【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)動機簡介 6 發(fā)動機工作原理 發(fā)動機將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的過程，是經(jīng)過進氣、壓縮、作功和排氣四個連續(xù)的過程來實 現(xiàn)的，每進行一次這樣的過程就叫一個工作循環(huán)。凡是曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈，活塞往復四個行程完成一個工作循環(huán)的，稱為四沖程發(fā)動機。曲軸旋轉(zhuǎn)一圈，即活塞往復兩個行程完成一個工作循環(huán)的，稱為兩沖程發(fā)動機。 圖 單缸發(fā)動機工作原理圖 四沖程汽油機的工作原理 ① 進氣行程。曲軸帶動活塞從上止點向下止點運動，此時，進氣門開啟，排氣門關(guān)閉?；钊苿舆^程中，氣缸內(nèi)容積逐漸增大，形成真空度，于是可燃混合氣通過進氣門被吸入氣缸，直至活塞到達下止點，進氣門關(guān)閉時結(jié)束。 由于進氣系統(tǒng)存在進氣阻力，進氣終了時氣缸內(nèi)氣體壓力低 于大氣壓力，約為 ～ 。由于氣缸壁、活塞等高溫件及上一循環(huán)留下的高溫殘余廢氣的加熱，氣體溫度升高到 370K～ 440K。 ② 壓縮行程。進氣行程結(jié)束時，活塞在曲軸的帶動下，從下止點向上止點運動，氣缸內(nèi)容積逐漸減小。此時進、排氣門均關(guān)閉，可燃混合氣被壓縮，至活塞到達上止點時壓縮結(jié)束。壓縮過程中，氣體壓力和溫度同時升高，并使混合氣進一步均勻混合，壓縮終了時，氣缸內(nèi)的壓力約為 ～ ，溫度約為 600K～800K。 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計） 2 發(fā)動機簡介 7 ③ 做 功行程。在壓縮行程末，火花塞產(chǎn)生電火花點燃混合氣，并迅速 燃燒，使氣體的溫度、壓力迅速升高，從而推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn) 做 功，至活塞到達下止點時 做 功結(jié)束。 做 功開始時氣缸內(nèi)氣體壓力、溫度急劇上升，瞬間壓力可達 3MPa～ 5MPa，瞬時溫度可達 2200K～ 2800K。 ④ 排氣行程。在 做 功行程接近終了時，排氣門打開，進氣門關(guān)閉，曲軸通過連桿推動活塞從下止點向上止點運動。廢氣在自身剩余壓力和在活塞推動下，被排出氣缸，至活塞到達上止點時，排氣門關(guān)閉，排氣結(jié)束。因排氣系統(tǒng)存在排氣阻力，排氣沖程終了時，氣缸內(nèi)壓力略高于大氣壓力，約為 ～ ，溫度約為 900K～ 1200K。 四沖程柴油機的工作原理 由于使用燃料的性質(zhì)不同，四沖程柴油機的可燃混合氣的形成和著火方式與汽油機有很大區(qū)別。下面主要敘述柴油機與汽油機工作循環(huán)的不同之處。 ① 進氣行程。進氣行程中進入氣缸的不是可燃混合氣，而是純空氣。 ② 壓縮行程。壓縮行程中將進入氣缸的純空氣壓縮，由于柴油的壓縮比大，約為 15～ 22，壓縮終了的溫度和壓力都比汽油機高，壓力可達 3MPa～ 5MPa. ③ 做 功行程。在壓縮行程終了時，噴油泵將高壓柴油經(jīng)噴油器呈霧狀噴入氣缸內(nèi)的高溫高壓空氣中， 被迅速汽化并與空氣形成混合氣。由于氣缸內(nèi)的溫度高于柴油的自燃溫度（約 500K 左右），柴油混合氣便立即自行著火燃燒，且此后一段 時間內(nèi)邊噴油邊燃燒，氣缸內(nèi)壓力和溫度急劇升高，推動活塞下行 做 功 .做 功行程中，瞬時壓力可達 5MPa～ 10MPa，瞬時溫度可達 1800K～ 2200K。 ④ 排氣行程。此行程與汽油機基本相同。 由上述四行程汽油機和柴油機的 工作循環(huán)可知，兩種發(fā)動機工作循環(huán)的基本內(nèi)容相似。四個行程中只有 做 功行程產(chǎn)生動力，其他三個行程是為 做 功行程做準備工作的輔助行程，都要消耗一部分能量。發(fā)動機起動 時的第一個循環(huán) ，必須有外力將曲軸轉(zhuǎn)動，以完成進氣和壓縮行程。 做 功行程開始后， 做 功能量便通過曲軸儲存在飛輪內(nèi)，以維持以后的循環(huán)得以繼續(xù)進行。 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（ 設(shè)計） 3 PRO/E 軟件簡介 8 3 PROE 軟件 簡介 本世紀的一個重大變革是全球市場的統(tǒng)一，它使市場競爭更加激烈，產(chǎn)品更新更快，但是有限的資源加上消費者對復雜產(chǎn)品的需求日益增加，使你合很難保持市場分額。在這種背景下， CAD(計算機輔助設(shè)計 )/CAM(計算機輔助制造 )/CAE（計算機輔助測量）技術(shù)得到迅速普及和極大發(fā)展。海灣戰(zhàn)爭結(jié)束當年，美國評出的最具影響的十大技術(shù)中， CAD/CAM/CAE技術(shù)便榜上有名 。在為數(shù)眾多的 CAD/CAM/CAE軟件中， 主流軟件包種類繁多， PRO/E， UG， CIMATRON， MDT， I－ DEAS， MASTERCAM都是個中極品，但 PRO/E 工業(yè)解決方案地位顯赫，它是美國 PTC 公司的拳頭產(chǎn)品，技術(shù)領(lǐng)先，在機械、電子、航空、航天、郵電、兵工、紡織等各行各業(yè)都有應(yīng)用，是 CAD/CAM/CAE 領(lǐng)域少有的頂尖“人物”。 PRO/ENGINEER 軟件包的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境在支持并行工作，它通過一系列完全相關(guān)的模塊表述產(chǎn)品的外形、裝配及其他功能。 PRO/E 能夠讓多個部門同時致力于單一的產(chǎn)品模型。包 括對大型項目的裝配體管理、功能仿真、制造、數(shù)據(jù)管理等。其中 PRO/E V2021I 更增加了行為建模技術(shù)使其成為把夢想變?yōu)楝F(xiàn)實的杰出工具。 Pro/E 的主要模塊 PROE 主要有 數(shù)據(jù)管理 (PDM)模塊 ， 制造 (CAM)模塊 ， 功能仿真 (CAE)模塊 ， 機械設(shè)計 (CAD)模塊 ， 工業(yè)設(shè)計 (CAID)模塊 ， 數(shù)據(jù)交換 (Geometry Translator)模塊 ，功能仿真 (CAE)模塊 。 功能仿真 (CAE)模塊主要進行有限元分析。我們中國有句古話：“畫虎畫皮難畫骨，知人知面不知心”。主要是講事物內(nèi)在特征很難把握。機械 零件的內(nèi)部變化情況是難以知曉的。有限元仿真使我們有了一雙慧眼，能“看到”零件內(nèi)部的受力狀態(tài)。利用該功能，在滿足零件受力要求的基礎(chǔ)上，便可充分優(yōu)化零件的設(shè)計。著名的可口可樂公司，利用有限元仿真，分析其飲料瓶，結(jié)果使瓶體質(zhì)量減輕了近 20％，而其功能絲毫不受影響，僅此一項就取得了極大的經(jīng)濟效益。 Pro/E的特點 全相關(guān)性： Pro/ENGINEER 的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進行的修改，能夠擴展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān) 性鼓勵在開發(fā)周期的任一點進行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 基于特征的參數(shù)化造型： Pro/ENGINEER 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（ 設(shè)計） 3 PRO/E 軟件簡介 9 型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預先設(shè)置很容易的進行修改。例如：設(shè)計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。裝配、加工、制造以及其它學科都使用這些領(lǐng)域獨特的特征。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進行多次設(shè)計疊代， 實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學科的工程師同時對同一產(chǎn)品進行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作，由于使用了Pro/ENGINEER 獨特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 裝配管理： Pro/ENGINEER 的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設(shè)計意圖。高級的功能支持大型復雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 易于使用：菜單以直觀的方式 出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預先選取的最普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學習和使用。 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計） 結(jié)論與展望 10 4 發(fā)動機活塞的運動仿真 運用 Pro/E 參數(shù)化建模功能 完成發(fā)動機活塞零部件的參數(shù)化幾何建模，并完成發(fā)動機的虛擬裝配設(shè)計。虛擬裝配的主要目的是根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖和裝配順序?qū)嵤ρb配的結(jié)構(gòu)分析、評價，可對設(shè)計提出改進意見、優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)，以便于加工、裝配，減少裝配和加工時間。對提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，降低產(chǎn)品設(shè)計成本有著重要意義。 繪制發(fā)動機組件 設(shè)置工作目錄 雙擊 PRO/E 桌面圖標→打開 PRO/E 工作界面→單擊文件→設(shè)置工作目錄 :如圖。 圖 設(shè)置工作目錄 新建文件夾→ ENGINERR → 繪制曲軸 ① 雙擊 PRO/E 桌面圖標→打開 PRO/E 工作界面→單擊文件→新建： 如圖 所示。 圖 繪制曲軸 選擇→實體→名稱→ quzhou→確定， 單擊【 草繪工具 】按鈕 ，然后以 RIGHT 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計） 結(jié)論與展望 11 面為草繪面，創(chuàng)建曲軸剖面 ，如圖 所示。 圖 選擇 草繪平面 單擊繪圖工具欄中 、 、 、 繪制草圖： 如圖 . 圖 繪制草圖 ②單擊【旋轉(zhuǎn)工具 】 按鈕 和工具操控板中的 ，完成繪制，如圖 所示。 圖 繪制實體圖 ③單擊【拉伸工具】按鈕 ，單擊 ，選擇 TOP面 為草繪平面， 然后單擊 、 、 、 繪制中間連接草繪圖 ：如圖： 。 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計） 結(jié)論與展望 12 圖 中間連接草繪圖 最后單擊工具操控板中的【推出暫停模式 】 按鈕 ，在 改變拉伸深度值，如圖 所示。 圖 設(shè)置拉伸 單擊工具操作板中的 【 完成 】 按 鈕 ，完成實體圖的繪制，結(jié)果如圖 所示。 圖 曲柄實體圖 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計） 結(jié)論與展望 13 繪制 連桿 ① 新建一個名為 qu bin 的文件夾。單擊拉伸工具【拉伸工具】按鈕 ，然后以 FRONT 面為草繪面， 創(chuàng)建 草繪圖，繪制結(jié)果如圖 所示 。 圖 連桿的繪制 ②單擊【拉伸工具】按鈕 ，選擇 圖 面，進入草繪界面。 然后單擊直線繪制按鈕，繪制 如所示。 圖 連桿拉伸實體圖 單擊 ，完成草繪，進入拉伸操作界面，設(shè)拉伸深度，然后單擊確定按鈕。繪制結(jié)果如 所示。 圖 臺階的繪制 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計） 結(jié)論與展望 14 繪制發(fā)動機機座 ① 新建一個名為 jizuo 的文件 。單擊【 旋轉(zhuǎn)工具 】 按鈕，然后以 FRONT 面為草繪面，創(chuàng)建 草繪圖，繪制結(jié)果如圖 所示。 圖 機座的截面 繼續(xù)單擊 【 完成 】 按鈕 ，完成實體圖的繪制， 如圖 所示。 圖 旋轉(zhuǎn)實體 單擊【 旋轉(zhuǎn)工具 】 按鈕，然后以 FRONT 面為草繪面，創(chuàng)建 草繪圖，繪制結(jié)果如圖 所示。 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計） 結(jié)論與展望 15 圖 氣缸體的截面 繼續(xù)單擊 【 完成 】 按鈕 ，完成實體圖的繪制，如圖 所示。 圖 旋轉(zhuǎn)實體圖 單擊【 旋轉(zhuǎn)工具 】 按鈕，然后以 FRONT 面為草繪面，創(chuàng)