柴油发动机及其曲柄连杆机构动力分析

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1、目录目录1第1章绪论31.1研究意义31.2发展现状31.3研究方法与内容4第2章柴油机的热力学分析52.1柴油机的理论热循环52.2柴油机的实际热循环82.3热力学计算即求平均指示压力92.4小结11第3章柴油机的动力性和经济性分析123.1柴油机的指示参数123.1.1平均指示压力123.1.2指示功率133.1.3指示热效率与指示燃油油耗143.2柴油机的有效指标153.2.1有效功率和机械效率153.2.2平均有效压力和升功率163.2.3有效热效率和有效燃油消耗率183.2.4根据吸入空气量计算平均有效压力193.

2、3标志柴油机整机性能的其他参数213.3.1活塞的平均速度213.3.2强化系数213.3.3比质量223.4提高柴油机动力性能和经济性能的主要措施223.5小结23第4章曲柄连杆机构的运动与受力分析244.1曲柄连杆机构的运动分析244.1.1活塞的位移244.1.2活塞速度254.1.3活塞加速度264.2曲柄连杆机构的受力分析264.2.1气体压力的作用274.2.2惯性力的作用274.2.3作用在活塞上的合力及其分解294.3小结32第5章结论33谢辞34参考文献35第1章绪论1.1研究意义柴油机具备高扭矩、高寿命、

3、低油耗、低排放、热效率高、功率范围广、起动迅速、运行安全、维修方便、使用寿命较长等特点，成为解决工程机械能源问题最现实和最可靠的手段。因此柴油机的使用范围越来越广，数量越来越多，同时对柴油机的动力性能、经济性能、控制废气排放和噪声污染的要求也越来越高。柴油机发动机的工作过程研究是应用的基础。WD175型柴油机是单缸、卧式、四冲程水冷柴油机，该机重量轻、体积小、马力大、耗油省，工作可靠、性能稳定、操作维护方便，适应多种用途，可作为小型发电、排灌、喷灌、收割、脱粒、手扶拖拉机、小型船舶、机动三轮车等方面的配套动力，具有广阔的应用

4、领域。所以进行柴油发动机的工作过程建模与动力分析，改进其参数和结构，以使其更好的服务于应用，具有明显的实际意义。1.2发展现状柴油机虽然已经有了百余年的发展历史，其技术也日趋完善，但是他仍然在不断地发展和改进之中。当前大功率柴油机（包括低速、中速和高速机）研究和发展的主要趋势是：降低柴油机燃油和润滑油的消耗；研究在柴油机上使用非石油产品的代用燃料，以保证石油供应枯竭时，柴油机仍能依靠代用燃料工作；提高柴油机的可靠性和耐久性；提高柴油机单机功率或单缸功率，降低单位功率的重量；采用普通材料，降低生产成本；减少机型，加强通用化、系

5、列化和标准化工作；简化维护和维修工作；加强自动监护和遥控操纵研究；降低噪音、振动、冒烟及排气中有毒物质的排放；加强某些理论的研究工作，例如对燃油雾化、着火过程及反应动力学的研究，对气缸内燃油分布与气流运动的研究，气缸内传热问题的研究，气缸内燃烧问题数学模拟的研究等。在电子计算机用于内燃机研究以前，为了定性估计内燃机性能，并进行有限的定量估算，不得不对内燃机的实际热力循环给出一些简化的假定，其中认为内燃机的正常运行工况一般是稳态的，将工质的状态参数看成是一个循环的算术平均值等。而在设计中则根据经验和类比，在大量选取参数的基础上

6、，对热力循环中的几个特征点进行计算，以便给出数量上的估计。这种简单的热力计算虽然能够得出比较直观的、可作定性或初步定量分析的数据，但却十分粗略，不能全面地反映内燃机燃烧放热过程、缸内工质的流动及传热过程、进排气系统中热力学和气体动力学过程以及与涡轮增压器的配合性能等，更不能对变化的工况性能进行预算。随着内燃机性能的不断提高，产品更新的周期不断缩短，采用常规热力计算进行这种经验设计，已远远满足不了现代高性能内燃机研制工作的需要。事实上，内燃机实际运行工况每瞬时并不是稳态的。随着大容量电子计算机和数据处理系统在内燃机研究中的应用

7、，加上试验技术和测量仪器以及测试装备的改进，使内燃机在试验和理论研究上有了一个较大的发展，使内燃机热力循环模拟成为可能，使内燃机设计由过去比较粗糙的经验、半经验设计向着模拟计算、优化设计和内燃机CAD方面过渡，并取得了令人耳目一新的进展。那些由内燃机运行状态所决定的内部过程，如燃烧过程、气体流动过程、热交换过程以及进排气系统与涡轮增压器匹配的气动过程等，有可能在计算中予以考虑，能够建立起比较符合实际的物理模型，通过数学模拟予以表达，求得各热力参数随时间变化的规律，用以分析内燃机的性能及其影响因素；也能系统地模拟结构参数、燃烧

8、规律、配气相位、进排气系统中的流动阻力、中冷器特性以及涡轮增压器特性等与内燃机性能间的相互关系，并进行参数优化，寻求最佳的方案组合，为内燃机的设计、试验和性能改进提供理论依据，因而使现代内燃机的理论研究建立在一个全新的基础上[1]。内燃机热力循环模拟，不仅可以计算设计工况点，而且也可以计算