机械毕业设计1381天然气电控发动机设计说明书

课程设计说明书课程名称:发动机设计课程设计课程代码: 8205531 题目:195柴油机连杆设计及连杆螺栓强度校核计算学院(直属系) :交通与汽车工程学院年级/专业/班: 2009/热能与动力工程（汽车发动机）/1班学生姓名:学号: 312009********* 指导教师:曾东建、田维、暴秀超开题时间: 2012 年 6 月 28 日完成时间: 2012 年 7 月 16 日目录摘要 (2)1引言 (3)1.1国内外内燃机研究现状 (3)1.2任务与分析 (3)2柴油机工作过程计算 (5)2.1 已知条件 (5)2.2 参数选择 (6)2.3 195柴油机额定工况工作过程计算 (6)3 连杆设计 (9)3.1 连杆结构设计 (9)3.2 连杆材料选择 (11)4 连杆螺钉强度校核 (12)4.1 连杆螺钉的结构设计 (12)4.2 连杆螺钉的强度校核 (13)5 结论 (15)致谢 (17)参考文献 (18)附录：195柴油机额定工况工作过程计算程序 (19)摘要20 世纪90 年代以来，汽车行业的竞争已从单一的性能竞争转向性能、环保、节能等多元综合竞争。

仅就柴油机而言，为应对世界能源危机和减少对环境污染，其研究开发工作已侧重于降低油耗、减少排放、轻质及减少磨损等方面，在这些研究中优化技术将得到广泛的应用。

汽车已经在普通民众中得到普及，随着汽车行业的不断发展，汽车产业的未来乐观与否一定意义决定于发动机的技术水平。

因此，培养高素质的汽车发动机人才对当今社会的快速发展至关重要。

本次课程设计的既是通过对195柴油机结构的分析研究，计算工作过程中的热力参数绘制其工作过程的P-V图，绘制195柴油机总成横剖面图，对连杆进行设计、强度计算和绘制连杆零部件图，对并对设计好的连杆大头、小头和螺钉进行校核，以根据工况设计连杆小头、杆身、大头，合理达到要求。

此次，我们就选择了对连杆螺钉进行校核。

连杆螺钉在连杆盖以及连杆大头之间的联接发挥着至关重要的作用，并且由于往复惯性力和气体压力的双重作用下，使螺钉的受力十分严酷，所以对其进行强度校核就显得十分必要。

本科毕业设计说明书天然气压缩机毕业设计NATURAL GAS COMRRESSOR GRADUATIONDESIGN学院：机械工程学院专业班级：过控09—2学生姓名： ----指导教师： ------副教授2013年6月1 日天然气压缩机毕业设计摘要往复式压缩机是工业上使用量大、面广的一种通用机械。

立式压缩机是往复活塞式压缩机的一种，属于容积式压缩机，其是利用活塞在气缸中的运动对气体进行挤压使气体压力提高。

热力计算、动力计算是压缩机设计计算中基本又是最重要的一项工作，根据任务书提供的介质、气量、压力等参数要求经过计算得到压缩机的相关参数如级数、列数、气缸尺寸、轴功率等以及经过动力计算得到活塞式压缩机的受力情况。

活塞式压缩机热力计算、动力计算的结果将为基础设计及整体设计提供原始数据，其计算结果的精确程度体现了压缩机的设计水平。

关键词：活塞式压缩机，热力计算，动力计算，整体设计NATURAL GAS COMRRESSOR GRADUATION DESIGNABSTRACTReciprocating compressor is a common type machine, used in the industry . Vertical compressors is a kind of reciprocating compressor, belong to the compressor , utilize the pistons in the cylinder moving to squeeze on the gas ,squeezed the gas pressure.Thermal calculation and dynamical computation is basic of compressor design’calculation, is also an important woke, according to medium, displacement, pressure of task-book, by calculating getting related parameters of compressors, such as levels, columns, size of cylinder, shaft power, by dynamical computation getting stressed status of a piston type compression. Heat calculation and dynamical computation of the piston type compressor, which is providing the design data of foundation design and the overall design.The calculations reflect exactly the design level .KEYWARDS：piston compressor，thermal calculation，dynamical computation，the overall design摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (5)1.1压缩机设计的意义 (6)1.2活塞压缩机的工作原理 (6)1.3活塞压缩机的分类 (7)1.4压缩机的发展前景 (7)1.5压缩机设计说明 (8)第二章总体设计 (9)2.1设计依据及参数 (9)2.2总体设计原则 (9)2.3结构方案的选择 (9)2.3.1压缩机结构形式的选择 (10)2.3.2运动机构的结构及选择 (10)2.3.3级数选择和各级压力比的分配 (11)2.3.4转速和行程的确定 (12)第三章热力计算 (14)3.1确定各级的容积效率 (15)3.1.1确定各级的容积系数 (15)3.1.2选取压力系数 (15)3.1.3选取温度系数 (15)3.1.4 泄漏系数 (16)3.1.5确定容积效率 (16)3.2确定析水系数 (16)3.3 确定各级行程容积 (16)3.4汽缸直径的确定 (16)3.5实际行程容积 (16)3.6新的的容积系数及新的相对余隙 (17)3.8确定排气温度 (18)3.9计算轴功率并选配电机 (18)第四章动力计算 (18)4.1压缩机中的作用力 (19)4.2曲柄连杆机构的运动关系和惯性力 (18)4.3往复惯性力往复摩擦力旋转摩擦力的计算 (20)第五章汽缸部分的设计 (22)5.1气缸 (22)5.1.1结构形式的确定 (23)5.1.2气缸主要尺寸的计算 (23)5.1.3气缸材料 (23)5.2气阀 (23)5.2.1气阀的基本要求 (24)5.2.2阀设计的主要技术要求 (24)5.2.3阀的分类 (24)5.2.4阀设计的主要技术要求 (25)5.3活塞 (25)5.3.1活塞的基本结构型式 (25)5.4活塞环 (26)5.5活塞基本尺寸 (27)第六章基本部件的设计 (27)6.1曲轴 (27)6.1.1 曲轴结构的选择 (27)6.1.2曲轴结构设计 (28)6.1.3曲轴结构尺寸的确定 (28)6.1.4曲轴材料 (29)6.1.5曲轴强度校核 (29)6.2连杆 (30)6.2.1连杆结构设计 (30)6.2.2连杆结构设计基本原则 (31)6.2.3连杆尺寸计算 (31)第七章轴承···························错误！未定义书签。

河北建筑工程学院课程设计计算说明书课程名称机械设计课程设计系机械系专业机械设计与制造及其自动化班级机072姓名刘宇学号21号指导教师职称教授辅导教师任玉灿20XX-1-3目录一课程设计任务书 3 二设计要求3三设计步骤31. 电动机的选择 42. 传动装置总体设计方案 63. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 64. 计算传动装置的运动和动力参数 75. 设计V带和带轮 86. 齿轮的设计 107.高速轴和轴承的设计及校核 178.中间轴 2112.联轴器设计 249.低速轴 2510. 箱体结构的设计 2611.润滑密封设计 2713.设计小结3114.参考资料 32一课程设计任务书课程设计题目：设计带式运输机传动装置（简图如下）图（1）传动方案示意图1——电动机 2——V带传动 3——展开式双级齿轮减速器4——连轴器 5——底座 6——传送带鼓轮原始数据：（1）传送速度 V= 0.8 m/s （2）鼓轮直径 D= 360 mm（3）鼓轮轴所需扭矩 T=700N·m工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用期限10年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为±5%二. 设计要求1.减速器装配图一张。

2.绘制轴、齿轮零件图各一张。

3.设计说明书一份。

计算预紧力F0计算作用在轴上的压轴力F P带轮材料及结构∴lcaKKPPPZα)(∆+==17.14.4=3.77<由[1]P158式(8-27)> 得2)15.2(500qvKZvPF ca+-=αq——V带单位长度质量<由P147[1] 表8-3> q=0.10 kg/m()2min)15.2(500qvKZvPF ca+-=α=278.61.0)1995.05.2(78.644.4500⨯+-⨯⨯=136 N应使带的实际出拉力()m inFF><由式[1] P158(8-24)> 得()2163sin136422sin21min︒⨯⨯⨯==αFZFvP=1076 N（1）带轮的材料带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或HT200( 2 ) 带轮的结构带轮的结构形式为孔板式，轮槽槽型B型F0=136NF=1076 N高速级齿轮传动设计设计计算小齿轮齿数大齿轮齿数按齿面接触强度设计原始数据输入转矩——IT=41032.6⨯N·mm小齿轮转速——In=576 r/min齿数比——μ=28.4'=hi由电动机驱动单向运转、单班制工作、工作寿命为10年、工作机为带式运输机、载荷较平稳。

火控制器使用说明书版本V1.01一、概述 ........二、系统组成 ....2.1、 系统组成 (4)2.1.1、 点火控制模块 (4)2.1.2、 导线束 (4)2.1.3、 vI-口寸 42.1.4、 动机转速传感器 (5)2.1.5、 动机冷却液温度传感器（ECTS ） (6)2.1.6、 歧管绝对压力（MAP ）传感器 (6)2.1.8 点火线和火花塞 (7)2.1.9 燃油切断电磁阀继电器（可选） (7)二、外形图 (8)三、应用 (8)3.1、 端口定义 (8)3.2、 典型应用电路 (9)... 3 ••••••3.3、软件界面 (10)3.4、实物 (12)二、系统组成2.1、系统组成本系统由点火控制模块、导线束、一个多齿发动机转速计时盘、磁电转速传感器、发动机冷却液温度传感器（ECTS）、歧管绝对压力（MAP）传感器、点火线圈、高压线、火花塞组成。

2.1.1.火控制模块可配置为4或6缸发动机，自动电压感应12或24 V应用具有过压保护功能。

有2个模拟输入：一个为节气门位置传感器（TPS）或歧管绝对压力（MAP）（可选），第二为发动机冷却液温度或模式切换（可选）绝对压力。

数据用USB端口接口设置，标定和诊断注意：控制器环境温度不能超过121℃o该控制器低于85c工作使用寿命最长。

2.1.2.导线束高压包电线采用L5平方毫米以上的电线，转速传感器、压力传感器、温度传感器采用屏蔽线0.5平方毫米以上屏蔽线，屏蔽线单端接地。

如果不接地会影响控制器的工作。

2.1.3.标准计时盘标准定时磁盘是多齿的设计，推荐直径100毫米，齿24-3（实际21齿）推荐厚度为5nim,箭头表示正确的旋转方向。

圆孔为1缸点火上止点，4 冲程发动机，定时盘应安装在凸轮轴上。

下图为推荐计时盘图。

2.1.4.动机转速传感器发动机转速传感器采用电感式磁可变磁阻式(VR)传感器来测量转速以及发动机的转角位置。

正常工作间隙L0毫米(0.5-L 25毫米)，电阻值应在0.91KQ左右。

课程设计课程名称：发动机设计设计题目：曲轴设计学院：交通工程专业：车辆工程年级： 2010级学生姓名：赵友指导教师：毕玉华（教授）日期： 2013年9月教务处制2.1.2热力计算方法根据发动机设计手册上的热力计算部分进行热力计算，算出各个状态点的状态参数。

2.2 重要参数选取2.1.1 压缩比ε=17.52.1.2 过量空气系数α=1.452.1.3 残余废气系数rγ=0.032.1.4 进气温升和残余废气温度T∆=20rT=950K2.1.5 热量利用系数ξ=0.82.1.6 示功图丰满系数fϕ=0.952.1.7 机械效率mη=0.842.1.8 平均多变压缩指数1n=1.362.1.9 平均多变膨胀指数2n=1.262.2 燃料燃烧化学计算2.2.1 理论空气量的计算= + - )= + - )= + - )=0.494(kgkcal/kg)=0.494(kgkca l/kg)换算成重量：L=28.962.2.2理论分子变化系数=1 +=1 + =1.04=1.042.2.3 实际分子变化系数== = 1.0431.0432.3燃气过程参数的确定与计算2.3.1 压缩始点的气体状态四冲程柴油机在进气门关闭后，压缩始点的温度：当为非增压时=非增压四冲程柴油机：取=15k，750k= 20k750k残余废气系数=0.03～0.06，取=0.03 =0.03= 325.7282K325.7282K 压缩始点时的压强：=(0.090～0.098)Pa=0.9×98.39=88.551KPa Pa=88.551KPa2.3.2 压缩终点的气体状态压缩终点的温度：=912K 912K压缩终点的压力：=4342KPa4342KPa2.3.3 燃烧过程及燃烧终点气体状态柴油机的最大爆发压力：Pz=8000KPa Pz=8000KPa 压力升高比：λ=Pz/Pc=1.84,取λ=1.8λ=1.8燃烧终点的温度：Ty cTλ==1642.9K 1642.9yT K=Hu=42500kj/kg=10153kcal/kg假定所求温度，由表3-3和3-4得：1()7.532p muc=10M0.717Lα===2097K2097zt K=换算成摄氏温度为1804度，与假设温度符合。

1.内燃机实际循环热力计算一．热力计算的目的该方法是一种近似的、半经验的估计方法，它是根据热力计算公式，对内燃机各热力参数、只是参数、有效参数进行计算，起计算结果的精确性，依赖于大量的经验数据的选择是否恰当，他对内燃机的设计有一定的指导意义。

进行热力计算的目的在于：1.在新设计内燃机时，由于缺乏资料，通过热力计算可以大致确定其内压力P'，温度T的变化情况，绘制示功图（P'-V）；确定气缸直径、冲程、气缸数目等结构参数，并为内燃机的动力计算提供依据。

2.已研制出新的内燃机，在样机阶段也可以进行热力计算，以经验在内燃机调试中所测出的各项参数与合理的热力计算得出的参数项符合的程度。

从而对不合理的参数进行调整，提供座位比较的依据。

二.热力计算的方法在计算时以标定工况作为热力计算的基本计算工况。

大气标准有国标GB1105-74给定：陆用内燃机大气压力P0=100Kpa 环境温度T0=298K相对湿度φ0=60%；具体步骤如下：1.1根据设计任务书的要求（用途、标定功率、转速等）确定内燃机的结构形式1.1.1汽油机与柴油机的选择通常由于汽油机具有转速高、重量轻、噪音小、易启动、造价低等特点。

因此选用汽油机。

1.1.2冲程数τ的选择在汽油机（化油器式）上用二冲程，由于扫气的影响，使得经济性较差，因此汽车上很少应用，所以选择四冲程，即τ=4。

1.1.3冷却方式的选择通常内燃机的冷去方式有两种：水冷、风冷（空气冷却）系统。

由于水冷系统冷却均匀，冷却强度高，运转时噪音小，因此选用水冷系统。

1.1.4气缸布置形式的应用常见气缸布置形式主要有立式、卧式、V型三种。

单列市发动机结构简单，工作可靠，成本低，使用维修方便，能满足一般的使用要求，所以选择单列式。

1.1.5燃烧室形式的选择对于汽油机燃烧室的形式主要有侧置气门燃烧室L型（已淘汰）和顶置气门燃烧室（楔形、碗形、浴盆性、半球形、球形、蓬形）。

目前车用汽油机中几乎全部采用顶置气门燃烧室。

1绪论1.1引言随着科学技术的飞速发展，人类与天然气的关系越来越密切。

正如大家所知道的，天然气能源是一种十分干净，优质，方便，高效的能源。

所以无论是直接燃烧，还是用来开车或发电，都将会受到人们的欢迎。

经过测定，天然气的热效应和热值不仅高于煤炭的热值，而且也高于石油的。

目前天然气消费在世界能源消费结构中的比重已达35%，成为仅次于石油的第二大能源。

天然气广泛用于商业及民用热水器，燃灶具，制冷及采暖，也用于冶金，造纸，陶瓷，采石，玻璃等行业，还用于干燥脱水处理及废料燃烧天然气汽车的一氧化碳，碳氢化合物与氮氧化合物的排放量都大大的低于汽油，柴油发电机的汽车，不磨损，不积碳，运营费用低，是一种新型环保的汽车，未来的发展前景非常可观。

1.2天然气压缩机的国内外研究现状目前，国外天然气压缩机的主要生产厂家，主要集中在美国。

以库伯公司，艾里尔公司，和德莱赛兰公司等为代表。

生产的压缩机类型按其总体结构而言，可分为总体式和分体式两大系列。

总体来看，目前国内生产的压缩机产品的供需情况是：一般用微型压缩机和往复式活塞压缩机，这两种压缩机的生产力都大于市场需要，快速发展的微型压缩机主要依赖于以出口为主的生产模式，工艺用的压缩机尽管有了较快的发展，但在其技术水平和制作能力，特别是在产品的性能稳定性，可靠性方面与国际先进水平有一定差距，不能满足国家重点工程建设的需要。

目前车用天然气压缩机技术已日趋成熟，技术性能已达到国际水平，制造和生产的水平已接近国际水平。

进口及国产的同类型压缩机性能与中国产压缩机的易损件寿命比进口的产品低，国产材料加工水平没有跟上是主要的原因。

但进口压缩机的价格要给国产的压缩机的成套价格高52%，而且配件供应有保证。

因此选用国产压缩机投资和运行维护费用比较低。

2 VW-7/3天然气压缩机的特点及应用2.1天然气压缩机的构造原理：天然气加气站用压缩机，构件主要包括电机、曲轴连杆机构、气缸、活塞。

气体的压缩级数为三级或四级，连杆、气缸与活塞组成的列数为两列，同一列的不同级的气缸之间不设置平衡段缸且采用倒级差组合结构，每一列中的气缸填料与活塞环为自润滑材料环。

压缩天然气发动机电控系统的研制的开题报告一、研究背景随着环保意识的不断提高和油价的不断上涨，天然气车辆作为一种清洁、经济的替代能源，正逐渐成为人们越来越喜欢的选择。

在天然气车辆中，压缩天然气发动机是重要的动力源之一。

与传统的汽油和柴油发动机相比，压缩天然气发动机具有环保、经济、稳定性好等优点。

特别是当天然气作为替代能源的应用不断推广，压缩天然气发动机的应用前景更加广阔。

然而，目前压缩天然气发动机在电控系统方面仍存在一些问题。

传统的压缩天然气发动机电控系统采用的是模拟控制模式，其控制精度和响应速度有一定限制。

为了提高压缩天然气发动机的发动机性能，并实现发动机电控系统的数字化和智能化，开展压缩天然气发动机电控系统的研制具有十分必要的现实意义和重要的理论价值。

二、研究目的和意义本研究的目的是研制压缩天然气发动机的新型数字化电控系统。

通过在传统电控技术的基础上，对发动机的控制策略进行优化和升级，提高其响应速度、控制精度和抗干扰能力。

同时，借助智能化技术的手段，实现发动机的性能优化、能源管理和故障诊断等功能，使压缩天然气发动机能够更好地适应复杂多变的工作环境，提高其可靠性、稳定性和经济性。

本研究的意义在于：1、提高压缩天然气发动机的性能。

通过数字化电控技术的应用，可实现发动机的动力性、经济性和环保性的协调统一。

使发动机达到更高的效率和更低的排放水平。

2、推动压缩天然气发动机智能化发展。

数字化电控系统的应用，使发动机成为实现能源管理和故障诊断的基础平台，为压缩天然气发动机智能化的进一步发展奠定基础。

3、推动压缩天然气发动机的产业化。

数字化电控系统的研制，将促进压缩天然气发动机的产业化，对于推动我国汽车产业的高质量发展，具有重要的战略意义。

三、主要研究内容和技术路线（1）压缩天然气发动机电控系统的分析和设计在对压缩天然气发动机作机械结构和原理分析的基础上，根据发动机的特点和要求，设计电控系统的基本架构和控制策略。

西华大学硕士学位论文CNG发动机电控系统设计姓名：秦松涛申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：黄海波;魏远文20040501西华大学硕士研究生学位论文ＣＮＧ发动机电控系统设计摘要在能源危机和大气污染日益严峻的今天，压缩天然气（ＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ，简称ＣＮＧ）作为一种清洁的代用燃料在发动机上得到广泛的应用。

但传统的供燃系统不能实现对空燃比的精确控制，必须开发天然气电控系统，才能进一步达到节约能源，降低污染的目的。

本文分析了使ＣＮＧ发动机动力性能下降的原因，以及影响ＣＮＧ发动机性能的主要因素——空燃比和点火提前角及点火能量对发动机动力性、经济性所带来的影响，提出了改善发动机动力性能的主要措施以及对发动机性能控制的最佳方法一精确控制空燃比和点火提前角。

而只有采用发动机电控才能实现空燃比与点火的最佳控制。

针对电控天然气发动机的特点，提出了对汽油机的燃料供给系统、进气系统、点火系统、燃烧室进行改进的总体设计方案。

根据这个方案，研制了适用于天然气发动机的电子控制单元（ＥＣＵ）。

该控制单元可根据发动机的不同工况，不同的环境状况，实现对天然气的空燃比、点火定时和点火能量的精确控制，从而提高发动机的综合性能，大幅度降低有害排放、提高动力性、降低燃油消耗率。

ＣＮＧ电控单元的设计参考了汽油机的电控单元的设计方案。

该控制单元ＥＣＵ，采用Ｉｍｅｌ公司的十六位单片机８０Ｃ１９６ＫＢ作为微处理器，对发动机采用集中控制方案。

优化筛选出的８个非电量传感器信号、ｌ路点火开关信号和ｌ路蓄电池电压信号，经过信号的处理、光电隔离，输入ＥＣＵ。

ＥＣＵ经过分析、查表、计算，在规定时刻输出控制信号实现对燃气喷射、点火的精确控制。

该系统除可对发动机的空燃比和点火提前角的控制外，还可通过串口与上位机连接，通过二者之间的通讯，实现对ＥＣＵ内部的参数进行自动标定的功能。

系统的供气控制采用的是多点顺序喷射的方式。

利用氧传感器在部分工况下实现闭环控制，可以将空燃比控制在理论空燃比附近。