2 摩托车发动机设计总论
2.1 摩托车发动机简介
摩托车发动机是将燃料的化学能通过和空气的燃烧变为热能并将热能直接转换为机械能的热机。
摩托车发动机的分类方法有很多。根据气缸的数目可分为单缸机和多缸机，而多缸机根据其气缸的排列方式又可分为直列立式、直列卧式、V型、H 型、星型等。其中，V型机根据它们之间的夹角还可细分为不同的系列，常见的有450、500、900、1800（通常又称为对置式）等系列。目前，在摩托车中多缸机还是以双缸机为主。
双缸V型发动机是指气缸的数目为二，这两个气缸的中心线分别在两个平面内，且两平面相交呈V型排列的发动机。双缸V型发动机综合了直列立式发动机和直列卧式发动机的优点，从而吸引了众多的开发者。
2.1.2 摩托车发动机的组成
不论二冲程发动机还是四冲程发动机都必须包括以下各个部分：
曲柄连杆机构—气缸内的气体压力推动活塞连杆，再由连杆推动曲轴旋转，这样使活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动，带动了后轮的旋转。
配气机构—使混合气及时吸入气缸，废气及时排出。
冷却系—是保持发动机能具有正常的工作温度。一般在摩托车上采用的是散热片空气冷却方式。
润滑系—是在机件摩擦表面上供给润滑油，以减小机件运动时的摩擦阻力和磨损。
燃料系—是保证按发动机的工作要求，以供给适合需要的混合气。它主要是靠化油器来完成的。
点火系—是及时供给足够强度的电火花，以点燃气缸内的可燃混合气而产生动力。
起动系—用来起动发动机，起动方式有惯性起动、电起动等。脚蹬起动属于惯性起动。
2.2 摩托车发动机主要设计指标和设计要求
2.2.1 摩托车发动机的主要设计指标
2.2.1.1 动力性指标
1、功率和转速
在摩托车车型确定后，发动机排量亦大致确定，其功率和转速的具体数值要根据用途而定，在设计任务书中常作为原始数据给出。
功率和其他参数的关系为
)(30kW in V p P s e e τ=
可见，提高功率的方法是提高发动机转速n 和平均有效压力e p ，增加
发动机排量s iV ，减少冲程数τ。提高转速以增加功率是摩托车发动机一贯
采用的主要措施，其转速一般在min /8000~6000r ，四冲程发动机的最高转数达min /16000r 以上，二冲程发动机达min /12000r ，转速的提高受到惯性力的增大，摩擦损耗功率和磨损增加，机械效率下降以及振动、噪声、可靠性等因素的制约。
增加平均有效压力，主要是靠改善燃烧过程，改进进气系统，增大充气效率，降低机械损失等。
2、转矩及其相应转速
发动机转矩说明其做功能力，对摩托车起步、加速、爬坡等有很大影响，是重要的动力性指标。转矩与功率的关系为：
)(9550m N n P T e e ?=
摩托车为追求高速性，常将最大转矩时的转速定得很高，与最大功率点转速较近，转速一旦降低，输出功率也随之急剧下降，发动机转矩特性曲线比较陡峭。最大转矩与最大功率时转矩的比值称为转矩适应系数t μ，摩托车发动机t μ=1.0~1.12。最大转矩时的转速与最大功率时的转速之比称
为转速适应性系数n μ，一般n μ=0.65~1.0。
2.2.1.2 经济性指标
发动机的经济性指标主要指燃油消耗率指标，即每千瓦小时的燃料消耗重量。对于固定工况使用的发动机是指标定功率时的燃油消耗率。对变工况使用的发动机，则一般是指外特性曲线上的最低油耗率。如说某发动机的最低油耗率，则是指万有特性上的最低油耗率。当然，万有特性上油耗区越宽广，则变工况使用的发动机的使用经济性也越好。
降低油耗率的途径有二：一为提高发动机的指示功率，如改变燃烧，减小散热损失等。二为提高机械效率，如减少机械损失等。
2.2.1.3 可靠性和耐久性指标
发动机工作可靠性是指在规定的运转条件下，具有持续工作，不致因故障而影响正常运转的能力。可靠性指标是用在保证期内的不停车故障数、停车故障数、更换非主要零件数和主要零件数来考核的。对于可靠性指标高的发动机应在保证期内不发生停车故障和更换主要或非主要零件的故障。
以下各零件被规定为主要零件：机体（包括机座、曲轴箱）、油底壳、曲轴、齿轮、凸轮轴、油泵凸轮轴、气缸盖、缸套、活塞、连杆、连杆轴瓦、连杆螺钉、活塞销、进排气门、气门弹簧、摇臂、调速器弹簧、调速器飞块和销子、机油泵齿轮、活塞环、油泵柱塞偶件、出油阀偶件。
发动机的耐久性指标常以寿命表示。它是指发动机从开始使用到第一次大修前累计运转的小时数。发动机的大修期一般决定于缸套和曲轴磨损到达极限尺寸的时间，此时发动机不能继续正常工作。
2.2.1.4重量和外形尺寸指标
发动机的重量和外形尺寸指标是评价发动机结构紧凑性和对金属材料利用程度的一个指标。不同用途的发动机对重量和外形尺寸指标的要求是迥然不同的。
衡量发动机重量指标的参数是比重量g w
g w = e N G
(kg / kW)
式中 G — 发动机净重 ， kg ；
N e — 发动机有效功率，kw 。
在系列发动机中，随着气缸数的增多、转速的提高和平均有效压力的提高，发动机的比重量降低。
发动机外形尺寸的紧凑性指标用体积功率N v 来评价。
N v = V N e
(kW / m 3)
式中 V=发动机长×宽×高（m 3）=发动机轮廓体积（m 3）
有些国家用气缸每升排量所需的轮廓体积来表征发动机的紧凑性。
2.2.1.5 低公害指标—人类环境保护对发动机提出的要求
由于发动机数量的大增，它的排放物和噪音等，直接威胁人类的安全。发动机排出的有害气体（NO x 、CO 、HC 等）连同噪音、臭味等共同构成了人类环境的污染源之一。
其中CO 为无色无味的毒性气体，因为它对血液中的血红素的亲和力比氧强，并结合生成一种很稳定的化合物，从而破坏血液的输氧能力。CO 的毒性影响，决定于浓度和时间，经常吸入尽管是少量的CO ，也将导致贫血。空气中只要有11800体积的CO ，就能在半小时内，致人死亡，因为它能麻痹人的呼吸管。
HC 则产生讨厌的气味，刺激人的呼吸系统，还生成有害的光化学烟雾。特别是不饱和硝酸盐等组成的烟雾产物，具有强氧化作用，刺激眼、鼻、喉等粘膜组织，对植物的生长也有害。
发动机中燃烧高温下生成的NO x 主要是NO 占95～96%。其余NO x 占3～4%和少量的N 2O 、N 2O 3 、N 2O 5等。常温下NO 易于同氧反应生成NO 2 。NO x 也能与血红素起作用，但其最大毒性还是与水蒸气结合，在肺部生成稀硝酸，威胁人类健康。NO x 还是产生光化学烟雾的反应成分。
此外，油料中含硫燃烧后生成的SO 2 和少量微粒物质都是严重的公害物。人类不能用自己的智慧，和劳动创造的文明与技术，来毁灭人类自己，
因此近年来世界上各个国家对废气净化和噪音引起了很大的重视，许多国家相继制定了噪声法规、排气法规和排烟法规。若产品不符合法规，就不准出厂，就要罚款等。而且这些法规规定愈来愈严，要求愈来愈高。
关于炭烟排量，德国规定缸径在100mm以下的发动机排烟量不得超过波许烟度4，功率越大，排烟的总量愈多，要求也愈严。有的地区已规定排烟不许超过波许烟度2.5。
发动机的噪音来自三个方面：燃烧噪音、进排气噪音和机械噪音。燃烧噪音和排气噪音是主要的。评定噪音的标准是噪音级的大小，它可以用
噪音仪直接测
量出来。噪音级的单位是分贝，简写为db或dB。
有时噪音也以响度级表示。
为了保护人类环境，发动机设计工作者必须采取种种措施，来满足各种法规的要求。例如在汽油机中减少挤气面积来减少排气中HC的含量。设计性能较好的进排气消音器来减少进排气噪音；改善工作过程，降低燃烧噪音；改进结构，采用隔音材料来降低机械噪音，总之，由于低公害的要求，在一定程度上改变了和正在改变着发动机的
设计概念。特别是在人烟稠密地区使用的发动机更是这样。
2.2.1.6 要求使用、维修、制造方便
发动机首先要求好用（包括前面五项指标），满足各种性能的要求，同时也要求使用方便（操纵性好、起动性好）、好修、好造。
操纵性好是指使用者不需要特别的专门技能，即可顺利进行操作，而且在运行中不需要经常进行特别的调整就能维持稳定的运转工况；维护保养方便；调速器的静态调速率、动态调速率、转速波动率、超调都在规定的范围以内。有些大型发动机还要求如水温、机油温度和压力等能自动报警、自动停车等。
起动性好是指冷车起动迅速可靠，对于船用、固定式及机车柴油机一般要求在5 0C以下环境温度下能顺利起动。对汽车、拖拉机、中小型移动电站及农用柴油机则要求在-5 0C的气温条件下，不附加任何辅助装置能顺利起动。
为了使发动机便于维护保养、好修、好造，应使各调整部位便于接近，结构简单合理，工艺性良好。
2.2.2 对摩托车发动机的一般要求
1）具有足够的功率：发动机应具有较大的功率。在测功实验台上测试，在标准大气压状态下，发动机应保持连续运转15min发出最大功率，且应不低于出厂说明书额定功率的要求；
2）要有良好起动、怠速和加速性能：良好起动性能是发动机技术性能的一项重要指标。要求在环境温度在-5 0C～+300C范围内，起动时允许关闭阻风门或打开限压阀，在15s内能顺利起动，则说明该机起动性能良好。
如果采用脚踏起动冷发动机时起动踏蹬不超过3次，热发动机起动踏蹬不超过1次者为良好。
怠速运转稳定，说明发动机技术状况良好和油电路调整正确。突然，加大油门，发动机转速能迅速增加；突然把油门关小，发动机能稳定运转不熄火，则说明该怠速性能良好。
加速性能随油门突然加大转速迅速升高，有前冲的感觉，则说明加速性能良好。若转速增加缓慢，则说明加速性能差。
3）体积小、质量轻、结构简单、工作可靠和维修方便；
4）转速高、运转平稳；
公路用摩托车发动机转速可达8000r/min；竞赛用摩托车发动机最高转速达17000r/min，要求发动机能在这样高转速运转且平稳。
5）燃料消耗低，经济性好；
6）废气排放污染少、噪声低即公害要少；结构完善、工作可靠、维修方便即制造成本低、工艺简单。
2.2.3 摩托车发动机设计工作中的“三化”
发动机的产品系列化、零部件通用化、零件设计标准化统称为发动机设计的“三化”。发动机的“三化”是属于产品质量管理问题，它对国民经济将产生深远的影响，它对提高产品质量、降低产品成本、发展新产品、合理组成企业生产，提高劳动生产率，便于使用、维修和配件供应、零件互换等都具有重要的作用。
2.2.
3.1 产品系列化
发动机的系列化是指以极少的基本规格尺寸（一般以气缸直径和冲程）的发动机通过改变气缸数目及其排列形式、增压度、转速、燃料、零件的材料或者增加若干附件等方法来扩大其功率范围，改变其轮廓尺寸等，发展品种繁多的变型，以满足国民经济中不同用途的需要。
我国发动机的“三化”是以缸径为基础制定国家型谱的，设计和制造发动机新产品必须严格遵守国家系列化型谱的规定，以便用尽可能少的系列机型通过合理变型来满足各种用途的需要，以免产品系列繁多，生产管理混乱。
凡属同一系列的发动机要求主要结构相同，主要零部件要求尽可能通用，易损件要能互换，否则不能成为同一系列的发动机。
2.2.
3.2 零部件通用化
零部件通用化是指同一系列的机型中，各机型的零部件能够互换通用并尽量采用标准件。不同系列的发动机在设计时也要考虑，某些零部件在可能的情况下尽量与别的系列的机型可以相互通用，如起动机、发电机、高压油泵、化油器、机油滤清器、燃油滤清器、空气滤清器、水箱、风扇等，以便尽量减少整个发动机工业中零部件的数目和种类。
常用下列参数来表征发动机系列产品的通用化程度：
零件通用化系数=件）总零件数（不包括标准通用零件数
零件品种通用化系数=标准件）总零件品种数（不包括
通用零件品种数
总通用化系数=）总零件数（包括标准件标准件数通用零件数
2.2.
3.3 零件设计标准化
零件设计标准化是指在进行零部件设计时应尽量按照国家标准和颁布标准或厂际标准来决定零部件的尺寸、结构、材料、技术条件等，并按国家机械制图标准绘制零件工作图和部件图，遵照国家规定使用名词和术语等。
发动机设计工作中的“三化”是发动机生产专业化的基础，发动机生产专业化特别有利于调动各个方面的积极因素，集中精力在技术上精益求精，开展深入的单项科学研究，从而保证产品质量的不断提高，成本不断降低。
2.3 发动机选型
目前，在汽车、拖拉机、干线机车、船舶和农用动力装置中占统治地位的还是往复活塞式发动机。这是由于发动机技术的发展和它固有的优点所决定的。往复式发动机的主要优点是效率高、结构紧凑、机动性好，因而应用极广。
因此，本设计选用往复活塞式发动机。
2.3.1 柴油机还是汽油机
在设计发动机时，首先碰到的问题是选用柴油机还是汽油机。着就必须全面地考虑问题，不仅有发动机本身的技术经济性，而且还有国家的经济因素：燃料的资源和开采情况、燃料的使用平衡、各地区和各时期的特点等等。
由于摩托车发动机新产品开发的主要方向是发动机的结构简单、重量轻、操作维修方便、功率大、油耗低、排放污染少、经久耐用、运转平稳。而汽油机突出的优点是重量轻、尺寸小和低温起动性能好，其次就是工作柔和、运转平顺、制造成本低，所以它在摩托车上应用较为广泛。
因此，本设计选用汽油机。
2.3.2 四冲程还是二冲程
从理论上讲，二冲程发动机的升功率应是四冲程发动机的二倍，运转较平稳，由于没有专门的配气机构，构造亦简单，维修容易，价格便宜，但由于扫气时不可能做到将废气全部扫净、不跑掉新鲜混合气，所以油耗高，排放差，且因扫气时要减少部分有效的膨胀行程，使实际升功率只有四冲程发动机的1.5～1.6倍。如今随着技术的发展，四冲程发动机由于采用顶置气门、顶置凸轮轴和多气门结构，使四冲程发动机的转速得以提高，一般可达8 000～15 000r/min之间，升功率也随之提高，其指标已接近二冲程机，而油耗指标和排气污染却比二冲程发动机低得多，加之四冲程发动机在单缸排量方面也逐渐向小的方向发展，因此当前四冲程发动机除在大排量摩托车发动机上应用外，在中小排量摩托车发动机上也越来越多地被采用。
2.3.3 水冷还是风冷
在拟订新发动机的结构时，还需要确定是采用水冷还是风冷。这时要全面分析发动机的使用条件和制造条件，同时还要辩证地比较这两种系统的利弊。
风冷是摩托车发动机的传统冷方式。风冷式发动机最根本的优点就是不用水，冷却系统结构简单，不会发生漏水、冻结、沸腾等故障，发动机的工作可靠性高，同理使用方便。此外风冷式发动机在部分负荷下的热状况也比较好（即不会过冷），冷起动以后能在较短的时间内使发动机主要零件温度升高到正常工作湿度，能以最短时间使发动机承受全负荷工作。
风冷式发动机对燃料（特别是含硫量）的敏感性低，气缸的磨损量也小。
风冷式发动机的气缸和气缸盖系单体结构，这对发展系列产品非常有利，如果一个气缸损坏就不必报废整台发动机，而只要更换一个气缸就行。风冷气缸可采用先进的压铸工艺使生产成本降低。此外还可节省制造冷却水散热器所耗用的铜材。
此外，风冷式发动机对不同气候（严寒或酷热环境）及各种恶劣工作条件（缺水或沙漠地带）适应性强。
综上所述，本设计选用风冷式冷却系统。
2.3.4 气缸布置单列还是双列
单列式发动机结构简单、工作可靠、成本低、使用维修方便，能满足一般要求，但其体积较大。目前，在世界范围内，越来越多地采用V型双列式发动机结构。经验表明，从直列6缸过度到V型8缸，在其他相同条件下，可以缩短发动机的长度约30%，减轻重量约25%。特别是在气缸排量大于5～6升的情况下，采用高转速、短冲程V型发动机，不仅结构紧凑，而且使机体、曲轴、凸轮轴和连杆的结构刚度较大，平衡性良好，进气系统完善，外形空间利用率高。
2.4发动机主要参数的选择
发动机的主要参数反映了产品的性能和设计的质量。因此选择主要参数必须紧密结合我国工业生产发展的实际情况，同时还要对同类型国内外发动机的参数进行分析比较和试验研究。这样选定的参数，才能保证设计既先进又现实。
保证所要求的功率和尽可能地提高功率输出（在燃料经济性最佳的前提下），是对发动机提出的基本要求之一，而发动机的有效功率可用下式表达。
N e =
τ
300n
ZV
p
h
e = 0.07854
τ
2 ZD
V
p
m
e（KW）
式中 P e —平均有效压力，MPa;
Z —发动机气缸数；
V h—单缸工作容积，L；
n —发动机转速，r/min；
τ—行程数，四冲程发动机τ=4，二冲程发动机τ=2；
m
V—活塞平均速度，m/s；
D —气缸直径，cm。
从此式可知，当缸径D、缸数Z和冲程数τ已选定时，在燃料经济性最佳的前提下，要尽可能提高发动机的功率，一般应从以下几个方面来考虑。
1、平均有效压力
平均有效压力P e是标志发动机整个循环过程的有效性及发动机制造完善性的指标之一。因此P e值的不断提高，是发动机技术发展的重要标志。
平均有效压力P e与混合气形成方法、燃料的种类、燃烧和换气过程的质量、进气压力和温度，以及机械效率等有关。具体地对汽油机来说，平均有效压力与充气系数ηv，指示效率和过量空气系数之比ηi /α和机械效
率
m
η成正比。
为了提高发动机的充气系数ηv，可采用合理的进气系统，减少进气阻力；合理的配气机构和配气定时（如气门顶置、多气门布置、大的进气门直径、完善的凸轮外形、最佳的气门重叠角度等）。对于汽油机还可应用多腔化油器或多个化油器、汽油喷射、适当的进气预热等以改善混合器形成和分配均匀性。提高汽油机的指示效率ηi主要是提高压缩比ε，但到ε=10以后，对常规的燃烧系统一般好处就不大了这是因为除要求高辛烷值汽油外，还有爆燃、表面点火等不正常燃烧现象，以及带来工作粗暴、发动机运动件的负荷加大、对燃烧室和曲柄连杆机构的加工精度要求提高、提前
点火角要求严格控制、机械效率等缺点。所以压缩比不能太高，转而靠采用紧凑高紊流燃烧室来提高充气系数。近年来，汽油机中燃烧稀混合气的成就，对提高部分负荷下ηi值具有一定的意义，但不能提高最大功率。
提高机械效率
的方法有：选择最佳的配合间隙、优质润滑油、摩擦
m
副材料和减磨涂层；发动机保持最佳的热状况；合理设计活塞结构，精心安排活塞裙部尺寸，适当减小轴承尺寸，减少活塞环数；从工艺上保证加工精度，改善表面质量；改善充量更换，减少泵气损失，减小发动机运转必需附件的功率损失。
总之，平均有效压力P e值决定了发动机的强化程度，反映了发动机结构与制造要达到的质量，故必须慎重地选择。进行产品设计时，平均有效压力应根据同类型发动机的实际数据初步选定，在发动机制成后，再通过实验来确定。
2、活塞平均速度
活塞平均速度
V也是表征活塞式发动机强化程度（热负荷和机械负荷）
m
的重要参数之一。活塞平均速度
V对发动机的性能、工作可靠性和使用寿
m
命有很大影响。一般来说，
V增大会使发动机的功率增高，但活塞组的热
m
负荷和曲柄连杆机构的惯性负荷增大，运动件摩擦副的磨损加剧，寿命下降。同时，由于进排气流速增大，进排气阻力与气流速度的平方成正比例增加，会使充气系数ηv下降。所以，随着
V的提高，就有必要增大气门通
m
路断面、增大气门个数、选用较好的材料、较高的加工精度、采用特殊的表面处理、设计高热负荷下工作可靠且结构轻巧的活塞组。
目前，一般认为，汽油机的
V不宜大于15m/s。m V的上限在很大程度
m
上受到燃烧系统的高速性和摩擦功率随转速增长所制约。
因为
V=ns/30 (m/s)，这里s是活塞冲程（m），n是发动机转速（r/min），m
所以，为使
V不超过允许值，当欲提高n时，就必须减小冲程s。对于已m
定的缸径D来说，发动机的冲程缸径比S/D将相应减小。于是
V的选择牵
m
涉程径比S/D。
现代汽车发动机的S/D值一般在0.8～1.2之间，高速汽油机的S/D在0.7～1范围内。短行程发动机的基本优点是：有可能提高转速来强化发动
机（
V不增大，机械效率m 和充气系数ηv就有保证）。其次就是短行程结m
合V型布置可使结构紧凑，因为V型发动机的长度不决定于曲轴各轴承所要求的最小轴向尺寸。此外，短行程在结构上还有一定好处：由于曲柄半径r=s/2减小，曲轴轴颈的重叠度增大。刚度增高，应力状态改善，连杆也可以做得短些，这对强度、刚度都有利。
短行程发动机同样也有缺点：随着S/D值的减小，由于减小了燃烧室的高度，混合气形成的条件可能变差，而使工作粗暴。短行程发动机的气缸热负荷一般也有所增加。
从以上分析可知，S/D值的影响因素是多方面的，因此选定S/D值时，必须对于具体情况作具体的分析，如对竭力要求提高转速，缩小外形尺寸和降低单位马力重量的高速发动机，特别是采用V型结构时，选用短行程是合理的，而对大缸径的较低速发动机，对尺寸重量没有严格要求，本身转速低，活塞平均速度也较低，就不必要用减小S/D值来降低
V值，而且
m
大缸径发动机热负荷本身较大，因此从降低热负荷，创造有利的混合气形成和燃烧条件的角度来看，选用较大的S/D值还是较合适的。
3、评定参数
发动机型式和主要参数选择的合理性和结构的完善性，常用以下三个参数来评定。
强化指标：平均有效压力P e与活塞平均速度
V的乘积通常称为发动机
m
的强化指标。它与单位活塞面积的功率成正比，它一方面代表了功率和转速的强化，另一方面又代表了强化程度的提高，发动机的热负荷和机械负荷相应迅速增加，气缸内最高燃烧压力和零件惯性力都随之增大，如果再进一步提高时，就不得不在结构上采用一些特殊的措施，一般要求加大曲柄直径，增大曲柄的刚度，采用可变压缩比的活塞以降低最高燃烧压力，以及采用提早关闭进气门或排气门两次开启以降低热负荷等。
比重量G/N e：比重量是单位千瓦的净重（kg/kw），它表征工作过程的强化程度和结构设计的完善程度。降低这一数值，就可以节约金属材料、降低制造成本。自重的减轻意味着功率消耗的节约或有效载重的增加，从而提高了运输效率。因此，在设计发动机时，在保证所要求的强度、刚度和制造条件许可的情况下，应不断地降低公害。
发动机重量分布的分析表明。铸件重量在必要和可能情况下可用冲压件或冲压-焊接件来代替。采用轻合金铸造的机体、气缸盖、正时齿轮盖、飞轮壳等，可大大减轻发动机的重量。此外，用短连杆、短活塞、空心曲轴、选用尺寸重量轻的新型附件、单列多缸发动机过渡到V型的结构等等都有利于重量的减轻。
升功率h e
ZV N ：升功率h e ZV N = 300n P e （kw/L ）,它决定于P e 、n 和τ1，表
征着发动机工作过程的完善性，也可以用来评定发动机的结构紧凑性和外形尺寸大小。
对于发动机的主要参数，决不可不经过实际调查，凭主观想象选取。选定一个参数，必须伴随着相应的实际结构措施。
目前所用的发动机设计方法，一般还都属于经验设计，而不是单纯用理论计算。即先广泛地利用统计或经验数据，参考比较成功的同类型样机来具体地选择机件的结构、尺寸和材料，有的可以经过必要的核算，通过样机实验，最后确定性能指标和结构参数。
柳江区职业技术学校教案 课程名称汽车发动机维修使用教材汽车发动机构造与维修授课教师授课类型课堂讲授 授课班级班级人数 授课时数 4 授课时间 授课课题发动机总论 教学目的与要求掌握发动机的基本组成及组成部分的作用，理解发动机的基本术语 教学重点发动机的基本组成及各组成部分的作用，发动机的基本术语教学难点发动机的基本术语 教学方法讲授法 教具准备多媒体课件 教学过程教师活动学生活动 教学内 发动机组成 1、曲柄连杆机构 曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。其作 用是将燃料燃烧产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将 活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。 2、配气机构 配气机构由气门组及气门传动组组成。其作用是使可燃混合气及时充 入气缸并及时将废气从气缸中排出。 3、燃料供给系统 汽油机燃料供给系统和柴油机燃料供给系统由于使用的燃料和燃烧过 程不同，在结构上有很大差别，而汽油机燃料供给系统根据混合气的形成 方式不同又可分为传统化油器式和电控直喷式两种。其作用是将一定浓度 和数量的可燃混合气（或空气）供入气缸以供燃烧，并将燃烧生成的废气 排出。 4、冷却系统 冷却系统有水冷却系统和风冷却系统两种，现代汽车一般都采用水冷 前两节课学生认真听， 总结，结合实物记忆知 识点，最后两节课进行 考核。
容却系统。其作用是将受热机件的热量散到大气中去，从而保证发动机正常工作 5、润滑系统 润滑系统的作用是将润滑油送至各个摩擦表面，以减轻机件的磨损，并清洗、冷却摩擦表面，延长发动机的使用寿命。 6、起动系统 起动系统的作用是将静止的发动机起动并转入自行运转。7、点火系统点火系统是汽油发动机独有的，按控制方式不同又分为传统点火系和电子控制点火系两种。其作用是按规定时刻向气缸内提供电火花以点燃气缸中的可燃混合气。柴油发动机由于其混合气是自行着火燃烧，故没有点火系。 发动机基本术语 1、上止点TDC 上止点是指活塞顶位于其运动的顶部时的位置，即活塞的最高位置。 2、下止点BDC 下止点是指活塞顶位于其运动的底部时的位置，即活塞的最低位置。
机械设计习题及答案 第一篇总论 第一章绪论 一．分析与思考题 1-1 机器的基本组成要素是什么? 1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?试各举三个实例。 1-3 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。 第二章机械设计总论 一．选择题 2-1 机械设计课程研究的内容只限于_______。 (1) 专用零件的部件(2) 在高速，高压，环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件(3) 在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件(4) 标准化的零件和部件 2-2 下列8种机械零件：涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。其中有_____是专用零件。 (1) 3种(2) 4种(3) 5种(4) 6种 2-3 变应力特性可用σmax,σmin,σm, σa, r 等五个参数中的任意_____来描述。 (1) 一个(2) 两个(3) 三个(4) 四个 2-4 零件的工作安全系数为____。 (1) 零件的极限应力比许用应力(2) 零件的极限应力比零件的工作应力 (3) 零件的工作应力比许用应力(4) 零件的工作应力比零件的极限应力 2-5 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的____。 (1) 屈服点(2) 疲劳极限(3) 强度极限(4) 弹性极限 二．分析与思考题 2-1 一台完整2-3 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些? 2-2 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些? 2-3 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度? 2-4 什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些? 2-5 机械零件设计中选择材料的原则是什么? 2-6 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450， 2-7 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别? 第三章机械零件的强度 一．选择题 3-1 零件的截面形状一定，如绝对尺寸(横截面尺寸)增大，疲劳强度将随之_____。 (1) 增高(2) 不变(3) 降低 3-2 零件的形状，尺寸，结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度______。 (1) 较高(2) 较低(3) 相同 3-3 零件的表面经淬火，渗氮，喷丸，滚子碾压等处理后，其疲劳强度_______。 (1) 增高(2) 降低(3) 不变(4) 增高或降低视处理方法而定 二．分析与思考题
8.机油冷却器管，拧紧1颗螺栓 9.轴承座，放到缸体上，预拧4颗螺栓 10.从标签打印机取下标签，放到发动机上 11. 将小车推出工位 二、工位2操作 1. 将小车推到工位上 2. 扫描发动机零件号和序列号 3. 出油管，润滑缸体上的接头 4. 轴承座，拧紧4颗螺栓 5. 涡轮增压器进水管软管，润滑两头，装到涡轮增压器进水管上，套上1个卡箍并夹紧 6. 涡轮增压器进水管，套上1个卡箍 7. 涡轮增压器进水管连接到发动机分水管上 8. 排气歧管垫片，放到发动机上 9. 取涡轮增压器放置的发动机上 10. 扫描涡轮增压器条码 11. 涡轮增压器，取出连个防尘罩 12. 涡轮增压器，放12个垫圈（注意方向） 13. 涡轮增压器，预拧12颗螺母到螺栓上（只用手带上2-3扣） 14. 出油管，装上密封圈，取垫片和螺栓 15. 出油管，插到发动机上，然后装上垫片，预拧2颗螺栓 16. 旁通管，润滑靠近蓝点的那头
17. 旁通管，安装到涡轮增压器上，然后在卡接到发动机上 18. 涡轮增压器，拧紧12颗螺母 19. 出油管，拧紧2颗螺栓 20. 出油管，用手电检查D形圈是否有损坏 21. 读下一工号将小车推出工位 三、工位3操作 1. 将小车推到工位上， 2. 扫描发动机零件号和序列号， 3.1 皮带保护罩后盖，拧紧2颗螺栓， 3.2 皮带保护罩后盖，拧紧2颗螺栓， 4. 皮带保护罩下盖，拧紧2颗螺栓， 5. 润滑安装张紧轮的螺栓孔， 6. 张紧轮，安装， 7. 拧紧1颗螺栓 8. 发动机前端支架，预拧m8螺栓， 9. 皮带保护罩后盖拧紧1颗螺栓， 10. 惰轮，拧紧2颗螺栓， 11. 发动机前端支架，拧紧1颗M10螺栓和1颗m8螺栓， 12. 排气正时齿轮（EX）,安装到发动机上(左边)，预拧1颗螺栓， 13. 进气/排气正时齿轮，用电钻预拧2颗螺栓， 14. 凸轮轴零点锁止工装，调整并锁止。 15曲轴零点锁止工装，调整并锁止 16. 正时皮带，安装到发动机上，
目录1. 1. 概述 1-1.系统名称 1-2.生产线工作内容 1-3.生产能力 1-4.必备条件 1-5.机器油漆颜色 1-6.设计标准 2. 2. WD615/WD415发动机装配线组成 2-1. 系统简介 2-2. 结构说明 3.3. 装配线工作过程简述及主要注意事项 3-1. 工作过程简述 3-2. 主要注意事项 4. 4. 安装 4-1. 装配线安装 4-2. 升降机安装 4-3. 180°（90°）翻转机的安装 4-4. 缸盖装配线的安装 5. 5. 维护 5-1. 传送线辊子维护 5-2. 线体维护 5-3. 气动系统维护 5-4. 润滑期 5-5. 润滑油 6. 6. 排故与检修 7.7. 电气控制系统 8.8. 图纸资料
1. 概述 1-1. 系统名称: WD615/WD415发动机装配线 1-2. 生产线完成内容: 欧III机型、欧II机型、直列四缸柴油机装配线，完成发动机上各零部件的装配，包装前的准备工作。 1-3. 生产能力 -生产量(生产目标) : 6万台/年(2班制) -每年工作日: 250 日 -日工作时间 : 16小时 -生产效率：85％ -节拍：≤3分钟 1-4. 必备条件 1) 压缩空气 在端点处空气供应为5 Kg/cm2 2)提供电源 AC220V;50Hz 1-5.设备油漆颜色 1)机用: RAL 9002 1-6. 设计标准 1) GB (中国标准) 2) KS (韩国工业标准) 3) JIS (日本工业标准) 4) ISO (国际标准化组织) 2. 装配线组成 装配线线长270m，为柔性直线环行输送，单层滚道及地下输送线。单层滚道为装配作业输送滚道，托盘用上线吊车在起始工位上线，单层线设有92个装配工位，单层线起始端和末端人工通过自行小车上下料，中间由两个180°翻转机、两个90°翻转机半自动翻转，实现
0引言 随着航空发动机性能的不断提高，对燃烧室的要求愈加苛刻，传统设计方法很难满足现代航空发动机燃烧室的设计要求，迫切需要引入现代设计方法，以实现更成功的设计并缩短设计周期，设计-分析一体化(CAD-CAE)方法应运而生。该方法的一般策略是：采用通用造型软件（如UG 、CATIA 等）进行实体建模，导出1个中间通用格式(STEP,IGES 等)的文件，然后再用网格划分软件（如ICEM 、GAMBIT 等）读取前面所建合适的实体模型文件进行网格划分，或者直接在上述带有造型功能的网格划分软件中进行实体建模和网格划分工作，做完所有的前处理后再用CFD 软件进行流场计算。 本文针对航空发动机燃烧室开发了专用的CFD 前处理软件。 1CFD 前处理的意义 在CAD-CAE 设计方法中，实体建模和网格生成要占CFD 分析中人工时间的80%[1]，而且专业性很强，即实体建模和网格划分成为CAD-CAE 现代设计方法中的1个瓶颈。这个问题由Samareh [2]正式提出，剑桥大学CFD 实验室的W.N.Dawes 等针对这一问题，提出通过修改不良几何形面以满足网格自动生成所需条件，并且开发了一些半自动的工具[3]，但仍需较多依赖实践经验，其研究主要针对通用的CAD 模型，希望能够找到1种CAD 模型快速转换到网格的通用方法，难度相当大。出于工程应用考虑，一些科研人员改变策略，针对某一特定模型开发出专用的CFD 前处理工具。例如李中云等人开发了风机的参数化建模-网格组合的专用模块，将参数化设计系统与GAM BIT 捆绑起来，用户输入模型结构参数后，程序 航空发动机燃烧室参数化建模 石梦华，赵坚行，颜应文，徐 榕 （南京航空航天大学能源与动力学院，南京210016） 摘要：实体建模和网格生成在ＣＦＤ中占重要地位。针对航空发动机燃烧室开发了专用的ＣＦＤ前处理软件，主要包括参数化的燃烧室３维建模程序，提供从构建模型到生成网格的有效途径，可快速完成燃烧室ＣＦＤ的前处理工作，从而有效提高燃烧室的设计效率，缩短研制周期。此外，还利用ＵＧ２次开发语言ＵＧ／ＯｐｅｎＧＲＩＰ编制了数据转换程序，实现了本参数化设计软件和其他ＣＡＤ软件（ＵＧ）的数据共享。 关键词：航空发动机；燃烧室；参数化设计；实体建模；ＣＦＤ Aeroengine Combustor Parametric Modeling SHI Meng-hua,ZHAO Jian-xing,YAN Ying-wen,XU Rong (School of Power and Energy,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing,210016,China) Abstract:Solid modeling and grid generation played an important role in CFD.The dedicated CFD preprocessor for aeroengine combustor was developed,including three dimensional modeling software of parametric processor to provide the efficient paths from modeling to grid generation,which could finish the preprocessing of CFD quickly.This preprocessor was able to achieve the goal of product quality improvement,design cost reduction and development time dramatic reduction.In addition,a data conversion program based on UG /Open GRIP language was developed,which was able to share and exchange data between this parametric design software and other CAD software (UG). Key words:aeroengine;combustor;parametric modeling;solid modeling;CFD 第37卷第5期2011年10月 Vol.37No.5Oct.2011 航空发动机 Aeroengine 石梦华（1985），男，在读硕士研究 生，研究方向为航空发动机燃烧室数值仿真。 收稿日期：2011-03- 11
[导读] 发动机是汽车的心脏，因此在装配中必须全面达到工艺标准的质量要求。 曹观波（哈尔滨东安汽车动力股份有限公司，黑龙江哈尔滨150066） 摘要：发动机是汽车的心脏，因此在装配中必须全面达到工艺标准的质量要求。本文对汽车发动机的组成、装配的要求、工艺、检验及装配的注意事项进行了分析。 关键词：发动机；装配；工艺 前言 汽车发动机是汽车的整个心脏，其装配技术是整车装配技术的集中体现。而汽车发动机装配线的工艺流程对产品质量起着决定性的影响。因此，汽车制造厂家为了提高装配质量和生产效率，必须对汽车发动机装配工艺流程的全过程进行分析研究。 1 汽车发动机的组成及功能 总体来说，目前发动机由两大机构、五大系统组成。 1.1 曲柄连杆机构。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。 1.2 配气机构。配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。进、排气门的开闭由凸轮轴控制。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构。 1.3 燃料供给系。汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去。 1.4 润滑系。润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。 1.5 冷却系。冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。 1.6 点火系。在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全
自然吸气相对涡轮增压的优点： 1.相比之下温度稍低，从而产生的积碳问题轻一些。 2.发动机寿命相对长些。 3.动力输出相对较为线性。 4技术可靠性高、耐久性好 以同等动力输出而不是同等排量来比较，涡轮发动机因为排量更小，所以在涡轮不全力工作的状态下，它比同等动力水平的自然吸气发动机更加省油。例如：一台1.8T发动机动力水平相等于另一台2.4L自然吸气发动机，彼此都全力工作时，大家的油耗可能差不多；但当这两台发动机在90km/h等速巡航这种低负荷工作时，1.8T发动机的涡轮由于未充分介入工作，这时气缸内部实际工作排量只有1.8L，而另一台自然吸气发动机工作排量始终为2.4L，这时候1.8T带涡轮的比2.4L自然吸气的更省油。
增压就是将空气预先压缩然后再供入气缸，以期提高空气密度、增加进气量的一项技术。由于进气量增加，可相应地增加循环供油量，从而可以增加发动机功率。同时，增压还可以改善燃油经济性。实践证明，在小型汽车发动机上采用涡轮增压或机械增压，当汽车以正常的经济车速行驶时，不仅可以获得相当好的燃油经济性，而且还由于发动机功率增加，可以得到驾驶人所期望的良好的加速性。 第一节概述
增压有涡轮增压、机械增压和气波增压等三种基本类型。实现空气增压的装置称为增压器。各种增压类型所用的增压器分别称为涡轮增压器、机械增压器和气波增压器。 机械增压器由发动机曲轴经齿轮增速器驱动，或由曲轴齿形传动带轮经齿形传动带及电磁离合器驱动。机械增压能有效地提高发动机功率，与涡轮增压相比，其低速增压效果更好。另外，机械增压器与发动机容易匹配，结构也比较紧凑。但是，由于驱动增压器需消耗发动机功率，因此燃油消耗率比非增压发动机略高。 第一节概述
航空发动机燃烧室调研报告 一、航空发动机的分类 有两种基本类型的燃烧室：单管燃烧室和全环燃烧室，环管燃烧室是介于单管燃烧室和环形燃烧室中间的一种，它将多个筒状燃烧室安装在一个共同的环形机匣内。
二、航空发动机结构见图 燃气涡轮发动机的涡轮是利用高压气体膨胀做功带动压气机器其他发动机附件的（包括增压泵、发电机、螺旋桨等），位置又在燃烧室的后面，燃烧室前面的是压气机。涡轮前燃气温度一般不超过1200摄氏度，现代的单晶涡轮叶片使用高强度的合金制成的。 图中站位6就是涡轮。 关于材料： 镍基高温合金是以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。在镍基铸造高温合金中发展出了定向结晶涡轮叶片和单晶涡轮叶片。 定向结晶叶片消除了对空洞和裂纹敏感的横向晶界，使全部晶界平行于应力轴方向，从而改善了合金的使用性能。单晶叶片消除了全部晶界，不必加入晶界强化元素，使合金的初熔温度相对升高，从而提高了合金的高温强度，并进一步改善了合金的综合性能。 航空燃气轮机燃烧室的主要组成部分有：扩压器（Diffuser），机匣（Case），帽罩（Cowl），油喷嘴（Fuel Nozzle），旋流器（Swirler），头部端壁（Dome），火焰筒（Liner）。火焰筒上开有各种孔，主燃孔，掺混孔，气膜冷却孔。
下面分别介绍各部分的主要功能。 （1）扩压器：降低压气机出口流速，恢复动压头，利于燃烧室组织燃烧；（2）机匣：用于安装火焰筒，连接发动机压气机部分和涡轮、加力燃烧室部分，是承力件； （3）喷嘴：用于燃油雾化； （4）旋流器：使气流旋转，产生回流区，稳定燃烧过程； 注：目前发展趋势为，将上述二者结合，称之为空气雾化喷嘴； （5）帽罩：使空气按照环腔、头部所需量分股时，流动不发生分离，减小流动损失；
录 1 绪论 (1) 1.1 课题研究的意义和目的 (1) 1.1.1 技术上 (2) 1.1.2 经济上 (2) 1.2 国内的现状和发展趋势 (3) 1.2.1 国内冲压模具发展现状 (3) 1.2.2 冲压模具制造技术发展趋势 (4) 2 工艺方案设计 (7) 2.1 零件工艺性分析 (7) 2.2 工艺计算 (7) 2.2.1 计算毛坯直径D (7) 2.2.2 拉深工艺系数的确定和拉深次数的确定 (8) 2.2.3 选取各次半成品底部的圆角半径和各次拉深的高度 (8) 2.3 确定工艺方案 (9) 3 模具设计 (12) 3.1 冲裁模设计 (12) 3.1.1 冲裁模具结构形式 (12) 3.1.2 模具设计计算 (12) 3.2 首次拉深模设计 (16) 3.2.1 拉深模工作部分尺寸确定 (16) 3.2.2 计算压边力、拉深力 (17) 3.2.3 模具的总体设计 (18) 3.3 二次拉深模设计 (19) 3.3.1拉深模工作部分尺寸确定 (19) 3.3.2 计算压边力、拉深力 (19) 3.3.3 模具的总体设计 (20) 4 冲压工艺规程设计 (22) 4.1 冲压工艺规程制定步骤 (22)
4.2 该零件冲压工艺的难点 (22) 4.3 冲压工艺规程方案的确定 (23) 5 模具主要零件的工艺设计 (24) 5.1 机械制造工艺设计的一般性原则： (24) 5.1.1 零件的工艺分析：结构分析与技术要求分析 (24) 5.1.2 毛坯选择 (24) 5.1.3 基准选择 (24) 5.1.4 拟定工艺路线 (24) 5.1.5 机床和工艺装备的确定 (25) 5.1.6 工序及加工余量的确定 (25) 5.1.7 工序尺寸和公差的确定 (25) 5.1.8 切削参数的计算确定 (25) 5.1.9 工艺文件的编制 (25) 5.2 首次拉深模凹模加工工艺设计 (26) 5.2.1 零件分析 (26) 5.2.2 选择毛坯 (27) 5.2.3 工艺规程设计 (28) 5.2.4 工艺卡片的填写 (32) 6 结论 (33) 参考文献 (34) 致谢 (35) 1 绪论 1.1 课题研究的意义和目的 火箭发动机，是指由飞行器自带推进剂（燃料和氧化剂）不依赖外界空气的喷气发动机[1]。 火箭发动机主要由燃烧室、燃气发生剂、点火装置及燃气喷嘴组成。其中火箭发动机燃烧室是用来贮存固体推进剂装药并在其中燃烧的部件。由筒体壳体、两端封头壳体及绝热层组成。燃烧室是火箭发动机的重要组成部件，同时也是弹体结构的组成部分，装药在其内燃烧，将化学能转换成热能。燃烧室承受着高温高压燃气的作用，还承受飞行时复杂的外力及环境载荷[2][3]。
长沙县职业中专 汽 车 发 动 机 教 案 任教者：刘俊 2017年下学期 汽车发动机教案 关于教案的几点说明： 1、本教案主要着重于对教学过程的设计，对教学的具体内容则主要体现 于课件中。 2、本教案中的教学方法设计内容用红色字体表示，以区别于一般课程内 容。
3、由于本课程由多从头到教师讲授，在教学研究过程中对教学重点难点 进行了较为细致的分析，并对难点的突破方法进行了初步探讨，体现 于教案开头之“难点突破方法栏”中。 4、对教学重点的强调由于不同教师根据各自的授课特点采用的方法不尽 相同，教案中未体现。 教案1 教学时数：2 重点：发动机的基本术语、单缸汽油机的工作原理 难点：单缸发动机工作原理 难点突破方法：利用学生已有的物理知识，着重强调活塞的运动方向、气门的开闭情况、气缸容积的变化与缸内压力温度的关系，使学生通过一个行程的讲授掌握知识的规律，进而很自然地接受其他各行程的工作原理。 第一章发动机的工作原理和总体构造 第一节发动机的分类 1) 按照所用燃料分类：汽油机、柴油机、煤气机…… 2) 按照行程分类：二行程发动机、四行程发动机 3）按照冷却方式分类：水冷式发动机、风冷式发动机
4) 按照气缸数目分类：单缸发动机、多缸发动机 (5) 按照气缸排列方式分类：直列式发动机、双列式（V型）发动机 (6) 按照进气系统是否采用增压方式分类：增压式发动机、非增压式发动机 第二节四冲程发动机工作原理 4、单缸发动机的结构 利用课件讲授，对照课件中的结构图，逐一讲授，使学生对四冲程发动机的构造有一个初步的了解，特别就弄清楚曲柄连杆机构和配气机构的基本工作情况。 为了加深学生的印象，应对发动机的重要零件加以特别强调，以加深学生的印象： 曲轴之“曲”、连杆之“连”、活塞之“活”与“塞”、气门之“门”、气缸之“缸（容器）”等，使这些发动机的重要机件在学生脑海中留下深刻的印象，提高教学效果。 二、发动机常用基本术语 利用课件进行讲授，对照课件中的构造简图，对发动机的常用术语逐一说明，简单说明其含义。 特别注意强调术语中的关键字：止点——止、气缸总容积——总、气缸工作容积——工作、燃烧室容积——小、压缩比——比、排量——排。
1 引言 1.1 本课题研究依据和意义 在摩托车产品中，发动机是摩托车领域技术最密集的关键部件，发动机的制造显得尤为重要，而在摩托车发动机装配过程中，由于被装配零件的多样性、工艺的繁琐性，采用摩托车发动机装配线就显得尤为重要。装配工艺的好坏直接影响发动机产品的质量和生产效率。发动机流水线装配的工艺过程需借助装配线进行，因此，发动机装配线在整个生产过程中占有重要地位，发动机装配线是否合理，直接影响了摩托车质量和产量。本课题就是以摩托车发动机装配线为研究对象，以本校的现有资源条件对发动机装配线进行设计。本课题题的研究目标，最终是要设计一项可以用于本校实验室教学同时又适用于实际生产的摩托车发动机装配线。因此，本课题具有很大的现实意义。 摩托车发动机装配线是一个发动机顺序装配的流水线工艺过程，每个工位之间是流水线生产，因此每个环节的控制都必须具备较高的可靠性和一定的速度，才能保证生产的连续性和稳定性。[1] 为了使复杂的发动机质量达到设计要求，就必须要在装配过程中注重每一个环节，而确保每个环节都既达到高度精细，又满足工业生产必需的高效率，就必然要借助最先进的生产制造技术才能实现。[2]随着摩托车行业的发展，国内摩托车生产厂家质量意识的不断提高，摩托车发动机装配技术、设备也将越来越受到重视。[3] 1.2本课题相关的国内外研究现状 目前我国发动机装配线其设计开发能力已接近国外先进水平，在装配线开发方面已缩短了与国外先进水平的差距。[8]但就全国范围而言，总体开发和技术创新能力还参差不齐，一些企业装配线的开发还处在引进、仿制及小规模改进阶段，没有形成自己独立完善的开发系统，主要是缺乏高水平的设计开发人才，缺乏验证手段，加之开发资金投入不足，这种弱的开发能力是我们不能进入世界摩托车发动机强国的障碍之一。为了促进我国摩托车行业的发展，在人员素质的提高、科研手段的完善、资料的积累、信息系统的建立等方面还需做大量的工作。[9] 近年我国许多企业花了很大的力气，从国外引进了先进的加工生产线、装配线和各式各样的设备，使我们的工艺装备、加工能力和水平有了大幅度的提高。但从总的方面来看，我们的装配线水平与发达国家相比还有一定差距。[4]目前，国内还有部分
《汽车发动机构造与维修》课程单元教学设计 设计梁向东 审核石婷婷李晨霞 所属系交通运输系 任课教师 梁向东于涵
本次课标题：发动机总论 授课班级上课时间上课地点 能力（技能）目标知识目标 教学目标通过本任务的学习，使学生使学生 对发动机有个初步认识1、发动机总体构造 2、发动机的基本术语 3、发动机的类型 4、四冲程发动机工作原理 能力训练 任务1、汽油机两大机构、五大系统 2、柴油机两大机构、四大系统 1．梁向东编著《汽车发动机构造与维修》佳木斯职教集团一体化教材 参考资料 2．孙长录编著《汽车发动机构造与维修》天津科学技术出版社，版次 1 二. 教学设计 1、自我介绍（课件），介绍课程性质、学习目标、考核要求、职业生涯与课程的 关系。（10 分钟） 2、讲授新课：发动机总论。 步骤教学内容教学 方法 教学 手段 学生 活动 时间 分配 告知（教学内容、目的）1、发动机总体构造 2、发动机的基本术语 3、发动机的类型 4、四冲程发动机工作原理 叙述课件 3 分 钟 《汽车发动机构造与维修》课程单元教学设计 ——任务一《发动机总论》 一. 教案头
引入（任务）任务：发动机总论叙述课件 2 分 钟 教学内容（一） 教学内容（二） 教学内容（三） 往复活塞式 旋转活塞式 2. 按所用的燃料分 汽油发动机 柴油发动机 3. 按点火方式分 点燃式 压燃式 4. 按冷却方式分 水冷式 风冷式 5. 按活塞行程数分 二冲程发动机 四冲程发动机 20 分 钟 30 分 钟 15 分 钟 两大机构： 发动机总论：两大机1、曲柄连杆机构讲授课件 构、五大系统（汽油机）2、配气机构 五大系统： 1、燃料供给系 2、润滑系 3、冷却系 4、点火系 5、起动系 1、上止点 2、下止点讲授教具 3、行程演示 4、气缸工作容积 发动机的基本术语5、燃烧室容积 6、气缸总容积 7、压缩比 8、排量 9、工作循环 发动机的类型1．按活塞的运动方式 分讲授课件
1 气缸体总成的装配 1.1气缸孔直径公差在装配时气缸孔直径不进行分组装配。正常生产情况下，气缸孔直径公差为 0.01mm，公差范围为±0.005。 1.2 主轴承孔的测量在安装前应用干净的无纺布或绸布将缸体和框架上的主轴承孔擦干净，测量并记录主轴承孔直径，用于选配主轴瓦，测量点见图1所示。 图1 主轴承孔测量点 1.3 碗形塞的安装 装碗型塞：将缸体装在装配支架上，用压装工具将缸体进气侧的两个碗型塞、缸体排气侧的三个碗型塞、后端面的一个碗型塞装在缸体上相应孔内，装碗型塞之前需要在碗型塞的结合面涂一层“乐泰648胶”，用压装工具（或机床）将碗型塞压装到位，如下页图所示（碗型塞压入后应低于平面 2±0.5mm ）。 碗形塞装配后，气缸体总成应进行压力试验： 1) 气缸体总成水套，在2bar的气压下，保持10 秒种，其泄漏量为＜10cm3/min 2) 气缸体总成油道，在4bar的气压下，保持10 秒种，其泄漏量为＜10cm3/min 3) 气缸体总成回油孔，在2bar 的气压下，保持10 秒种，其泄漏量为＜30cm3/min 气缸体总成应彻底清洗，除去所有外来杂质及毛刺，全部油道和油孔要打通并清洗干净，在装配其它零部件前应吹干。 左 右
1.4 丝堵的安装 见图3所示，将油道丝堵（M18×1.5）分别装在缸体前后端面的主油道孔内，拧紧力矩为 20+5Nm ，丝堵（M10×1）装在排气侧，拧紧力矩为 20±3Nm ，装配前均需涂“乐泰243胶 ” 。 ①碗形塞 ②螺堵 ③定位销 ④丝堵 图3碗形塞、丝堵、定位销的安装 2 连杆总成的装配和安装 2.1 活塞 在装配时，活塞销孔和活塞销无须分组装配。 2.2 活塞销 在销及销孔分别涂上一层机油，先将一只卡环 装在活塞销孔卡簧槽内，将活塞销通过连杆小头孔 装到活塞销孔内，装上另一只卡环。注意，活塞销 上有字的一面朝向缸体前端面，连杆上有标记的一 面朝向前端面装配。装配后检查活塞销转动的自如 情况。 2.3 连杆总成的装配 图4活塞分解图 连杆螺栓在装配前应用发动机润滑油润滑螺纹，先用手拧上连杆螺栓，然后拧紧到力矩
实验一发动机燃烧室测量与绘制 一、实验目的 1.认识发动机燃烧室，理解燃烧室不同尺寸、形状作用和特点。 2.测量某一型号发动机燃烧室尺寸并进行绘制，分析该燃烧室性能特点。 二、实验原理 汽车发动机燃烧室形状对发动机工作影响较大。汽油发动机燃烧室和柴油发动机燃烧室由于燃料供给方式与点火方式不同，也会在发动机形状上有较大差异。总之不论汽油发动机还是柴油发动机，总体要求都需要有利于着火、有利于气体流动混合，有利于控制和减少有害排放物的生成。 （一）汽油发动机燃烧室 1. 汽油发动机燃烧室要求 （1）采用紧凑型燃烧室，具有较小的行程缸径比S/D，使冷却面积小，减少热量损失及缩短火焰行程。 （2）有利于形成滚流，以提高混合气燃烧速率，保证混合气充分燃烧。 2. 汽油发动机常用的燃烧室形式 半球形燃烧室、楔形燃烧室、盆形燃烧室、少数发动机采用ω形燃烧室和篷形燃烧室。 图1 汽油机常见燃烧室形式图2 篷形燃烧室（二）柴油发动机燃烧室 1. 柴油发动机燃烧室要求 （1）具有较大的行程缸径比S/D。 （2）有利于形成涡流、湍流，保证混合气充分燃烧。 2. 柴油发动机常用的燃烧室形式 统一式燃烧室：ω形、球形；分隔式燃烧室：涡流室式燃烧室、预燃室式燃烧室。
（a）ω形燃烧室（b）球形燃烧室 图3 柴油发动机统一式燃烧室 （a）涡流室式燃烧室（b）预燃室式燃烧室 图4 柴油发动机分隔式燃烧室 三、实验仪器设备 发动机实验室部分发动机（局部剖切）、千分尺、绘图工具等。 四、实验内容 1.观察实验室各种型号发动机燃烧室形状。 2.选定某一款发动机，测量该型号发动机燃烧室尺寸并绘制该发动机燃烧 室。 3.利用所学理论分析该款发动机燃烧室特点。 五、实验注意事项 1.注意进排气门及火花塞（喷油器）的设计位置。 2.注意测量时活塞处于上止点位置。 3.注意实验过程中的人身安全。
汽车发动机装配线工艺流程 缸体底面朝下—→缸体、曲轴、凸轮轴投料、清洗、吹风、柴油机型号、标号打印—→缸体翻转180°后，打号确认—→缸体翻转后缸体底面朝上—→松瓦盖、卸瓦盖、安装上下轴瓦片、安装活塞冷却喷嘴、插入凸轮轴打入键、安装凸轮轴止推片、吊放曲轴、打入键—→打入前端销、打入前端主油道碗型塞、安装前端双头螺栓、装右端丝堵、安装主轴承盖及曲轴止推片并拧紧—→打入后端销，打入后端主油道碗型塞、装后油封座、装机油泵、装齿轮冷却喷嘴（安装增压器回油接头）—→缸孔涂油、装入活塞、装连杆盖、拧紧连杆螺栓、内装件检查—→安装柴油机前端板、安装凸轮轴齿轮、安装惰轮轴、惰轮、安装曲轴齿轮、安装前盖板（包括前盖板涂胶）—→安装机滤器总成、油底壳涂胶、安装油底壳并拧紧—→内装件确认、安装油尺套管、安装减振器、安装挺柱、柴油机型号、编号托印、记入发动机记录表—→连杆打号、分解、清洗后的连杆安装连杆瓦、活塞重量分组、活塞加热、装活塞销、装活塞环缸体翻转180°缸体上面朝上—→安装后端板、打入曲轴后端衬套、安装飞轮、安装离合器片及压盘、安装机滤座及机滤、安装发电机支架—→安装机冷器、安装水泵总成、安装真空泵总成、安装真空泵润滑油管、安装喷油泵总成—→安装喷油泵总成、安装供油角测量工具、调整供油提前角、安装喷油泵后端螺钉、安装喷油泵齿轮、安装VE泵回油接头、选择缸盖垫、安装缸盖垫—→吊装缸盖、拧紧缸盖螺栓—→安装摇臂总成、调整气门间隙、摇臂轴注油—→检测气门间隙、安装呼吸器、这、安装摇臂罩总成、安装喷油器总成、安装小回油管总成—→安装发电机总成、安装V型皮带、安装排气管、安装排气管隔热罩、安装暖风水管接头—→安装高压油管、拧紧节温器螺栓、喷油泵前罩盖涂胶、拧紧、安装进气管—→安装T/C排气丝对、安装排气管接管用丝对、安装T/C（增压器）、安装T/C回油软管、安装T/C进油管、安装T/C进水管、回水管、装真空泵管、安装排气管接管、装前侧挡板、后侧挡板、装排气支承—→装EGR阀、装进气接管及防护罩、装呼吸器、装呼吸器软管、安装EGR管装油尺、装怠速提升装置、安装油压接头、水路试漏、外观检查—→油系试漏、加注机油、外观检查发动机装配线及线上单机专用设备：清洗机、打号机、总成装配输送线、单层自由辊道、双层柔性机动滚道托盘、缸体缸盖输送车、升降机、翻转机、涂胶机、组合式螺栓拧紧机、轴承外环振动压装机、油封压装机、间隙测量机、导向拧紧装置、发动机密封性能检验机、活塞加热机、总成综合性能试验台、扭矩校准仪、气动扳手、装配线计算机控制系统、吊装式LED大屏幕显示装置、单轴气动定扭矩扳手、电动单梁悬挂起重机
航空发动机燃烧室的现状和发展 田明 （航空工程系飞动1601 学号：1240801160145） 摘要：燃烧室（又称主燃烧室）是用来将燃油中的化学能转变为热能，将压气机增压后的高压空气加热到涡轮前允许的温度。燃烧室是航空发动机三大核心部件之一，其性能直接影响整个发动机性能。本文将介绍航空发动机燃烧室发展的现状和未来，涵盖对燃烧室的设计要求、一些先进的创新燃烧室、燃烧室的一些技术特点和先进的低污染燃烧技术以及对与未来航空发动机燃烧室方面的展望。 关键词：航空发动机；燃烧室；主动燃烧控制；氢燃烧；低污染燃烧技术 0 引言 现代航空发动机燃烧室建立在高性能、高可靠性、宽稳定工作范围的设计基础上。由于发动机的发展要求不断提高推重比，因此，它必须在更高压比和燃烧室进、出口温度下工作，同时期望高功率下热力循环更有效，这将使未来的发动机工作循环不可避免的产生较高的NOx 和烟排放，因此，低污染设计就成为燃烧室性能的关键指标之一。[1]本文主要论述现代军用发动机燃烧室和新型燃烧室，并简明论述传统燃烧室的重要改进和设计思想、方法的变化，提出研发的主要框架。 1 现代燃烧室的技术特点 燃烧室是由进气装置（阔压器）、壳体、火焰筒、喷嘴和点火器等基本构件组成，根据主要构件结构形式的不同，燃烧室有分管（单管）环管和环形三种基本类型。 燃烧室的工作条件十分恶劣，而燃烧室的零组件主要是薄壁件，工作时常出现翘曲、变形、裂纹、积碳、过热、烧穿等故障。[2]为此，燃烧室的设计应满足以下要求： （1）在地面和空气的各种气象条件和飞行条件下，启动点过迅速可靠。 （2）在飞行包线内，在发动机一切正常工作状态下，燃烧室应保证混合气稳定的燃烧，具有高的完全燃烧系数和低的压力损失系数。 （3）保证混合气在尽可能短的范围内完全地燃烧，燃气的火舌要短，特别是不能有余焰流出燃烧室，还应减少排气污染物的产生。 （4）出口的燃气温度场沿圆周要均匀，沿叶片应保证按涡轮要求的规律分布。 （5）燃烧室的零组件及其连接处应具有足够的强度和刚性，以及良好的冷却和可靠的热补偿，减小热应力。 （6）燃烧室的外轮廓尺寸要小，轴向尺寸要短，重量要轻，具有高的容热强度。燃烧室的结构要简单，有良好的使用性能，维护检查方便，使用期限长。 2 燃烧室设计和研究方法的进展 2.1 燃烧室设计的重要改变 （1）火焰筒是燃烧室的主要构件，是组织燃烧的场所。由于燃烧室进、出口温度的提高使火焰筒主燃区温度很高，火焰筒壁面温度相应升高，因此，需要更多的冷却空气用于火焰筒壁面冷却，这相应减少了火焰筒头部的进气量。 （2）火焰筒按其制造方法，可以分为机械加工和钣金焊接两种类型；按其冷却散热方式，又可分为散热片式和气膜式。火焰筒进气规律的创新设计与传统设计不同。传统设计是指主燃孔、掺混孔和气膜孔的进气规律；创新设计是指采用火焰筒头部和喷嘴的进气占总进气量的80%~85%，其余为气膜冷却进气的进气规律，基本上无主燃孔和掺混孔，以此实现足够的温升和保证发动机循环工作中的燃烧效率。这更减少了火焰筒的冷却空气，与长寿命设计有很大矛盾。
第一篇机械设计总论 、填空题 1、若一零件的应力循环特征r=+0.5, a =70N/mm 2 ，则此时, max 二 280 N/mm 2 , min 二 140 N/mm 2 。 2、在任一给定循环特性的条件下，表示应力循环次数 N 与疲劳极限 rN 的关系曲线称为 疲劳曲线 ，其高周疲劳阶段的方程为 3、在单向转动的轴上作用方向不变的径向载荷时，轴的弯曲应力为 4、影响机械零件疲劳强度的主要因素，除材料性能、应力循环特征 表面状态 5、在静强度条件下，塑性材料的极限应力是 屈服极限 脆性材料的极限应力是 强度极限 6、在零件强度设计中，当载荷作用次数W 103 时，可按 静强度载荷 条件进行设计计算，而当载荷作用次数＞100时，则应当按变载荷疲劳 强度条件进行设计计算。 7、额定载荷是指根据原动机的额定功率而不考虑其他因素计算求得 的载荷 计算载荷是指考虑了零部件工作中受到各种附加动载荷，将名义载 荷修正后用于零件设计计算的载荷 &机械设计中所谓的失效是指 机械零件由干某些原因不能正常工 m = 210N/mm 2 m rN N r m N 0 C 。 对称 循环变应力。 r 和应力循环次数N 之外，主要有应力集中、 绝对尺寸
作，常见的失效形式有断裂表面破坏、正常工作条件丧和过大的残余变形 9、一个零件的磨损大致可以分为跑合、稳定和急剧阶段。 10、判断机械零件的强度条件式为[],[]和_ S [S],S [S]。 二、选择题 1、一等截面直杆，其直径d=15mm,受静拉力F=40KN，材料为35 钢，B=540 N/mm2，s=320 N/mm2，则该杆的工作安全系数S为 A、2.38 B、1.69 C、1.49 D、1.41 2、对于受循环变应力作用的零件，影响疲劳破坏的主要因素是 A、最大应力 B、平均应力 C、应力幅 3、零件的形状、尺寸、结构、精度和材料相同时，磨削加工的零件 与精车加工的零件相比，其疲劳强度__A A、较高 B、较低 C、相同 4、机械设计课程研究的对象是—C 的设计。 A、专用零件 B、已标准化零件 C、普通工作条件（常温、中压和中等速度）下工作的通用零部件 D、特殊工作条件下的零部件 5、开发性设计工作的核心是_B ______ 和 A、理论设计 B、功能设计 C、结构设计 D、工艺设计 E、造型设计 6、产品的经济评价通常只计算—B O
工业装配线主要包括发动机 装配线、整车装配线、车桥装 配线和家电装配线等。 发动机装配线: 发动机装配线是 一个对发动机顺序装配的流水线工艺过程，由于工艺的繁琐性，装配线在整个生产过程中较为关键。 发动机装配线主要包括总装线、分装线、工位器具及线上工具等。在总装线和分装线上，采用柔性输送线输送工件，并在线上配置自动化装配设备。 柔性输送线主要有：摩擦辊道和启停式动力辊道两种，输送速度一般为 3-15m/min。 装配线上的自动化设备主要有自动打号机、拧紧机、自动翻转机以及 其它专用装配设备等，可大大提高装配线的装配能力。 装配线采用现场总线控制方式，通过现场分布I/O统一控制装配线的运行及完成各工位间的通讯。组建现场信息监控系统采用以太网等方式，完成装配线上的信息采集、排产下达、工位监控及装配提示等功能。
整车装配线:
车桥装配线:
车桥装配线 全线包括自动滚道输送线、升降机、托盘旋转机构、弹性连接件自动压装机、装配并拧紧后轮毂总成、装配并拧紧制动钳、装配并拧紧制动管、装配并拧紧轮速传感器、转向节球铰装配机、转向节轴承立式压床、后轮毂堵盖立式压床、螺母挤压检测装置、后半桥压装设备、扭杆装配设备、轴销压装机、齿环压装、手制动软轴压装机、制动钳装配台等设备。 轿车后桥总成装配线 变速器自动化装配生产线 变速器自动化装配生产线可完成变速器总成的全部装配工作。包括上料、输送、在线压装、在线测量、在线拧紧、在线自动翻转、试验和调整等全部装配工作。装配线采用一字型布局，外型美观，物流畅通、合理，符合当代先进的装配线要求；采用柔性设计理念 , 使之做到一机多用，一线多用，以适应频繁更换；装配线满足厂方变速器装配调试工艺要求。 桥总成自动化装配生产线 桥总成装配线包括悬挂式拧紧机、翻转机等一些关键设备。其整体结构为链板传输，链板上固定装配小车，小车在地面上完成装配后，从地下返回。 主减速器自动化装配生产线 主减速器装配生产线用于完成主减速器总成的装配工作，包括上、下料、输送、装配、压装、检测和调整等。输送线体根据不同客户的需求主要有手动、半自动和自动三种。装配线在适当更换部分工装、辅具后，即可完成对不同型号 的主减速器总 成的装配工作。 以往主减速器装配质量主要是人为控制，对于装配过程中有要求控制装配工艺的地方，比如轴承预紧力矩、螺栓扭矩、垫片、涂胶密封等等甚至对于个别零件的漏装或错装，都无法进行有效的检测，以致使主减速器装配质量的不稳定。我公司设计的主减速器装配线重点就是要减少人为干涉因素，提高自动化程