下载文档原格式
内燃机设计第6版内燃机设计第6版第1章引言内燃机是一种将化学能直接转化为机械能的装置，广泛应用于交通运输、工业生产和家庭生活等领域。
随着技术的进步和环境意识的增强，内燃机设计正面临着新的挑战和机遇。
本版《内燃机设计》旨在介绍最新的设计理念、技术和方法，以满足用户需求和环境要求。
第2章内燃机基本原理2.1 内燃机分类内燃机可分为点火式和压燃式两大类。
点火式内燃机在燃料与空气混合后，先通过点火方式引燃，然后使燃烧产生高温高压气体推动活塞运动。
常见的点火式内燃机有汽油机和柴油机。
压燃式内燃机则是在燃料与空气混合后，通过压力升高使燃料自燃，然后推动活塞产生工作。
典型的压燃式内燃机有喷气发动机和火箭发动机。
2.2 内燃机工作循环内燃机的工作循环一般分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。
进气阶段是通过气门将空气和燃料引入燃烧室；压缩阶段是活塞向上行程时，将混合气体压缩成高压气体；燃烧阶段是点火引燃混合气体，产生高温高压气体推动活塞运动；排气阶段是活塞向下行程时，将燃烧产生的废气排出燃烧室。
第3章内燃机设计参数3.1 性能参数内燃机的基本性能参数包括功率、扭矩和燃料消耗率。
功率是内燃机在一定时间内所能输出的机械功率，通常用千瓦（kW）表示。
扭矩是内燃机输出的转矩，用牛顿米（Nm）表示。
燃料消耗率是指单位功率所需的燃料消耗量，用克/千瓦小时（g/kWh）表示。
3.2 几何参数内燃机的几何参数主要包括缸径、行程和缸数。
缸径是活塞直径，通常用毫米（mm）表示。
行程是活塞上下运动的距离，用毫米（mm）表示。
缸数是内燃机的气缸个数，常见的有单缸、双缸、四缸等。
3.3 材料参数内燃机所使用的材料对性能和寿命有直接影响。
活塞、气缸套等运动部件通常采用铝合金或钢材料制造，以保证强度和耐磨性。
气门、气门座等部件则采用耐高温和耐腐蚀的合金材料。
第4章内燃机燃烧过程4.1 燃烧理论内燃机的燃烧过程是燃料与空气混合后发生的化学反应。
内燃机设计一、课程说明课程编号：100115Z10课程名称（中/英文）：内燃机设计/Internal Combustion Engine Design课程类别：专业选修课B组学时/学分：32/2先修课程：内燃机原理、汽车构造、机械设计、机械制图适用专业：能源与动力工程教材、教学参考书：[1]袁兆成.内燃机设计[M]．北京：机械工业出版社,2008.[2]高志文.内燃机课程设计[M]．北京：中国水利水电出版社，2010.[3]周龙保.内燃机学[M]．北京：机械工业出版社,2011.二、课程设置的目的意义本课程是能源与动力工程专业的专业选修课程，是学生在学习了内燃机基本结构和工作原理的基础上，进一步具体地了解内燃机中各机构和零部件的设计方法和设计要点。
通过课程学习和课程设计，使学生掌握车用内燃机设计的基本方法和设计原则，理解并掌握内燃机主要系统的运动学和动力学分析方法。
三、课程的基本要求知识：了解内燃机发展简史，掌握内燃机总体的设计原理和基本概念，掌握工作过程的计算方法，掌握内燃机中主要部件包括曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系统、增压系统及机体缸盖等的设计要点和设计方法，了解当前汽车工业的最新进展已经应用于内燃机上的最新技术。
能力：从实践的角度掌握内燃机整机选型设计以及主要系统中关键零部件的选择和设计方法，并将知识应用于内燃机整机及零部件设计方面实际问题，培养科学文献查阅、基本的工程设计计算、科技文章写作等多方面的能力，从而培养出较系统的工程设计能力。
素质：通过课程中的分析讨论辩论培养分析沟通交流素质，建立从整体到局部的内燃机设计思路，提升理解内燃机制造工程的基本素质。
通过课程设计的模式，在具备独立思考、研究和完成部分设计内容的能力的基础上，在同组的协作交流中提高合作完成复杂工程设计问题的素质。
四、教学内容、重点难点及教学设计注：实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求无六、考核方式及成绩评定七、大纲主撰人：大纲审核人：。
内燃机设计袁兆成课后习题答案第6章内燃机设计西南交通大学6-1答：结构措施：1）加大曲轴轴颈的重叠度A(A增大，曲轴抗弯和抗扭刚度增加)2）加大轴颈附近的过渡圆角（可减小应力集中效应，提高抗弯疲劳强度）3）采用空心曲轴（可提高曲轴抗弯强度，同时课减轻曲轴重量和曲轴离心力）4）沉割圆角（可在增加圆角半径的同时保证轴颈的有效承载长度）5）开卸载槽（在相同载荷条件下，可使曲柄销圆角的最大压力值有所降低）工艺措施：1）圆角滚压强化（表面产生剩余压应力，抵消部分工作拉伸应力，提高曲轴的疲劳强度，还可降低圆角的表面粗糙度值，消除表面缺陷）2）圆角淬火强化（用热处理的方法是金属发生组织相变，发生体积膨胀而产生残余压应力，提高疲劳强度，还能提高硬度和表面的耐磨性）3）喷丸强化处理（属于冷作硬化变形，在金属表面留下压应力，是表面硬度提高，从而提高疲劳强度）4）氮化处理（利用辉光离子氮化或气体软氮化方法，使氮气渗入曲轴表面，由于氮的扩散作用，使金属体积增大，产生挤压应力，提高疲劳强度）6-2答：1）中碳钢：绝大多数采用模锻制造2）合金钢：在强化程度较高的发动机中采用，通常加入Cr、Ni、Mo、V、W等合金元素以提高曲轴的综合力学性能；3）球墨铸铁：球墨铸铁的力学性能和使用性能优于一般铸铁，在强度和刚度能够满足的条件下，使用球墨铸铁材料能够减少制造成本。
6-3答：优点：（1）错误！未找到引用源。
增加，可以提高曲轴刚度，增加了曲柄刚度，不增加离心力。
（2）错误！未找到引用源。
增加，可增加扭转刚度，固有频率错误！未找到引用源。
增加，转动惯量Ｉ增加不多。
缺点：错误！未找到引用源。
增加，主轴承圆周速度增加，摩擦损失增加，油温提高。
６-4答：对于每个曲拐而言，连杆轴颈是一个，主轴颈有两个。
连杆轴颈承受着由连杆传来全部载荷，而每个主轴颈则只承担一半载荷，所以主轴颈载荷小于连杆轴颈载荷。
实际设计中主轴颈D1大于连杆轴颈D2，D1/D2≈1.05～1.25，因为增加主轴颈可以增加曲轴的重叠度，提高曲轴的抗弯刚度和抗疲劳强度，同时不增加曲轴的离心载荷。
第一章：内燃机设计总论1-1根据公式 τ2785.0ZD v p P m me e = ，可以知道，当设计的活塞平均速度V m 增加时，可以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？ 答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承 载能力下降，发动机寿命降低。
②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。
③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。
1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？ 答：柴油机优点： 1）燃料经济性好。
2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。
3）可以通过增压、扩缸来增加功率。
4）防火安全性好，因为柴油挥发性差。
5）CO 和HC 的排放比汽油机少。
汽油机优点：1）空气利用率高，转速高，因而升功率高。
2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。
3）低温启动性好、加速性好，噪声低。
4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。
5）不冒黑烟，颗粒排放少。
1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下， ①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。
但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。
②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。
1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）？为什么？答：.对于汽油机能达到，但是柴油机不能。
因为柴油机是扩散燃烧形式，混合气的燃烧速度慢，达不到汽油混合气的燃烧速度，所以达不到6000r/min 的设计转速。
内燃机设计袁兆成答案【篇一：内燃机设计_袁兆成_考试要点精编_打印版】2. 组织设计组3. 调查研究4. 确定基本性能参数和结构形式。
5．拟订设计任务书。
二、设计实施阶段 1. 内燃机总布置设计，三维实体造型和虚拟装配、确定主要零部件的允许运动尺寸、结构方案、外形图。
2. 按照企业标准编制零部件图纸目录。
3. 部件三维图细致设计、零部件工作图、纵横剖面图。
三、检验阶段1. 试制多缸机样机2. 多缸机试验（磨合、调整、性能试验、耐久试pme?vh?z?npme?vm?z?d2pe??0.785(千瓦)30??验、可靠性试验、配套试验和扩大用户试验）四、改进与处理阶段a. 样机鉴定. b. 小批量生产c. 内燃机设计的“三化”，“三化”可以提高产品的质量、减少设计成本、组织专业化生产、提高劳动生产率、便于使用、维修和配件供应。
2、动力性指标：功率式中 pme—平均有效压力（mpa），3、转速 n：n 增加对提高 pe有利，但是转速增加后：⑴惯性力，导致负荷增加，平衡、振动问题突出，5、耐久性、可靠性指标：可靠性—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—从开始使用起到大修期的时间。
6、柴油机优点：燃料经济性好；工作可靠性和耐久性好，因为没有点火系统；可以通过增压、扩缸来增加功率；防火安全性好，柴油挥发性差；co和hc的排放比汽油机少。
9、活塞平均速度vm↑的副作用是：又? (1??sin?)111?1??2sin2???4sin4???6sin6??281611．摩擦损失增加，导致热负荷增加、机油承载能力下降、发动机寿命降低。
2．惯? 1??2sin2?2性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低。
3．进排气1? x?r[(1?cos?)??sin2?2? r[(1?cos?)??(?cos2?)]2221??r[(1?cos?)??(1?cos2?)]＝x??x4对x求两次导数得到活塞速度和加速度22v?r?(sin???2sin2?) ＝v??v?a?r?2(cos???cos2?) ＝ a??a?x?a?a?a?o?ao10、中心曲柄连杆机构的运动规律?(r?l)?(lcos??rcos?)在?aob中，利用正弦定理，有 lr＝ sin?sin?rsin??sin???sin? ?－连杆比l?cos?? (1?sin?)222?(1??sin?)? x?(r?l)?[l(1??2sin2?)]活塞的运动可以用三角函数组成的复谐函数表示，既活塞的运动是复谐运动。
内燃机的基本设计思想是：根据市场（用户）对内燃机性能和价格的需求，根据企业现有的生产水平和生产能力来设计具有市场竞争能力的、具有良好的性能价格比的商品。
发动机的重要指标有：动力性指标（功率、转速、转矩），经济性指标（燃油耗、机油耗），排放指标（HC、CO、NO x、颗粒、烟度），可靠性指标，结构重量指标和使用性指标。
汽油机1）优点：转速高、升功率大、结构紧凑、比质量小、工作柔和、振动噪声小、冷启动性能好、成本低。
2）缺点：热效率低、燃油耗高、排放性能较差，功率覆盖面窄。
柴油机1）优点：热效率高、燃油耗低、可靠性好、排放性能较好，功率覆盖面广；2）缺点：振动噪声大、成本高、体积重量大，工作粗暴。
四冲程发动机工作可靠，性能指标稳定，经济性好；二冲程发动机工作频率高，摩擦损失小、升功率高、转矩均匀、结构简单，但燃油耗高、排放差、怠速不稳定，热负荷大、噪声大。
发动机的冷却方式有：水冷、风冷和油冷。
1）水冷机：冷却均匀、工作可靠、平均有效压力高，但结构复杂；2）风冷机：结构简单，但冷却不均匀、可靠性差、噪声大、排放差、适应性差；3）油冷机：结构简单，整机温差小、热变形小，但热负荷高，成本高。
提高发动机的平均有效压力的措施有：增大气门截面、增多气门数量、改善气道的气体流动性以提高充气系数；增大机体、气缸套等零件的刚度，减少活塞环和轴颈尺寸，减小零件的变形和摩擦损失，提高主要运动件的加工精度，以提高机械效率；改善燃烧和供油系，提高指示效率；采用增压中冷技术，提高进气压力，降低进气温度；对汽油机还可适当提高压缩比。
S/D对发动机的影响：当S/D减小，发动机的转速可以提高，升功率增大，整机高度降低，适用车用发动机；但压缩比难控制，不利于燃烧过程的组织；发动机的转矩减小，不利于与拖拉机和工程机械配套；燃烧室的燃热面积减小，不利于风冷发动机。
基本公式：ω=πn p30，V m=Sn p30×10−3，P ep=P me iV s n p30τ，V s=π4D2S×10−6基本单位：n P(r/min)，S(mm)，D(mm)，V s(l)，N e KW，p me MPa，V m(m/s) 内燃机主要有下列结构和系统组成：机体组、曲柄连杆机构、配气机构、供油系统、进排气系统、冷却系统、润滑系统、起动系统、（排放物后处理系统、增压系统、电控系统）第一、二章曲柄连杆机构的动力学如何计算活塞的平均速度、曲轴的旋转角速度、连杆比以及活塞的位移、速度、加速度？V m=Sn30×10−3m sω=πn30s−1；λ=RLX=R×1−cosα+λ/4×1−cos2αmmV=R×ω×sinα+λ/2×sin2α/1000(m/s)J=R×ω2×cosα+λ×cos2α/1000(m/s2)R=S/2(mm)，S mm，L mm，n p(r/min)连杆组的简化条件是：质量不变；系统的质心位置不变；系统对质心的转动惯量不变。
哈工程内燃机设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解内燃机的基本工作原理及其构造，掌握内燃机的性能评价指标。
2. 学习内燃机设计的基本理论，了解内燃机主要部件的设计原则和计算方法。
3. 掌握内燃机设计的相关技术规范和标准，了解内燃机行业的发展趋势。
技能目标：1. 能够运用所学知识，独立完成内燃机主要部件的设计计算。
2. 通过课程设计实践，提高分析和解决实际工程问题的能力。
3. 学会使用相关设计软件和工具，提高内燃机设计的效率和质量。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对内燃机设计专业的兴趣，激发学生的创新意识和探索精神。
2. 增强学生的团队合作意识，培养严谨的工作态度和良好的职业道德。
3. 提高学生对环境保护和可持续发展的认识，培养学生的社会责任感。
本课程针对哈尔滨工程大学内燃机设计相关专业的学生，结合学科特点、学生年级及教学要求，明确以上课程目标。
通过本课程的学习，使学生能够掌握内燃机设计的基本知识和技能，为今后的学习和工作打下坚实基础。
同时，注重培养学生的情感态度和价值观，使学生在专业成长的同时，全面提升个人素质。
二、教学内容1. 内燃机原理及构造：讲解内燃机的工作原理、类型及构造，重点分析内燃机的各个主要部件及其作用。
教材章节：第一章 内燃机原理及构造2. 内燃机性能评价：介绍内燃机的性能评价指标，如功率、扭矩、燃油消耗率等，并进行实例分析。
教材章节：第二章 内燃机性能评价3. 内燃机主要部件设计：详细讲解内燃机主要部件（如气缸、活塞、连杆、曲轴等）的设计原则和计算方法。
教材章节：第三章 内燃机主要部件设计4. 内燃机设计规范与标准：介绍内燃机设计过程中应遵循的技术规范和标准，提高设计质量。
教材章节：第四章 内燃机设计规范与标准5. 内燃机设计软件应用：教授内燃机设计相关软件的使用方法，如CAD、CAE等，提升设计效率。
教材章节：第五章 内燃机设计软件应用6. 课程设计实践：结合实际案例，指导学生完成内燃机主要部件的设计计算和绘图，提高实践能力。
内燃机活塞设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解内燃机活塞的基本结构及其工作原理；2. 学生能够掌握活塞设计中的关键参数，如活塞的长度、直径、形状等；3. 学生能够了解内燃机活塞材料的选择及性能要求；4. 学生能够掌握内燃机活塞设计中涉及的计算公式和步骤。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行内燃机活塞的初步设计；2. 学生能够运用计算工具，完成活塞设计参数的计算；3. 学生能够通过查阅资料，分析活塞设计中的问题，并提出合理的解决方案。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到内燃机活塞设计在汽车行业中的重要性，增强专业认同感；2. 学生能够培养工程思维，注重实践与理论相结合，提高解决问题的能力；3. 学生能够养成合作、交流、分享的学习习惯，提升团队协作能力。
课程性质：本课程为专业选修课，适用于具有一定机械基础知识和内燃机原理了解的高年级学生。
学生特点：学生具备一定的机械基础知识，对内燃机有一定了解，具备初步的工程设计能力。
教学要求：结合实际案例，引导学生运用所学知识，进行内燃机活塞设计，注重理论与实践相结合，培养学生的工程设计能力和创新意识。
通过课程目标分解，实现对学生知识、技能和情感态度价值观的全面培养。
二、教学内容1. 内燃机活塞结构及工作原理：包括活塞的组成部分、作用及其在内燃机中的工作过程；教材章节：第二章 内燃机工作原理与结构。
2. 活塞设计参数及其影响：讲解活塞长度、直径、形状等关键参数对内燃机性能的影响；教材章节：第三章 内燃机活塞设计与计算。
3. 活塞材料的选择及性能要求：介绍活塞常用材料及其性能指标，分析不同材料的应用场景；教材章节：第四章 内燃机活塞材料。
4. 活塞设计计算公式与步骤：通过案例讲解活塞设计计算公式及具体步骤，使学生掌握设计方法；教材章节：第三章 内燃机活塞设计与计算。
5. 活塞设计实例分析：分析典型活塞设计案例，使学生了解实际设计过程中可能遇到的问题及解决方法；教材章节：第五章 内燃机活塞设计实例。
第一章：内燃机设计总论1-1根据公式，可以知道，当设计的活塞平均速度V m增加时，可以增加有效功率，请表达活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？答：①摩擦损失增加，机械效率ηm下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承载能力下降，发动机寿命降低。
②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。
③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv下降。
1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？答：柴油机优点：1〕燃料经济性好。
2〕因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。
3〕可以通过增压、扩缸来增加功率。
4〕防火平安性好，因为柴油挥发性差。
5〕CO和HC的排放比汽油机少。
汽油机优点：1〕空气利用率高，转速高，因而升功率高。
2〕因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造本钱低。
3〕低温启动性好、加速性好，噪声低。
4〕由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。
5〕不冒黑烟，颗粒排放少。
1-3假设柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下，①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。
但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。
②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。
1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm、S=90mm，是否都可以到达相同的最大设计转速〔如n=6000r/min〕？为什么？答：.对于汽油机能到达，但是柴油机不能。
因为柴油机是扩散燃烧形式，混合气的燃烧速度慢，达不到汽油混合气的燃烧速度，所以达不到6000r/min的设计转速。
缸径越大，柴油混合气完成燃烧过程的时间越长，设计转速越低。
内燃机设计袁兆成答案【篇一：内燃机设计_袁兆成_考试要点精编_打印版】2. 组织设计组3. 调查研究4. 确定基本性能参数和结构形式。
5．拟订设计任务书。
二、设计实施阶段 1. 内燃机总布置设计，三维实体造型和虚拟装配、确定主要零部件的允许运动尺寸、结构方案、外形图。
2. 按照企业标准编制零部件图纸目录。
3. 部件三维图细致设计、零部件工作图、纵横剖面图。
三、检验阶段1. 试制多缸机样机2. 多缸机试验（磨合、调整、性能试验、耐久试pme?vh?z?npme?vm?z?d2pe??0.785(千瓦)30??验、可靠性试验、配套试验和扩大用户试验）四、改进与处理阶段a. 样机鉴定. b. 小批量生产c. 内燃机设计的“三化”，“三化”可以提高产品的质量、减少设计成本、组织专业化生产、提高劳动生产率、便于使用、维修和配件供应。
2、动力性指标：功率式中 pme—平均有效压力（mpa），3、转速 n：n 增加对提高 pe有利，但是转速增加后：⑴惯性力，导致负荷增加，平衡、振动问题突出，5、耐久性、可靠性指标：可靠性—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—从开始使用起到大修期的时间。
6、柴油机优点：燃料经济性好；工作可靠性和耐久性好，因为没有点火系统；可以通过增压、扩缸来增加功率；防火安全性好，柴油挥发性差；co和hc的排放比汽油机少。
9、活塞平均速度vm↑的副作用是：又? (1??sin?)111?1??2sin2???4sin4???6sin6??281611．摩擦损失增加，导致热负荷增加、机油承载能力下降、发动机寿命降低。
2．惯? 1??2sin2?2性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低。
3．进排气1? x?r[(1?cos?)??sin2?2? r[(1?cos?)??(?cos2?)]2221??r[(1?cos?)??(1?cos2?)]＝x??x4对x求两次导数得到活塞速度和加速度22v?r?(sin???2sin2?) ＝v??v?a?r?2(cos???cos2?) ＝ a??a?x?a?a?a?o?ao10、中心曲柄连杆机构的运动规律?(r?l)?(lcos??rcos?)在?aob中，利用正弦定理，有 lr＝ sin?sin?rsin??sin???sin? ?－连杆比l?cos?? (1?sin?)222?(1??sin?)? x?(r?l)?[l(1??2sin2?)]活塞的运动可以用三角函数组成的复谐函数表示，既活塞的运动是复谐运动。
《内燃机设计》教学大纲开课单位：汽车工程系课程代号：学分：3.5 总学时：56H课程类别：限选考核方式：考试基本面向：车辆工程专业一、本课程的教学目的、性质和任务本课程为车辆工程专业发动机方向的必修专业课。
通过本课程的学习，学生应对内燃机的设计指标、设计要求、内燃机的选型和主要参数的选择有较为系统的了解；能初步掌握内燃机设计中的主要零部件设计原则和方法；对结构尺寸的确定、材料的选择和受力情况的分析有较深的了解。
为毕业后从事内燃机专业方面的技术工作打下良好的基础。
二、本课程的基本要求系统的掌握内燃机设计的原则和方法；正确的进行内燃机的选型和主要参数的选择；能熟练的对内燃机及相关部件进行受力分析和计算；能用有限元等方法进行一定的分析计算。
三、本课程与其它课程的关系本课程涉及的知识范围广，本课程先修课程主要有：《工程热力学与内燃机原理》、《传热学》，同时要学习《内燃机燃烧学》。
四、本课程的教学内容第一章总论（一）发动机总体设计（二）发动机主要参数的选择（三）典型发动机的结构分析（四）活塞式发动机的发展（五）现代设计的基本方法第二章曲柄连杆机构受力分析（一）曲柄连杆机构运动学（二）曲柄连杆机构上的作用力第三章发动机的平衡（一）概述（二）平衡分析方法（三）曲轴轴系平衡块的布置（四）辅助平衡机构的设计第四章曲轴系统扭转振动控制（一）曲轴扭振系统的简化（二）自由振动计算CAE（三）发动机的阻尼（四）激振力矩（五）强迫振动计算（六）扭振减振器设计第五章发动机悬置设计（一）发动机的隔振（二）发动机悬置设计与计算（三）悬置件的设计第六章噪声控制技术（一）噪声基础知识（二）内燃机噪声及其控制第七章曲轴设计（一）曲轴的工作条件和设计要求（二）曲轴主要尺寸的确定和结构细节设计（三）曲轴强度计算连续梁法CAE（四）有限元法在曲轴设计中的应用（五）曲轴的实验应力分析和疲劳强度试验第八章连杆组设计（一）连杆的结构设计（二）连杆有限元分析（三）连杆螺栓设计第九章轴瓦设计（一）轴瓦的工作特点与要求（二）轴瓦结构设计与应力计算（三）轴心轨迹计算CAE（四）主要失效形式及对策第十章活塞组设计（一）活塞的设计（二）活塞销和活塞销座（三）活塞有限元分析（四）活塞的评价（五）活塞环结构和参数选择第十一章机体和气缸盖（一）机体设计综述（二）冷却水流的组织（三）机体和变形振动噪声控制（四）气缸和气缸套的设计（五）气缸盖设计（六）机体的实验分析第十二章配气机构（一）总布置设计（二）配气机构运动学（三）凸轮型线设计（四）配气机构动力学（五）凸轮轴与气门驱动件（六）气门组件的设计第十三章气流的组织（一）混合气分配均匀性的提高（二）气道、管道CAE/CAD/CAM（三）进排气管系的优化组合（四）可变进排气系统（五）空气滤清第十四章密封技术（一）燃烧室的密封（二）其它零部件的密封第十五章润滑系与冷却系（一）润滑系主要部件设计（二）主要摩擦副的摩擦学（三）润滑油的选择（四）冷却系的设计要求（五）散热器设计（六）节能风扇第十六章零件材料和强度（一）材料（二）金属表面强化（三）零件强度（四）可靠性设计五、本课程的重点、难点本课程的重点是：发动机的总体设计、典型发动机的结构分析；曲柄连杆、配气机构的受力分析与计算；曲轴系统的振动分析及计算；曲轴、连杆、活塞的设计；本课程的难点是：气道、管道的CAD/CAM/CAE;密封技术；零件材料和强度计算。
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pp me V h in P me c m iD 有效功率的计算式：e 300 式中，Pme 为平均有效压力；V m 为活塞平均速度，必为单缸工作容积，i 为汽缸数，n 为转速，D 为气缸直径， 为冲程数。
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 me :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 气温度和压力以及机械效率等有关。
提高 P me 的途径：提高充气效率；提高指示热效率；提高机械 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V m : V m 是表征发动机强化程度的主要参数。
V m 宜式中：S 为活塞行程（mm ），n 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V m 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2）经济型指标：燃油消耗率，燃油消耗率的公式为b e — 103 P e 6 3.6 10 et Hu 式中：机械效率有效功率指示功率1=1 cos - 1 cos2 (简化后的公式由一阶和二阶量组成)4 (2)活塞速度：=si n si n22 (3)活塞加速度:cos(ar+ cos^aF A ㊁— cos cos 戸2. 活塞受力分析F 。
