1、 课题名称 378 柴油机设计（机体） 学生姓名 专业班级 课题类型 工程设计 指导教师 职称 课题来源 生产 1.设计（或研究）的依据与意义 中国作为一个农业大国，其机械化程度自改革开放以来有了较大的发展，尤 其是在近年国家的重农，强农政策的大力推动下，农村经济得到了长足的发展， 购买力得到了空前的提高。随着农村基础设施的建设，国家民生工程建设等因素 的影响，国内农用工程机械产品需求迅速增长，因此农业机械应用潜力巨大。国 内农用机械的配套动力要求动力充足，可靠性高，经济性好且兼顾排放性能，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。 直列 4 冲程三缸柴油机与目前国内同类型发
2、动机相比有以下三大优势： 1、柴油机依靠活塞压缩缸内混合气（柴油和空气） ，使其燃烧完成做功。汽 油机则是把混合气（汽油和空气）送入汽缸，依靠火花塞点燃使其完成做功。柴 油机相比汽油机没有点火系统，构造相对简单，机器可靠性较高。与汽油车相比， 柴油车的能源效率高，就是我们通常说的力量大，爬坡能力也更强，通常柴油发 动机与汽油发动机相比热效率高 30%，因而从节约能源、降低燃料成本角度讲， 柴油发动机的推广使用具有重大意义；柴油发动机的转速较低，气缸燃烧的温度 也就相对较低，机件磨损相对也小；柴油车没有复杂的高压点火系统，所以发动 机的故障率也相对较小。因此柴油机单位功率燃油消耗低，热效率高、结
3、实、经 久耐用、寿命长恰好适用于农业。 2、作为三缸柴油机它较之四缸机结构简单、制造成本低、重量轻。与两缸机 相比，若三缸的总排量跟两缸的总排量差别不大的话其油耗也相差不大但是三缸 机的稳定性要高于两缸机，而且噪音也相对较小。 3、作为直列式发动机，它的所有气缸均肩并肩排成一个平面，缸体和曲轴结 构简单，且使用一个缸盖，制造成本低，稳定性好，尺寸紧凑，适合于农业机械。 本次设计的是自然吸气，直列四冲程，水冷直喷式 378 柴油机，12h 标定功 率 20kw （3200r/min） ， 燃油消耗率248g/(kw.h)。 发动机的机体采用整体铸造， 设有湿式缸套，因此冷却效果较好。为了增大强度
4、和刚度，机体采用龙门式 结构。气缸缸心距相等为 100mm。铸造的油底壳分为两部分，用螺钉连接， 可便于发动机的保养。 2.国内外同类设计（或同类研究）的概况综述 机体是整个发动机的骨架和外壳，各种零部件和辅助系统都安装在其上，它 的强度和刚度很大程度上决定了发动机的工作可靠性、耐久性、燃油经济性、排 放性能和工作噪声等。因承受高温高压气体力的作用以及零部件的扭曲和振动， 机体的工作状态非常复杂，为保证机体有足够的刚度和强度，需要合理的结构设 计良好的材料性能和适当的冷却措施。 国内外对机体的研究一般集中于以下的几个方面：材料的选择；铸造、切削 加工的新突破以及运用实效和孕育处理等改善逐渐性能
5、；运用有限元分析软件及 各种数值计算方法使机体轻量化并进行有效的应力分析，从中找到最危险的部位 进行优化，使结构更趋合理；运用 CFD（计算流体力学）及仿真模拟技术对机体 的传热、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， 并充分考虑各种情况下的边界条件来优化产品设计。 04 年在欧洲上市的一款新雅阁用 ASCTC(先进的半固体铸造工艺)压铸出一种 半铝制机体。这种机体相比于传统灰铸铁机体，重量减轻了 30%，而且发动机噪 声更小。 06 年 OEM（南德原设备制造商）用增加发动机中镁合金比例来减轻发动机的 重量。这不仅对整车的重量产生积极的影响，而且会改变重量分布（降低前
6、桥负 荷）从而带来更好的车辆动态操纵性能。 另外，现在欧美有些公司研发出用分区铸造的方法来铸造机体，如用儒墨铸 铁(GJV)与片墨铸铁（GJL）组合生产铸铁缸体。他们用强度较高的 GJV 材料用在 曲轴箱区域，用摩擦性能好，切削加工性能理想的 GJL 用在汽缸区域。综上可以 看出，市场上占主流的铸铁机体正在逐渐减少，而铝镁合金压铸机体正在增加， 而且目前国内铝机体中绝大多数都在滑动面采用铸铁缸套。 柴油机的大功率，低排放，良好的电子控制等显著优点将使柴油发动机在新 的时代有长足的发展。现在全球各大厂商正致力于新型绿色环保柴油机的研发， 在氮氧化合物（NOx）和颗粒物（PM)的排放方面将得到近一步改善。而起关键是 在燃油的精确配置和废气的后置处理，各种的电子新科技将运用到新一带柴油机 上。在混合动力方面柴油机也有起应用特点，高扭矩配合电动汽车的快速响应和 低 C0 排放， 将是一种很不错的选择。 而且柴油机普及也得到了各国政府的普遍支 持和政策鼓励，柴油机技术的开发和技术更新日新月异。所以在今后的工程机械 以及汽车业，柴油机将得到更普遍的应用。 3.课题设计（或研究）的内容 1） 此
