3.1 排气冲程 (1)高速四冲程非增压柴油机终点压力: =1.08 bar (2)高速四冲程非增压柴油机排气温度可以利用经验公式计算终点温度: =778 k 2.3.2 进气冲程 选择残余废弃收缩系数 =0.5 终点压力:= 1 bar 终点温度: =328
14、.454 K充气效率: = 0.89 2.3.3 压缩冲程 (1)压缩终点压力: = 54.841 bar (2)压缩终点温度: = 948.038 K (3)压缩过程中任意点的汽缸内容积: (4) 压缩过程中任意点的气缸内压力: 其中代表压缩过程中任意点的汽缸容积。 2.3.4 燃烧过程 (1)理论所需空气量: = 0.49 Kmol/Kg燃料 (2)新鲜充量: = 0.783 Kmol (3)燃烧产物总量: = 0.816 Kmol (4)理论分子变更系数: = 1.132 (5)实际分子变更系数: = 1.128(6) 最高燃烧压力 Pz = 75 bar (选定)(7) 压力升高比 =
15、 1.999 (8) 燃烧重点温度Tz的计算 燃料的低热值:Hu = 42500 (KJ/Kg) 热量利用系数 又因为 将的值带入下面所示的方程组,即可解出Tz的值: 从而解得 Tz = 2165 K (9) 初期膨胀比:= 1 2.3.5膨胀过程 (1) 后期膨胀比: (2) 膨胀终点压力: = 2 bar (3) 膨胀终点温度: = 873 K (4) 膨胀过程任意点压力 2.3.6 指示性指标的计算 (1)平均指示压力:=7.163 bar =6.447 bar (2)指示热效率:=0.32 (3) 指示燃油消耗率: (4)有效热效率:=0.31 (5)有效燃油消耗率:=242.52 g
16、/KW.h (6) 平均有效压力:=6.327 bar (7)有效功率: =8.591 2.3.7 P-V示功图 3 连杆设计3.1 连杆结构设计3.1.1 连杆小头的结构设计 连杆小头与活塞销相连,工作时,连杆小头与活塞销之间有相对转动,因此连杆小头孔中一般压入减摩的青铜衬套。同时,为了润滑活塞销和衬套,在小头和衬套上钻出集油孔或铣出集油槽,用来收集发动机运转过程时被激溅上来的机油,以便润滑活塞销和衬套。有的发动机连杆小头采用压力润滑,在连杆杆身内钻有纵向的压力油通道。 连杆小头位于活塞销内腔,特点是:尺寸小、轴承比压高、温度较高;轴承表面相对运动速度较低,摆动运动,不利于形成油锲或者承载油
17、膜。连杆径向尺寸和外表面是否加工有关,外表面不加工的连杆小头,其,全部经过机械加工的连杆小头,在之间。 为了耐磨,在小头孔内还压有耐磨衬套。设计连杆小头的任务是确定其结构尺寸(小头轴承孔直径d1和宽度B1、外形尺寸D1、衬套外径d)和润滑方式。其中d1、B1已在活塞组设计中确定,一般柴油机B1d1。据统计,小头的外径一般比孔径大20%-35%,即D1=(1.21.35)d,小头的最小径向厚度大于4毫米。该尺寸可按强度、刚度条件确定。有的连杆小头,外径中心向上下各偏差e,以加强结构,并相对减轻了重量,一般e=(0.020.04)D。 综上所述,得出本次设计的连杆小头的尺寸为:D1=50 mm,
18、d=40(00.025)mm。3.1.2连杆杆身的结构设计 工字型断面的平均相对高度H/D=0.30.4(柴油机),高度比H/B=1.41.8。工字行杆件的宽度B初步值可按以下经验公式求出:,其中D、S分别为气缸直径和行程。 杆身也承受交变载荷,可能产生疲劳破坏和变形,连杆高速摆动时的横向惯性也会使连杆弯曲变形,因此杆身必须有足够的断面积,并消除产生应力集中的因素。 为使连杆从小头到大头传力比较均匀,一般把杆身断面H从小头到大头逐渐加大,值最大到1.3左右,杆身到小头到大头的过度必须用足够大的圆角半径。 对工作可靠的发动机的统计表明,现代汽油机连杆杆身平均断面积fm与活塞面积Fp之比fm/Fp
19、=0.020.035,柴油机为0.030.05。为了在较小重量下得到较大的刚度,高速内燃机的连杆杆身断面都是“工”字型的,而且其长轴应在连杆摆动平面内。计算选取,R=60mm,取L=210mm;取=33mm。3.1.3连杆大头的结构尺寸设计 连杆大头联接连杆和曲轴,要求有足够的强度和刚度,否则将影响薄壁轴瓦、连杆螺栓,甚至整机工作可靠性。为了便于维修,高速内燃机的连杆必须能从气缸中取出,连杆大头的结构与尺寸的基本上决定于曲柄销直径D2、长度B2,连杆轴瓦厚度和连杆螺钉的直径dm。其中D2、B2是根据曲轴强度、刚度和轴承的承压能力,在曲轴设计中确定。为了结构紧凑,轴瓦厚度趋于减薄,汽车拖拉机用轴
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 发动机 设计 课程设计 说明书 学位 论文
![提示](https://www.zixin.com.cn/images/bang_tan.gif)
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【可****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【可****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。