2110型柴油机设计（涡流室）说明书

毕业设计 2110 型柴油机设计（涡流室） 2110 Design Of Diesel Engine (Swirl Chamber) 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 合 作 指 导 教 师： 专 业 名 称： 热能与动力工程 所 在 学 院： 机械工程学院 二七 年六月 大连水产学院本科毕业设计 2110 型柴油机（涡流室）纵横剖面图 大连水产学院本科毕业设计 目录 目 录 摘要 I 第一章 前言 1 1.1 研究目的和意义 1 1.2 国内外研究现状 1 1.3 研究内容和方法 2 第二章 柴油机的基本工作原理 3 2.1 柴油机概述 3 2.2 柴油机的工作原理 3 2.3 2110 型柴油机（涡流室）的总体构造 4 第三章 2110 型柴油机（涡流室）的涡流室设计 7 3.1 概述 7 3.2 涡流室燃烧室及混合气形成的特点 7 3.3 涡流室的要点及设计 8 第四章 2110 型柴油机（涡流室）实际循环热计算 11 第五章 2110 型柴油机（涡流室）动力计算 16 第六章 2110 型柴油机（涡流室）主要运动件设计 23 6.1 活塞组 23 6.2 连杆组 27 6.3 曲轴飞轮组 28 第七章 2110 型 柴油机（涡流室）的机体组件 31 大连水产学院本科毕业设计 目录 7.1 机体组 31 第八章 2110 型柴油机（涡流室 ）的辅助系统 34 8.1 配气机构 34 8.2 润滑系统 35 8.3 燃油系统 36 8.4 冷却系统 37 8.5 起动系 37 第九章 结论与建议 38 致谢 39 参考文献 40 附录 41 附表 3 在不同的 值时，与 相对应的 x/r 41 附表 4 在不同的 值时，与 a 相对应的 x/ r 41 附表 5 在不同的 值时，与 a 相对应的 x/ r2 42 附表 6 在不同的 值时， 与 tg的对应值 42 附表 7 在不同的 值时， 与 1/cos的对应值 43 附表 8 在 不同的 值时， 与 cos(a+)/cos的对应值 43 附表 9 在不同的 值时， 与 sin(a+)/cos的对应值 44 附图 1. 活塞的位移（勃留克斯法） 45 附图 2. 活塞的速度（简谐曲线合成法） 45 附图 3. 活塞的加速度（简谐曲线合成法） 46 附图 4. 发动机中作用力 PG， Pj和 P=PG+Pj的变化曲线 46 附图 5. 发动机 PT 和 PN 的变化曲线 47 大连水产学院本科毕业设计 目录 附图 6. 发动机 T 和 Z 的变化曲线 47 附图 7. 发动机总转距图 48 附图 8. 2110 型柴油机（涡流室）连杆轴颈负荷图 48 附图 9. 2110 型柴油机（涡流室）轴颈磨损图 49 附图 10. 2110 型柴油机（涡流室）连杆轴承负荷图 49 附图 11. 2110 型柴油机（涡流室）第 0 主轴颈负荷图 50 大连水产学院本科毕业设计 摘要 I 摘要 本课题为 6135K-5 型柴油机的设计。此 机型为四冲程 直喷 式 型燃烧室 强制 水冷 高速柴油机。 起动性能好，扭矩大， 燃油和机油耗率均低 ，经济性能好。往复活塞式内燃机的组成部分主要有曲柄连杆机构、机体和气缸盖、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动装置等。其中内燃机传递动力的主要部分由活塞组、连杆组、曲轴和飞轮组成的曲柄连杆机构 。 本设计主要研究了柴油机热力过程与动力学特性，利用内燃机知识和对内燃机各热力参数，指示参数，有效参数进行计算与分析，通过改进提高柴油机的动力性能、经济性能和运转性能，为今后内燃机的开发、设计奠定基础。并用 CAD 绘制柴油机的活塞 、连杆零件图和6135K-5 柴油机的横剖面图和纵剖面图。 关键词： 热计算，动力学计算，设计， 柴油机， CAD 大连水产学院本科毕业设计 摘要 II Abstract This design is 6135K-5 diesel engines design. This type for four stroke straight spraying type of omega combustion chamber the water cooling in high speed Diesel Engine. the starting performance is good, the torque is big, the torque safety factor is big, the economical performance is good. The reciprocation internal-combustion reciprocating engine constituent is consist of the crank link motion gear, the organism friendly cylinder cover, the carburetor construction, the oil supply system, the lubrication system, the cooling system, the firing set etc. The reciprocation internal-combustion reciprocating engine constituent mainly has the crank link motion gear, organism and the cylinder cover, the timing mechanism, the oil supply system, the lubrication system, the cooling system, the firing set and so on. The main part of internal combustion engine transmitting power is composed from the piston group, connecting rod group, the crank and the flywhel.Internal combustion engine transmission power main part the crank link motion gear which by the piston group, the linkage, the crank and the flywheel is composed. This design has mainly studied the diesel engine thermodynamic process and dynamics characteristic, using the internal combustion engine knowledge and to the internal combustion engine various thermal energy parameter, instructs the parameter, the effective parameter carries on the computation and the analysis, enhances the diesel engine through the improvement the power performance, the economical performance and the operational performance, design that for the internal-combustion engine exploitation, and draws up the diesel engine with CAD the piston, the connecting rod detail drawing and 2110 diesel engine body plan and the elevation. Key word: Heat Calculation, Dynamics Calculation, Design, Diesel Engine, CAD 大连水产学院本科毕业设计 第一章 前言 1 第一章 前言 1.1 研究目的和意义 1.1.1 研究目的： （ 1） 初步了解内燃机产品研制的全过程，熟悉方案设计的步骤和方法。 （ 2） 深入进行与专业有关的基本工程训练。 （ 3） 综合和深化技 术基础课、专业课知识，培养分析问题和解决问题的能力。 （ 4） 培养协作精神，树立高度的工作责任感。 1.1.2 研究意义： 柴油机的发展，已有八十多年的历史。通过这一长时期的不断改进和提高，已经发展到了比较完善的程度。 本课题为 2110 型柴油机（涡流室）的研究设计。此机型为水冷 、 四冲程 、 直列式 、 涡流室燃烧室，起动性能好，扭矩大，扭矩储备系数大，经济性能好。本设计主要研究了柴油机热力过程与动力学特性，利用内燃机知识和对内燃机各热力参数，指示参数，有效参数进行计算与分析，通过改进提高柴油机的动力性能、经济性能和 运转性能， 为今后内燃机的开发、设计奠定基础。 1.2 国内外研究现状 内燃机是世界上用途最广的动力机械之一，主要配套对象有舰船、机车、汽车、拖拉机、工程机械、军用车辆、联合收割机、排灌机械、内燃机发电机组、小型农机具等。 近百年来，我国内燃机工业取得了长足的进步，品种、数量与质量可满足国民经济日益增长的需求。但与国际先进水平相比，在性能、质量与可靠性以及自主开发能力方面还有一定差距。随着汽车保有量的增加，为控制汽车排气对环境的污染，我国从 2000 年起实施欧洲 I 排放标准，从而有力推动了我国装有三效催化转化器的 电控喷射汽油机以及采用多气门、增压、排气再循环、高压喷射与排气后处理技术的柴油机的发展。中国加入 WTO 后，汽车与内燃机产品面临着国际市场的竞争。这些都将持续有力地推动我国内燃机工业的技术进步 1。 1.3 研究内容和方法 1.3.1 研究内容： （ 1） 总体设计 （ 2） 进行 2110 型柴油机（涡流室） 的热力计算与动力计算。 （ 3） 总体方案设计，进行总体布置分析，确定机型的主要性能参数和结构参数，画出总体布置的纵横剖面图。 （ 4） 燃烧系统和供油系统设计，考虑燃烧系统、供油系统和进气系统的匹配， 选择合适的喷油泵、喷油嘴和调速器，确定供油系统的主要参数，设计燃烧室，画出活塞零件图。 大连水产学院本科毕业设计 第一章 前言 2 （ 5） 排气系统设计，确定排气系统的布置方案和主要参数。 （ 6） 配气系统设计，定出传动系统布置方案。 （ 7） 曲轴和连杆设计，确定曲轴、连杆材料、结构和主要参数，画连杆图。 （ 8） 气缸盖和机体设计，确定气缸盖、机体的结构型式和主要参数，画气缸盖、机体图（包含在纵横剖面图内）。 1.3.2 研究方法 2： （ 1） 根据市场调研确定排量，基本性能和结构参数，然后全面考虑各种用途的配套要求，找出其共性和个性，一 次完成基本型和各种变型设计，这样可使零部件具有最大的通用性，有利于实现批量生产，降低成本，变型迅速的目的。 （ 2） 采用集成化的设计从柴油机总体出发，打破按部件分割的概念将功能有关的零部件尽可能串联起来综合考虑，简化结构，减少零件，降低成本。 （ 3） 总体图是柴油机总体布置的具体反映。 柴油机总体布置的原则是在满足产品技术任务书的前提下，尽量使结构紧凑合理，外形美观，简单可靠，主要零件工艺性好，便于装拆和维修。 （ 4） 柴油机纵横剖面图的画法一般是由内到外，由粗到细，先画零件的轮廓，再画细节。纵横剖面 图同时画，表明零部件在纵横剖面图上的对应关系。 大连水产学院本 科毕业设计 第二章 柴油机的基本工作原理 3 第二章 柴油机的基本工作原理 2.1 柴油机概述 柴油机是内燃机的一种，是将燃料的化学能经过燃烧释放的热能转变为机械功的机器。 柴油机中，燃料的燃烧和工质的膨胀做功均在汽缸内进行，因而内燃机的能量损失较小，具有较高的热效率。柴油机的基本工作过程是完成两次能量转换，即燃料在汽缸中燃烧，将化学能转变为热能，燃烧产生的高温高压燃气作为工质在汽缸内膨胀，推动活塞运动，将热能转化为机械功。活塞的往复运动通过曲柄连杆机构转变为曲轴的回转运动。驱动机械 工作。 柴油机具有以下突出优点 3： （ 1） 经济性好，热效率在热机中最高，一般为 50%。 （ 2） 尺寸小、质量轻、结构紧凑，便于安装布置。 （ 3） 功率范围广。单机功率在（ 0.66.8） 104KW，适用范围广。 （ 4） 机动性好。起动方便、迅速，加速性能好，正常起动只需几秒钟，并能很快达到全负荷工况。 柴油机也存在如下一些缺点 3： （ 1） 运转时噪声大。 （ 2） 废气中有害成分对大气污染严重。 柴油机 未来的发展将着重于改进燃烧过程，提高机械效率，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 柴油机 ，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 柴油机 ，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 柴油机 。 2.2 柴油机的工作原理 柴油机的运转过程，是气缸内连续不断地完成一个个工作循环的过程。一个工作循环是指柴油机的气缸内依次通过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程做一次功的全过程。柴油机是利用燃料燃烧后所产生的热能来做功的。燃料只有在着火燃 烧时才能施放出热能，要实现燃料着火，燃烧，必须要有充足的氧气和一定的温度。因此，要实现柴油机能够连续地工作，就要不断地向气缸内输入新鲜空气和燃料，并使气缸内获得燃料着火所必需的温度。 柴油机把燃料的热能转化为机械能的过程是按一定规律进行的。首先由曲轴带动活塞由上向下移动。空气 经 进气管 、 进气门进入气缸内，使气缸内充满空气。接着活塞反向上移，将充入气缸内的气体进行压缩，同时通过喷油器将柴油喷入燃烧并能通过连杆驱使曲轴旋转，而对外输出扭矩做功。最后，活塞由下向上移动，将膨胀后的废气经排气门，排气管排出气缸，准备再 次充入空气。柴油机工作循环过程周期地重复进行，便可实现其连续不断地工作。 2.3 2110 型柴油机（涡流室）的总体构造 大连水产学院本 科毕业设计 第二章 柴油机的基本工作原理 4 2.3.1 2110 型柴油机（涡流室）的主要结构参数 D=110mm； S=150mm； n=1500r/min；立式 、 水冷 、 四冲程 、 涡流室式燃烧室。 （ 1） 缸径 D，活塞行程 S 和行程缸径比 S/D: 行程缸径比 S/D 将影响整机高度、气门流通面积与气缸工作容积之比、曲轴的重叠度、活塞平均速度、摩擦损失和进排气流动阻力。 根据已知条件缸径 D=110mm， 活塞行程 S=150mm，行程缸 径比 S/D1.364 （ 2） 缸心距 L: 进、排气道和冷却水道的布置密切相关。并将直接影响柴油机的性能。可靠性和寿命，对缸径较小的多缸柴油机可采用整体式气缸盖以缩短气缸中心距。 确定气缸中心距的大小，首先考虑曲轴的曲柄臂的厚度和主轴颈，曲柄销的长度，使主轴承和连杆轴承有足够的承压面积，并保证曲轴有良好的强度和刚度。 目前高速柴油机缸心距有渐减小的趋势。直列式小型高速柴油机的 L/D， 当采用湿式气缸时，因为要安排气缸套上下端的支承、定位、密封结构，缸距要大些。一般 L=D+（ 2535），其对应的 L/D 比值 为 1.24 1.30。本机取 L=144 。另外为了对缸套进行定位，凸肩的上平面被气缸盖及气缸垫压紧，凸肩 h 值比较重要。 h 值大些有利于气缸套上部钢度，但会使气缸套上部冷却条件不好。如果 h 值过小，也就是凸肩过薄，当螺栓拧紧后气缸套上部会产生变形，以致使缸筒失去正确的几何形状，严重时会使凸肩根部产生裂纹。本设计凸肩高度为 h=0.15 ，公差为 h =0.03 4。 采用湿式气缸套的柴油机，气缸中心距应保证相邻二缸套凸缘间具有局部最小宽度，并有足够的缸臂厚度和水套宽度。根据铸造的可能性，缸间水套最小厚度为 4 ，气缸壁的最小厚度为5 4。本设计气刚壁厚度为 7 ，水套宽度为 6 。 （ 3） 主轴颈、曲柄销与 曲柄臂 轴径应短而粗，以增强曲轴刚性，提高自振频率，缩短缸心距，但轴颈长度也不能过短，否则会使轴承的承载力变坏，滑动轴承的宽度以不小于 0.3d(d 为轴颈 )为宜 . 主轴颈 D1/D = 0.65 0.8 ； L1/D = 0.35 0.50 D1-主轴颈直径； L1-主轴颈长度； D-气缸直径 本设计取 D1 = 85 ； L1 = 50 。 曲柄销 D2/D = 0.55 0.70 ； L2/D = 0.35 0.45 D2-曲柄销直径； L2-曲柄销长度； D-气缸直径 且曲柄销直径 D2 总是小于主轴颈直径 D1 的。 本设计取 D2 = 75 ； L2 = 48 。 本设计曲轴采用椭圆形断面的曲柄臂。在轴颈与曲柄臂的交界处，设计一个厚 0.8 的台阶，以便精磨轴颈和圆角时，砂轮不与曲柄臂相碰。在曲柄臂与轴颈的连接处，为了减小应力集中，提高疲劳强度，常采用圆角过渡，取 曲柄臂厚度 b=23 ， 圆角半径 R = 5.6 。 （ 4） 曲柄半径与连杆长度 : 曲柄半径 R 与连杆长度 L 的比值 在 1/3 1/5 之 间，从理论上讲，最大往复惯性力和活塞侧向压力随着 增加而增大，但 值小时，连杆长度就增加，直接影响发动机的高度和重量 4。 大连水产学院本 科毕业设计 第二章 柴油机的基本工作原理 5 本机曲柄半径 R=75 、 连杆长度 L=285 、 =R/L=0.263。 2.3.2 2110 型柴油机（涡流室）的总体构造 柴油机主要由缸体与气缸盖组件、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给机构、润滑系、冷却系及起动系等组成，这些机构和系统保证了柴油机连续不断地正常工作。 （ 1） 缸体与气缸盖组件： 缸体是由机体、气缸套、油底壳、和气缸盖等零部件组成的固定件。该机构的功用是构成柴油机 的骨架，连接和固定所有运动件和辅助系统。 （ 2） 曲柄连杆机构： 曲柄连杆机构的功用是组成燃气工作的空间（气缸），并将活塞的往复运动转化成曲轴的回转运动。其组成主要有活塞组件、连杆组件、曲轴飞轮组件、连接器组件和扭矩减振器组件等部分组成。 （ 3） 配气机构： 配气机构的功用是按工作循环的要求，定时地启闭进、排气门，排出气缸内的废气，吸入新鲜气体。其组成主要有气门组件、气门传动组件、凸轮轴和凸轮轴传动机构等。 （ 4） 燃料供给机构： 柴油机燃料供给系的功用是将柴油以一定的压力，定时、定量地喷入气缸，与缸 内的空气形成可然混合气。它由燃油箱、输油泵、燃油滤清器、喷油泵、喷油器等部件组成。 （ 5） 润滑系： 润滑系的功用是在发动机运转时，连续不断地将机油输送到各摩擦表面，以减小零件的磨损和摩擦阻力。其组成主要有机油泵、机油滤清器、机油冷却器和压力调节与安全装置等部件。 （ 6） 冷却系： 冷却系的主要功用是将柴油机受热机件的热量散发出去，以保证柴油机正常的工作温度。它由水泵、风扇、散热器、中冷器和节温装置部件组成。 （ 7） 起动系： 起动系统的功用是使静止的发动机起动运转。它主要由起动电机等组成。 2.3.3 2110 型柴油机（涡流室）的 主要性能参数 （ 1） 转速 n： 根据已知条件，本机标定功率转速取为 n=1500r/min。 （ 2） 活塞的平均速度 Cm： 本机： Cm=Sn/30=7.5m/s。、 （ 3） 平均有效速度 Pe： 平均有效压力 Pe是标志内燃机整个循环过程的有效性及内燃机制造完善性的指标之一。 Pe是量特征性参数，是柴油机每循环单位气缸容积所发出的有效功大小的标志。 本机： Pe=5.27 kg/cm2 Vs=1.425 升 活塞总排量 V=Vs*2=2.85 升 大连水产学院本 科毕业设计 第二章 柴油机的基本工作原理 6 （ 4） 压缩比： 压缩比直接影响柴油机的性能，机械负荷，起动性能，以 及主要零件的结构尺寸。在一定范围内，柴油机的热效率随压缩比的增加而提高，增大压缩比也可以使柴油机的起动性能获得改善。但压缩比的提高将使气缸最高爆发压力相应上升，机械负荷增加，对柴油机的使用寿命有影响。 本机取压缩比 =17。柴油机压缩比的一般取值范围为：非增压柴油机，直接喷射式燃烧室=15185。 （ 5） 配气正时 (以曲轴转角计 )： 进气门开启 上止点前 1530 进气门关闭 下止点后 4230 排气门开启 下止点前 4430 排气门关闭 上止点后 1530 供油提前角 上止点前 1830 （ 6） 气门间隙 进气门 0.30 排气门 0.35 （ 7） 进排气门凹入度 进气门 0.9 1.2 排气门 1.2 1.5 （ 8） 压缩余量（上止点时活塞顶与缸盖底面距离）： 1.5 （ 9） 机油压力：工作油压 196 491Kpa （ 10） 冷却水温度： 85 90 （ 11） 主要螺栓螺母扭矩：（ NM） 缸盖螺栓 M14 18610 连杆螺栓 M13*1.25 15710 主轴承螺栓 M16 23510 缸盖螺栓 M10*30 345 曲轴大螺母 M36*2 5881 大连水产学院本科毕业设计 第三章 2110 型柴油机（涡流室）的涡流室设计 7 第三章 2110 型柴油机（涡流室）的涡流室设计 3.1 概述 涡流室燃烧室的结构如图 3-1 所示。活塞顶与气缸盖之间的空间为主燃烧室，而在气缸盖中的容积称为涡流室，即副燃烧室，他的容积约占整个燃烧室的 50% 70%。主副涡流室之间用一个通道连接，通道的截面积为活塞截面积的 1% 3.5%，通道方向与活塞顶成一定角度并与涡流室相切。喷油器安装在涡流室里， 燃料顺空气涡流方向喷射。 在压缩过程中，气缸中的空气被活塞推挤，经过通道流入涡流室（涡流室与主燃烧室的压差最大约 1 2Kg/cm） ,形成强烈的有组织的压缩涡流运 图 3-1 涡流室 动，最高流速达 100 145m/s。当涡流室着火燃烧后，涡流室中的气体压力和温度迅速升高，涡流室内未燃的燃料，空气及燃气一起经通道高速流到主燃烧室中（首先从涡流室喷出的是壁面附近的过浓混合气）既形成二次涡流，与主燃烧室中的空气进一步混合燃烧。 (a) 球形 (b) 球锥形 (c) 球柱形 图 3-2 涡流室结构 如图 3-2 所示。涡流室燃烧室的典型结构有球形、球锥形（彗星 V 型）、球拄形等，一般涡流室上部为半球形，下部则通过锒块的变化而获得各种变形。不同形状的涡流室所产生的压缩涡流强度也不一样。平底涡流室对改善高速性能有利，近代涡流 室应用较多的是类 似彗星 V 型及球柱型等。可变通道截面涡流室的特点是，涡流室位于气缸体里，能在混合气形成的关键时刻获得较高的流速，而又不显著增加流动损失，但其活塞受到不均匀加热，工作条件差。可变容积涡流室，采用液压调节装置，能自动地随发动机工况改变涡流室容积，使压缩比从起动时的 = 20 变化到全负荷时的 = 14，能改善变工况的性能，具有多种燃烧性，但结构复杂 6。 3.2 涡流室燃烧室及混合气形成的特点 与直喷射式柴油机比较，涡流室柴油机主要有下列 特 点 7： 大连水产学院本科毕业设计 第三章 2110 型柴油机（涡流室）的涡流室设计 8 （ 1） 混合气形成和燃烧主要是利用有组织的 强烈的压缩涡流，因此对喷雾质量要求不高，一般采用轴针式喷油嘴，喷油压力较低，为 100 140 Kg/cm，这可降低对燃油系统的要求，减小喷油孔堵塞等故障。 （ 2） 由于压缩涡流随转速升高而加强，所以在转速较高时仍能保证较好的混合质量，混合气形成质量对转速变化不敏感；又由于涡流室是偏离气缸中心线布置，而喷油嘴也随涡流室偏置，使气门布置的位置充足，进气门直径可以做得较大，即使转速较高，仍可获得较高的充气效率，因此涡流室适用于高转速的发动机中，目前转速可以高达 6000 转 /分。 （ 3） 由于利用强烈的压缩涡流 和二次涡流，保证了较好的混合气质量，使涡流室发动机中空气得到较充分利用，因此过量空气系数较小，平均有效压力较高，一般 a=1.3 1.6， Pe=6 8 Kg/cm。而且初期燃烧是在涡流室里进行，不是直接作用在活塞上，主燃烧室中的压力升高率较小，工作较为平稳，燃烧噪声小。 （ 4） 涡流室的相对散热面积较大，而且又直接与冷却水接触，使散热损失较大；在涡流室发动机中，气体经过通道流动，气流损失也较大，因此使冷机起动困难，比油耗较高，一般 gi=190210g/PSh。比直喷式柴油机通常要高出 10% 15%。 （ 5） 由于主燃烧室最高温度相对较低，因此可减小 NOX 排放量；此外， HC 和微粒排放量均比直喷式柴油机低，高负荷的烟度一般小于 3BSU。 3.3 涡流室的要点及设计 （ 1） 涡流室的形状 涡流室形状比较统一，基本形状是球形或近似球形。一般涡流室由两部分组成，其上部是在气缸盖上，而下部是由带有通道的保温锒块组成。 本设计涡流室形状为纯球形，半径为 R=26mm。因为球形涡流室中涡流强度最高，活塞接近上止点时，球形涡流室中的速度分布是由刚体旋转和势涡流两部分合成起来的。在接近涡流室中心部分，气流速度随涡流室 半径增加而增加，符合刚体旋转运动的规律；而在壁面附近，气流速度随涡流室半径增加而减小，呈势涡流规律；在涡流室某一半径处，气流速度最高。 （ 2） 连接通道的位置 连接通道的截面形状一般有长圆形、豆形及弯月形等，其中以长圆形应用较多。 通道形状、尺寸和位置对涡流室中的气流运动影响较大。通道的倾斜角一般在 30 50之间。但柴油机转速较高的时候，长圆形通道的最佳长短比为 2 2.5。如图 3-3 所示，当倾角为 45时柴油机油耗较高，当倾角为 40时性能较好。倾角较大不利于燃气在主燃室的扩散与穿透，在涡流室中难以 形成强涡流，所以性能较差 ；倾角过小时涡 图 3-3 倾角与油耗表 流室内的气流难以进入主燃室。 本设计连接通道采用长圆形如图 3-4 所示。通道的倾斜角为 40，通道截面长为 16.25 ，短为 6.5 ，长短比为 2.5。 （ 3） 涡流室的结构参数 图 3-4 通道截面 涡流室的主要结构参数是涡流室容积 Vk 与压缩容积 Vc之比 Vk/Vc， 及通道截面积 f 与活塞面大连水产学院本科毕业设计 第三章 2110 型柴油机（涡流室）的涡流室设计 9 积 Fr之比 f/Fr，它们对压缩涡流影响很大 ， 通常 Vk/Vc限制在 50%左右 , f/Fr=1 1.5%。 Vk/Vc越大或 f/Fr 越小 ， 则压缩涡流越强 6。 本设计的涡流室容积 Vk=44.87ml, 压缩容积 Vc =89 ml , Vk/Vc=50.4%。这样可以减少流动损失和散热损失，提高经济性， 改善起动性能。由于主燃烧室也组织涡流加强燃烧，所以涡流室通道面积比偏小有利，本设计的通道截面积 f=96.54 ，活塞面积 Fr=9498.5 ， f/Fr=1.02%。 （ 4） 主燃烧室中的燃烧 当 Vk/Vc较大时，采用平顶活塞可以获得较好的性能。当 Vk/Vc较小时，就有较多的空气集中在主燃烧室里，必须使处于活塞顶隙中的空气活跃起来，加以充分利用。为此常在活塞顶上开有导流槽和凹坑，使涡流室中气流喷出时，在导流槽或凹坑的引导下形成次涡流，促使未燃烧的燃料在主燃烧室内进一步混合燃烧 12。 为了充分利用主 燃烧室中的空气及未燃的燃料，在活塞顶部开设两个圆形凹坑形成主燃烧室，如图 3-5 所示，导流槽对准通道。当活塞在上止点附近时，从涡流室中喷出的高温燃气，空气及未燃的燃料，经导流槽分成两股，在凹坑中形成两个强烈旋涡，随着活塞下行，两个旋涡越出凹坑，扩展到整个主燃烧室，从而加强了主燃烧室的混合和燃烧。由于本柴油机转速较高，为了适应高速，主燃烧室的导流槽设计成直槽形。具体参数为： 导流槽宽度 a=16.75 ，导流槽深度1H=2.5 ,凹坑深度2H=2.5 ，凹坑半径 R=17 ，联接处半径 r=3 ，偏心距 C=10 ，圆心距 L=30 ，1L=50 。 图 3-5 活塞顶 （ 5） 油束与空气涡流的配合 涡流室发动机的喷油方向对性能影响很大，随着喷油方向从逆气流变到顺气流喷射，比油耗和烟色都显著地得到改善。当顺流喷射时，燃油被吹象壁面， 部分燃油呈壁面分布，油雾中的细小油 滴 顺着气流被带到通道口附近，与流入的高温空气相遇，在靠近壁面处着火燃烧。在强烈的涡流作用下，火焰被卷入涡流室中央，而将中心部分的空气压向四周，形成良好的热力混合，而且壁面附近的过浓混合气首先从涡流室中喷出，在主燃烧室进一步混合燃烧，这就消除了涡流室中心混合气过浓的现象，其结果是经济性改善，冒烟减少。 本设计涡流室采用顺气流喷射，为了保证一定的起动性能，喷油方向使油束偏离涡流室中心的距离不应过大，应控制在5mm 以内。 （ 6） 涡流室的锒块 如图 3-6 所示。由于高温高压气体经 过通道喷出，所以涡流室锒块温度较高，能达到 600 C，所以要求锒块材料的热传导率好，热疲劳强度高，弹性模数小，热膨胀系数小。锒块温度高一方面可以造成局部热区，对着火有促进作用；另一方面锒 锒块 块因热负荷高，容易损坏。 图 3-6 锒块 本设计锒块采用材料为 4Cr9Si2,此材料的耐热效果好。 （ 7） 冷起动 大连水产学院本科毕业设计 第三章 2110 型柴油机（涡流室）的涡流室设计 10 在涡流室发动机中，由于流动损失和散热损失较大，所 以起 动困难，一般都采用辅助装置以保证冷起动。车用涡流室柴油机经常使用的是电热塞帮助起动。 如图 3-7 所示。本设计采用的方法是，在轴针式喷油嘴头部钻有辅助小孔，其直径为 0.2mm，发动机起动时，由于发动机转速较低，高压油管中的油压较低，针阀升程很小，燃油主要从侧面小孔逆 气流喷入燃烧室，所以容易起动；起动后，发动机转入正常工作时，针阀完全升起，由于主喷孔截面加大，燃油大部分从主喷孔顺气流方向喷入，辅助喷孔的喷油量大大减少。 1-主喷孔 2-分流孔 图 3-7 喷油嘴 大连水产学院本科毕业设计 第四章 2110 型柴油机（涡流室）实际循环热计算 11 第四章 2110 型柴油机（涡流室）实际循环热计算 4.1 计算 4.1.1 工况的选择： 本计算工况取转速 n=1500 rpm， 12 小时功率 Ne =27.5 PS，此时平均有效压力 Pe=5.2 7kg/cm2 4.1.2 原始参数与已知条件： 缸径 D = 110 mm 行程 S = 150 mm 缸数 I = 2 12 小时功率 Ne = 27.5 PS 转速 n = 1500 rpm 压缩比 = 17 单缸工作容积 Vh = 1.424 L 曲柄半径和连杆长度比 R/L = 0.263 大气状态 Po = 1 kg/cm2 To = 293 K 燃料质量成分 C = 0.86 H = 0.13 O = 0.01 燃料低热值 Hu = 10500 Kcal/Kg 4.1.3 参 数选择： 根据相类似柴油机的实验数据和统计资料，结合本柴油机的具体情况可以选定： 过量空气系数 = 1.4 最高燃烧压力 Pz = 65 kg/cm2 热量利用系数 z = 0.70 残余废气系数 = 0.04 排气终点温度 Tr = 800 K 示功图丰满系数 i = 0.94 机械效率 m = 0.80 平均压缩多变指数 n1=1.35 平均膨胀多变指数 n2=1.28 4.1.4 料热化学计算 5： 根据有关公式可以求得下列有关参数。 (1) 理论所需空气量 Lo Lo = 1/0.21(C/12+H/4O/32) = 0.495 kmol/kg 燃料 (4-1) 大连水产学院本科毕业设计 第四章 2110 型柴油机（涡流室）实际循环热计算 12 (2) 新鲜空气量 M1 M1 = Lo = 1.40.495 = 0.693 kmol/kg燃料 (4-2) (3) 理论上完全燃烧（ = 1）时的燃烧产物 M0 M0 = C/12+H/2+0.79 Lo = 0.5277kmol/kg 燃料 (4-3) (4) 当 = 1.4 时的多余空气量为： （ 1） Lo = 0.198 kmol/kg (4-4) (5) 燃烧产物总量 M2 M2 = M0+（ 1） Lo = 0.7257 kmol/kg (4-5) (6) 理论分子变更系数 0 0 = M1/ M2 = 1.047 (4-6) (7) 实际分子变更系数 = （ 0+） /（ 1+） = 1.045 (4-7) 4.1.5 换气过程参数的计算： （ 1） P = 0.9 Po ，则进气终点压力为 P = 0.9 kg/cm2 (4-8) (2) 取进气加热升温 T = 20 ，则进气终点温度为 Ta为： Ta =（ To+T+ Tr） /（ 1+） = 331.73 K (4-9) (3) 充气效率 V = P To/（ 1） Po Ta（ 1+） = 0.81 (4-10) 4.1.6 压缩过程的计算： （ 1） 选取平均多变压缩指数 n1 = 1.35 （ 2） 压缩过程中任意点 X 的压力 PCX PCX = P(V/VCX)n 1 (4-11) 式中 VCX X 点的气缸容积。它等于 VCX = D2R（ 1cosX） R/4L(1cos2X) /4+VC (4-12) 其中 X为 X 点从上止点算起的曲轴转角： VC = Vh/（ 1） (4-13) 可以取数个 X 点，求出 PCX和 VCX在绘制示功图时用以画出压缩线 c (3) 压缩终压力 PC和温度 TC PC = P n1= 41.24kg/cm2 (4-14) TC = Ta n11 = 894.2 K (4-15) tC = 894.2 273 = 621.2 (4-16) （ 4） 压力升高比 = PZ/PC = 1.576 (4-17) 4.1.7 燃烧过程的计算： （ 1） 压缩终点的空气平均等容比热 CV由图 2-15 上查得，在 tC = 621.2 时的 CP = 7.29 kcal/ kgmol 于是： CV = CP 1.986 = 5.304 kcal/ kgmol (4-18) (2) 压缩终点的残余废气平均等容比热 CV从图 2-15 上查得，在 = 1.4 ， tC = 621.2 时的CP = 7.7 kcal/ kgmol 于是： CV = CP - 1.986 = 5.714 kcal/ kgmol (4-19) 大连水产学院本科毕业设计 第四章 2110 型柴油机（涡流室）实际循环热计算 13 （ 3） 压缩终点的混合平均等容比热 CV CV =（ CV+ CV） /（ 1+） = 5.32 kcal/ kgmol (4-20) （ 4） 燃烧终点的温度 TZ Z Hu/(1+) Lo+ CVtC+1.986 tC+542 (-) = CPtZ (4-21) 将已知的数值代入， CPtZ = 14851.84 再用图 2-15 的曲线先估计一 tZ值，如此逐步试算直至得到一 tZ值，视其值与 14851.84 是否相符，然后按其差值再另选一 tZ值，如此逐步计算直至有一值与 CP乘积等于 14851.84 止。照此方法最终求得燃烧终点温度。 tZ = 1725 TZ = 1725+273 = 1998 K （ 5） 初期膨胀比 = / TZ/ TC = 1.482 (4-22) 4 .1.8 膨胀过程的计算： （ 1） 后期膨胀比 = / = 10.59 (4-23) （ 2） 选取平均多变膨胀指数 n 2 = 1.28 (3) 膨胀过程中任意点 X的压力 P bx = PZ(VZ/Vbx)n2 (4-24) 式中 Vbx - X 点的气缸容积，求法与前诉的 VCX 相同。 在求得数个 X 点的 Pcx和 Vbx值后，即可画出示功图的膨胀线。 （ 4） 膨胀终点压力 Pb 和温度 Tb Pb = PZ/ n2 = 2.86 kg/cm2 (4-25) Tb = TZ/ n2-1 = 1009.06 K (4-26) tb = 1009.06-273=736.06 (4-27) 4.1.9 平均指示压力 Pi的计算： Pi = Po/（ -1） （ -1） +（ 1-1/ n2） / (n2-1) (1-1/ n1-1) / (n1-1) (4-28) 将已知数值代入 Pi = 8.031kg/cm2 Pi = i Pi = 7.55 kg/cm2 (4-29) 4.1.10 指示热效率 i i = 1.986 Lo/ Hu To/ Po Pi/V = 0.4085 (4-30) 4.1.11 指示比油耗 gi gi = 632.2/( Hui) = 0.1474kg/PSh (4-31) 4.1.12 有效热效率 e和比油耗 ge e = im = 0.4190.8 = 0.3268 (4-32) 大连水产学院本科毕业设计 第四章 2110 型柴油机（涡流室）实际循环热计算 14 ge = 632.2/ Hue = 0.1842kg/PSh (4-33) 4.1.13 平均有效压力 Pe和有效功率 Ne的校核 Pe = Pim = 8.99520.8 = 6.04 kg/cm2 (4-34) Ne = i Vh Pen/900 = 28.5 PS (4-35) 计算结果与设计要求相符。 4.2 绘图 4.2.1 绘制示功图压缩线 a-c 所需点 如表 4-1 所示： 表 4-1 压缩线 a-c 所需点 x 30 40 50 60 70 90 100 110 120 VCx 161 217 397 514 639 770 894 1015 1127 PCx 18.53 12.38 5.48 3.87 3.2 2.24 1.83 1.54 1.34 Pa = 0.9 kg/cm2 Vc=Vh/-1=0.089 L (4-36) Va=Vc+Vh=1.513 L (4-37) PC = Pn1 = 41.24kg/cm2 (4-38) 4.2.2 绘制示功图膨胀线 z-b 所需点 如表 4-2 所示： 表 4-2 膨胀线 z-b 所需点 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Vbx 200 300 400 500 600 800 1000 1200 1400 Pbx 42.23 25.13 17.4 13.1 10.35 7.2 5.4 4.3 3.5 Pz = 65 kg/cm2 Vz= Vc=0.1428 L (4-39) 注：示功图丰满系数是使曲线更加圆滑合理， Z、 Zb、 b、 a 的圆弧起始点与气门开闭、曲轴转角有关 大连水产学院本科毕业设计 第四章 2110 型柴油机（涡流室）实际循环热计算 15 图 4-1 2110 型柴油机（涡流室）近似计算 P-V图 大连水产学院本科毕业设计 第五 章 2110 型柴油机（涡流室）动力计算 16 第五章 2110 型柴油机（涡流室）动力计算 5.1 已知该机型的示功图及以下一些参数： (1) 发动机转速 n=1500r/min (2) 曲柄半径 R=75mm (3) 气缸直径 D=110mm (4) 活塞行程 S=150mm (5) 连杆比 =R/L=0.263 (6) 活塞组重量 Gn= 0.7 kgf (7) 连杆组重量 Gw=1.5 kgf (8) 连杆大小头质量分配比 1 ： 3 连杆小头质量 mLA= Gw 0.25/9.8= 0.0383 kg (5-1) 连杆大头质量 mLB = Gw 0.75/9.8= 0.1148 kg (5-2) (9) 当 n=1500r/min 时 =n/30=157 rad/s (5-3) R=1848.675 m/s (5-4) 5.2 计算 5 5.2.1 活塞的位移，速度，加速度的计算 （ 1） 活塞的位移： x = r(1-cos)+/4(1-cos2) (5-5) 不同 角及 的 x/r 无量纲参数值可由表 3 查出。 作图方法：勃留克斯法。 (附图 1) （ 2） 活塞的速度： v = r(sin+/2sin2)； (5-6) 不同 角及 的 v/r无量纲参数值可由表 4 查出。 作图方法：简谐曲线合成法。 (附图 2) （ 3） 活塞的加速度： a = r2(cos+cos2) (5-7) 不同 角及 值的 a/r2 无量纲参数值可由表 5 查出。 作图方法：简谐曲线合成法。 (附图 3) 下面将用计算法求得结果，列于附表 1 中 大连水产学院本科毕业设计 第五 章 2110 型柴油机（涡流室）动力计算 17 附表 1 在 = 0.263 时与 相对应的速度 V、位移 X、加速度 a 值 符号 速度 位移 符号 符号 加速度 符号 0 + 0.000 0.000 360 0 + 2334.880 + 360 10 + 2.567 0.001 350 10 + 2277.570 + 350 20 + 5.028 0.006 340 20 + 2109.340 + 340 30 + 7.242 0.013 330 30 + 1843.130 + 330 40 + 9.073 0.022 320 40 + 1501.120 + 320 50 + 10.574 0.033 310 50 + 1103.660 + 310 60 + 11.575 0.045 300 60 + 680.310 + 300 70 + 12.093 0.058 290 70 + 258.810 + 290 80 + 12.140 0.072 280 80 - 134.950 - 280 90 + 11.775 0.085 270 90 - 486.200 - 270 100 + 11.045 0.098 260 100 - 804.170 - 260 110 + 10.032 0.109 250 110 - 1003.830 - 250 120 + 8.819 0.120 240 120 - 1166.510 - 240 130 + 7.465 0.130 230 130 - 1179.450 - 230 140 + 6.017 0.137 220 140 - 1331.050 - 220 150 + 4.533 0.142 210 150 - 1356.930 - 210 160 + 3.026 0.147 200 160 - 1364.320 - 200 170 + 1.519 0.149 190 170 - 1364.320 - 190 180 + 0.000 0.150 180 180 - 1362.470 - 180 大连水产学院本科毕业设计 第五 章 2110 型柴油机（涡流室）动力计算 18 5.3 作用在发动机曲柄连杆机构上的力 5 a.作用在曲柄连杆机构上的力和力矩 b.作用在曲柄连杆机构上的力和力矩的符号 图 5-1 曲柄连杆机构受力分析图 （ 1） 沿气缸中心线作用在活塞上的气体压力 PG： 吸气和排气过程的压力 PG是由示功图上直接量得。压缩和膨胀过程是先量出压缩开始点及膨胀终点的压力，而后根据公式 PVn=常数，来计算。为了计算的方便，将容积的关系化为冲程的关系。 压缩过程 PG=P(S+Sc)/(Sx+Sc) n1 (5-8) 膨胀过程 PG=Pb(S+Sc)/(Sx+Sc) n2 (5-9) 其中 ： Sc=S/(1)=15/（ 171） =0.94 cm (5-10) P=0.9 kg/cm2 Pb=2.86 kg/cm2 PG= PG1 (5-11) (2) 求往复惯性力 Pj： 首先确定往复运动质量 mj： mj=mA+mLA (5-12) 活塞组质量 mA： mA= GA/9.8= 0.0714 kg (5-13) a b 大连水产学院本科毕业设计 第五 章 2110 型柴油机（涡流室）动力计算 19 其中：活塞组质量为活塞、活塞销、活塞环、滑块、活塞杆以及装置在这些零件上的其他附件之和。 连杆分布在小头的质量 mlA， 已知连杆总重为： 1.5 kgf，有经验公式： mLA=(0.20.3)mL (5-14) mLB=(0.70.8)mL (5-15) 取分布在连杆小头的质量为 1/4 连杆 质量。 mLA=1/4（ GL/g） =1/4(1.5/9.81)=0.0383 kg (5-16) mj=mA+mLA=0.0714+0.0383=0.110 kg (5-17) 前面已经计算了活塞动动的加速度 a，所以往复惯性力 Pj= - mja （方向与加速度相反） (5-18) 单位活塞面积所受惯性力 Pj= 4Pj/D2 = -4mja/D2 (5-19) （ 3） 作用在活塞顶的总力 P： P=PG+Pj kg/cm2 (5-20) （ 4） 沿连杆作用力 Pt 及气缸侧压力 PN： PN=Ptg 不同 角及 的 tg值可由表 6 查出 。 (5-21) Pt=P/cos 不同 角及 的 cos值可由表 7 查出 。 (5-22) （ 5） 切向力 T 及法向力 Z： Z=Pcos(+)/cos 不同 角及 的 cos(+)/cos值可由表 8 查出 。 (5-23) T=Psin(+)/cos 不同 角及 的 sin(+)/cos值可由表 9 查出 。 (5-24) 计算结果列于附表 2 中，及 PG， PG， Pj， P， Pt， PN， T， Z 与曲柄转角 的关系曲线，分别在附图 4、 5、 6 中 。 5.4 负荷图及磨耗图 5 5.4.1 曲柄销负荷图： 作用于曲柄销上的力是沿连杆作用力 Pt 和连杆核算为旋转部分质量所形成的惯性力 PLB之合成，其合力 RB ， 即 ： RB=Pt+PLB (向量和 ) (5-25) 式中： Pt 已在前面表格中或曲线中求出 。 PLB=4mLBr2/D2 (5-26) mLB=3GL/4g=31.5/(49.81)=0.0.115 (质量单位 ) (5-27) PLB=40.115 0.075(50) 2/ 11 2=2.24kg/cm2 (5-28) （ 附图 8） 。 5.4.2 曲柄销磨耗图： 根据曲柄销负荷图，量出不同轴颈圆周角对应的负荷值，并假设力作用在 120夹角范角内。 （ 附图 9） 5.4.3 主轴颈负荷图： 大连水产学院本科毕业设计 第五 章 2110 型柴油机（涡流室）动力计算 20 作用在主轴颈上的力是 Pt 和 Pr之和， 如式： (5-29)。 Ro=Pt+Pr (向量和 ) (5-29) 一般地说，每个曲拐总 是两个主轴颈支撑着，也就是说，每个主轴颈只承受 Ro 的一半，而每一个中间主轴颈又撑着两个缸的负荷，所以除了第一个主轴颈和最后一个主轴颈中受一个气缸的影响，只需给上述 Ro 极坐标图以某一比例尺（一般是原比例的一半）即可得到其负荷图外，其他各轴颈的作用力相应位置的向量和， 如式： (5-30)。 Ro(n ) (n+1)=0.5 Ro(n)+0.5 Ro(n+1) (5-30) （ 附图 11） 5.4.4 连杆轴承负荷图： 当曲轴转过 角时，连杆轴颈与轴承之间转过 +角。 （ 附图 10） 5.2.5 主轴承负荷图： 与连杆轴承负荷图相似。 由于曲柄夹角为 180，故曲柄销和连杆拆算到大头部分质量所产生的离心力平衡了，但产生了惯性力矩，其本身并不平衡，所以需加平衡重。 Gr=2.5 Rr=0.075m 拆算到大头部分质量 GLB=3/4GL=1.125 (5-31) 曲柄销及不平衡部 分质量 G=1 则 ： PrB=GrR r/g=471.6 (5-32) Pr=(GLB+G)R/g=400.86 (5-33) 总力矩 =471.60.228-400.860.268=0 又离心惯性力矩产生的附加负荷消失，坐标原点不必移动。 大连水产学院本科毕业设计 第五 章 2110 型柴油机（涡流室）动力计算 21 附表 2 动力计算用表 SX+SC PG PG Pj PJ P PN Pt T Z 0 1.00 0 -256.12 -2.70 -2.70 0.00 -2.700 0.000 -2.700 10 0.90 -0.1 -249.85 -2.63 -2.73 -0.12 -2.733 -0.590 -2.667 20 0.90 -0.1 -231.39 -2.44 -2.54 -0.22 -2.550 -1.074 -2.311 30 0.90 -0.1 -202.19 -2.13 -2.23 -0.28 -2.248 -1.358 -1.791 40 0.90 -0.1 -164.67 -1.73 -1.83 -0.30 -1.854 -1.405 -1.210 50 0.90 -0.1 -121.07 -1.27 -1.37 -0.27 -1.396 -1.222 -0.675 60 0.90 -0.1 -74.63 -0.79 -0.89 -0.20 -0.912 -0.870 -0.273 70 0.90 -0.1 -28.39 -0.30 -0.40 -0.10 -0.412 -0.409 -0.046 80 0.90 -0.1 14.80 0.16 0.06 0.02 0.062 0.062 -0.005 90 0.90 -0.1 53.34 0.56 0.46 0.12 0.475 0.460 -0.119 100 0.90 -0.1 88.22 0.93 0.83 0.21 0.857 0.781 -0.352 110 0.90 -0.1 40.12 1.16 1.06 0.26 1.091 0.908 -0.603 120 0.90 -0.1 127.97 1.35 1.25 0.28 1.281 0.944 -0.865 130 0.90 -0.1 129.39 1.36 1.26 0.25 1.284 0.808 -0.998 140 0.90 -0.1 146.02 1.54 1.44 0.23 1.459 0.746 -1.254 150 0.90 -0.1 148.86 1.57 1.47 0.19 1.482 0.575 -1.366 160 0.90 -0.1 149.67 1.58 1.48 0.13 1.486 0.386 -1.434 170 0.90 -0.1 149.67 1.58 1.48 0.07 1.481 0.194 -1.468 180 15.94 0.90 -0.1 149.46 1.57 1.47 0.00 1.470 0.000 -1.470 190 15.86 0.91 -0.09 149.67 1.58 1.49 -0.07 1.487 -0.195 -1.474 200 15.60 0.93 -0.07 149.67 1.58 1.51 -0.13 1.513 -0.393 -1.460 210 15.18 0.96 -0.04 148.86 1.57 1.53 -0.19 1.543 -0.599 -1.422 220 14.59 1.01 0.014 146.02 1.54 1.55 -0.25 1.574 -0.805 -1.354 230 13.94 1.08 0.079 129.39 1.36 1.44 -0.28 1.466 -0.922 -1.140 240 12.92 1.20 0.195 127.97 1.35 1.55 -0.34 1.584 -1.166 -1.069 250 11.88 1.34 0.338 110.12 1.16 1.50 -0.36 1.541 -1.284 -0.852 260 10.70 1.54 0.541 88.22 0.93 1.47 -0.37 1.518 -1.384 -0.624 270 9.43 2.03 1.031 53.34 0.56 1.59 -0.41 1.644 -1.591 -0.410 280 8.09 2.25 1.248 14.80 0.16 1.41 -0.36 1.453 -1.449 -0.108 290 6.75 2.87 1.871 -28.39 -0.30 1.57 -0.38 1.617 -1.606 0.181 300 5.43 3.85 2.851 -74.63 -0.79 2.06 -0.46 2.113 -2.014 0.633 310 4.19 5.47 4.465 -121.07 -1.27 3.20 -0.62 3.256 -2.850 1.575 320 3.10 8.21 7.208 -146.67 -1.73 5.48 -0.89 5.549 -4.207 3.621 330 2.19 13.12 12.12 -202.19 -2.13 9.99 -1.26 10.072 -6.085 8.024 340 1.51 21.68 20.68 -231.39 -2.44 18.24 -1.57 18.309 -7.714 16.595 350 34.08 33.08 -249.85 -2.63 30.45 -1.34 30.478 -6.577 29.748 360 41.10 40.1 -256.12 -2.70 37.40 0.00 37.404 0.000 37.404 大连水产学院本科毕业设计 第五 章 2110 型柴油机（涡流室）动力计算 22 附表 2 动力计算用表 SX+SC PG PG Pj PJ P PN Pt T Z 370 51.10 50.1 -249.85 -2.63 47.47 2.09 47.518 10.254 46.379 373.5 65.00 64 -244.73 -2.58 61.42 3.99 61.604 19.593 56.670 380 58.41 57.41 -231.39 -2.44 54.97 4.73 55.190 23.252 50.023 390 2.19 36.29 35.29 -202.19 -2.13 33.16 4.18 33.425 20.194 26.627 400 3.10 23.26 22.26 -164.67 -1.73 20.53 3.35 20.797 15.767 13.570 410 4.19 15.82 14.82 -121.07 -1.27 13.55 2.64 13.807 12.087 6.680 420 5.43 11.35 10.35 -74.63 -0.79 9.56 2.12 9.799 9.340 2.935 430 6.75 8.62 7.62 -28.39 -0.30 7.32 1.77 7.532 7.481 0.842 440 8.09 6.81 5.81 14.80 0.16 5.97 1.52 6.161 6.143 -0.460 450 9.43 5.60 4.6 53.34 0.56 5.16 1.33 5.330 5.160 -1.331 460 10.70 4.76 3.76 88.22 0.93 4.69 1.19 4.840 4.413 -1.989 470 11.08 4.17 3.17 110.12 1.16 4.33 1.05 4.456 3.711 -2.464 480 12.92 3.74 2.74 127.97 1.35 4.09 0.91 4.192 3.088 -2.830 490 13.94 3.40 2.4 129.39 1.36 3.76 0.73 3.831 2.410 -2.978 500 14.59 3.20 2.2 146.02 1.54 3.74 0.61 3.789 1.937 -3.258 510 15.18 3.04 2.04 148.86 1.57 3.61 0.45 3.639 1.412 -3.354 520 2.94 1.94 149.67 1.58 3.52 0.30 3.534 0.919 -3.411 530 2.88 1.88 149.67 1.58 3.46 0.15 3.463 0.453 -3.432 540 2.86 1.86 149.46 1.57 3.43 0.00 3.430 0.000 -3.430 550 2.20 1.2 149.67 1.58 2.78 -0.12 2.783 -0.364 -2.758 560 1.20 0.2 149.67 1.58 1.78 -0.15 1.787 -0.465 -1.725 570 1.10 0.1 148.86 1.57 1.67 -0.21 1.683 -0.653 -1.551 580 1.10 0.1 146.02 1.54 1.64 -0.27 1.661 -0.850 -1.428 590 1.10 0.1 129.39 1.36 1.46 -0.28 1.488 -0.936 -1.156 600 1.10 0.1 127.97 1.35 1.45 -0.32 1.486 -1.095 -1.003 610 1.10 0.1 110.12 1.16 1.26 -0.30 1.297 -1.080 -0.717 620 1.10 0.1 88.22 0.93 1.03 -0.26 1.063 -0.969 -0.437 630 1.10 0.1 53.34 0.56 0.66 -0.17 0.682 -0.660 -0.170 640 1.10 0.1 14.80 0.16 0.26 -0.07 0.268 -0.268 -0.020 650 1.10 0.1 -28.39 -0.30 -0.20 0.05 -0.206 0.204 -0.023 660 1.10 0.1 -74.63 -0.79 -0.69 0.15 -0.707 0.674 -0.212 670 1.10 0.1 -121.07 -1.27 -1.17 0.23 -1.192 1.044 -0.577 680 1.10 0.1 -164.67 -1.73 -1.63 0.27 -1.651 1.252 -1.077 690 1.10 0.1 -202.19 -2.13 -2.03 0.26 -2.046 1.236 -1.630 700 1.10 0.1 -231.39 -2.44 -2.34 0.20 -2.349 0.990 -2.129 710 1.10 0.1 -249.85 -2.63 -2.53 0.11 -2.533 0.546 -2.472 720 1.00 0 -256.82 -2.80 2.70 0.00 2.700 0.000 2.700 大连水产学院本科毕业设计 第六章 2110 型柴油机（涡流室）主要运动件设计 23 第六章 2110 型柴油机（涡流室）主要运动件设计 6.1 活塞组 6.1.1 活塞组的功用 活塞组由活塞、活塞环、和活塞销组成， 其主要功能是 4： （ 1） 组成燃烧室，承受燃气作用力，并把它传给连杆。 （ 2） 密封气缸，防止泄漏及滑油窜入 燃烧室。 （ 3） 将活塞顶部接受的热量传给气缸壁，进而传到冷却介质。 （ 4） 将连杆的侧压力传给气缸壁。 6.1.2 活塞组的设计要求 4： （ 1） 在保证强度和刚度，以及散热良好的前提下，应尽量降低活塞高度，减轻活塞重量。保证密封性良好，并尽量减小磨擦损失。 （ 2） 减少活塞顶吸热量，已传给活塞的热量应迅速散掉。保证活塞温度不超过允许极限。 （ 3） 保证导向部分润滑可靠同时又需要防止润滑油上窜，尽量降低润滑油消耗量。 （ 4） 耐磨性好，尤其是第一道环槽。 （ 5） 活塞裙部与气缸壁的接触面 积要尽可能大，但又要防止活塞拉缸和卡死。 （ 6） 活塞与气缸的配合间隔小，以减小对气缸的撞击和噪声，以及使交变工况适应性好。 （ 7） 抗拉缸性能强 6.1.3 活塞的整体设计 如图 6-1 所示。活塞是由顶部、环槽部、裙部和销座部 4个部分组成，活塞顶直接承受高温、高压气体的作用，并与气缸盖的底面一起形成燃烧室。起密封作用的活塞环主要是安放在活塞头部的侧壁上，形成活塞的防漏部，在这里设有安放活塞环用的环槽，两个环槽之间的间隔称为环岸（或称环肩）。 活塞裙部是指活塞头部以下的圆柱形部分。活塞沿气缸往复运动时 ，就是依靠裙部起导向作用并承受侧向力的。 图 6-1 活塞 在活塞裙部设有活塞销座，活塞销装在销座内。通过活塞销把活塞与连杆连接在一起。 （ 1） 活塞的工作条件 8： 活塞是在很恶劣的条件下工作的。 首先，它承受着很大的机械载荷。活塞顶上作用着不断变化的气体压力，一般 Pz=7 8MPa。同时，在高速内燃机中，工作循环的变化频率也很高，这样就使作用在活塞上的载荷是具有冲击大连水产学院本科毕业设计 第六章 2110 型柴油机（涡流室）主要运动件设计 24 性的。活塞在气缸里高速运动，还会产生很大的往复运动惯性力。它的最大值可等于活塞重量的几百倍乃至更高。 为了减小活塞组的往复惯性力，设计活塞时要尽量减小结构质量，选用密度小，刚度好的材料。 其次，活塞在工作中承受着很高的热负荷。活塞顶与燃烧室中最高温度约为 1800 2600C、每一工作循环的平均温度为 500C 的炽热气体直接接触，而受到强烈的加热作用。热量通过对流以及热辐射等方式传到活塞顶。为了防止活塞受热部分的温度过高，一般都力求减小燃气向活塞的传热量并使流入活塞的热量能很好地散走。 再次，活塞沿气缸作高速滑动运动还承受着很大的磨损、现代高速内燃机的活塞平均速度较高有的高速柴油机已达到 Cm=12 14m/s。在高速发动机中，活塞组的摩擦损失约占总摩擦损失的 45% 65%或更高。 此外，活塞在沿气缸作往复运动的过程中，还会在气缸中横向晃动，这是由于活塞侧向力 N的作用方向是不断变化的。当侧向力向左面作用时，是活塞裙部的左边贴靠在气缸壁上并承受侧向力的作用；反之，则是右边，侧向力的作用方向取决于该时刻连杆的倾斜方向和作用在活塞上的气体压力和往复惯性力的合力的作用方向。 （ 2） 活塞材料的设计要求 4： a) 具有足够的强度和适当的刚度，即使在恶劣的工作条件下，也能保证零件有足够的机械强度和保持正确的几 何形状； b) 良好的散热能力； c) 在保证活塞具有足够机械强度和散热能力的同时，活塞的结构质量应尽量小，以适应内燃机向高转速发展的需求； d) 摩擦损失要尽量小，耐磨性应尽量高； e) 保证机器运转噪声小，为此要合理控制活塞裙部和气缸的工作间隙，不应过大。 （ 3） 活塞的选材与成型工艺： 本机活塞采用共晶铝合金铸造。它是含硅量 10 14%，并夹有 Cu、 Ni、 Mg 等合金元素的一种铝合金，它 比重小，仅为铸铁的三分之一；导热性好，导热系数比铸铁高 1 2 倍。采用热膨胀系数较低的硅铝合金；可改善铝合金活塞的使 用性能，并且对活塞表面进行热处理及阳极氧化处理，使活塞表面形成硬度很高的氧化膜，以减少硬质颗粒引起表面拉伤，氧化膜吸热能力也较低，可减轻高温燃气对活塞顶的影响。 （ 4） 活塞顶部： 活塞顶的形状应满足燃烧室形状的设计要求，在开式和半开式的柴油机燃烧室中，其活塞顶大都具有深浅不等的凹穴。活塞顶面的形状大都比较复杂，而且工作条件又恶劣，在设计时应注意防止由于各处受热不均匀产生过大的热应力，以至活塞顶部出现裂纹和烧坏的情况。 活塞顶的厚度 一般为（ 0.1 0.2） D12 。 本设计活塞顶部的两个凹穴成 光滑 圆形 凹坑燃烧室。 以增加涡流强度，同时又可以提高抗腐蚀能力。活塞顶的厚度 为 12 ， 导热性较高，与铸铁气缸的匹配较好，耐磨性也较好。 （ 5） 活塞销座 活塞销座用以支承活塞，并由此传递功率。 销座应有足够的强度和适当的刚度，使销座能够适应活塞销的变形，避免销座产生应力集中大连水产学院本科毕业设计 第六章 2110 型柴油机（涡流室）主要运动件设计 25 而导致疲劳破裂；同时要有足够的承压表面和较高的耐磨性。 对气压力负荷很高的柴油机来说，往往采用比较大的活塞销外径 d，而且活塞顶从改善导热出发又做的很厚，在力争压缩高度最小的前提下，销座的外圆大多与活塞顶实体相连，销座的柔度很小。 如图 6-2 所示。 为了防止上述现象的发生，本销座进行了柔性设计，在销孔内侧加工出长 3 4 、锥角 1 2微锥度孔，再在边缘上倒一个小圆角 R，可使最大边缘负荷减小40%左右，解决了应力集中的问题。在销座与顶部连接处设置加强筋（双筋）。一方面用以提高活塞顶的强度；另一方面又可使活塞顶散热面积增加。 图 6-2 活塞销座 （ 6） 活塞销 活塞销的功用是连接活塞与连杆，将活塞承受的气压力和活塞组往复运动惯性力传递给连杆。 在设计活塞销 时，应该使销具有足够高的机械强度和耐磨性，同时还要有较高的疲劳强度，对高速发动机来说，销的结构质量应该尽量轻，以减小往复运动惯性力。 活塞 销 的结构尺寸 ，主要指活塞销外直径 d，内直径 d0 和销的长度 l.在选择活塞销的尺寸时，应保证销有足够的强度和适当的刚度，还应保证磨擦表面的比压不能过大，防止机油被挤出。活塞销尺寸的选定应当和销座设计相配合。汽车拖 拉 机用的柴油机的 活塞销 结构尺寸一般为， 活塞销外直径 d=（ 0.31 0.40） D，内直径 d0=（ 0.6 0.75） d，销的长度 l=（ 0.8 0.9） D8。 本机活塞 销用 20 铬钢制成。 活塞销外直径 d=44 ，内直径 d0=27 ，销的长度 l=90 。 呈“全浮式 ”联结。用两个活塞销挡圈卡住，防止其轴向窜动。活塞销与连杆小头衬套的配合较松，而与活塞孔的配合较紧 。 （ 7） 活塞裙部 活塞裙部是指活塞头部以下的圆柱形部分。活塞沿气缸往复运动时，就是依靠裙部起导向作用并承受侧向力的。 裙部的横截面做成椭圆形，长轴垂直于活塞销中心线。长轴与短轴的差值为 0.3 1.45 mm 。裙部喷镀石墨，以提高裙部的耐磨性。 （ 8） 活塞与气缸壁之间的间隙 活塞顶部与气缸壁的相对间隙 1/D = 0.005 。 垂直于销孔方向的裙部与气缸壁的相对间隙 2/D = 0.0012。 （ 9） 活塞的冷却 热负荷是活塞遇到的首要问题。活塞顶部的充许温度从铝 合 使金不烧坏的条件来说不应高于300500 。从机油不生成积炭来说不应高于 270280 。活塞环区的温度，为了不依靠大量供应机油和不采用梯形环而防止环的胶住，应不高于 220240 。当发动机强化度提高后，活塞温度要升高。所以要采取控制活塞温升的措施。本设计 的活塞冷却采用飞溅冷却方式。 6.1.4 活塞环 大连水产学院本科毕业设计 第六章 2110 型柴油机（涡流室）主要运动件设计 26 （ 1） 活塞环的设计要求： 活塞环包括气环和油环两种。 气环的作用是保证活塞和气缸壁之间的密封，防止气缸中的高温高压燃气大量漏入曲轴箱，同时还将活塞顶部大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水或空气带走。油环是用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上涂上一层均匀的机油膜，这样既可以防止机油窜入气缸中燃烧，又可以减少活塞、活塞环、与气缸的磨损和摩擦阻力。此外油环也可以起到封气的辅助作用。 根据活塞环的作用和工作条件，活塞环的设计应满足如下要求 5： a) 有适当的弹力，以利于初始密封； b) 有较高的机械强度，并且在受热时能够保持稳定（即热 稳定性好）； c) 易磨合且有足够的耐磨性和抗焦结能力； d) 加工工艺简单，成本低廉。 （ 2） 活塞环材料的设计要求 5： a) 在高温下具有足够高的机械强度； b) 耐磨并且摩擦系数小； c) 不易产生粘着，容易磨合； d) 容易加工，价廉。 （ 3） 活塞环的结构及布置方式 5： 活塞环的断面形状应满足密封性好、迅速磨合、刮油能力强的要求，满足这一要求的断面形状有多种型式，但常用的主要断面形状有矩形、梯形、扭曲形和桶面形等。 矩形环是最基本的形状。它在各种发动机上被广泛采用，是因为它不仅能满足密 封要求，且制造简单，适宜大批量生产。 活塞环的切口形状主要有三种：直切口、斜切口和搭叠式切口。 根据此柴油机的特点，本设计的 活塞上有三道气环和二道油环，起密封和刮油作用。 第一道环为 单面梯形桶面环 （表面镀铬），第二、三道环为锥形环（外圆 镀铬），第四、五道环为螺旋撑簧油环（表面镀铬）。活塞环切口形式采用矩直形切口，活塞环装在活塞上，各道环的切口方向相应错开 120，以免影响密封性。 （ 4） 活塞环的主要尺寸及材料： 如图 6-3 所示。活塞环的主要尺寸为环的高度 b，环的径向厚度 t 和切向间隙 （工作间隙）、 S（自 由开口间隙），活塞环的高度不易过高，气环 b = 2 3 ；油环 b = 2 5 ；环的高度和径向厚度之间的比例一般为 b/t =（ 0.55 0.75），切口处的间隙约为0.15 0.90 9。 1-工作面 2-背面 3-端面 本设计活塞环的高度为，气环 b =2.5 、油环 图 6-3 活塞环 b =4 ，径向厚度 t =6 ， 第一道气环开口间隙为 0.30.45 ，其余气环为 0.30.4 ，两道油环开口间隙均为 0.30.45 ，使用极限 0.2 ，第一道气环侧隙 0.060.092 ，其余气环 0.040.072，油环 0.030.07 ，使用极限 0.2 。 活塞环的材料采用灰铸铁。为提高表面的耐磨性，外圆表面采用镀铬处理。 大连水产学院本科毕业设计 第六章 2110 型柴油机（涡流室）主要运动件设计 27 6.2 连杆组 6.2.1 连杆组的功用及组成 连杆组的功用是将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动。连杆组由连杆体（大头、小头和杆身）、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等组成。 连杆小头与活塞销连接，同活塞一起做往复运动；连杆大头与曲轴连接，同曲轴一起作旋转运动，在内燃机工作时连杆作复杂的平面运动。连杆主要承受着活塞上的气体压力、活塞组和连杆小头的往复惯性力以及本身摆动时的横向惯性力，因此它是在拉、压和弯曲等交变应力下工作的。根据连杆的工作条件，连杆应具有足够的疲劳强度和刚度，质量应尽可能 小。 6.2.2 连杆材料 连杆的材料应具有较高的疲劳强度和冲击韧性。通常由优质中碳钢或中碳合金钢经模煅或辊煅而成。一般进行调质和喷丸处理以提高连杆零件的强度和疲劳强度。 本设计连杆材料采用中碳合金钢。固定连杆大头盖的螺栓材料采用40 Cr， 表面镀铜以达到防锈、放松的目的。 6.2.3 连杆的结构设计 （ 1） 连杆杆身 如图 6-4 所示。本设计 连杆长度为 L=285mm。根据承受交变载荷，可能产生疲劳破坏和变形，连杆高速摆动时的横向惯性力也会使连杆弯曲变形。因此，杆身必须有足够的断面积。并清除产生应力 集中的因素。为了在较小重量下得到较大的刚度，杆身断面采用 “工 ”字形，如图 6-5 所 图 6-4 连杆 示。 “工 ”字形断面在同样断面面积下，抗弯性能最好，可获得较高的刚度与强度，并使连杆重量大大减轻。杆身 “工 ”字截面内钻有油孔，从而使压力油进入连杆小头。 为使连杆小头到大头传动力比较均匀，杆身断面通常从小头到大头渐渐加大。考虑锻造加工工艺性。 “工 ”字型的拔模斜度为 7。 （ 2） 连杆小头 图 6-5 栏杆杆身截面 连杆的小头结构形式取决于活塞销的尺寸及其固定方式。本机亦采用浮式活塞销，在运转过程中活塞销在活塞的销座中和在连杆的小头中都是能够自由转动。如图 6-6 所示。连杆小头采用薄壁圆环结构。 连杆小头与杆身之间采用圆弧过渡，提高连杆小头与杆身之间的强度与刚度。连杆小头孔直径 d=45 ，为了耐磨，在小头孔内压入衬套。衬套材料采用铅青铜。衬套内孔与活塞销之间的间隙为 0.004 0.0015d 。 图 6-6 连杆小头 （ 3） 连杆大头 连杆是由连 杆大头与曲轴连接的。连杆与曲轴的配合副是发动机中最重要的环节。 连杆大头大连水产学院本科毕业设计 第六章 2110 型柴油机（涡流室）主要运动件设计 28 应该有很大的刚度和强度，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，故要求大头在摆动平面内的总宽 B 必须小于气缸直径。 如图 6-7 所示。本机 连杆大头采用斜切口，连杆大头孔直径 d=76 ，斜角为 45，从而保证在较大的连杆轴径情况下，使连杆仍能从气缸套处进行拆装。连杆大头的两部分用连杆螺栓连接在一起， 为提高连杆大头结构刚度和紧凑性，连杆螺栓孔间距离应尽量小，螺栓孔外侧壁厚一般不应小于 2 。为保证两部分装配精度，在工作中不产生位置错移，连杆体与大头盖之间采用锯齿定位。连杆大头与曲柄销的配合是通过压入连杆大头内的轴瓦来实现的。轴瓦的材料采用铅青铜。 图 6-7 连杆大头 6.3 曲轴飞轮组 6.3.1 曲轴 曲轴是由一个或多个曲拐组成的。每一个曲拐则是由曲柄壁、主轴颈、和连杆轴颈三部分组成的。曲轴中用以驱动其它机械旋转的一端称为功率输出端（或简称后端）。通常在曲轴的功率输出端上装有飞轮。 曲轴的功用是把活塞的往复运动通过连杆变成旋转运 动，以输出柴油机所产生的功率，并驱动柴油机自由端（或简称前端）的配气机构，喷油泵，水泵，机油泵等其他附件。 6.3.2 曲轴的设计要求 4 （ 1） 具有足够的疲劳强度，以保证曲轴工作可靠，设计时应尽量减小应力集中，加强薄弱环节。 （ 2） 有足够的刚度，使曲轴变形不致过大，以免恶化活塞连杆组及轴承的工作条件，同时应避免在工作转速范围内出现共振，以防产生过大的扭转，横向和轴向振动的附加应力。 （ 3） 轴颈具有良好的耐磨性，应根据轴颈比压选取适当的轴承材料、轴颈硬度和加工精度，以保证曲轴和轴承有足够的寿 命。 （ 4） 曲柄排列合理。以保证柴油机工作均匀，曲轴平衡性良好，以减小振动和主轴承最大负荷。 （ 5） 材料选择适当，以充分发挥材料强度潜力。 6.3.3 曲轴的结构型式 根据该柴油机的特点，采用整体式曲轴。整体式曲轴结构简单，重量轻，工作可靠，使用广泛，刚度、强度较高，缺点是加工困难。 6.3.4 曲轴的结构设计 多缸内燃机的曲轴一般由多个相同的曲拐以及前端、后端构成。一个曲关拐主要尺寸有：主大连水产学院本科毕业设计 第六章 2110 型柴油机（涡流室）主要运动件设计 29 轴颈直径和长度 D1、 L1，曲柄销直径和长度 D2、 L2，曲柄臂的厚度和宽度 H、 B，以及轴颈到曲柄臂的过度圆角 R。这些尺寸参数大致统计范围如表 6-1 所列。 表 6-1 曲轴主要相对尺寸（对缸径 D 的比值） 内燃机类型 曲柄销 主轴颈 曲柄臂 直 径 D2/D 长 度 L2/D 直 径 D1/D 长 度 L1/D 厚 度 H/D 宽 度 B/D 直列柴油机 0.55 0.7 0.35 0.45 0.65 0.8 0.35 0.5 0.2 0.3 1 1.3 汽油机 直列式 0.55 0.65 0.35 0.45 0.6 0.7 0.35 0.45 0.2 0.25 0.8 1.2 V 形 0.5 0.6 0.45 0.6 0.65 0.8 0.3 0.35 0.18 0.22 0.8 1.1 曲轴尺寸最值得关注的是曲柄销直径 D2 和曲柄臂厚度 H， D2 增大使连杆轴承工作条件改善，曲轴强度和刚度提高，但同时使连杆尺寸增大，曲轴旋转质量增大，平衡块加大，使曲轴扭振频率下降，所以要特别慎重地选择。主轴颈直径 D1 增大特别有利于扭转刚度，而且没有加大连杆与平衡块等副作用，但对加强曲柄销强度和改善负荷最重的连杆轴承的工作并无裨益。 曲柄臂厚度 H 对曲拐的弯曲强度有决定性的影响，且弯曲强度与 H2 成正比，所以这里实际上 是一个弯曲强度与轴承比压之间的最佳折中问题。对于曲轴弯曲疲劳强度影响很大的另一个尺寸参数是轴颈到曲柄臂的过度圆角半径 R。 R 对曲轴弯曲和扭转的应力集中有很大影响。一般，主轴颈到曲柄臂的过度圆角半径 R=（ 0.05 0.10） D1，在任何情况下 R 不应小于 2 ，否则不磨削。 （ 1） 曲轴轴颈与曲柄臂 轴径应短而粗，以增强曲轴刚性，提高自振频率，缩短缸心距，但轴颈长度也不能过短，否则会使轴承的承载力变坏，滑动轴承的宽度以不小于 0.3d(d 为轴颈 )为宜 . 且曲柄销直径 D 2 总是小于主轴颈直径 D 1。 根据上述分析，本 设计取 主轴颈直径 D1 = 85 ； 主轴颈长度 L1 = 50 。 曲柄销直径 D2 = 75 ； 曲柄销长度 L2 = 48 。 曲柄臂厚度 b = 23 ； 圆角半径 r = 5.6 。 （ 2） 润滑油道 曲轴的润滑十分重要。本机采用分路供油。主轴承进油口设在上轴瓦上，因为这里轴承负荷最小。曲轴中油道的布置方式采用从曲柄臂肩部钻一斜孔，贯通曲柄臂与主轴颈，再在此两个轴颈上钻直油孔接通，最后将曲柄臂肩部孔堵死。为了减小应力集中，油孔孔口必须进行倒圆并抛光。孔口圆角半径不小于 0.04d=0.0480=3.2mm,在靠近轴颈表面的一般内表面也必须加工得十分光洁。 （ 3） 曲轴两端与轴向止推 为了维修的方便， 曲轴的自由端装带动配气机构、水泵、风扇或机油泵的传动齿轮。飞轮装在功率输出端。其连接方法采用法兰盘通过定位销和螺栓来安装飞轮，定位销用于保证曲轴与飞轮之间的相位准确。为了防止曲轴两端沿轴向漏油，同时也防止外面的尘土等进入曲轴箱内，曲轴两端设有油封。采用组合式结构，即甩油盘和填料油封。 大连水产学院本科毕业设计 第六章 2110 型柴油机（涡流室）主要运动件设计 30 曲轴与曲轴箱之间应设置一个止推轴承，以限制曲轴过大的轴向窜动。 （ 4） 曲轴的材料与毛坯工艺 曲轴的材 料采用球墨铸铁 QT 90-2-2，预先热处理与强化措施采用正火。采用这样的材料，毛尺寸精确，切削余量小，形状合理，疲劳强度高，生产成本低。 （ 5） 曲轴轴承的结构与材料 曲轴滑动轴承采用薄壁轴承。此种轴瓦重量轻，能互换，便于大量生产。按照轴承宽度 B 与直径 D 的比值，采用窄轴承。曲轴轴瓦的结构采用平轴瓦。 为了轴承的散热，轴瓦装于轴承座内时要求紧密配合，为此，轴瓦装在轴承内时，应有一定的过盈度。轴瓦在自由状态下并不是一个正半圆，而是弹开一个尺寸。 约为 0.25 5 mm 。 为了防止在运转过程中轴瓦相对于轴 承座产生相对运动，轴瓦安装时采用定位唇定位结构。轴瓦由钢背与合金层组成。钢背为低碳钢，轴承合金材料为铜铅合金。 6.3.5 飞轮的结构形式 飞轮是一个边缘质量很大的铸铁圆盘，用来储存能量，通过曲轴、连杆带动活塞完成进气、压缩和排气行程，驱动内燃机的辅助机构，并使内燃机运转均匀平稳。飞轮用螺钉或螺栓、螺母按规定力矩紧固在曲轴后端的凸圆上。 本设计飞轮采用灰铸铁材料，直径为 420 , 宽为 90 ，飞轮上刻有记号并钻有定位孔，用来表示第一缸活塞在上止点的位置，以便进行配气机构和喷油泵的调整。飞轮与曲轴间的相对位置 采用定位销予以保证。飞轮外圆上压有尺圈，内燃机起动时起动机的驱动齿轮与其啮合，带动曲轴旋转。 大连水产学院本科毕业设计 第七章 2110 型 柴油机（涡流室）的机体组件 31 第七章 2110 型 柴油机（涡流室）的机体组件 7.1 机体组 机体组包括气缸体、曲轴箱、气缸套和气缸盖等固定件。 7.1.1 气缸体 柴油机的气缸体构成机器的骨架，气缸体内外安装着柴油机所有主要零部件和附件。为了保证活塞、连杆、曲轴、气缸套等主要零件工作可靠，耐久，他们之间必须严格保持精确的相对位置。 （ 1） 气缸体的工作条件与设计要求 在机体设计中，必须对重要表面的尺寸、几何形状、相互位置等提出严 格的公差要求。 气缸体结构设计必须保证它有足够的强度和刚度，既不能发生裂纹和损坏，也不能出现过大的变形。 因为气缸体的质量要占内燃机总质量的 1/4 左右，而制造成本约占总成本的 1/10，气缸体的设计要特别注意减轻其质量和改善铸造和加工工艺性，挖掘降低成本的一切潜力。 （ 2） 气缸体的结构细节设计 内燃机气缸体是一个复杂的空间结构，必须细致地进行结构细节设计，以优化材料的利用。 一个重要的原则是主要载荷尽可能直线传递，避免产生附加的弯曲和扭曲。 气缸体上尺寸比较大的壁面最好设计成不断弯曲的波浪形， 而不是简单的大平面。这样可以加大结构刚度，减小噪声辐射。 为了加大壁面的刚度，可设置加强肋，且要尽可能布置成不易歪曲变形的三角形。传力路线上更要有加强肋。 为了加强气缸体的受力局部的刚度，在基本壁面根据铸造工艺的可能尽量薄（一般 4 6 ）的前提下，必须加大局部壁厚。本机顶面厚 17 ，底面厚 10 。壁厚的变化应圆滑过度。 （ 3） 本机型的气缸体为整体龙门式铸件，如图 7-1 由高强度合金铸铁制成，主轴承采用悬挂式。气缸体上设有气缸，其精加工的内表面装有气缸套与气缸盖和活塞顶面共同组成燃气工作空间，并承 受活塞的侧压力，引导活塞做直线往复运动和传递热量，保持活塞组件的正常工作温度。气缸体的下部为曲轴箱，它与油底壳形成曲轴的工作空间。 图 7-1 气缸体 主油道布置在曲轴箱右侧壁上，润滑主轴承、凸轮轴轴承。在凸轮轴的靠中间的两个轴承座孔和气缸体顶平面之间，镶有两根 8 镀锌钢管，形成通路，机油便由此通向配气机构的润滑部位。 7.1.2 气缸套 大连水产学院本科毕业设计 第七章 2110 型 柴油机（涡流室）的机体组件 32 气缸套分干缸套和湿缸套两种。如图 7-2 所示。 a) 干式 b) 湿式 c)湿式 1-气缸套 2-水套 3-气缸套 4-橡胶密封圈 A-下支承密封带 B-上支承密封带 C-缸套凸圆平面 图 7-2 缸套 本机型的气缸套为镶入式湿式气缸套，材料为硼铸铁，经热处理，在气缸套上端、气缸体和气缸盖之间用气缸垫密封， 气缸套下定位面上有两道环槽，环槽里放有耐热耐油的橡胶密封圈，缸套装入气缸座孔后，其上端面应略高于气缸体的上平面约 0.05 0.15mm，以便气缸盖能压紧气缸套。本机取凸肩高度为 0.15 。 气缸套长度 L 应使活塞在下止点时活塞裙部能稍露出气缸套，便于活塞能将缸壁上的脏机油刮下来。一般长度 L 约为（ 1.9 2.1） S。本机取缸套长度 L=300 。 7.1.3 气缸盖和气缸垫 气缸盖的工作条件是比较苛刻的，它要承受燃烧气体的高温高压作用。在柴油机气缸盖上要布置气门、气门座、进排气道、燃烧室以及冷却水道等等。设计气 缸盖时要注意以下几点 4： （ 1） 气缸盖要有足够的刚度，且刚度分布均匀，以保证气缸盖与机体上端面之间密封可靠。 （ 2） 要冷却好气缸盖，防止气缸盖温度过高及温度分部不均匀产生热应力过大。 （ 3） 布置好进、排气道。 （ 4） 气门机构及喷油器等部件的拆装应该方便。 气缸盖的具体结构型式是与燃烧室的型式、进排气道的布置以及冷却水路的组织等因素有关。 本机型的气缸盖为整体式，材料为优质灰铸铁，设有冷却水套，涡流室式燃烧室，气门导管孔，进、排气门座和进、排气门道，喷油器的座孔等。 气缸盖与气缸体之间的气体密封是一个复杂的问题，它不仅 要求适当的衬垫，而且要求机体大连水产学院本科毕业设计 第七章 2110 型 柴油机（涡流室）的机体组件 33 设计合理，有足够的刚度，同时压紧衬垫的气缸盖螺栓分布均匀，数量足够、位置合理。这样就可能以最底限度的预紧力保证可靠的密封。 气缸垫应满足下列要求：有一定弹性，能补偿被密封面的宏观和微观平面度，密封性好；有足够抗拉和抗剪强度，在高压燃气作用下不破损；有耐热和耐腐蚀性，在高温燃气和冷却水、机油作用下不变质；拆装方便，能重复使用 4。 本设计气缸垫是以扎空有毛刺的低碳钢板为骨架，两面覆上密封面料，再经表面防渗及防粘着处理而制成。 涡流室燃烧室的活塞顶与气缸盖之间的空间为主燃烧室，而在 气缸盖中的容积称为涡流室，既副燃烧室，它的容积约占整个燃烧室容积的 50% 70%。本设计涡流室为球形，主副燃烧室之间用一个通道连通，通道的截面积为活塞截面积的 2%，通道方向与活塞顶成一定角度并与涡流室相切。喷油器安装在涡流室里，燃料顺空气涡流方向喷射。 在柴油机中，为了减轻进气被预热的程度，进排气道通常布置在机体两侧。但本设计机型的进排气道布置在了一侧，其主要是受结构形式的影响，因为本机型的燃烧室为涡流室燃烧室，造成气缸盖体积比一般形式气缸盖体积大，为了使整机结构紧凑合理所以把进排气道布置在了一侧。 7.1.4 油底壳 本机型的油底壳用薄钢板冲压焊接而成。如图 7-3。用螺栓紧固在气缸体、飞轮壳和正时齿轮室盖下面，中间用软木垫密封。 油底壳的两个放油旋塞内压有磁铁块，。侧面装有机油尺，上面有三道刻线。 图 7-3 油底壳 7.1.5 其他部件 本机型采用轴针式喷油器，如图 7-4，喷油压力为 1205 Kg/cm。喷油泵为 型分列泵。调速器为机械离心全程式调速器。 a) b) 图 7-4 喷油嘴 大连水产学院本科毕业设计 第八章 2110 型柴油机（涡流室）的辅助系 统 34 第八章 2110 型柴油机（涡流室）的辅助系统 8.1 配气机构 8.1.1 配气机构的型式 配气机构的任务是实现换气过程，即根据发动机气缸的工作次序，定时地开启和关闭进、排气门，以保证气缸排除废气和吸进新鲜空气。 配气机构应满足以下要求 4： （ 1） 进、排气门的 面积 足够大，泵气损失小，配气正时恰当，在排气过程中能较好地排除废气，进气过程中能吸入较多的新鲜空气，因而使发动机具有较高的充量系数和合适的扭矩特性。 （ 2） 振动，噪声较小，并且工作可靠和耐磨。 （ 3） 结构简单，紧凑。 本设计配气机构的型式采用下置凸轮轴式。它的结构特点： （ 1） 凸轮轴装在曲轴箱内，而摇臂轴装在气缸盖上，两者相距较远，推杆较长。 （ 2） 凸轮轴距曲轴较近，两者之间采用正时齿轮传动。 8.1.2 配气机构的组成 配气机构由气门驱动组和气门组构成。气门驱动组由正时齿 轮、凸轮轴、气门挺柱、推杆、调整螺钉和锁紧螺母、摇臂、摇臂轴、摇臂轴支架等组成。气门组主要由气门锁片、气门弹簧座、气门弹簧、气门、气门导管、气门座等组成。 8.1.3 气门的布置 气门的功用是控制进气道和排气道的开启和关闭。分为进气门和排气门两种。 如图 8-1 所示。本机采用顶置式二气门，因为这种机构工作可靠，有助于结构的布置，尤其是进排气门能够保持燃烧室的密封性。进气门用铬钼耐热钢或铬 图 8-1 气门 硅耐热钢制造，头部尺寸为 50 毫米，排气门用铬硅钼耐热钢制造，头部尺寸为 45 毫米 .排气门 座用铬钼钒钢制造 ,用冷缩压配合的方法镶入 。 修磨气门座时 ,须用成形砂轮。气门座与气门锥面的研磨带宽度 1.6-2.0 毫米 .气门杆部为一光滑圆柱形，工作时，作为气门运动的导向面，沿气门导管内孔不断地进行往复运动。 8.1.4 气门导管 气门导管的功用是：作为气门往复运动的导向面，用以控制气门运动方向，使气门与气门座正确闭合，不致发生歪斜而造成漏气。 导管一般设计成没有任何台阶的圆柱形，以便用无心磨床加工。为了很好地引导气门，导管大连水产学院本科毕业设计 第八章 2110 型柴油机（涡流室）的辅助系 统 35 的长度最好为杆径的 7 倍。导管与气门杆之间的配合间隙应适当。间隙过小容易卡住，过大则 不利于杆和导管之间的热传导。气门杆与导管的间隙，进气门取 0.005 0.01 倍气门杆直径；排气门取 0.008 0.012 倍气门杆直径 4。 本设计气门导管采用铁基粉末冶金材料的壁厚为 3 的圆柱形结构，导管内直径 d1=10 ,导管外直径 d2=16 ，导管长 L=70 ，导管座套壁厚为 5 。 8.1.5 气门弹簧 气门弹簧的功用是：保证气门和气门座紧密贴合，防止气门在开闭过程中，因气门、挺柱和推杆等运动件的惯性力而产生彼此脱开现象。 本设计采用弹性极限和疲劳强度很高的 65Mn 作为气门弹簧的材料，并且进行表 面磨光、抛光或喷丸及镀刚、镀锌、发蓝、者黑等防锈处理。进、排气门都装有内外两个螺旋方向相反的气门弹簧。为防止因气门弹簧折断而造成气门落入气缸的事故发生，在气门杆上放置一个保险用的气门挡圈。 8.1.6 气门驱动机构 （ 1） 凸轮轴 如图 8-2 所示。凸轮轴是配气机构中主要驱动零件。凸轮轴采用下置的布置型式，由凸轮轴轴颈、进气凸轮和排气凸轮等构成。凸轮轴要有足够的韧性和刚度，采用特种铸铁制成，凸轮和轴颈的工作表面经热处理后精磨和抛光，以提高其硬度及耐磨性。 图 8-2 凸轮轴 （ 2） 摇臂与推杆 如图 8-3 所示。 摇臂是一个中间带有圆孔的不等长双臂杠杆，材料为球墨铸铁，摇臂头的工作面经表面淬火。其作用是将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆尾部使其推开气门。摇臂的前端部设有直径为 3mm 的油孔。推杆的作用是将凸轮轴经过挺柱传来的推力传递给摇臂，它是配气机构中最易弯曲的细长零件。为了减小质量并保证有足够的刚度，推杆通常采用无缝钢管制 成，内部采用实心结 图 8-3 摇臂 构且与同球形支座锻成一个整体，然后进行热处理。8.2 润滑系统 柴油机润滑系的任务是将定量，洁净，有适当温度的润滑油输送至各必要部位，它对柴油机的工作可靠性和耐久性有很重要的作用。主要是：减少零件的磨损和降低磨擦功；对润滑表面进行冷却和清洗；对特定的部位进行密封，减震，同时在油膜被吸附的地方起防锈作 11。 设计良好的润滑系统应该具有合理的布置，保证各种 使用条件下向发动机的特定部位供给压力，温度和数量适宜 图 8-4 润滑系统 大连水产学院本科毕业设计 第八章 2110 型柴油机（涡流室）的辅助系统 36 的机油，并能去除机油中含有的杂质。系统内还要有必要的调节和保护设备。所用部件应性能优良，可靠，结构紧凑，重量轻，并便于维修。 如图 8-4 所示。本设计润滑系供油方式采用综合润滑。即同时采用压力润滑和飞溅润滑两种方式，分别实现柴油机各摩擦表面的润滑。综合式润滑工作可靠，并可使整个润滑系统结构简化。此内燃机的润滑系统由油底壳、机油泵、机油滤清器等部件所 组成。采用湿式循环，这样就不需要吸油泵，使柴油机附属设备及整体布置大大简化。 8.3 燃油系统 8.3.1 燃油系统的要求 燃油系统是为了保证柴油机工作过程的正常进行，在高压下和严格规定的时间内将一定量的燃料，以雾状喷入燃烧室中，使它与空气能够 很好地混合，尽可能地完全燃烧，以达到最好的经济指标，故该系统必须具备下列要求 4： （ 1） 准确分配与柴油机负荷相适应的油量，过量的燃油及各缸油量不均匀都会使燃烧恶化，会使柴油机或个别气缸超负荷。 （ 2） 燃油要在规定的时间喷进燃烧室，过迟会使燃烧恶化，过早会使爆发压力超过允许值。 （ 3） 将燃油雾化并均匀分布于燃烧室内，以使其能迅速和空气混合。 上述要求很难全面满足，只能根据使用要求有所侧重。 燃烧系统主要由燃烧室和进气道，喷油泵和喷油器等组成。燃烧室的几何形状，它相对于气缸中心线的位置，以及它 与喷油之间的相互关系，对燃烧过程的完善以及柴油机性能的优劣极为重要，燃烧室亦同样影响着气流运动。 8.3.2 燃油系统的主要部件 本设计柴油机燃 油 系统是由燃油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器、机械离心式调速器及燃油管系等所组成。如图 8-5 所示。 （ 1） 喷油泵 本机采用 系列喷油泵，此系列比 B 系列喷油泵体积小、重量轻。其泵体分成上下体，柱塞为一左向斜槽，柱塞的尾部压配调节臂，它的圆 1-柴油箱； 2-粗滤器； 3-输油泵； 4-手油泵；头部 分安装在调节叉槽中。在出油阀紧座中置有 5-喷油泵； 6-低压油管； 7-系滤器； 8-放气螺 减容器 ， 并有铜垫圈作为高压密封用。油量控制 钉； 9-喷油器； 10-回油泵； 11-限压阀 机构是由油门拉杆、调节叉、调节臂所组成，称 图 8-5 燃油系统 拨叉式油量控制机构。当柴油机工况变化时，由于调速器的作用而拉动油门拉杆作左右移动，从而改变柱塞与柱塞套的相对位置，即可改变供油量。 （ 2） 喷油器 喷油器是柴油机燃料供给系的一个重要部件，燃油的雾化质量和混合气的良好形成，均与喷油器有直接关系 。喷油器按结构形式右分为开式和闭式两大类。 本机采用闭式中的轴针式喷油器。 大连水产学院本科毕业设计 第八章 2110 型柴油机（涡流室）的辅助系统 37 （ 3） 输油泵 输油泵的功用是保证低压油路中柴油的正常流动，克服柴油滤清器和管路中的阻力，并以一定的压力向喷油泵输送足够量的柴油，输油量应为全负荷最大供油量的 3 至 4 倍。输油泵的结构型式有很多，常见的有活塞式、转子式、滑片式和齿轮式等几种。 本机采用转子式输油泵。手油泵由手油泵体、手柄、手油泵杆及手油泵活塞等组成。其作用是当柴油机长期停放后，重新起动时向燃油供给系统内供油。使用前，先将喷油泵的放气螺钉拧开，再将手油泵的手柄旋开，然后 往复抽按手油泵，即可向燃油供给系统内供油，并将其中的空气驱除干净。之后拧紧放气螺钉，旋紧手油泵手柄，再行起动发动机。 （ 4） 调速机构 调速机构的主要部件为调速器，其作用是根据柴油机负荷的变化，自动地调节喷油泵的供油量，以保证柴油机在各种工况下稳定运转。现在应用最为广泛的是机械离心式高速器，按其作用的范围不同，可分为两速高速器和全速高速器。 本机采用两速高速器。两速高速器可实现起动加浓、稳定怠速、正常工作时的油量调节和限制超速。 8.4 冷却系统 柴油机工作时，气缸内燃烧气体的温度很高，如果不对发动机采 取必要的冷却措施，将不能保证其正常工作。冷却系的任务就是使发动机得到适度的冷却，从而保持在最适宜的温度范围内工作。 柴油机的冷却要适度。根据本设计柴油机的特点，冷却方式采用水冷，且为闭式强制循环冷却。这种冷却系统，可使进水温度适当的提高，使柴油机得到较好的经济指标，冷却水温差较小，使柴油机受热零件工作温度比较稳定，工作过程中冷却水密闭在系统内部进行循环，消耗水量少，同时可保持冷却水的清洁，提高冷却的可靠性和冷却系统各部件的使用期限。 冷却系统是由水套、水泵、风扇、散热器、水管、水温表、感温器、节温器、百叶窗 等组成。 8.5 起动系 考虑到技术的可能性和经济的合理性，柴油机的起动系统应满足下列要求： （ 1） 规定的环境温度下，都能可靠起动。 （ 2） 起动迅速，并能按规定起动次数连续起动。 （ 3） 操作便利，维修简便。 （ 4） 结构简单，体积小，重量轻，成低。 柴油机不能依靠自身的力量从停车状态下开始运转，必须用外来的能量转动曲轴，即依靠起动系来完成 。 本设计柴油机起动方式采用电力起动。起动系统由起动电动机、蓄电池、电磁式起动开关和起动按钮等所组成。 大连水产学院本科毕业设计 第九章成果与展望 38 第九章 结论与建议 9.1 结论 本次设计 主要是对柴油机整体设计的一次模拟训练，通过整个设计过程了解柴油机设计的一般步骤与方法，明确柴油机的参数选择范围和热力学与动力学计算的过程，基本理解柴油机各个系统的设计要求与工作原理，和选型、选材的原则与方法，以及一些注意事项等。 本课题同时深入研究、设计了涡流室与主燃烧室活塞顶的形状与结构。本设计采用了纯球形涡流室，和双凹坑式带有导流槽的活塞顶结构。由于当今社会发展的非常迅速，人们的生活水平有了极大的提高，所以，人们对汽车、轮船等的需求量也是与日俱增，随之而来的就是空气污染越来越严重，温室气体排放量也越来越 大，造成了环境污染、全球变暖等一系列恶劣的影响，为了改善这一现状，我们就不得不从如何改善燃料的燃烧质量这一方面着手了。然而只有使燃料燃烧的更加充分才能更加有效的降低污染物的排放量，采用涡流室燃烧室对提高燃烧质量，降低污染物排放量等方面都有很大帮助。因为当燃料喷入涡流室燃烧后，燃料将被形成 有组织的强烈的压缩涡流保证了较好的混合气质量 ,当活塞在上止点附近时，从涡流室中喷出的高温燃气，空气及未燃的燃料，经导流槽分成两股，在凹坑中形成两个强烈旋涡，随着活塞下行，两个旋涡越出凹坑，扩展到整个主燃烧室，从而加强了主燃烧 室的混合和燃烧。 这样就很好的改善了排气质量，减少了污染。 9.2 建议 近几十年来，基于提高汽车发动机动力性、经济性和降低排污的要求，许多国家和发动机厂商、科研机构投入了大量的人力、物力进行新技术的研究与开发，特别是电子技术的发展与普及以及预测模型的不断完善，使内燃机获得了新的发展。这些技术和新方法，有的已在内燃机上得到应用，有些正处于发展和完善阶段，有可能成为未来内燃机技术的发展方向。 结合本次设计的重点内容谈谈有关内燃机燃烧室的发展方向。汽油机的燃烧室主要采用高压缩比的紧凑形燃烧室，辅以快燃技术。适宜 于稀燃和分层充量燃烧的汽油机有望获得进一步的发展。柴油机则以涡流室燃烧室为主流，在组织进气涡流和挤流基础上，充分利用燃烧室形状形成的次涡流和湍流以改善燃烧，近年来取得了较好的进展，是柴油机发展的一个趋势。先进的三维模拟技术（如 KIVA）将在燃烧室设计方面发挥重要作用。 大连水产学院本科毕业设计 致谢 39 致谢 本设计及学位论文是在导师杜兴涛老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他渊博的知识、缜密的思维、严谨的治学和工作作风，勇于开创、求实向上的精神令我受益匪浅。在整个本科学习、课题研究和论文撰写期间，导师在学习上给予了我无微不至 的关怀，为我顺利完成论文提供了很多便利条件，在此向导师表示衷心的感谢！ 在此，我还要感谢在一起愉快的度过本科生活的热动 05 班的全体同学，正是由于你们的鼓励和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我许多的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意 ! 大连水产学院本科毕业设计 参考文献 40 参考文献 1周龙保 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0.167 0.165 0.164 330 40 0.298 0.295 0.291 0.288 0.286 0.284 320 50 0.449 0.444 0.439 0.434 0.431 0.427 310 60 0.617 0.610 0.604 0.599 0.594 0.590 300 70 0.796 0.788 0.781 0.774 0.768 0.763 290 80 0.978 0.969 0.951 0.954 0.948 0.943 280 90 1.156 1.147 1.139 1.132 1.125 1.119 270 100 1.325 1.316 1.308 1.301 1.295 1.289 260 110 1.480 1.472 1.466 1.458 1.452 1.447 250 120 1.617 1.610 1.604 1.599 1.594 1.590 240 130 1.734 1.729 1.724 1.720 1.716 1.713 230 140 1.831 1.827 1.823 1.820 1.818 1.815 220 150 1.905 1.909 1.901 1.899 1.897 1.896 210 160 1.958 1.957 1.956 1.955 1.954 1.954 200 170 1.989 1.989 1.989 1.989 1.989 1.989 190 180 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 180 a 0.312 0.296 0.278 0.263 0.250 0.238 a 附表 4 在不同的 值时，与 a 相 对应的 x/ r a 符号 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 符号 1/ a 0 + 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 - 360 10 + 0.227 0.224 0.221 0.218 0.216 0.214 - 350 20 + 0.443 0.437 0.432 0.427 0.423 0.419 - 340 30 + 0.637 0.629 0.622 0.615 0.609 0.604 - 330 40 + 0.799 0.790 0.780 0.775 0.768 0.762 - 320 50 + 0.924 0.915 0.906 0.898 0.891 0.885 - 310 60 + 1.007 0.998 0.990 0.983 0.977 0.971 - 300 70 + 1.045 1.038 1.032 1.027 1.022 1.018 - 290 80 + 1.041 1.037 1.034 1.031 1.029 1.027 - 280 90 + 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 - 270 100 + 0.929 0.932 0.935 0.938 0.941 0.943 - 260 110 + 0.835 0.841 0.847 0.852 0.857 0.861 - 250 120 + 0.725 0.734 0.742 0.749 0.755 0.761 - 240 130 + 0.608 0.617 0.626 0.634 0.641 0.647 - 230 140 + 0.486 0.495 0.503 0.511 0.518 0.524 - 220 150 + 0.363 0.371 0.378 0.385 0.391 0.396 - 210 160 + 0.241 0.247 0.252 0.257 0.261 0.265 - 200 170 + 0.120 0.123 0.126 0.129 0.131 0.133 - 190 180 + 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 - 180 a 符号 0.312 0.295 0.278 0.263 0.250 0.238 符号 大连水产学院本科毕业设计 附录 42 a 附表 5 在不同的 值时，与 a 相对应的 x/ r2 a 1/ 符号 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 符号 1/ a 0 + 1.312 1.294 1.278 1.263 1.250 1.238 + 360 10 + 1.278 1.261 1.246 1.232 1.220 1.208 + 350 20 + 1.178 1.165 1.152 1.141 1.131 1.122 + 340 30 + 1.022 1.013 1.005 0.997 0.991 0.935 + 330 40 +