【正文】 清潔燃料以及代用燃料發(fā)動機的研制。 采用計算機來模擬進出燃燒室的燃料和空氣流的情況 也 是一項突破性的技術(shù)。這項技術(shù)采用了 指燃油分層噴射。稀燃 ， 顧名思義就是發(fā)動機混合氣中的汽油含量低，汽油與空氣之比可達 1： 25以上。其主要設計思想是發(fā)動機氣門升程和配氣相位定時可以根據(jù)發(fā)動機工況作實時的調(diào)節(jié)。CVVT 的主要設計原理是通過電子控制系統(tǒng)改變凸輪軸打開進氣門的時間早 晚，從而控制 課 程 設 計 說 明 書 4 所需的氣門重疊角。當發(fā)動機低速小負荷運轉(zhuǎn)時，如怠速狀態(tài)，這時應延遲進氣門打開時間，減小氣門重疊角，以穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。當發(fā)動機高速大負荷運轉(zhuǎn)時，如高速行駛時，也應延遲進氣門打開時間，減小氣門重疊角，從而提高發(fā)動機工作效率。 任務與分析 熱計算 1） 目的 促進學生復習和總結(jié)已學知識，提高發(fā)動機工作過程中熱力參數(shù)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系；熟悉各參數(shù)對發(fā)動機工作指標的影響，結(jié)合對各參考發(fā)動機及其工況的分析，培養(yǎng)學生的分析能力，從而達到能正確選擇參數(shù)的目的。 (2)學生對發(fā)動機的工作過程的各個過程相互的影響有一個清晰的認識，了解了汽油機與柴油機工作過程計算的差異。掌握了汽油機、柴油機在同一工作過程的不同的曲線的變化趨勢。 縱、橫剖面圖 1）訓練的目的 繪制發(fā)動機縱橫剖面圖，在課程設計中占很重要的地位。通過繪制發(fā)動機縱、橫剖面圖，能培養(yǎng)學生的識圖和繪 課 程 設 計 說 明 書 5 圖能力，以及對已學知識的綜合運用能力，為畢業(yè)設計奠定一定的基礎(chǔ)。 2）訓練效果分析 195 柴油機從結(jié)構(gòu)上來講，是最簡單的發(fā)動機，通 過 195 柴油機縱橫剖面圖繪制的訓練，使學生全都掌握了： （ 1） 發(fā)動機的基本結(jié)構(gòu)，零部件的主要形狀，相互關(guān)系，附件的布置和各系統(tǒng)、機構(gòu)的安排。 （ 3） 學生對發(fā)動機結(jié)構(gòu)形式，設計指標進行了深入全面的了解，作出分析評價，將其優(yōu)點應用到設計的發(fā)動機上，并認真負責地對待自己畫的每一條線。 連桿設計、強度計算和繪制連桿零部件圖 1）目的 （ 1）校核零件的結(jié)構(gòu)強度，繪制零件圖，促使學生復習 和掌握所學知識，進行工程師必備的基本功訓練。培養(yǎng)和鍛煉學生設計、繪圖、分析和計算能力。 （ 2）如何確定設計要求，建立完整的零件的設計步驟、思維。 2)對整個發(fā)動機設計課程設計的工作內(nèi)容進行總結(jié)，訓練學生收集資料，分析資料，利用資料，組織資料的能力。 課 程 設 計 說 明 書 6 2 柴油機工作過程計算 已知條件 195 柴油 機已知條件 表 21 缸 徑： D=95 mm 氣缸數(shù)： i=1 標定功率： Ne= 有效油耗 ge =235g/ 標定轉(zhuǎn)速： N=2020r/m 壓縮比： ?? 19~21 每缸工作容積 ： V=(L) 曲柄半徑和連桿長度比： R/L=1/4 大氣狀態(tài)： PO=1bar、 TO=288K 燃燒室形式， 分隔式燃燒室 冷卻方式等。 P0 = 1bar； T0 =288k 195 柴油機額定工況工作過程計算 課 程 設 計 說 明 書 7 排氣沖程 （ 1） 高速四沖程非增壓柴油機終點壓力rp： ppr ?? = bar （ 2）高速四沖程非增壓柴油機排氣溫度可以利用經(jīng)驗公式計算終點溫度：rT )1()3(350????? ??nTr =778 k 進氣沖程 選擇殘余廢棄收縮系數(shù) δ = 終點壓力：1222620 11105201????????? ?????????????????????????fVnpp ha= 1 bar 終點溫度：? ?????? 10 ra TTTT = K 充氣效率：???? ?????? 111 00 aav TTpp = 壓縮沖程 （ 1）壓縮終點壓力：1nac pp ??? = bar （ 2）壓縮終點溫度：11?? nac TT ? = K （ 3）壓縮過程中任意點的汽缸內(nèi)容積cxV： 2xxcx((1cos2 + (1 cos2 ))4=4 CRR LDVV? ??? ? ? ? ??） 2xx h((1cos2 + (1 cos2 ))4= 41RR LD V????? ?? ? ? ??） (4) 壓縮過程中任意點的氣缸內(nèi)壓力cxP： 課 程 設 計 說 明 書 8 1c x a= ()nacxVPPV 其中cxV代表壓縮過程中任意點的汽缸容積。同時，為了潤滑活塞銷和襯套，在小頭和襯套上鉆出集油孔或銑出集油槽，用來收集發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程時被激濺上來的機油，以便潤滑活塞銷和襯套。 連桿小頭位于活塞銷內(nèi)腔，特點是：尺寸小、軸承比壓高、溫度較高；軸承表面相對運動速度較低，擺動運動，不利于形成油鍥或者承載油膜。 為了耐磨，在小頭孔內(nèi)還壓有耐磨襯套。其中 dB1 已在活塞組設計中確定，一般柴油機 B1≈ d1。該尺寸可按強度、剛度條件確定。 綜上所述，得出本次設計的連桿小頭的尺寸為： D1=Φ 50 mm, d=Φ 40（ 0177。 連桿桿身的結(jié)構(gòu)設計 工字型斷面的平均相對高度 H/D=～ (柴油機 )，高度比 H/B=～ 。 桿身也承受交變載荷，可能產(chǎn)生疲勞破壞和變形，連桿高速擺動時的橫向慣性也會使連桿彎曲變形，因此桿身必須有足夠的斷面積，并消除產(chǎn)生應力集中的因素。 對工作可靠的發(fā)動機的統(tǒng)計表明，現(xiàn)代汽油機連桿桿身平均斷面積 fm 與活塞面積 Fp 之比 fm/Fp=～ ，柴油機為 ～ 。 計算選取， R=60mm，取 L=210mm；取 minH =33mm。為了便于維修，高速內(nèi)燃機的連桿必須能從氣缸中取出， 連桿大頭的結(jié)構(gòu)與尺寸的基本上決定于曲柄銷直徑 D長度 B2，連桿軸瓦厚度 2? 和連桿螺釘?shù)闹睆?dm。為了結(jié)構(gòu)緊湊，軸瓦厚度 2? 趨于減薄，汽車拖拉機用軸瓦 2? =~3 毫 米。因此，本處所謂大頭設計，實際上是確定連桿大頭在擺動平面內(nèi)某些主用尺寸，連桿大頭剖分型式、定位方式，及大頭蓋的結(jié)構(gòu)設計。為了便于維修，內(nèi)燃機的連桿必須能從氣缸中取出，故要求大頭在擺動平面內(nèi)的總寬度必須小于氣缸直徑；大頭重量產(chǎn)生的離心力會使連桿軸承、主軸承負荷增大，磨損加劇，于是還為此不得不增大平衡重，給曲軸設計帶來困難，因此在設計連桿大頭時，應在保證強度、剛度條件下，尺 寸盡量小，重量盡量輕。也可根據(jù) ?DD , ?BD ,來初步確定。 2)連桿軸瓦厚度 2? 2? =～ 3mm，取 2? =2mm 3）螺栓距離 C， C取 88mm,螺栓孔外側(cè)壁厚不得小于 2 毫米。端面則采用止口定位，其工藝簡單，成本低。 5）連桿大頭各處的形狀應 采用圓滑過渡。合金鋼有較高的綜合機械性能，但當存在產(chǎn)生應力集中的因素時，它的耐勞能力急劇下降，甚至低到與碳素鋼不相上下。 40MnB,40MnVB 等硼鋼作為高負荷的大量生產(chǎn)連桿的材料，顯示了良好的使用性能。 連桿縱向端面內(nèi)宏觀金相組織要求金屬纖維 方向與連桿外形相符，纖維無環(huán)曲及中斷現(xiàn)象。為了連桿的疲勞強度，不經(jīng)機械加工的表面應經(jīng)過噴丸處理。 我國已研究成功連桿輥段工藝，輥段工藝不僅不需要大型鍛造設備，而且還改善了工人的勞動條件。試驗證明，鑄造連桿的強度應在 HB210250 之間，上限是為了保證有足夠的強度，下線是為了保證良 好的韌性。在大批量生產(chǎn)鑄造連桿時為了保證制造質(zhì)量穩(wěn)定，要求對爐料、熱處理等工藝規(guī)程嚴加控制，并仔細的在內(nèi)在質(zhì)量檢查，例如超聲波或 X線無損探傷等。本次設計選用材料 40Cr。連桿組在工作時作平面運動，承受了大小和方向均按周期性變化的氣體作用力和慣性力的作用，并作往復和擺動的復合運動。為了保證連桿大頭結(jié)合面在工作時不分離，連桿螺釘在裝配時應有足夠的預緊力 （ P0） 。這兩部分力對連桿螺釘都造成扭力。對斜切口連桿來說，連桿螺釘所承受的拉伸載荷為 ： 21 2 3 ( ( 39。G —— 活塞組的重量 G1—— 連桿組往復部分的重量 G2—— 旋轉(zhuǎn)部分的重量 G3—— 連桿大頭蓋的重量 λ —— 曲柄連桿比 G= G1= G2= G3= λ = 則 21 2 3 ( ( 39。 則螺紋桿部名義應力： 螺桿部的直徑 d=12mm 課 程 設 計 說 明 書 16 20m i n 21375 1 2 . 2 /3 . 1 4 6P N m mF? ? ? ?? 0 2m a x 21 3 7 5 0 . 2 2 3 0 8 1 . 9 1 8 . 2 /3 . 1 4 6jPP N m mF ??? ???