汽车发动机设计,课程设计

1、武汉理工大学汽车发动机设计课程设计说明书武汉理工大学汽车发动机设计课程设计说明书- -活塞环数取决于密封的要求，目前四冲程发动机通常采用两道气环和一道油环。环的轴向高度应尽可能减小，这样可以减少摩擦损失，一般情况下，气环的轴向高度为23mm，油环的轴向高度为45mm。取气环的轴向高度C=C=2mm，油环的轴向高度12C=4mm。3环岸的高度b要求用足够的强度，一般情况下，第一环岸b=(1.52.5)C,b=112(12)C。取第一环岸b=1.5C=1.5x2mm=3mm，第二环岸b=1.25C=1.25x2mm=2.5mm。21122所以环带高度H=C+b+C+b+C=(2x2+3+2.5+4

2、)mm=13.5mm311223625活塞顶部厚度5的确定活塞顶部厚度应根据活塞顶部的应力、刚度以及散热要求来决定。6=(0.060.1)D，四行程机6值大多数取下限。取6二0.07D二0.07x61二42mm活塞裙部的设计活塞裙部是指活塞头部最低一个环槽一下的那部分活塞。活塞裙部结构设计中得基本思想，是如何在发动机不同工况下如何保持它与气缸间有最合适的间隙。活塞横截面形状为了使活塞在工作时，活塞裙部能接近正圆形与气缸相适应，应将活塞裙部的横截面设计成椭圆形，并使其长轴与活塞销孔轴线垂直。常用的椭圆规律有：单椭圆规律和双椭圆规律。其中，单椭圆规律的活塞裙部形状，可以按设计，e=(D-d)(1-

3、cos29)/4E表示裙部削薄量；D-d=A，表示活塞裙部的椭圆度。椭圆度的具体数值在不同的发动机中很不相同,平均每100mm缸径在0.30.5mm之间。在此选取单椭圆规律来设计活塞的裙部形状，取A=0.24mm活塞与气缸的配合间隙活塞各部分与气缸之间的间隙是不同的。最重要的是活塞顶部的间隙和垂直于销孔方向的裙部间隙。减少活塞顶部的间隙可以降低活塞头部及第一环的热负荷，减少裙部的间隙可以降低发动机的噪声。活塞顶部间隙：共晶铝硅合金约为0.006D，取0.366mm；活塞裙部间隙：共晶铝硅合金约为0.0014D,取0.084mm活塞质量活塞质量mp由活塞顶部质量m和活塞裙部质量m两部分构成。12

4、取活塞顶部壁厚为10mm，则活塞顶部的质量为：m=1p兀D2-(D-d)2(H+h)=2.69x兀(612一412)x(13.5+4.88)=79.26gm=1TOC o 1-5 h z44000取活塞裙部壁厚为4mm，则活塞裙部的质量为:x35.7=68.75gm=P兀D2-(D-8)2x35.7=68.75g242所以总得活塞质量为m=m+m=79.26+68.75=148.01gp127活塞销的设计活塞销在设计时应尽量满足下列要求：（1）在保证足够的强度和刚度的条件下具有最小的质量；（2）外表面耐磨，而内部冲击韧性好；（3）具有足够的承压面积。此外，活塞销座与顶部间应设置将强筋，以减少活

5、塞裙部的变形。将强筋多采用双筋支撑，双筋支撑角等于连杆的最大摇摆角。活塞销材料的选择活塞销的材料一般为低碳合金钢，在此选取20Cr，密度p=7.83g/cm3活塞销与销座尺寸的确定（尺寸参考标准为杨连生版内燃机设计page318）活塞销座在裙部的位置一般为H=（0.450.65）D，取H=0.50D=0.5x61=30mm22活塞销外径d/D=A的范围是0.250.30，取A=0.28，则d=0.28x61二16.47mm活11塞销外径d也为连杆小头孔内径d。11活塞销内径d=（0.650.75）d，取d=0.7d=0.7x16.5二11.55mm2121活塞销长度l二（0.700.85）D，

6、取l=0.75D=0.75x61=45.75mm活塞销与销座的配合此处选用全浮式活塞销。全浮式活塞销结构中，活塞销在工作状态与销座孔和连杆小头衬套之间都是间隙。全浮式活塞销两端由装在销座孔中得活塞销挡圈定位。活塞销挡圈与销之间有0.130.25mm的轴向间隙。活塞销挡圈槽底径对销孔轴线的圆跳动不大于0.30mm。活塞销与连杆小头衬套之间的间隙以及活塞销与销座孔之间的间隙（0.00030.0005）d范围内。一般汽油机在0.00250.0075mm之间。全浮式活塞销在装配时，1应把活塞加热到一定的温度（7080C）然后推入活塞销孔中，以免销孔这一精加工表面。7.4活塞销质量m3活塞销的质量为：m

7、=pK（d1-d/）l二7.83xK（16.472-11.552）%33.75二28.60g3440008连杆的设计连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷。因此必须保证连杆具有足够的疲劳强度和结构强度。8.1连杆材料的选择连杆材料应具有较高的疲劳强度和冲击韧性。在此选用45号钢，密度p=7.85g/cm38.2连杆主要尺寸的确定由于曲柄半径r=27.5mm，已选取九二0.275r27.5所以连杆长度：1=100mm九0.2758.2.2连杆小头尺寸的确定（数据参考标准为杨连生版内燃机设计page229）连杆小头孔内径d=16.4mm1连杆小头孔内径（加轴瓦）d=（1.051.15）d

8、1取d=1.1d=1.1x16.4=18.04mm1连杆小头外径D=（1.21.35）d,取D=1.30d=1.30 x18.04=23.21mm11连杆小头宽度B般取B=（1.21.4）d，取B=1.3d=1.3x16.4=21.3mm111118.2.3连杆大头尺寸的确定连杆大头内径D=（0.550.65）D，取D=0.60D=0.6x61=36.6mm22连杆大头内经（加滚针轴承）Dt=（0.60.68）D，取D工=0.68D=0-68x61=42mm22连杆大头外径C=（1.21.25）Dt，取C=1.2D工=1.2x42mm=54mm22连杆大头宽度B=（0.60.7）D，取B=0.

9、65D=0.6x36.6=22mm22228.24连杆杆身尺寸的确定连杆杆身为工字梁，对于汽车发动机，B初步值可按经验公式求出B二v61x55=9.65,取宽度B=10mm6连杆小头质量m兀（D兀（D一叩B=7.85x竺丄吐44000 x21.3=35.34g连杆小头质量为：m=p4459心得体会在这次课程设计中，收获很多。课程设计的过程中。我将许多没来得到领会的理论知识、关键内容进行了回顾，在实践中加以运用，更是令我印象深刻。深切体会到课程设计并非以前所想象的那样纸上谈兵。所用理论、公式都是为实践操作而诞生的。可以说是对我所学知识的一次很好的巩固和回忆。在设计过程中，我通过查询各种工具书，求

10、教于老师，在摸索中学习了曲柄连杆机构的设计方法，了解到了设计中需要解决的问题。在实践中将各门学科的知识融会贯通，同时，在实际应用中也提高了自己的作图能力以及用excel处理数据和绘制图形的技能。通过学习也了解到了国内外发动机的差距以及目前发动机设计的现状，开阔了我的视野，同时使我对发动机原理及内部结构有了更加深刻的认识，也提高了自身的技能水平。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打

11、下坚实的基础说实话，课程设计真的有点累然而，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这3周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了一中”春眠不知晓”的感悟。通过这次课程设计，我更加深刻低认识到了汽车发动机和摩托车发动机在活塞连杆组件上的区别。在摩托车发动机中，连杆大头和曲轴销配合的地方选用了滚针轴承，保证其在高速条件下能达到工作要求。这三周虽然不长，可是我学到的知识远远超过了课本，我不但提高了单独思考的能力，也学会了查找资料的基本能力。总之，这次课程设计虽然任务繁重，可是坚持不懈就会收获良多。10参考文献杨连生.内燃机设计.北京：中国农业机械出