《汽车发动机设计》课程设计-10kw曲轴设计

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1、 0 学学 号：号： 题题 目目 10KW 四冲程汽油机曲轴设计 学学 院院 汽车工程学院 专专 业业 热能与动力工程 班班 级级 姓姓 名名 指导教师指导教师 2014 年 11 月 21 日 1 目录 目录 . 1 0. 前言 4 1. 1汽油机结构参数 4 1.1初始条件 . 4 1.2发动机类型 . 4 1.2.1冲程数的选择 . 4 1.2.2冷却方式 . 4 1.2.3气缸数与气缸布置方式 . 5 1.3基本参数 . 5 1.3.1行程缸径比 S/D 的选择. 5 1.3.2气缸数 i、气缸工作容积 Vs、缸径 D 的选择 5 2热力学计算 . 7 2.1热力循环基本参数的确定 .

2、 7 2.2各过程的热力学计算 . 7 2.2.1.绝热压缩起点 7 2.2.2绝热压缩过程 . 8 2.2.3定容燃烧过程 . 8 2.2.4绝热膨胀过程 . 8 2.3 P-V 图的绘制 . 8 2.4 P-V 图的调整 . 9 2.5 P-V 图的校核 . 10 3运动学计算 . 11 3.1曲柄连杆机构的类型 . 11 3.2连杆比的选择 . 11 3.3活塞运动规律 . 11 3.3.1活塞位移 . 11 3.3.2活塞速度 . 12 2 3.3.3活塞加速度 . 13 3.4连杆运动规律 . 13 3.5P-V 图向 P-图的转化 . 14 4动力学计算 . 15 4.1质量转换

3、. 15 4.2作用在曲柄连杆机构上的力 . 15 4.2.1气缸内工质的作用力（气体压力） . 16 4.2.2曲柄连杆机构的惯性力 . 16 4.2.3作用在曲柄连杆机构上的力 . 17 4.3发动机的转矩 . 20 5曲轴组零件结构的设计 . 21 5.1曲轴的工作条件、结构形式和材料的选择 . 21 5.1.1曲轴的工作条件和设计要求 . 21 5.1.2曲轴的结构形式 . 21 5.1.3曲轴材料 . 22 5.2曲轴主要尺寸的确定和结构设计细节 . 22 5.2.1曲柄销的直径 D2 和长度 L2. 22 5.2.2主轴颈的直径 D1 和长度 L1. 22 5.2.3曲柄 . 23

4、 5.2.4一些细节设计 . 23 6曲轴强度的校核 . 25 6.1静强度校核 . 25 6.1.1连杆轴颈的计算 . 25 6.1.2曲柄计算 . 26 6.2曲轴疲劳强度的计算 . 26 6.2.1主轴颈计算 . 27 6.2.2曲柄臂计算 . 27 小 结. 29 参考文献. 30 3 附 录. 31 附表 0. 计算涉及的参数 31 附表 1. P-V 图及运动学计算图表 31 附表 2. 动力学计算图表 35 4 10kW10kW 四冲程汽油机曲轴组设计四冲程汽油机曲轴组设计 0. 前言 内燃机学课程设计，是热能动力工程专业学生在学完了内燃机学等专业课程后的一次 综合性设计实践和基

5、本训练，旨在对刚学习过的发动机设计课程以及发动机原理课程的知 识进行综合运用，加深对专业知识的理解。在课程设计环节，通过总体性能计算（工作过 程模拟计算与动力学计算）将发动机的结构参数与性能参数结合起来，弄清结构与性能之 间的内在联系；通过发动机总体布置图设计，对发动机的总体结构有一个全面而具体的了 解，并深化对发动机各主要零件的作用和设计要求的理解。 这是大学本科期间第四次课程设计，也是我们大学最后一次课程设计。在经历了三次 课程设计后，我已经取得了一定的基础，这给我完成本次课程设计带来很大的帮助。我们 要充分利用本次机会，了解当今汽油机国内外的发展状况，并结合到本次课程设计，高质 量地完成

6、任务。 1. 1汽油机结构参数 1.1初始条件 额定功率：P=10kW 平均有效压力：pme =0.81.2MPa 活塞平均速度：Vm15m/s 1.2发动机类型 1.2.1冲程数的选择 依据题意冲程数选择为四冲程，即=4。 1.2.2冷却方式 考虑到是单缸机，而且功率较低，风冷即可满足冷却要求，所以采用风冷方式。 5 1.2.3气缸数与气缸布置方式 直列式单缸机，i=1。 1.3基本参数 1.3.1行程缸径比 S/D 的选择 根据参考文献【1】得相应汽油机的行程缸径比在 0.71.0 之间。初步选择行程缸径 比为 0.9，即 S/D=0.9。 1.3.2气缸数 i、气缸工作容积 Vs、缸径 D 的选择 参考目前已有发动机的实际水平，初步选择如下： 平均有效压力 pme =1.1MPa 升功率：50 L PkW/L 结合已给的设计功率 Pe=10kW 和上一步确定的 S/D 计算单缸排量 Vs，缸径 D，行程 S。 根据内燃机学的