內容簡介

　　本書係統地闡述內燃機的設計過程和設計方法。全書共分12章，首先介紹內燃機的開發流程，然後從內燃機的工作情況、設計要求和設計指標入手，講述內燃機的總體設計方法；通過麯柄連杆機構的受力分析，獲取機構零部件運動狀態和載荷，並闡述麯柄連杆機構零部件及機體組零部件的設計；講述配氣機構的形式、動力學分析方法及零件設計；介紹包括渦輪增壓係統的進排氣係、冷卻係、潤滑係和啓動係統的選型設計。在係統和零部件的設計過程中，穿插介紹傳統分析校核方法和現代分析校核方法。

　　本書可作為高等學校能源與動力工程專業內燃機方嚮的本科教材，也可供相關學科的同學及從事內燃機設計、生産的工程技術人員參考。

目錄

第1章 內燃機的開發流程、設計要求與設計指標…………………………………… 1

1.1 內燃機的開發流程…………………………………………………………… 1

1.1.1 産品規劃階段………………………………………………………… 1

1.1.2 樣機方案設計和先期研究階段……………………………………… 2

1.1.3 樣機施工設計和試製階段…………………………………………… 3

1.1.4 投産階段……………………………………………………………… 3

1.2 內燃機的設計要求…………………………………………………………… 3

1.2.1 車用內燃機的設計要求……………………………………………… 4

1.2.2 船用內燃機的設計要求……………………………………………… 4

1.2.3 工程機械內燃機的設計要求………………………………………… 5

1.2.4 農用內燃機的設計要求……………………………………………… 5

1.3 內燃機的設計指標…………………………………………………………… 6

1.3.1 動力性指標…………………………………………………………… 6

1.3.2 經濟性指標…………………………………………………………… 8

1.3.3 結構緊湊性指標……………………………………………………… 10

1.3.4 運轉性指標…………………………………………………………… 11

1.3.5 適應性指標…………………………………………………………… 12

1.3.6 強化指標……………………………………………………………… 12

思考題……………………………………………………………………………… 13

第2章 內燃機的總體設計………………………………………………………… 14

2.1 總體設計的任務與方法……………………………………………………… 14

2.2 內燃機的選型………………………………………………………………… 16

2.2.1 汽油機、柴油機與多燃料內燃機…………………………………… 16

2.2.2 二衝程與四衝程內燃機……………………………………………… 17

2.2.3 增壓與非增壓內燃機………………………………………………… 18

2.2.4 風冷式與水冷式內燃機……………………………………………… 19

2.2.5 氣缸數及氣缸排列形式……………………………………………… 20

2.3 內燃機主要結構參數的選擇………………………………………………… 22

2.3.1 活塞行程S 與氣缸直徑D 的比值………………………………… 23

2.3.2 麯柄半徑R 與連杆長度L 的比值λ ……………………………… 23

2.3.3 氣缸中心距L0 與氣缸直徑D 的比值……………………………… 24

2.4 總體布置……………………………………………………………………… 24

思考題……………………………………………………………………………… 28

第3章 麯柄連杆機構受力分析…………………………………………………… 29

3.1 麯柄連杆機構運動學………………………………………………………… 29

3.1.1 中心式麯柄連杆機構運動學………………………………………… 29

3.1.2 主副連杆式麯柄連杆機構運動學…………………………………… 31

3.2 麯柄連杆機構中的作用力和力矩…………………………………………… 35

3.2.1 麯柄連杆機構運動件的質量換算…………………………………… 35

3.2.2 中心麯柄連杆機構中的作用力和力矩……………………………… 37

3.2.3 主副連杆式麯柄連杆機構中的作用力和力矩……………………… 41

思考題……………………………………………………………………………… 43

第4章 活塞組設計………………………………………………………………… 44

4.1 活塞設計……………………………………………………………………… 45

4.1.1 活塞的基本結構……………………………………………………… 45

4.1.2 活塞材料及製造工藝………………………………………………… 47

4.1.3 活塞各部位結構的確定……………………………………………… 49

4.1.4 活塞的計算…………………………………………………………… 60

4.2 活塞銷設計…………………………………………………………………… 68

4.2.1 結構設計……………………………………………………………… 68

4.2.2 材料與強化工藝……………………………………………………… 69

4.2.3 活塞銷的計算………………………………………………………… 70

4.3 活塞環設計…………………………………………………………………… 72

4.3.1 活塞環的工作情況與設計要求……………………………………… 72

4.3.2 活塞環的結構………………………………………………………… 73

4.3.3 活塞環的材料、錶麵處理及成形方法……………………………… 78

4.3.4 活塞環強度計算……………………………………………………… 80

思考題……………………………………………………………………………… 80

第5章 連杆組設計………………………………………………………………… 82

5.1 連杆的結構設計……………………………………………………………… 83

5.1.1 連杆小頭……………………………………………………………… 83

5.1.2 連杆杆身……………………………………………………………… 85

5.1.3 連杆大頭……………………………………………………………… 85

5.1.4 V 形內燃機的連杆大頭結構……………………………………… 87

5.1.5 連杆的毛坯成形與材料……………………………………………… 88

5.2 連杆強度計算………………………………………………………………… 88

5.2.1 采用公式計算………………………………………………………… 88

5.2.2 采用有限元法計算…………………………………………………… 92

5.3 連杆螺栓設計………………………………………………………………… 96

5.3.1 基本結構與材料……………………………………………………… 96

5.3.2 連杆螺栓的載荷……………………………………………………… 96

5.3.3 連杆螺栓的直徑和預緊……………………………………………… 98

5.3.4 提高連杆螺栓疲勞強度的措施……………………………………… 98

5.3.5 連杆螺栓的校核……………………………………………………… 98

思考題……………………………………………………………………………… 99

第6章 麯軸組與軸承……………………………………………………………… 100

6.1 麯軸的結構設計…………………………………………………………… 101

6.1.1 麯拐單元結構……………………………………………………… 102

6.1.2 麯拐單元的排列與發火次序……………………………………… 106

6.1.3 麯軸的前後端與密封……………………………………………… 109

6.1.4 麯軸的軸嚮止推…………………………………………………… 110

6.1.5 麯軸的平衡及平衡重……………………………………………… 111

6.1.6 飛 輪……………………………………………………………… 112

6.1.7 麯軸的材料………………………………………………………… 114

6.1.8 提高麯軸疲勞強度的工藝措施…………………………………… 115

6.2 麯軸的疲勞強度計算……………………………………………………… 116

6.2.1 采用公式計算……………………………………………………… 116

6.2.2 采用有限元法計算………………………………………………… 122

6.3 麯軸滑動軸承設計………………………………………………………… 125

6.3.1 麯軸軸承的工作情況與設計要求………………………………… 125

6.3.2 麯軸軸承的結構…………………………………………………… 125

6.3.3 麯軸軸承的材料…………………………………………………… 127

6.3.4 薄壁軸瓦過盈量的確定…………………………………………… 128

6.3.5 軸承的軸心軌跡…………………………………………………… 130

思考題……………………………………………………………………………… 134

第7章 機體組……………………………………………………………………… 135

7.1 機體設計…………………………………………………………………… 135

7.1.1 工作情況與設計要求……………………………………………… 135

7.1.2 機體的結構設計…………………………………………………… 136

7.1.3 主軸承蓋…………………………………………………………… 146

7.1.4 機體支座…………………………………………………………… 147

7.1.5 機體的材料………………………………………………………… 147

7.2 氣缸套設計………………………………………………………………… 148

7.2.1 工作情況與設計要求……………………………………………… 148

7.2.2 氣缸套的結構設計………………………………………………… 149

7.2.3 提高氣缸套使用壽命的措施……………………………………… 153

7.2.4 氣缸套的材料和錶麵處理………………………………………… 154

7.3 氣缸蓋設計………………………………………………………………… 155

7.3.1 工作情況與設計要求……………………………………………… 155

7.3.2 氣缸蓋的結構設計………………………………………………… 156

7.3.3 氣缸蓋的材料……………………………………………………… 168

7.4 氣缸墊設計………………………………………………………………… 168

7.4.1 工作情況與設計要求……………………………………………… 168

7.4.2 氣缸墊的結構和材料……………………………………………… 169

7.5 氣缸蓋罩和下麯軸箱設計………………………………………………… 170

7.5.1 工作條件和設計要求……………………………………………… 170

7.5.2 基本結構和材料…………………………………………………… 171

7.6 機體組的計算……………………………………………………………… 173

7.6.1 氣缸套的校核估算………………………………………………… 173

7.6.2 機體組的有限元計算……………………………………………… 174

7.6.3 計算結果…………………………………………………………… 178

思考題……………………………………………………………………………… 179

第8章 配氣機構與驅動機構……………………………………………………… 180

8.1 配氣機構的形式…………………………………………………………… 182

8.1.1 凸輪軸下置式配氣機構…………………………………………… 182

8.1.2 凸輪軸中置式配氣機構…………………………………………… 183

8.1.3 凸輪軸頂置式配氣機構…………………………………………… 183

8.2 凸輪型綫設計……………………………………………………………… 185

8.2.1 凸輪過渡段………………………………………………………… 186

8.2.2 圓弧凸輪工作段…………………………………………………… 188

8.2.3 復閤擺綫凸輪工作段……………………………………………… 191

8.2.4 高次多項式凸輪工作段…………………………………………… 193

8.2.5 凸輪的校核………………………………………………………… 195

8.3 配氣機構動力學…………………………………………………………… 196

8.3.1 剛體假設理論升程與實際升程…………………………………… 196

8.3.2 單質量動力學計算模型…………………………………………… 197

8.3.3 原始數據的確定…………………………………………………… 198

8.3.4 計算及結果分析…………………………………………………… 201

8.3.5 多項動力凸輪……………………………………………………… 202

8.4 配氣機構零件結構設計…………………………………………………… 202

8.4.1 氣 門……………………………………………………………… 202

8.4.2 氣門座圈…………………………………………………………… 205

8.4.3 氣門導管…………………………………………………………… 205

8.4.4 氣門彈簧…………………………………………………………… 206

8.4.5 凸輪軸……………………………………………………………… 210

8.4.6 挺 柱……………………………………………………………… 212

8.4.7 推 杆……………………………………………………………… 215

8.4.8 搖 臂……………………………………………………………… 216

8.4.9 可變配氣機構……………………………………………………… 216

8.5 驅動機構…………………………………………………………………… 222

8.5.1 工作情況與設計要求……………………………………………… 222

8.5.2 驅動機構結構……………………………………………………… 223

思考題……………………………………………………………………………… 226

第9章 進、排氣係統與增壓……………………………………………………… 227

9.1 進、排氣係與增壓器的布置………………………………………………… 227

9.2 進、排氣係主要部件的選擇………………………………………………… 230

9.2.1 空氣濾清器………………………………………………………… 230

9.2.2 進氣管……………………………………………………………… 231

9.2.3 排氣管……………………………………………………………… 235

9.2.4 消聲器……………………………………………………………… 236

9.2.5 排氣淨化裝置……………………………………………………… 237

9.3 增壓係統…………………………………………………………………… 240

9.3.1 增壓係統的形式…………………………………………………… 240

9.3.2 渦輪增壓器………………………………………………………… 243

思考題……………………………………………………………………………… 253

第10章 冷卻係…………………………………………………………………… 254

10.1 冷卻係的形式與布置……………………………………………………… 254

10.1.1 水冷係統…………………………………………………………… 254

10.1.2 風冷係統…………………………………………………………… 256

10.2 冷卻係主要部件的選擇與設計…………………………………………… 258

10.2.1 水散熱器…………………………………………………………… 258

10.2.2 水 泵……………………………………………………………… 259

10.2.3 風 扇……………………………………………………………… 260

10.2.4 導流罩……………………………………………………………… 262

10.2.5 冷卻係溫度調節裝置……………………………………………… 263

思考題……………………………………………………………………………… 263

第11章 潤滑係…………………………………………………………………… 264

11.1 潤滑係的形式與布置……………………………………………………… 264

11.2 潤滑係主要機件的選擇與設計…………………………………………… 268

11.2.1 機油泵……………………………………………………………… 268

11.2.2 機油濾清器………………………………………………………… 269

11.2.3 機油散熱器與機油恒溫裝置……………………………………… 270

11.2.4 儲油量……………………………………………………………… 270

思考題……………………………………………………………………………… 271

第12章 啓動係統………………………………………………………………… 272

12.1 啓動係形式的選擇與設計參數…………………………………………… 272

12.1.1 啓動係的形式……………………………………………………… 272

12.1.2 啓動係的設計參數………………………………………………… 274

12.2 輔助啓動裝置……………………………………………………………… 276

12.2.1 減小啓動阻力矩的方法…………………………………………… 276

12.2.2 改善啓動工作條件的方法……………………………… 內燃機設計 下載 mobi epub pdf txt 電子書