汽车发动机设计,课程设计

目录0序言

1基本结构参数计算

1.1发动机缸径和转速的计算

2热计算

2.1发动机压缩过程计算

2.2发动机膨胀过程计算

2.3压缩膨胀过程处理

2.4有效功和有效压力的求解

2.5 P-V图向P-a图转换

3活塞运动学计算

3.1活塞位移（X）

3.2活塞速度V

3.3活塞加速度a

4连杆活塞的动力计算

4.1往复惯性力质量m j的求取

4.2相关力的求解

5曲轴的设计

5.1曲轴主要尺寸的确定

5.1.1曲轴销主要尺寸的确定

5.1.2主轴颈尺寸的确定

5.1.3曲柄臂尺寸的确定

5.2校核计算

5.2.1曲轴的弯曲弯曲校核

5.2.2曲轴的扭转强度校核

6活塞设计

6.1活塞材料的选择

6.2活塞主要尺寸的确定

6.2.1活塞总高H的确定

6.2.2压缩高度H1的确定

6.2.3火力岸高度H4的确定6.2.4环带高度H3的确定

6.2.5活塞顶部厚度δ的确定6.3活塞裙部的设计

6.3.1活塞横截面形状

6.3.2活塞与气缸的配合间隙6.4活塞的质量

7活塞销的设计

7.1活塞销材料的选择

7.2活塞销与销座尺寸的确定7.3活塞销与销座的配合

7.4活塞销质量m

3

8连杆的设计

8.1连杆材料的选择

8.2连杆主要尺寸的确定

8.2.1连杆长度的确定

8.2.2连杆小头尺寸的确定8.2.3连杆大头尺寸的确定8.2.4连杆杆身尺寸的确定

9心得体会

10参考文献

65mL四冲程汽油机曲轴设计

0序言

这学期学院为我们专业开设了《汽车发动机设计课程设计》为期三周，目的在于让我们通过亲自的设计实践，全面地复习和巩固我们以前所学习的理论知识，让我们对专业课知识有更深刻的理解和掌握。使我们在分析、计算、设计、绘图、运用各种标准和规范、查阅各种资料以及计算机应运能力等各个方面得到进一步的提高。

我们要充分利用这次课程设计的机会，了解国内外发动机的发展状况，并尽可能地发挥自己的能力，保质保量的完成此次课程设计。课程设计是一个设计的过程，也是我们一个学习知识的过程。我们要通过这次的课程设计，巩固自己所学的理论知识，多了解曲柄连杆机构的构造和设计要求，以及设计时需要注意的各个方面的问题。另一方面，了解国内外发动机的现状，了解先进发动机的设计特点，这样开阔自己的视野，丰富自己所学的知识。除此之外，此次课程设计还为我们下学期的毕业设计奠定了坚实的基础，为我们将来走上工作岗位奠定了基础。

这次的课程设计是我们系统学习发动机设计的一个很好的机会，我们一定要好好珍惜，利用这次机会，巩固自己所学理论知识，开阔眼界，了解发动机设计知识，同时发挥自己的思维发散能力，按时保质地完成这次课程设计。

我此次课程设计的任务是65ml四冲程汽油机曲轴设计，任务有点艰巨，不过我会认真努力完成这次设计。

4

2S

D π1基本结构参数计算

一台发动机的基本结构参数包括：缸径（D ）、行程(S) 、缸数(i) 、冲程数（τ）、发动机转速（n ）、活塞平均有效转速（V m ）、各种参数之间是相互关联的，所以在一定的限制条件下，各基本参数是可以确定的。

1.1发动机缸径和转速的计算

所给的已知条件：①平均有效压力：0.8

②活塞平均速度：V m <18 m/s ③发动机排量：V s =150ml

由排量V s =65ml ，并不是很大，所以我决定设计为摩托车的单缸四冲程发动机，缸数i=1，参见《发动机现代设计》可知，现代汽车发动机的S/D 的取值范围在0.8～1.2之间，而高速汽油机S/D 在0.8～1.0之间，所以取S/D=0.9.

根据公式：Vs=

即160ml=4

9.03D π

解得D=61mm ，S=55mm

ε：压缩比 目前国内汽油机的压缩比ε在8～10之内，选取ε=9，Va=Vc+Vs

则Va=180ml ，Vc=20ml

n ：因为Vm<18m/s ，取Vm=15m/s 。

由n=

S Vm 30=3

105514

30-⨯⨯=8727r/min 。 ω：角速度 根据公式30

n

π=ω，代入n=8727r/min

解得 ω=913rad/s

r ：曲柄半径r=2

S

=27.5mm

l ：连杆长度 由于l r =λ≥0.25，取=λ0.275，故l

r

=λ=100mm

热计算

汽油机的工作过程包括了进气、压缩、作功、排气四个过程。而热力学计算主要是针对于压缩行程和作功行程进行计算。

2.1发动机压缩过程计算

参阅《汽车拖拉机发动机》Page6，压缩始点的压缩（0.8～0.9）P

之间。选取压缩行程始点的压强为Pa=0.08MPa，把压缩过程简化为绝热过程，参阅《汽车拖拉机发动机》Page6，

压缩绝热指数1.28～1.35之间，选取n

1

=1.35.由《工程热力学》知识可知：绝热过程中：

P

1V

1

n1=P

2

V

2

n1.

已知初始状态Pa=0.08MPa，Va=180ml。在180ml～20ml之间取15个点，用excel计

算数据，制作表格，将数据记录在附录1中，其中可得Pa=1.55MPa。可燃混合气在气缸中到达压缩终点后，将会进行等容加热。一般情况下压力升高比λ在7～9之间，选取λ～8.则终点压力：Pc=8⨯1.55=12.4MPa。

2.2发动机膨胀过程计算

在作功行程开始时，活塞正处于上止点，并开始向下止点运动。同理，

作功行程也可简化为绝热过程，满足P

1V

1

n2=P

2

V

2

n2

其中n

2在1.31～1.41之间，取n

2

=1.36根据《汽车拖拉机发动机》Page8.由上可知，作功

过程始点的压力值Pc=12.4MPa，同样取15个点，根据上式求出每个点的压力值P，利用excel 中得图表功能作出P-V图（如图1）。