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学院
汽车与交通学院
专业
热能与动力工程
学生姓名
班级学号
课程设计题目
汽油机曲柄连杆机构设计一连杆
实践教学要求与任务:
设计参数求:Pe=;D=65mm;e=)
设计内容及要求:
选取基本参数、热计算、绘制示功图
利用excel或其他程序语言进行近似热计算,得到理论的P一T示功图的数据。
以该数据为依据,在坐标纸01上绘制理论的F-'示功图,并对其进行修正,得到实际的F-Y示功图。
将P一丫图转换成卩一卩图,绘制在坐标纸02上。
零部件设计
独立设计该汽油机的连杆,用CATIA软件绘出三维实体模型,求出其质心位置和当量质量。
将三维图形转换成二维的工程图,并正确标注尺寸、粗糙度、公差等,并以A1的图纸打印。
动力计算
计算活塞的位移、速度和加速度,并绘制曲线图附在设计说明书中。
活塞连杆作用力分析,将往复运动惯性力P、侧压力Pn、切向力T、法向力K随曲轴转角的变化曲线
JN
附在设计说明书中。
计算曲柄销载荷和连杆轴承载荷,并将图形附在设计说明书中。
4)设计说明书。其中包括:
(1)成绩评定表、课程设计任务书;(2)汽油机设计指标及其参数的选定;(2)热计算过程;(3)零部件设计过程;(4)动力计算过程;(5)附录(程序或用EXCEL的计算表格)
工作计划与进度安排:
选取基本参数、热计算、绘制示功图5天
零部件设计6天
3D建模2天
动力计算2天
编写设计说明书2天
答辩1天
指导教师:
专业负责人:
学院教学副院长:
2012年12月21日
2012年12月21日
2012年月日
目录
1
汽
油
机
设
计参
-2
数
2
汽油
机基
本
结构
参数
选
用
3
3
近
似
热
计
算
-4
燃
料
燃
烧热
学
计
算
4
换
气
过
程计
算
-4
压
缩
过
程计
算
-5
燃
烧
过
程计
算
-6
膨
胀
过
程计
算
-8
示
功
图
绘
制
9
汽
油机
性
能
指标
计
算
10
4连杆三维建模
11
2
连杆基本尺寸
11
连杆的建模过程
11
连杆大头盖的建模过程
---14
5
动
力
计
算
--1
7
、速度、加速度
17
活塞
连
杆作
用
力分
析
18
曲柄销
载
荷和连
杆
轴承载
荷
--20
6
参
考
文
献
9
11
2
附录
汽油机设计参数
1、功率Pe
有效功率是汽油机基本性能指标。Pe由汽油机的用途选定,任务书已经指定所需汽油机有效功率Pe=。
2、转速n
转速的选用既要考虑被汽油机驱动的工作机械的需要,也要考虑转速对汽油机自身工作的影响。任务书已经指定所需汽油机转速n=5000r/min。
3、冲程数t
本设计中的车用汽油机都采用四冲程,即t=4。
4、平均有效压力p
me
平均有效压力P表示每一工作循环中单位气缸工作容积所做的有效功,是
me
汽油机的强化指标之一,〜
MPa,这里取p=。
me
5、有效燃油消耗率be
这是汽油机最重要的经济性指标。四冲程车用汽油机250[g/(kw・h)]〜
380[g/(kw・h)]。
汽油机基本结构参数选用
有效功率计算公式:P=叮i%I%n()
e30T
1、气缸直径D
气缸直径D的选取影响汽油机的尺寸和重量,还影响汽油机的机械负荷和
热负荷。本设计任务书规定了车用汽油机的气缸直径D=65mm。
2、活塞行程S
增大活塞行程S使活塞平均速度v二s%n/30提高,机械负荷加大,一般车
m
用汽油机v二10〜15m/s,同时S也是汽油机基本结构指标S/D的决定因素,
m
车用汽油机的S/D=〜,校核所设计的汽油机的v和S/D的值。
m
即v二s%n/%5000/30=
m
S/D=65/65=1符合要求
3、气缸数i及气缸排列方式
由于设计任务书已指明D的值,S确定后,满足功率要求可通过改变气缸
数i实现,所以采用4缸直列排布。
4、连杆长度L与曲柄连杆比入=r/L
连杆长度加大,会使汽油机总高度增加;虽然连杆摆角减小,侧压力减小,
但效果不明显;而且连杆重量加大,往复运动质量惯性力加大。因而尽量采用短
连杆,目前一般入值在1/4〜1/,取入=1/。
贝y2r=65,r/L=1/=,r=
5、气缸中心距1及其与气缸直径之比1/D
00
/D影响汽油机的长度尺寸和重量指标,设计时力求缩小1/D的值。1/D
000值的影响因素可从曲轴中心线方向的尺寸分配和气缸上部的尺寸分配两方面分
析,〜,取1/D=,则1==
6、压缩比£
c
选用压缩比£也就是选用燃烧室容积。选用压缩比时要考虑汽油机的经济性c
能、工作可靠性、爆燃等。任务书给定车用汽油机的£=
c
根据有效功率计算可得Vs=
则1+Vs/Vc==
近似热计算
燃料燃烧热化学计算
理论空气量L
0
4
)
二丄f0&5+—(千摩尔/千克汽油)(12432丿
,g=,
cHo
汽油低热值H=44100千焦/千克燃料
u
2新鲜空气量M
1
M=9L+丄=+亠=(千摩尔/千克)
1a0m114
r
其中9——过量空气系数,9=~,取9=;m=114
aaar
3燃烧产物M2
+冬=+匕1^5+0000=(千摩尔/千
32432
克)
理论分子变更系数%
0506=1-077
实际分子变更系数片
P1
++
0-==
+丫
r
1+
其中,Y
r
残余废气系数,Y=〜,
r
取Y=
r
换气过程计算
排气压力(气缸内废气压力)P
r
P=(〜)p
r0
气缸内排气温度(残余废气温度)T
r
T=900〜1200r
取p==
r0
(K)取T=1000K
r
进气终点压力P
a
P二(-)pa0
进气终点温度T
a
T二370〜400(K)a
取p==
a0
取T=380K
a
充量系数(充气效率)申
c
8PT1
O=ca0
c8-1PT1+Y
c0ar
—1
1
1+
=
其中;=~,,可求得T=°
0a0a
O二0・,经验证符合要求。
c
压缩过程计算