【正文】 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 前言2105型柴油機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文第一章 前 言 研究目的和意義發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)人員始終在探索一條道路，即在設(shè)計(jì)領(lǐng)域里以折中路線為主導(dǎo)的思維方式來(lái)滿足市場(chǎng)或用戶對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)近于苛刻、完美的要求。事實(shí)上，提高功率而降低油耗，以及近年來(lái)由于環(huán)境法規(guī)的完善對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放問(wèn)題的嚴(yán)格要求，使得發(fā)動(dòng)機(jī)必須限制某些排放物的含量（如COHC、NOX等）。這兩方面問(wèn)題在邏輯上本身就是一對(duì)矛盾，而要提高升功率但又不能增加氣缸數(shù)，這似乎是不太可能的事情。眾所周知，在某些場(chǎng)合下，一款排量較小，油耗低，使用輕便的柴油機(jī)可以滿足不同程度的要求。雙缸、水冷、。它12小時(shí)有效功率為24馬力，185克/馬力小時(shí) 的耗油率，僅有235公斤重的質(zhì)量，這使它應(yīng)用的場(chǎng)合相當(dāng)廣泛，它不僅是輕型運(yùn)輸車輛、農(nóng)業(yè)機(jī)械理想的動(dòng)力選擇，還可以用于輕型船只，拖網(wǎng)等，特別是作為野外作業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源，以它的轉(zhuǎn)速范圍和出色的燃油經(jīng)濟(jì)性，在市場(chǎng)中是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的，從它的升功率近似于12KW/L來(lái)看，它甚至于高出某些4缸機(jī)。它的多種起動(dòng)方式，如應(yīng)急時(shí)的人工起動(dòng)可以使其在某些極其惡劣的環(huán)境中工作，這一點(diǎn)就非常重要。在性能的提升與工作的可靠性上，2105型柴油機(jī)更偏重于后者。這一品質(zhì)尤其適合于在某些技術(shù)，維護(hù)管理并不是很完善的環(huán)境（如偏遠(yuǎn)山區(qū)），工作的可靠性就顯得極為重要了。經(jīng)過(guò)熱力計(jì)算以及多次的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)來(lái)看，2105型柴油機(jī)得燃燒峰值溫度為1790℃，這在小型機(jī)中屬于中等偏下的，除了較低的熱負(fù)荷外，對(duì)NOX的形成起到關(guān)鍵性作用。設(shè)計(jì)人員從沒(méi)有停止過(guò)對(duì)已有機(jī)型的創(chuàng)新性改造，2105型柴油機(jī)同樣也有許多改進(jìn)的空間，如考慮到極寒的環(huán)境下（以我國(guó)地域中所能達(dá)到的最低溫度 40℃）工作，2105型柴油機(jī)還選裝了點(diǎn)火預(yù)熱裝置（后文將具體論述），考慮到應(yīng)用場(chǎng)合，還可以有多種空氣濾請(qǐng)?jiān)O(shè)備的不同配置?？偠灾?，我們將盡其所能的使2105型柴油機(jī)的性能不斷提升以適應(yīng)更廣泛的空間。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近百年來(lái)，我國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，截止2001年底，品種、數(shù)量與質(zhì)量可滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)日益增長(zhǎng)的需求。但與國(guó)際先進(jìn)水平相比，在性能、質(zhì)量可靠性以及自主開(kāi)發(fā)能力方面還有很大差距。隨著汽車保有量的增加，為控制其排放對(duì)環(huán)境的污染，我國(guó)從2000年起實(shí)施歐洲Ⅰ排放標(biāo)準(zhǔn)，從而有力推動(dòng)了我國(guó)裝有三效催化轉(zhuǎn)化器的電控噴射汽油機(jī)以及采用多氣門、增壓、排氣再循環(huán)、高壓噴射與排氣后處理技術(shù)的柴油機(jī)的發(fā)展。現(xiàn)如今，我國(guó)已對(duì)車用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施歐洲Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)，到2010年我國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn)將與國(guó)際接軌。為減少內(nèi)燃機(jī)對(duì)日益短缺的石油基燃料的依賴，國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展代清潔燃料內(nèi)燃機(jī)。 研究?jī)?nèi)容和方法本次畢業(yè)設(shè)計(jì)針對(duì)2105型柴油機(jī)的已知參數(shù)進(jìn)行實(shí)際循環(huán)熱計(jì)算、動(dòng)力計(jì)算（采用C語(yǔ)言程序和手工實(shí)際計(jì)算畫圖兩種方法相結(jié)合），并通過(guò)所得數(shù)值進(jìn)行綜合性能分析。然后對(duì)機(jī)體運(yùn)動(dòng)件（如活塞、連桿、曲軸等）、機(jī)體固定件（如氣缸體、氣缸蓋等）及輔助系統(tǒng)（燃油供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)）進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括活塞、連桿零件圖及2105型柴油機(jī)縱橫剖面圖，畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書等。37畢業(yè)本科論文（設(shè)計(jì)） 2105型柴油機(jī)概述第二章 2105型柴油機(jī)概述燃燒系統(tǒng)：采用復(fù)合式燃燒系統(tǒng)，它具有起動(dòng)容易，平均有效壓力高，耗油低、工作柔和，能燃用多種燃料和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。尤其采用軸針式噴嘴能起自潔作用。系列化：兩缸機(jī)采用了多缸機(jī)類似的結(jié)構(gòu)形式，傳動(dòng)齒輪中心距不變，傳動(dòng)方式和附件布置一樣，使變形產(chǎn)品和整個(gè)系列機(jī)型有最大的通用性，便于組織生產(chǎn)和管理?？傮w布置：高壓油泵、噴油器，燃油濾清器和進(jìn)氣管布置在發(fā)動(dòng)機(jī)右側(cè)（從發(fā)動(dòng)機(jī)前端看），這樣使操縱面與連桿折檢面同側(cè)；機(jī)油濾清器、起動(dòng)馬達(dá)，充電發(fā)電機(jī)和排氣管布置在左側(cè)。對(duì)于農(nóng)用機(jī)型，前端布置，由機(jī)油泵齒輪驅(qū)動(dòng)冷卻水泵，用手搖凸輪軸起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。對(duì)于發(fā)電、工程機(jī)械用機(jī)型前端通過(guò)曲軸皮帶盤驅(qū)動(dòng)冷卻水泵、風(fēng)扇和充電發(fā)電機(jī)，由起動(dòng)馬達(dá)起動(dòng)。主要件結(jié)構(gòu)：① 機(jī)體：為半隧道式全支承滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)，潤(rùn)滑油孔，冷卻水道直接在曲軸箱中鉆孔或鑄出，系列的水冷多缸機(jī)均采用等缸心距等寬軸瓦使柴油機(jī)具有最大通用性。② 氣缸蓋：左右兩邊分別布置進(jìn)、排氣道，近似螺旋切向氣道用于產(chǎn)生強(qiáng)烈的進(jìn)氣渦流。③ 氣缸套：為濕式缸套結(jié)構(gòu)。④ 活塞：頂部有一U形燃燒室，裙部貼合面為薄壁橢圓結(jié)構(gòu)。⑤ 活塞銷：內(nèi)外表面同時(shí)滲碳淬火采用變截面等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)。⑥ 曲軸：采用空心桶形結(jié)構(gòu)全支承球墨鑄鐵曲軸。⑦ 連桿：45 鋼，工字形截面，大頭采用45 斜切口，鋸齒定位結(jié)構(gòu)。⑧ 軸瓦：為徑向變厚度薄壁高錫鋁合金軸瓦。型號(hào)……………………………………………………2105型式……………………水冷、四沖程、立式、復(fù)合式燃燒室氣缸套…………………………………………………濕式氣缸數(shù)……………………………………………………2氣缸直徑（毫米）……………………………………105活塞行程（毫米）……………………………………120標(biāo)定功率：1小時(shí)功率（馬力）………………………………； 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）……………………………………1500； 12小時(shí)功率（馬力）………………………………24； 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）……………………………………1500； 空車最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）…………………………500最大扭矩及相應(yīng)的轉(zhuǎn)速（）……；1400燃油消耗率（克/馬力小時(shí)）…………………………≤185機(jī)油消耗率（克/馬力小時(shí)）……………………………≤5活塞總排量（升）……………………………………活塞平均速度（米/秒）……………………………………6壓縮比………………………………………………………17平均有效壓力（公斤/厘米2）…………………………柴油機(jī)轉(zhuǎn)向（面向功率輸出端看）……………………逆時(shí)針調(diào)速器型式……………………………………機(jī)械離心全程式噴油器：型式及型號(hào)…………………………軸針式ZC4S1型噴油壓力（公斤/厘米2）………………………………120噴油泵型式…………………………………………Ⅰ號(hào)系列泵潤(rùn)滑方式……………………………………壓力、飛濺混合式起動(dòng)方式………………………………………………手搖起動(dòng)柴油機(jī)外形尺寸（毫米）長(zhǎng)寬高………615490860柴油機(jī)凈重（公斤）……………………………………235畢業(yè)本科論文（設(shè)計(jì)） 實(shí)際循環(huán)熱計(jì)算和動(dòng)力計(jì)算第三章 實(shí)際循環(huán)熱計(jì)算和動(dòng)力計(jì)算 2105型柴油機(jī)實(shí)際循環(huán)熱計(jì)算對(duì)2105型柴油機(jī)標(biāo)定工況進(jìn)行實(shí)際循環(huán)熱計(jì)算。已知條件為：缸徑 D = 105 mm行程 S = 120 mm缸數(shù) I = 212小時(shí)功率 Ne = 24 PS轉(zhuǎn)速 n = 1500 rpm壓縮比 ε= 17每缸工作容積 Vh = L曲柄半徑和連桿長(zhǎng)度比 R/L = 大氣狀態(tài)p0=1kg/cm T0= 288 K燃料平均重量成分 C = H = O = 燃料低熱值 Hu = 10500 Kcal/Kg燃料燃燒室形式 U型燃燒室(復(fù)合式)：根據(jù)相類似柴油機(jī)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)資料，結(jié)合本柴油機(jī)的具體情況可以選定：過(guò)量空氣系數(shù) α = 最高燃燒壓力 pz = 65 Kg/ cm2熱量利用系數(shù) ξz = 殘余廢氣系數(shù) γ = 排氣終點(diǎn)溫度 Tr = 800 K示功圖豐滿系數(shù) φi = 機(jī)械效率 ηm = :根據(jù)有關(guān)公式可以求得下列有關(guān)參數(shù)。(1)理論所需空氣量L0 L0 = 1/( C/12 + H/4 O/32 ) = (2)新鮮空氣量M1 M1= αL0 = = (3)理論上完全燃燒（α=1）時(shí)的燃燒產(chǎn)物M0M0 = C/12 + H/2 + L0 = (4)當(dāng)α=（α1）L0= (5)燃燒產(chǎn)物總量M2 M2 = M0+(α1)L0 = (6)理論分子變更系數(shù)μ0 μ0 = M1/M2 =(7)實(shí)際分子變更系數(shù)μ μ=（μ0　+γ）/（1+γ）= (1)取Pa= ，則進(jìn)氣終點(diǎn)壓力為 Pa = kg/ cm2(2)取進(jìn)氣加熱升溫ΔT=20℃，則進(jìn)氣終點(diǎn)溫度為Ta為Ta =（T0+ΔT+γTr）/（1+γ）=327 K(3)充氣效率 ηv =εpaT0/[(ε1)P0Ta（1+γ）]=4壓縮過(guò)程的計(jì)算：(1)選取平均多變壓縮知數(shù) n1=(2)壓縮過(guò)程中任意點(diǎn)x的壓力PcxPcx=Pa(Va/Vcx)n1式中Vcx —————— x點(diǎn)的氣缸容積。它等于Vcx =πD2R[（1cosφx）R/4L（1cos2φx）]/4+Vc其中φx為x點(diǎn)從上止點(diǎn)算起的曲軸轉(zhuǎn)角：Vc = Vh/（ε1） 可以取數(shù)個(gè)x點(diǎn),求出Pcx和Vcx在繪制示功圖時(shí)用以畫出壓縮線ac(3)壓縮終點(diǎn)壓力Pc和溫度TcPc　=　Paεn1　=　 Kg/cm2Tc　=　Taεn11　=　 KTc = – 273 = ℃(4)壓力升高比λλ = Pz/Pc = 5燃燒過(guò)程的計(jì)算：(1) 壓縮終點(diǎn)的空氣平均等容比熱Cv0由圖215上查得,在 tc=℃時(shí)的Cp= Kcal/Cv = Cp = Kcal/(2)壓縮終點(diǎn)的殘余廢氣平均等容比熱Cv″從215上查得。在α=，tc=℃ 時(shí)的　　Cp″=　 Kcal/Cv″= Cp′ = 　Kcal/(3)壓縮終點(diǎn)的混合氣平均等容比熱Cv′Cv′= (Cv+γCv″)/(1+γ)= Kcal/ 圖215 (4)燃燒終點(diǎn)的溫度TzξzHu/(1+λ)αL0 + Cv′tc + + 542(λμ)=μCp″tz將已知的數(shù)值代入，Cp″*tz　= 15320再用圖215的曲線先估計(jì)一tz值,如此逐步試算直至得到一tz值,視其值與15320是否相符,然后按其差值再另選一tz,如此逐步計(jì)算直至有一值與cp″乘積等于15320為止。照此方法最終求得燃燒終點(diǎn)溫度。tz　=　1790℃Tz　=　1790 + 273 = 2063 K(5)初期膨脹比ρρ = μ/λTz/Tc = 6 膨脹過(guò)程的計(jì)算(1) 后期膨脹比δ δ=ε/ρ=(2)選取平均多變膨脹指數(shù) n2 = (3)膨脹過(guò)程中任意點(diǎn)x的壓力Pbx Pbx = Pz(Vz/Vbx)n2式中 Vbx x點(diǎn)的氣缸容積，求法與前訴的Vcx相同。在求得數(shù)個(gè)x點(diǎn)的Pcx和Vbx值后，即可畫出示功圖的膨脹線。(4)膨脹終點(diǎn)壓力Pb和溫度Tb Pb = Pz/δn2= Kg/cm2Tb = Tz/δn21= 1287