2110柴油机机体设计开题报告.doc

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院：车辆与动力工程学院 2011 年 3 月 25 日课题名称2110柴油机设计(机体)学生姓名李鹏飞专业班级热发072课题类型工程设计指导教师刘建新职称教授课题来源生产1. 设计（或研究）的依据与意义随着科学技术的进步和人们对柴油机性能要求的不断提高,现代柴油机正朝着高强化、轻质量、低油耗、工作可靠、寿命长、低有害物排放、低噪音、便于使用和维修等方向发展。中国是一个发展中国家,机械化程度自改革开放以后有了较大进步,但与发达国家差距仍然很大。国内机械配套动力一般要求动力充足、可靠性好、寿命长等。柴油机以其低速扭矩大、经济性好、可靠性高等优点占据了主流。目前,柴油机技术发展的重点是加快开发与配套主机更加适应的节能、节材和高可靠性的新一代机型；现有产品提高可靠性和改善噪声、烟度等强制性指标是当务之急。2110柴油机由于价格便宜、性能优良、使用方便等优点，市场前景非常广阔，在农用机械、工程机械、汽车工业、船舶机械、电力工业等方面都有着极其重要的应用。相对于单缸机来说，同排量的两缸机由于双缸往复运动及回转运动零件的质量小，因而运动惯量小，且由于双缸机的爆发次数是单缸机的两倍，因此，发动机回转时的扭矩变动幅度小，顺畅平稳，体现在性能上则双缸机的振动较单缸小，排气噪声也明显低于单缸机。对于四缸机来说，气缸直径超过100mm时往复惯性力很大，发动机振动很剧烈。三缸机由于本身的结构特性，其振动剧烈的问题没有得到过根治。因此没有在特殊要求时一般采用两缸机就能满足大多数用户的使用要求。在现代柴油机的发展进程中,两缸机占着极其重要的地位.它的发展将会对农业,经济等产生不可估量的作用.2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述高功率密度、高速、轻型化是柴油机的发展方向，机体作为体积最大的发动机部件，必须要有足够的强度和刚度。在强化程度一般的中小型高速内燃机中，机体的结构基本上都能满足强度的要求，但往往会出现不同程度的刚度的问题。机体刚度不足会产生较大变形，进而造成缸套失圆、气缸密封失效、主轴承孔失圆、摩擦加剧等后果，严重时会影响曲轴对气缸中心的垂直度；除此之外机体刚度不足还会使机体主要表面产生过大的变形及振动，从而激发强烈的噪声。因此提高机体刚度的研究成为中小缸径发动机机体设计的重点。国内外对机体的研究一般集中在以下几个方面：机体的选择，铸造，切削加工方面的新突破以及运用时效和孕育处理等措施来改善性能；运用有限元分析软件及各种数值计算方法使机体结构更加合理；运用CFD及仿真模拟技术对机体传热，凝固过程，温度场，流场，应力场等多方面进行分析和模拟仿真计算，并充分考虑到边界条件，从而优化设计。比如，04年欧洲上市一款新雅阁，用ASCTC（先进的半固体铸造工艺）压铸出一种半铝制机体。这种机体相对于传统灰铸铁机体，重量减轻33%而且发动机噪声更小。06年OEM（南德原设备制造商）增加了机体中镁铝合金比例，这不仅减小了整体质量而且使机体质量分布更加合理。另外，现在欧美有些公司研发出用分区铸造的方法来制造机体，如蠕墨铸铁（GJV）片墨铸铁（GJL）组合生产铸造机体。他们将强度较高的GJV材料用在曲轴箱区域，将摩擦性能，切削加工性能优良的GJL材料用在气缸区域。这样生产出来的机体有很好的综合性能。近年来有限元法技术在内燃机零部件的结构设计应用方面发展迅速，许多软件已具有优化功能，如Ansys、Tosca Hyperworks、Ideas等，在优化方法上也发展出了形状优化、尺寸优化、拓扑优化等诸多方法。比如使用形貌优化的方法，以提高油底壳某阶固有频率为目标，优化油底壳的压痕筋布置，降低油底壳的噪声辐射。随着优化技术的进步，不仅应力、变形、频率、材料性能等可以作为响应量，还可以考虑加工制造环节及生产成本等因素，这都大大拓展了优化设计的应用领域。 但是在机体的优化设计方面，由于其结构和受力的复杂性，现代优化设计方法的应用相对还是较少，主要使用拓扑优化进行机体的轻量化设计。目前更多机体优化设计还是在有限元分析的基础上，凭借设计者的经验进行的改进，所得到的只是可行性设计而谈不上最优设计。总的来说，机体的设计是在不断前进的，设计理念在不断更新。国内机体设计理念有所欠缺，与国外差距尚大，需要不断学习外国先进技术。3. 课题设计（或研究）的内容 1、整机性能指标与结构参数选取 整机主要性能指标及结构参数的选择与论证。 2、专题设计 绘制机体零件图，说明设计思想、结构特点及其参数确定的依据。 3、编程计算 缸盖螺栓设计计算及说明。 4、翻译外文一篇（不少于1万字符）。 5、撰写不少于1.2万字的说明书。4. 设计（或研究）方法本次毕业设计是通过对柴油机整体性能指标及结构参数的选择与论证，对柴油机相关尺寸进行计算，并用计算机绘图设计。、设计要求：1)最佳使用性能，包括最佳的动力性能、最小的外形尺寸、最轻的总质量，能满足各种特定用途对发动机性能的要求。2)最佳的经济性能，主要包括最佳的使用经济性、最佳的制造经济性、最好的可靠性和最长的使用寿命。3)最佳的环保性能，目的在于减少有害物质的排放。5. 实施计划第5周： 查阅资