内燃机设计重点整理

第一章内燃机设计总论1. 内燃机设计的主要指标1）动力性指标：主要包括有效功率、转速和转矩_ p V in p -c -i - D2me hme m有效功率的计算式：1 300TT式中，Pme为平均有效压力；y为活塞平均速度，Vh为单缸工作容积，i为汽缸数，n为转速，D为气缸直径，t为冲程数。川2）经济型指标：燃油消耗率，燃油消耗率的公式为b = B xi03 = 3-6 x 106 =工e P Hu门.门式中：机械效率门=有效功率指示功率3）可靠性和耐久性指标：可靠性是指在规定的运转条件下，规定的时间内，具有持续工作，不会因为 故障而影响正常运转的能力；耐久性是指从开始使用起到大修期的时间。4）质量尺寸外形指标：质量、尺寸外形尺寸是评价设计的紧凑性和金属利用程度的指标。5）低公害指标：包括噪声和有害气体排放2. 内燃机主要参数的选择？1）平均有效压力p:平均有效压力与混合气形成的方法、燃料的种类、燃烧和换气过程的质量、进me气温度和压力以及机械效率等有关。提高P的途径：提高充气效率；提高指示热效率；提高机械 me效率；调整燃油系统；采用增压或提高空气密度。2）活塞平均速度y : y是表征发动机强化程度的主要参数。y =邑式中：S为活塞行程（mm），nm mm 30为发动机转速（r/min）；3）汽缸直径D和冲程数S：气缸直径D加大，有效功率Pe以直径的平方的速度增加，但是惯性力也 以直径的平方增加，导致振动和机械负荷加剧，还会使发动起气缸、活塞组、气缸盖、气门等零件 的热负荷加重。4）缸径比S/D： S/D增加导致活塞的平均速度y增加，磨损加速，寿命降低。第二章：曲柄连杆机构的受力分析1. 活塞的运动规律？=G - cos a ）+ 1G - cos 2a ）（简化后的公式由一阶和二阶量组成） 4（2）活塞速度：v =半=r（sin 0；+ cos 盎崩）=sin a + sin 2a2（3）活塞加速度：dv w cos（+" . COS2 CdJ =g 一- +只 一7 dtcos p cos=cos a + 入 cos 2 aX < 时：a = 0 n = 1 4 人 < 0 n j = 1 + 人4d a 2maxa = 180。 n = 1 4X > 0 n j. =G X）X>L 时：a = 0。 n ' '=1 4 X < 0 n j = 1 + X4d a 2maxa = 180。 n d = 1 4X < 0 n j =G X）2. 活塞受力分析？曲柄连杆中的作用力分为：气体作用力§,惯性力（往复惯性力与和旋转惯性力已），合成力 F。下标j表示往复，r表示旋转。（1）合成力表示为=与+七，则侧向力心和连杆力乩为Fl = -= F tan 步cos,;（2）连杆力在曲柄销处又分解为垂直于曲柄半径的切向力和沿曲柄作用方向的径向力魄。Ft = Fl sin （ + 声）=sin （a + 旧）死=死 cos（ar +=cos（ar +cos 贞cos §规定其与*同向为正，死指向圆心为正，转矩顺时针为正。M = Ftr = F 皿 S +罚单缸转矩为吹&翻倒力矩M=-M（3）气压力马二（4一）a" N （式中弓气压力（MPa）, *为大气压力（MPa）； A为活塞面积（您'）。(4)往复惯性力:孔=(cos + cos 2a) = C(cos a + AcQs2a) = % + 鸟'(5)旋转惯性力:耳=必=版+妇杼4.直列六缸机的发火顺序是1-5-3-6-2-4,相位角分别为240,480,120,600,360第三章：内燃机的平衡1. 静平衡与动平衡的定义？静平衡：旋转质量的离心力的合力为零，即系统的质心(重心)位于旋转轴线上。动平衡：在离心力 合力为零的基础上，合力矩也为零。2. 作业题：图解法分析内平衡动平衡()第五章：曲轴飞轮组设计1. 曲轴形状复杂、应力集中现象相当严重，哪些地方最为严重？(可能会出填空题)曲柄全曲颈的圆角过渡区、润滑油孔附近以及加工粗糙的部位2. 设计曲轴时，应保证它有尽可能高的弯曲刚度和扭转刚度。3. 曲轴润滑供油有集中供油和分路供油两种，中高速采用第二种4. 力、力矩的分解合成？ P103图3-4第五章曲轴飞轮机构1. 提高曲轴强度的结构措施和工艺措施？结构措施：加大轴颈重叠度；加大过渡圆角；采用空心轴颈；卸载槽工艺措施：圆角滚压强化；轴颈和圆角表面同时进行淬火；喷丸强化；氮化处理2. P201单元曲拐上的受力简图3. 图514曲柄受力及应力分布简图第六章连杆组的设计1. 连杆的最大拉伸载荷出现在进气行程开始的上止点附近，最大压缩载荷出现在膨胀冲程开始的上止点 附近。2. 为连杆结构轻巧的条件下有足够的刚度和强度，一般多采用精选含碳量的优质中碳钢结构45模锻。中碳合金钢：40Cr、40MnB等；一般用于强化发动机，高强度合金钢：42CrMo、18Cr2Ni4WA,用于高强化发动机；铸铁：球墨铸铁，应力敏感性小，应用于某些小功率发动机；第七章内燃机滑动轴承的设计1. 对瓦背的工作要求？粘结性要好，有一定的机械强度，有足够的屈服极限2. 由金属瓦背和减摩金属层构成的滑动轴承工作可靠、运转平静、使用维修方便、成本较低，已经广 泛用于高速内燃机中。3. 常用的轴承材料？硬基体加软质点：铜铅合金、高锡铝合金软基体加硬质点：白合金、低锡铝合金4. 轴心轨迹图对内燃机设计的意义？1) 可以作为判断轴承实现液体润滑情况的重要依据：有轨迹曲线图可以找到一个循环中的最小的最 小油膜厚度值及延续时间。2) 帮助分析研究轴承损坏的原因，改进结构设计。3) 合理布置油孔、油槽位置，使润滑油供应通畅4) 实现轴承润滑的最佳设计第八章活塞组设计1. 活塞的工作条件？机械负荷；热负荷；活塞与活塞销之间变形不协调；高速滑动摩擦，润滑不良2. 对活塞材料的要求？(1) 机械强度好：尤其是热强度好，300400°C高温甚至更高一点的温度下具有良好的机械性能；(2) 导热性好，吸热性差，热膨胀系数小；(3) 减摩性好，耐磨、耐腐蚀；(4) 比重小，工艺性好，价格适中