【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，因此，內(nèi)燃機(jī)行 業(yè)的發(fā)展對(duì)我國(guó)工業(yè)、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、國(guó) 防建設(shè)以及人民生活都有 重大影響。 研究?jī)?nèi)燃機(jī)的目的和意義 在競(jìng)爭(zhēng)激烈的 21世紀(jì)，內(nèi)燃機(jī)面臨著更多方面的挑戰(zhàn)，在節(jié)約能源、燃料多樣化、提高功率、延長(zhǎng)壽命、提高可靠性、降低排放和噪 聲、減輕質(zhì)量、縮小體積、降低成本、簡(jiǎn)化維護(hù)保養(yǎng)等方向上對(duì)內(nèi)燃機(jī) 工藝要 求越來(lái)越高。天然氣、醇類、植物油及氫等新型燃料將為內(nèi)燃機(jī)增添新 活力 ,而內(nèi)燃機(jī)電子控制技術(shù)在提高品質(zhì) 同時(shí)也延長(zhǎng)了內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的 “ 生命 ” 。新材料與工藝 技術(shù)革命 ,為 21世紀(jì)內(nèi)燃機(jī)發(fā)展產(chǎn)生了新 推動(dòng)力。 21 世紀(jì)的內(nèi)燃機(jī) ,將會(huì)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步上發(fā)揮更重要的作用。 因此，研 究該課題 對(duì)內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的發(fā)展 具有重要意義。 內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)介 內(nèi)燃機(jī)，是一種動(dòng)力機(jī)械，它是通過(guò)燃料在機(jī)器內(nèi)燃燒，并將其釋放出來(lái)的熱能直接轉(zhuǎn)化為動(dòng)力的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。 廣義上的內(nèi)燃機(jī)不僅僅包括往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)與自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括旋轉(zhuǎn)葉輪式燃?xì)廨啓C(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)等，但通常所說(shuō)的內(nèi)燃機(jī)是活塞式內(nèi)燃機(jī)。 活塞式內(nèi)燃機(jī)以往復(fù)活塞式最普遍。活塞式內(nèi)燃機(jī)將燃料和空氣混合，在氣缸內(nèi)燃燒，釋放出的熱能使氣缸內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)狻Ｈ細(xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞做功，再通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)將機(jī)械能輸出，驅(qū)動(dòng)機(jī)械工作。 內(nèi)燃 機(jī)的分類 內(nèi)燃機(jī)的分類方法很多，按照不同的分類方法可以把內(nèi)燃機(jī)分成不同的類型，下面讓我們來(lái)看看內(nèi)燃機(jī)是怎樣分類的。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 2 內(nèi)燃機(jī)按照所使用燃料的不同可 分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。使用汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為汽油機(jī)；使用柴油機(jī)為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為柴油機(jī)。汽油機(jī)與柴油機(jī)比較各有特點(diǎn)；汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動(dòng)容易，制造成本低；柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。 按照行程分類 內(nèi)燃機(jī)按照完成一個(gè)工作循環(huán)所需的行程數(shù)可分為四行程內(nèi)燃機(jī)和二行程內(nèi)燃機(jī)。把曲軸轉(zhuǎn)兩 圈 (720176。 )，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)四個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為四行程內(nèi)燃機(jī)；而把曲軸轉(zhuǎn)一圈 (360176。 )，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為二行程內(nèi)燃機(jī)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛使用四行程內(nèi)燃機(jī)。 內(nèi)燃機(jī)按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的；而風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用流動(dòng)于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻均勻，工作可靠， 冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)。 內(nèi)燃機(jī)按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。僅有一個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)；有兩個(gè)以上氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 內(nèi)燃機(jī)按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式。單列式發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)把氣缸排成 兩列，兩列之間的夾角 180176。 (一般為 90176。 )稱為 V型發(fā)動(dòng)機(jī)，若兩列之間的夾角 =180176。稱為對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 3 內(nèi)燃機(jī)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣 (非增壓 )式發(fā)動(dòng)機(jī)和強(qiáng)制進(jìn)氣 (增壓式 )發(fā)動(dòng)機(jī)。汽油機(jī)常采用自然吸氣式；柴油機(jī)為了提高功率有采用增壓式的。 單缸內(nèi)燃機(jī)介紹 單缸內(nèi)燃機(jī)是所有內(nèi)燃機(jī)中最簡(jiǎn)單的一種，只有一個(gè)氣缸，是發(fā)動(dòng)機(jī)的基本形式。 單缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲軸每轉(zhuǎn)過(guò)一圈（二沖程）或者兩圈（四沖程），氣缸內(nèi)部的混合氣體點(diǎn)火燃燒一次，從聲音和振動(dòng)上能明顯感覺(jué)到發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)斷續(xù)的。 如果從工作的連貫性來(lái)看，單缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作不平衡，轉(zhuǎn)速波動(dòng)比較大，容易熄火。但是它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，維護(hù)容易，是中低檔小型摩托車用發(fā)動(dòng)機(jī)的首選。 和同排量的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)相比，單缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)只有一套機(jī)件在運(yùn)轉(zhuǎn)，因此致使運(yùn)動(dòng)件的慣性力得不到抵消，所以振動(dòng)較大。轉(zhuǎn)速越高，振動(dòng)越明顯。還有，單缸發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)件的尺寸較大，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)提高轉(zhuǎn)速，并且隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的排量增加而更加明顯。因此單缸發(fā)動(dòng)機(jī)排量越大， 升功率越小。 由于單缸發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，與同排量的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)相比，具有重量輕，結(jié)構(gòu)尺寸小的特點(diǎn)，使用單缸發(fā)動(dòng)機(jī)有利于減輕整車的重量，所以提高了整車的操控的靈活性。 采用發(fā)動(dòng)機(jī)橫向布置時(shí)，曲軸旋轉(zhuǎn)的陀螺效應(yīng)會(huì)阻礙摩托車側(cè)傾轉(zhuǎn)彎，曲軸越重這種阻力 也就 越大。由于單缸 發(fā)動(dòng)機(jī) 曲軸短，陀螺效應(yīng)相對(duì)要低些 ，所以左右側(cè)傾輕便。駕駛 員 會(huì)感覺(jué)方向把 較 輕便。 由于單缸 發(fā)動(dòng)機(jī) 有以上 特點(diǎn)，所以， 250CC 以上的越野摩托車多采用單缸發(fā)動(dòng)機(jī) ，此外超級(jí)運(yùn)動(dòng)摩托車 大都 也 裝用單缸 發(fā)動(dòng)機(jī) 。在普通 的 摩托車中，一般 125CC 以下 小型摩托 車大都采用 單缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 PRO/Engineer 的介紹 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 4 PRO/Engineer 的簡(jiǎn)介 PRO/Engineer是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫(kù)功能。 1).真實(shí) 3D模型 在 PRO/E中，設(shè)計(jì)出的模型是真實(shí)的 3D模型，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)面結(jié)構(gòu)、線結(jié)構(gòu)的不足。這些 3D實(shí)體模型除了可將用戶的設(shè)計(jì)思想以最真實(shí)的模型在計(jì)算機(jī)上表現(xiàn)出來(lái)之外，借助系統(tǒng)參數(shù)，用戶還可隨時(shí)計(jì)算出產(chǎn)品的體積、面積、重心重量、慣性大小 等等，以了解產(chǎn)品的真實(shí)性，并可進(jìn)一步的組建裝配等的運(yùn)算。我們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，可隨時(shí)掌握以上重點(diǎn)，設(shè)計(jì)物理參數(shù)，并減少許多人為的計(jì)算。 2).以特征作為設(shè)計(jì)的單位 PRO/E的特征方式是基于人性化的設(shè)計(jì)，初次使用 PRO/E的人會(huì)對(duì)特征感到親切， PRO/E中正是以最自然的思維方式從事設(shè)計(jì)工作，如孔、開(kāi)槽、做成圓角等均被視為零件設(shè)計(jì)的基本特征，除了充分掌握設(shè)計(jì)思想之外，還在設(shè)計(jì)過(guò)程中加入實(shí)際的制造思想，也正是因?yàn)橐源颂卣髯鳛樵O(shè)計(jì)的單元，因此可以隨時(shí)對(duì)特征做合理的變化。不違反幾何原理的順序調(diào)整、插入、刪除、重新定 義等修正動(dòng)作。 3).單一數(shù)據(jù)庫(kù) 在 PRO/E中可由 3D實(shí)體模型產(chǎn)生 2D工程圖，而且自動(dòng)標(biāo)示工程圖尺寸。不論在 3D還是 2D圖形上做尺寸修改，其相關(guān)的 2D圖形或 3D實(shí)體模型均自動(dòng)修改，同時(shí)組合、制造等相關(guān)設(shè)計(jì)也自動(dòng)修改，這樣可以確保數(shù)據(jù)的正確，并避免反復(fù)修正所耗費(fèi)的時(shí)間，由于采用單一數(shù)據(jù)庫(kù)，提供了所謂雙相關(guān)聯(lián)性的功能，這種功能也正符合現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中同步工程的思想。 4).參數(shù)式設(shè)計(jì) 配合單一數(shù)據(jù)，所有設(shè)計(jì)過(guò)程中所使用的尺寸、參數(shù)都在數(shù)據(jù)庫(kù)中，修改CAD模型及工程圖不再是一件難事，設(shè)計(jì)者只要更該 3D零件的尺寸，則工 程圖、組合、模具等就會(huì)依照尺寸的修改做幾何形狀的變化，以達(dá)到涉及修改工作的一致，避免發(fā)生人為改圖的疏露情形，減少了許多人為改圖的時(shí)間和精力消耗。也正因有參數(shù)的設(shè)計(jì)，用戶才可以運(yùn)用強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算方式，建立各尺寸參數(shù)間的關(guān)系，使得模型可自動(dòng)計(jì)算出應(yīng)有外型，減少尺寸修改的繁瑣過(guò)程，并減少錯(cuò)誤四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 5 發(fā)生。 Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的主要部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色實(shí)體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖，其中三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)。 PRO/Engineer是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過(guò)各種不同設(shè)計(jì)專用功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（ Ribs）、槽（ Slots）、倒角（ Chamfers） 和抽空（ Shells）等，采用這種手段建立形體，對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)這顯得更自然、更直觀，無(wú)需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號(hào)式的賦予形體尺寸，不象別的系統(tǒng)是直接指定固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其它相關(guān)的特征也自動(dòng)修正。這種功能使修改更為方便，可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕顯示，還可以傳送到繪圖 機(jī)上或一些支持 Postscript格式的彩色打印機(jī)上。 PRO/Engineer還可輸出三維和二維圖形于其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這些都是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 使用者可以自由配置 PRO/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語(yǔ)言編程，以增強(qiáng)軟件功能。它在單用戶環(huán)境下，即沒(méi)有任何附加模塊，具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力和工程制圖的能力，不包括 ANSI， ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn)，并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。PRO/Engineer功能如下 ： 1). 特征驅(qū)動(dòng)（如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼）。 2). 參數(shù)化（參數(shù) =尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件）。 3). 通過(guò)零件的特征值之間，載荷 /邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積）的關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4).支持大型、復(fù)雜組合件設(shè)計(jì) (規(guī)則排列的系列組件，交替排列， PRO/E的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法 )。 5） .貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性，即任何一個(gè)地方的變動(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方的變動(dòng)。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 Pro/ENGINEER 基本功能。 PRO/Engineer 研究 意義 PRO/E 是三維實(shí)體建模與分析軟件當(dāng)中性能非常出色的一款軟件。使用PRO/E，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械零部件實(shí)體建模、虛擬裝配、運(yùn)動(dòng)仿真、強(qiáng)度分析等工作，四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 6 具有直觀、便捷等的特點(diǎn)，是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中非常重要的設(shè)計(jì)工具。在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)與強(qiáng)度分析工作中，應(yīng)該切實(shí)理解軟件所適應(yīng)的工作條件，否則得到不正確的結(jié)果。在當(dāng)前 PRO/E 研究基礎(chǔ)上，還可在下列領(lǐng)域加強(qiáng)研究，以更好的讓 PRO/E為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域服務(wù)。 PRO/Engineer 特點(diǎn) 使用 PRO/E，可以很大程度簡(jiǎn)化機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程，大幅度縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期， 大量減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)費(fèi)用及成本，明顯提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品的系統(tǒng)級(jí)性能獲得更加優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。 PRO/E不僅僅是計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程領(lǐng)域的成功應(yīng)用，更是一種全新的機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念。一方面和傳統(tǒng)的仿真分析相比，傳統(tǒng)的仿真一般是針對(duì)單個(gè)子系統(tǒng)的仿真，而 PRO/E是強(qiáng)調(diào)整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)，它通過(guò)虛擬整機(jī)與虛擬環(huán)境耦合，對(duì)產(chǎn)品多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行測(cè)試、評(píng)估，并不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)的方案，直到獲得更優(yōu)的整機(jī)性能。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 1 第二章 內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 單缸內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造及工作原理 構(gòu)造 發(fā)動(dòng)機(jī)是一種由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成 復(fù)雜機(jī)器。無(wú)論是汽油機(jī)，還是柴油機(jī)；無(wú)論是四行程發(fā)動(dòng)機(jī)，還是二行程發(fā)動(dòng)機(jī)；無(wú)論是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，還是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。要完成能量轉(zhuǎn)換 ，實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，保證長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機(jī)構(gòu) 系統(tǒng)。 1） .曲柄連桿機(jī)構(gòu) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件。它由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并從曲軸對(duì)外輸出動(dòng)力。而在進(jìn)氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化 成活塞的直線運(yùn)動(dòng)。 2） .配氣機(jī)構(gòu) 配氣機(jī)構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工作過(guò)程，定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進(jìn)入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實(shí)現(xiàn)換氣過(guò)程。配氣機(jī)構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)，一般由氣門組、氣門傳動(dòng)組和氣門驅(qū)動(dòng)組組成。 3） .燃料供給系統(tǒng) 汽油機(jī)燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機(jī)燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。 柴油 機(jī)是以柴油為燃料。由于柴油的蒸發(fā)性和流動(dòng)性都比汽油差，因此柴油機(jī)不能像汽油機(jī)那樣在汽缸外部形成可燃混合氣。柴油機(jī)的混合氣只能在氣缸內(nèi)部形成，即在接近壓縮行程終點(diǎn)時(shí)，通過(guò)噴油器把柴油噴入氣缸內(nèi)。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 2 柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)包括噴油泵、噴油器和調(diào)速器等主要部件及燃油箱、輸油泵、油水分離器、燃油濾清器、噴油提前器和高、低壓油管等輔助裝置 。 4） .潤(rùn)滑系統(tǒng) 潤(rùn)滑系的功用是向作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面輸送定量的清潔潤(rùn)滑油，以實(shí)現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損。并對(duì)零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。潤(rùn)滑系通常由潤(rùn)滑油道、機(jī)油泵、機(jī)油濾 清器和一些閥門等組成。 5） .冷卻系統(tǒng) 冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風(fēng)扇、水箱、節(jié)溫器等組成。 6） .點(diǎn)火系統(tǒng) 在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)