课程设计-活塞设计

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1、课程设计课程名称：发动机设计设计题目：活塞设计学院：交通工程专业：车辆工程年级：车辆xxx班学生姓名：xxxxxx指导教师：xxxxxx日期：2013年9月教务处制25目录1总体布局，结构特点以及选用原则系统分析11.1总体设计的一般要求11．2选用原则12.标定工况工作过程及热力计算和示功图绘制22.1实际循环热力计算22.1.1热力计算的目的22.1.2热力计算的方法22.2重要参数选取22.2.1压缩比32.2.2过量空气系数42.2.3扫气系数42.2.4残余废气系数42.2.5进气温升42.2.6热量利用系数42.

2、2.7示功图丰满系数42.2.8机械效率42.2.9平均多变压缩指数42.2.10平均多变膨胀指数42.3燃料燃烧化学计算52.3.1理论空气量的计算52.3.2理论分子变化系数52.3.3实际分子变化系数52.4燃气过程参数的确定与计算52.4.1压缩始点的气体状态52.4.2压缩终点气体状态62.3.3燃烧过程及燃烧终点气体状态62.4.4膨胀终点气体状态72.4.5排气温度的计算82.3.6示功图的绘制82.5发动机性能参数92.5.1平均指示压力92.5.2平均有效压力102.5.3有效功率102.5.4充量系数10

3、2.5.5指示热效率102.5.6有效热效率102.5.7燃油消耗率102.4.7发动机总进气量113.活塞位移、速度、加速度随曲轴转角变化曲线11254气缸侧击力、连杆力、曲柄销切向力，径向力、活塞销合力134.1气缸侧击力N134.2连杆力S134.3曲柄销切向力T径向力K134.4活塞销合力P135活塞设计及强度校核165.1活塞销参数的选取165.2活塞销参数的校核165.3活塞参数的选取175.4活塞的校核186.有限元分析196.1实体模型的建立196.2活塞受力分析196.3活塞计算分析226.4活塞销分析23

4、6.5活塞销计算分析247.结论248.参考文献2525课程设计说明书计算及说明结果1总体布局，结构特点以及选用原则系统分析1.1总体设计的一般要求动力性能方面：内燃机的功率、转速、使用转速范围、最大转矩及转矩特性应满足汽车或其他工作机械动力性要求，并具有优越的瞬态响应特性。环境方面：有害物的排放和运行噪声要尽可能的低。燃油经济性要求：特别注意在部分负荷特性和低转速下的燃油经济性，以及在瞬态工况下的经济性。为了能够正常工作，内燃机还必须具备尽可能高的工作可靠性能和足够的使用耐久性能。结构方面，要求结构紧凑、自身的质量要轻、方

5、便发动机的布局。制造工艺性要好，制造成本要尽可能低，努力追求发动机产品的系列化和零部件的通用化。此外，还必须具备良好的起动性能，瞬态响应速度快，运行平顺等使用性能。1．2选用原则型式：立式、直列、水冷、四冲程。特点：冷却较均匀，热负荷低，充气效率、平均有效压力及升功率较高。气缸冷却效率高，机油消耗率低。柴油机体积较小，机体刚性好，机油温度低、且使用寿命长。工作过程易于组织，低速性能好，可在较宽广的转速范围内获得良好的性能，燃油消耗25课程设计说明书计算及说明结果率低。燃油喷射系统转速较低，便于设计制造，寿命较长。起动性能较好

6、。但是，冷却系统对环境温度变化适应性较差，且结构复杂，造价高，保养困难。配气机构噪声较高，结构复杂，且制造费用较高。2.标定工况工作过程及热力计算和示功图绘制2.1实际循环热力计算2.1.1热力计算的目的（1）对柴油机的动力性能和经济性能参数起一定的校核作用，供柴油机主要热力参数之间相互关系的简单计算方法。（2）提供在设计阶段零部件强度计算的依据。（3）为柴油机的性能改进提供初步的理论依据。2.1.2热力计算的方法简单计算法。2.2重要参数选取25课程设计说明书计算及说明结果型式立式、直列、水冷、四冲程缸径×行程95×105

7、气缸数4压缩比17.5各缸工作顺序1-3-4-2最高燃烧压力[bar]130额定功率/转速[Kw/rpm]66KW/3000r/min曲柄半径mm/连杆长度[mm]52.5/175大气平均压力[kpa]98.39大气平均温度[k]293中冷器后空气温度[k]318增压器压比2燃烧室型式ω型燃料低热值[KJ/kg]42500单缸活塞组质量[Kg]1.277连杆组质量[Kg]1.500用途轻型货车2.2.1压缩比25课程设计说明书计算及说明结果选取压缩比为n=17.5:1。n=17.52.2.2过量空气系数选取过量空气系数=1.

8、7。=1.72.2.3扫气系数选取扫气系数为=1.2。=1.22.2.4残余废气系数因为=1.2，所以选取残余废气系数=0。=02.2.5进气温升选取进气温升=10k=10k2.2.6热量利用系数选取热量利用系数=0.82。=0.822.2.7示功图丰满系数查看柴油机设计手册上第106页，