【正文】 這次設(shè)計 既是對我們以往所學(xué)知識的一次全面復(fù)習(xí)，同時也是對我們綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的一種提高， 是我大學(xué)期間的最后一個重要的學(xué)習(xí)任務(wù)，也為我今后的工作和學(xué)習(xí)奠定了很好的基礎(chǔ)?？偟膩碚f可以滿足 480 高速柴油機生產(chǎn)需要。 從整體上 講，氣缸蓋在材料的選取方面取得了實際的進(jìn)展，在滿足使用要求的前提下，盡可能的滿足了經(jīng)濟(jì)性要求。） 任 意 點 壓 力P （ bar) 曲軸轉(zhuǎn)角φ（176。vC = ? ????? ?? Vv CC= ℃ =℃ 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 31 燃燒終點的溫度 zT 根據(jù)熱力 學(xué)第一 定律， 在燃燒階 段燃料 放出的 有效熱 量等于氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能的增加及所做機械功的和，可推導(dǎo)得燃燒方程式： zuz tCCLH 39。 二、 壓縮過程計算 壓縮過程中任意點 X 的壓力 axp ： aax pp ? 1)( ncxcSS SS ?? 式中： Sc 1???S 11786?? = Sx=[(1+λ /4)(cosA+λ cos2A/4)] R 式中：λ =R/L=43/160= R=43mm 壓縮終點壓力 cP 和溫度 cT 1nac pp ?? = ? = 11?? nac TT ? = )(17 ?? = tc== ℃ 壓力升高比 ?? ： czpp??? ? = 可取范圍： ，符合要求 。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 27 第四章 氣缸蓋的熱力計算 167。 5） 缸墊變形不應(yīng)小于機體等各部分彈性變形的總和，同時考慮固緊螺栓不應(yīng)有超負(fù)荷現(xiàn)象 。 2） 缸墊的設(shè)計，要考慮氣缸蓋螺栓擰緊后，缸墊承受氣缸蓋底面的比壓差愈小愈好，以減小氣缸蓋的變形和漏氣。 氣缸蓋墊片的設(shè)計要求 為了保證燃燒室密封，必須 選用合適的氣缸蓋襯墊，同時注意氣缸蓋螺栓的布置，保證均勻而可靠的壓緊力。 在氣缸蓋上螺栓宜采用一種直徑。螺栓中心連線以相切于氣缸孔為好。它影響著柴油機的緊湊性和氣缸墊片的密封性，同時也與柴油機的性能，可靠性和壽命有關(guān)。 另外，還要注意高溫地區(qū)的清砂問題，以免清砂不干凈影響傳熱。 消除死水區(qū) 冷卻水不流動的地方傳熱效果差，會使溫度升高。設(shè)計時，對這些地方的冷卻需要采取適當(dāng)措施。因此，必須重視冷卻水套的設(shè)計，合理地布置水道和組織冷卻水流，排除水的流動死區(qū)。氣道進(jìn)口面積約為進(jìn)氣門面積的～ 倍。從喉口到排氣道的出口用一個大圓弧過渡，這一段的面積要逐漸擴(kuò)大，排氣道出口面積一般是喉口面積的 ～ 倍。在柴油機中，為了減小排氣通道對進(jìn)氣的加熱，以提高充氣系數(shù)，一般采用將進(jìn)排氣通道布置在氣缸兩側(cè)，而且在總布置上經(jīng)常將凸輪軸布置在排氣道一側(cè)，將噴油泵和噴油器布置在進(jìn)氣道一側(cè)。一般偏移量為 ?De , ?De 。 167。喉口之間的距離不能太小，否則這里型芯強度不夠，易造成金 屬堆積。從保證有盡可能大的進(jìn)排氣時間 截面積和盡可能小的氣流阻力出發(fā)，總是力求加大喉口直徑。由于它的轉(zhuǎn)速高，混合氣形成和燃燒的時間極短，每循環(huán)供油量又很少，單靠霧化混合，則噴孔直徑必須做得很小，噴油壓力很高，使燃油系統(tǒng)制造困難?；鹆γ娌贾冒ǎ喝紵业牟贾茫缓砜诔叽绲倪x擇和布置；噴油器的布置?！?76。一般鑄鐵材料的氣缸蓋按照圖 31 中δ = + 為 宜。 綜上所述，本次設(shè)計的 480 高速柴油機的缸蓋高度取 H=90 mm。因為內(nèi)燃機向高速高功率方向發(fā)展，使氣缸蓋熱負(fù)荷不斷增加，適當(dāng)加大氣缸蓋的 高度，對氣缸蓋設(shè)計時加強冷卻、 提高剛度、合理設(shè)計進(jìn)排氣道三者都有利。 氣缸蓋高度 氣缸蓋高度是重要尺寸之一 ,影響剛度、強度、冷卻效果以及缸蓋墊密封性、螺栓動應(yīng)力和氣缸蓋安裝應(yīng)力。分塊式氣缸蓋介于整體式和單體式之間，它多用于六缸機以上的發(fā)動機。 5）若采用四氣門氣缸蓋時，“鼻梁區(qū)”不能鉆冷卻水孔。柴油機剛度有所改善。 氣缸蓋結(jié)構(gòu)形式的選擇 水冷內(nèi)燃機的氣缸蓋有整體式、分塊式和單體式三種。然而就目前國內(nèi)而言，除了部分轎車采用鋁合金外大部分還是采有鑄鐵材料 [ 13 ]。材料的熱強度用材料的強度系數(shù)表示，它是材料的拉伸極限強度與材料的熱應(yīng)力特性數(shù)之比值。由于氣缸蓋的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前主要用鑄造的方法生產(chǎn)。 七、氣缸蓋應(yīng)盡量消除內(nèi)應(yīng)力 和熱應(yīng)力。 三、氣缸蓋形狀要盡可能簡單、對稱，在拐彎處要采用圓角過渡， 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 17 盡量使其平滑，各處相連壁厚不宜相差過大。在柴油機氣缸蓋上要布置進(jìn)排氣門、氣門座、進(jìn)排氣道、燃燒室、噴油器以及冷卻水道等等，氣缸蓋的結(jié)構(gòu)就變得很復(fù)雜，使鑄造和加工也變得困難。而由溫度分布不均勻所產(chǎn)生的熱應(yīng)力要比機械應(yīng)力大得多，尤其是氣門座周圍地區(qū)有時要大到 10 倍左右，如果不采取適當(dāng)措施，往往使氣缸 蓋底板發(fā)生裂紋。 工作應(yīng)力和安裝應(yīng)力通常叫做機械應(yīng)力。由氣缸爆發(fā)壓力產(chǎn)生的壓力稱為氣缸蓋的工作壓力。為了保證缸蓋與氣缸套之間的密封，缸蓋還要受到很大的螺栓預(yù)緊力，氣缸蓋各部分溫度很不均勻，火力面溫度最高，而冷卻水套部分溫度較低，進(jìn)氣道和排氣道溫度也不相同，因此氣缸蓋的機械應(yīng)力和熱應(yīng)力很大。存在氣缸蓋內(nèi)部的眾多功能結(jié)構(gòu)和安裝于氣缸蓋外圍的眾多輔助部件，決定了氣缸蓋總體結(jié)構(gòu)的多變性機及復(fù)雜性，同時也決定了對氣缸蓋結(jié)構(gòu)形式研究的困難性。 工藝 性好，成本低廉；材料宜取，價廉材廣。機體壁的圓角和厚度應(yīng)無急劇變化，以免應(yīng)力集中。機體的外輪廓尺寸應(yīng)該緊湊以減小質(zhì)量，機體設(shè)計時應(yīng)遵循制造與維修方便 的原 則， 還應(yīng)保 證各 連接 面具有 一定 的表 面粗 糙度以 保證密封，防止漏水、漏氣和漏潤滑油。 167。 要組織好氣缸蓋的冷卻，以防氣缸蓋的溫度過高以及溫度分布不均產(chǎn)生熱應(yīng)力過大。 167。曲軸的功用是把活 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 13 塞的往復(fù)運動通過連桿轉(zhuǎn)化 成旋轉(zhuǎn)運動以輸出柴油機所產(chǎn)生的功率，并驅(qū)動柴油機的配氣機構(gòu)、噴油泵、機油泵、水泵及其他的附件。 167。也就是說在交變載荷的作用下，桿身應(yīng)該不致被顯著壓彎；連桿大小頭孔不致顯著失圓。連桿小頭與活塞銷連接，并與活塞一起作往復(fù)運動；連桿大頭與曲軸的曲柄銷連接，和曲軸一起作旋轉(zhuǎn)運動；連桿的其余 部分作復(fù)雜的平面運動。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 12 對活塞設(shè)計的基本要求如下： 結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量小，并具有足夠的強度和剛度； 吸熱少，散熱快，有較好的高溫性能； 各摩擦部位潤滑良好，摩擦損失小，耐磨性好。隨著活塞在氣缸中高速往復(fù)運動，在活塞組和氣缸內(nèi)壁之間產(chǎn)生強烈磨損。此外，活塞還接受一部分摩擦產(chǎn)生的熱。 柴油機主要零部件的設(shè)計 167。在一定范圍內(nèi)，柴油機的熱效率隨壓縮比的增加而提高，增大壓縮比也可使柴油機的起動性能獲得改善。重型汽車和工程機械用柴油機為減小外形尺寸和希望有較高的轉(zhuǎn)速，通常取較大的λ值，機車柴油機除要求緊湊的外形尺寸外，還要考慮有較長的壽命，λ值可取小些。 曲柄連桿比 LR 的確定 曲柄連桿比是曲柄半徑與連桿長度的比值，是一項確定連桿長度的重要參數(shù)。從內(nèi)燃 機的使 用壽命和 工作可 靠性考慮 ， mC 的取值應(yīng)適當(dāng)。此外 mC 愈高，則 活塞做 往復(fù)運動 的慣性 力也愈大 ，而且 mC 愈高，則 換氣時 流過氣門 的氣體平均流 速也 愈高 [ 4 ]。 mep 可由下式求出： ??niV Pp s eme ?30 M P 32430 ??? ??（摘自《內(nèi)燃機原理》公式 213）。但是，選擇較大的 mep值必須獲得更加完善的結(jié)構(gòu)、材料、工藝的支持。 平均有效壓力 mep 的確定 mep 是標(biāo)志柴油機整個循環(huán)過程的有效性及內(nèi)燃機制造完善性的指標(biāo)之一，是衡量發(fā)動機動力性能的重要指標(biāo)， mep 值的不斷提高是內(nèi)燃機技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。因此，的選擇應(yīng)視 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 8 具體設(shè)計要求而定。所以只是需要對平均有效壓力 mep ，活塞的平均速度 mC ,行程與缸徑的比值以及氣缸中心距等的確定。 高速柴油機的主要設(shè)計參數(shù)有如下眾所周知的關(guān)系 ?30 smee niVpP ? （ 2— 1） 式中， eP 為有效功率（ KW）； mep 為平均有效壓力（ MPa）； n 為轉(zhuǎn)速（ r/min）； i 為氣缸數(shù)； sV 為每缸活塞排量（ L）；τ為沖程數(shù)。 要具有很好的動力性能，以滿足頻繁的變速變負(fù)荷，并具有良好的啟動加速性能，標(biāo)定功率和轉(zhuǎn)速要盡可能定的高些。 為保證柴油機的可靠性和壽命，柴油機應(yīng)具有在超速、超負(fù)荷和超高溫的條件下工作的能力。發(fā)動機的各易磨損件要有必要的壽命，所有摩擦副在設(shè)計時應(yīng)考慮減摩措施和材料的配對等 167。 最佳的使用性能 包括最佳的動力性能 、最小的外形尺寸、最輕的總質(zhì)量，并能滿足各種特定用途對發(fā)動機性能的要求。 167。 隨著中國機械工業(yè)的發(fā)展，特別是制造工藝水平的提高，相信中國的內(nèi)燃機工業(yè)也會有一個很大的 提高。 電控技術(shù)：柴油機電控技術(shù)對于發(fā)動機綜合性能的優(yōu)化和提高至關(guān)重要。比如上海內(nèi)燃機研究所、無錫油泵油嘴研究所等正在積極研究之中。但我國柴油機產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展仍然面臨著許多問題，與國外柴油機相比還有一定的差距。 167。尤其是在能源危機的今天， 柴油 機 已 成為解決汽車能源問題最現(xiàn)實和最可靠的手段 之一 ，現(xiàn)在 100%的重型車和近 30%的乘用車都在使用。世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家政府對柴油機發(fā)展也給予了高度重視，從稅收、燃料供應(yīng)等方面采取措施促進(jìn)柴油機的普及與發(fā)展。 h；出于對能源和環(huán)保因素的考慮，汽車柴油化已經(jīng)成為一種國際潮流。一百多年來，柴油機技術(shù)得以 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 3 全面的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。交通部門專家預(yù)測：由于清潔燃料汽車（電動車、太陽能車、燃?xì)淦嚨龋┙陔y以實現(xiàn)技術(shù)上的突破，還無法達(dá)到實用普及， 21 世紀(jì)將是柴油機大行其道的時代 。 隨著強化程度的提高，柴油機單位功率的重量也顯著降低?，F(xiàn)代內(nèi)燃機更是成為了當(dāng)今用量最大、用途最廣、無一與之匹敵的最重要的熱能機械。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 1 480 柴油機氣缸蓋設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書