内燃机设计
内燃机设计第6版
内燃机设计第6版内燃机设计第6版第1章引言内燃机是一种将化学能直接转化为机械能的装置，广泛应用于交通运输、工业生产和家庭生活等领域。
随着技术的进步和环境意识的增强，内燃机设计正面临着新的挑战和机遇。
本版《内燃机设计》旨在介绍最新的设计理念、技术和方法，以满足用户需求和环境要求。
第2章内燃机基本原理2.1 内燃机分类内燃机可分为点火式和压燃式两大类。
点火式内燃机在燃料与空气混合后，先通过点火方式引燃，然后使燃烧产生高温高压气体推动活塞运动。
常见的点火式内燃机有汽油机和柴油机。
压燃式内燃机则是在燃料与空气混合后，通过压力升高使燃料自燃，然后推动活塞产生工作。
典型的压燃式内燃机有喷气发动机和火箭发动机。
2.2 内燃机工作循环内燃机的工作循环一般分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。
进气阶段是通过气门将空气和燃料引入燃烧室；压缩阶段是活塞向上行程时，将混合气体压缩成高压气体；燃烧阶段是点火引燃混合气体，产生高温高压气体推动活塞运动；排气阶段是活塞向下行程时，将燃烧产生的废气排出燃烧室。
第3章内燃机设计参数3.1 性能参数内燃机的基本性能参数包括功率、扭矩和燃料消耗率。
功率是内燃机在一定时间内所能输出的机械功率，通常用千瓦（kW）表示。
扭矩是内燃机输出的转矩，用牛顿米（Nm）表示。
燃料消耗率是指单位功率所需的燃料消耗量，用克/千瓦小时（g/kWh）表示。
3.2 几何参数内燃机的几何参数主要包括缸径、行程和缸数。
缸径是活塞直径，通常用毫米（mm）表示。
行程是活塞上下运动的距离，用毫米（mm）表示。
缸数是内燃机的气缸个数，常见的有单缸、双缸、四缸等。
3.3 材料参数内燃机所使用的材料对性能和寿命有直接影响。
活塞、气缸套等运动部件通常采用铝合金或钢材料制造，以保证强度和耐磨性。
气门、气门座等部件则采用耐高温和耐腐蚀的合金材料。
第4章内燃机燃烧过程4.1 燃烧理论内燃机的燃烧过程是燃料与空气混合后发生的化学反应。
内燃机设计课程设计
内燃机设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解内燃机的基本结构和工作原理；2. 掌握内燃机设计的基本要求和关键技术；3. 了解内燃机发展历程及未来发展趋势；4. 掌握内燃机性能评价的主要指标。
技能目标：1. 能够运用所学知识进行内燃机设计方案的分析与比较；2. 能够独立完成内燃机主要部件的设计与计算；3. 能够运用CAD软件进行内燃机零部件的绘制；4. 能够撰写内燃机设计报告并进行展示。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对内燃机设计及制造工艺的热爱，增强职业素养；2. 培养学生团队协作精神，提高沟通与表达能力；3. 增强学生环保意识，关注内燃机排放及能源问题；4. 激发学生创新意识，培养敢于挑战、勇攀科技高峰的精神。
课程性质分析：本课程为高年级专业课，要求学生具备一定的机械基础知识和工程实践能力。
学生特点分析：学生具备一定的自主学习能力和团队合作意识，对内燃机设计有一定了解，但实践能力有待提高。
教学要求：结合课程特点和学生实际，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。
二、教学内容1. 内燃机基本原理：讲解内燃机的四大冲程、燃烧过程、能量转换等基本原理，对应教材第一章内容。
2. 内燃机结构设计：介绍内燃机主要部件的结构设计，包括气缸、活塞、连杆、曲轴、配气机构等，对应教材第二章内容。
3. 内燃机性能评价：分析内燃机的性能指标，如功率、扭矩、燃油消耗率等，以及影响性能的因素，对应教材第三章内容。
4. 内燃机设计方法：讲解内燃机设计的基本流程、设计方法和设计规范，对应教材第四章内容。
5. 内燃机零部件设计与计算：深入探讨内燃机主要零部件的设计与计算方法，包括强度计算、刚度计算等，对应教材第五章内容。
6. 内燃机CAD软件应用：教授CAD软件在内燃机设计中的应用，如二维绘图、三维建模、装配体设计等，对应教材第六章内容。
7. 内燃机设计实例分析：分析典型内燃机设计案例，使学生掌握实际设计过程中的关键技术，对应教材第七章内容。
内燃机设计吴兆汉引用
内燃机设计吴兆汉引用一、引言内燃机是一种将化学能转化为机械能的动力装置，广泛应用于汽车、船舶、飞机等交通工具以及工业生产中。
内燃机设计是内燃机制造的核心环节，其设计质量直接影响着内燃机的性能和寿命。
本文将以吴兆汉所著《内燃机设计》为基础，介绍内燃机设计的相关内容。
二、内燃机设计的基本原理1. 内燃机的工作原理内燃机是通过在气缸中燃放混合气体来产生高温高压气体，通过活塞向外推进来完成工作的。
其工作过程分为四个阶段：吸气、压缩、爆发和排气。
2. 内燃机设计的基本要求（1）可靠性：要求发动机在长期使用过程中不出现故障。
（2）经济性：要求发动机在运行过程中具有较低的油耗和维护成本。
（3）高效性：要求发动机具有较高的功率输出和效率。
三、内燃机设计的主要内容1. 内部结构设计（1）气缸结构设计：包括气缸直径、气缸行程、气门位置等。
（2）曲轴连杆机构设计：包括曲轴长度、连杆长度、连杆角度等。
（3）活塞结构设计：包括活塞直径、活塞高度、活塞环等。
2. 燃烧室设计（1）燃烧室形状设计：包括球形、抛物面形和椭圆形等。
（2）喷油器设计：包括喷油器位置、喷油量和喷油角度等。
（3）点火系统设计：包括点火时间和点火能量的控制等。
3. 冷却系统设计冷却系统是内燃机中非常重要的部分，主要是通过冷却液来降低发动机温度。
其主要内容包括冷却液流动路径的设计以及散热器的选型和布局等。
4. 润滑系统设计润滑系统是内燃机中保持各个部件正常运转所必需的。
其主要内容包括润滑油流动路径的设计以及选用适当的润滑油品牌和型号等。
四、内燃机设计中需要注意的问题1. 内燃机设计中需要考虑的因素内燃机设计需要考虑的因素非常多，其中包括气缸直径、气缸行程、活塞结构、曲轴连杆机构、燃烧室形状、喷油器位置和角度等。
2. 内燃机设计中需要注意的问题（1）内部结构设计：需要根据不同的使用环境和工作要求来进行选择。
（2）冷却系统设计：需要根据不同的工作条件和环境来选择合适的冷却液和散热器。
内燃机设计手册
内燃机设计手册一、引言内燃机作为一种常见的发动机类型，广泛应用于汽车、船舶、飞机等领域。
内燃机设计手册是为了帮助工程师和设计师掌握内燃机设计的基本原理和方法，提供设计、计算和选择内燃机的依据。
本文将深入探讨内燃机设计手册的内容和要点。
二、内燃机设计手册的结构内燃机设计手册一般包含以下几个主要章节：2.1 内燃机基本原理在设计内燃机之前，首先需要了解内燃机的基本原理。
内燃机的工作原理可以分为四个基本步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
在这一部分，我们将讨论内燃机的工作循环、热力循环和气缸排列方式等。
2.2 内燃机性能参数内燃机设计手册中必须包含详细的性能参数介绍。
这些参数包括功率、扭矩、燃油消耗率、压缩比、热效率等。
我们将深入探讨这些参数的计算方法和影响因素。
2.3 内燃机设计流程内燃机设计的整体流程包括几个关键步骤：需求分析、设计方案选择、初步设计、详细设计和性能验证。
在这一部分，我们将逐步详细介绍每个步骤的内容和要点，并给出一些实例。
2.4 内燃机部件设计内燃机的各个部件包括气缸、曲轴、连杆、活塞、气门和喷油系统等。
在内燃机设计手册中，每个部件的设计都需要有详细的说明和计算方法。
我们将逐一介绍各个部件的设计原理和计算公式。
2.5 内燃机材料选择内燃机所使用的材料对于性能和寿命具有重要影响。
在这一部分，我们将讨论内燃机材料的选择原则、常用材料和特殊材料的应用。
三、实例分析：某型号汽车发动机设计手册3.1 需求分析在设计某型号汽车发动机之前，需要对使用环境、功率需求、噪音要求等进行详细分析。
我们将通过调研相关市场和用户需求来确定发动机设计的基本参数。
3.2 初步设计初步设计是根据需求分析的结果，进行发动机总体布置、气缸数和排列方式、活塞运动方式等的确定。
我们将给出具体的设计步骤和参数计算方法。
3.3 详细设计在详细设计阶段，我们将完成发动机的各个部件的尺寸和工艺设计。
这包括气缸直径、冷却方式、喷油系统设计等。
内燃机设计
内燃机设计引言内燃机是一种将化学能转换为机械能的设备，广泛应用于汽车、飞机、船舶等交通工具和工业生产中。
内燃机的设计是确保其高效、可靠运行的关键。
本文将探讨内燃机设计的主要要素，包括燃料选择、气缸排列、配气机构和点火系统等方面。
燃料选择内燃机的燃料选择对其性能和环保性有重要影响。
常见的燃料包括汽油、柴油、天然气和生物燃料等。
汽油适用于高速和高功率的应用，柴油适用于重载和高扭矩的应用，天然气适用于低排放和环保应用，而生物燃料则可以减少对有限石油资源的依赖和环境的影响。
气缸排列气缸排列方式决定了内燃机的工作原理和性能特点。
常见的气缸排列方式有直列、V型和W型等。
直列气缸排列方式简单、结构紧凑，适用于小型和低功率应用；V型气缸排列方式能够提供更大的功率和扭矩输出，适用于中高功率应用；W 型气缸排列方式则能够提供更高的功率密度和更好的平衡性。
配气机构配气机构控制着进气和排气的过程，直接影响内燃机的输出功率和燃烧效率。
常见的配气机构有单凸轮轴、双凸轮轴和无碳轴等。
单凸轮轴适用于简单和低功率应用，双凸轮轴则能够提供更大的进气和排气效率，无碳轴则能够进一步提高燃烧效率和排放性能。
点火系统点火系统提供燃料燃烧所需的点火能量，影响着燃烧过程的稳定性和正时性。
常见的点火系统有电火花点火和压缩点火两种。
电火花点火适用于汽油机，能够提供高能量的火花，而压缩点火适用于柴油机，依靠高压气体的压燃效应实现点火。
结论内燃机设计的要素包括燃料选择、气缸排列、配气机构和点火系统等方面。
合理的设计能够提高内燃机的性能和可靠性，同时也能够减少能源消耗和环境污染。
未来的内燃机设计还将面临更高的效率要求和更严格的排放标准，因此需要不断追求创新和技术进步。
内燃机作为一种重要的能源转换装置，在交通运输和工业生产中扮演着不可替代的角色。
通过深入研究和不断创新，我们有望设计出更高效、更可靠的内燃机，为人类社会的可持续发展做出更大贡献。
哈工程内燃机设计课程设计
哈工程内燃机设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解内燃机的基本工作原理及其构造，掌握内燃机的性能评价指标。
2. 学习内燃机设计的基本理论，了解内燃机主要部件的设计原则和计算方法。
3. 掌握内燃机设计的相关技术规范和标准，了解内燃机行业的发展趋势。
技能目标：1. 能够运用所学知识，独立完成内燃机主要部件的设计计算。
2. 通过课程设计实践，提高分析和解决实际工程问题的能力。
3. 学会使用相关设计软件和工具，提高内燃机设计的效率和质量。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对内燃机设计专业的兴趣，激发学生的创新意识和探索精神。
2. 增强学生的团队合作意识，培养严谨的工作态度和良好的职业道德。
3. 提高学生对环境保护和可持续发展的认识，培养学生的社会责任感。
本课程针对哈尔滨工程大学内燃机设计相关专业的学生，结合学科特点、学生年级及教学要求，明确以上课程目标。
通过本课程的学习，使学生能够掌握内燃机设计的基本知识和技能，为今后的学习和工作打下坚实基础。
同时，注重培养学生的情感态度和价值观，使学生在专业成长的同时，全面提升个人素质。
二、教学内容1. 内燃机原理及构造：讲解内燃机的工作原理、类型及构造，重点分析内燃机的各个主要部件及其作用。
教材章节：第一章 内燃机原理及构造2. 内燃机性能评价：介绍内燃机的性能评价指标，如功率、扭矩、燃油消耗率等，并进行实例分析。
教材章节：第二章 内燃机性能评价3. 内燃机主要部件设计：详细讲解内燃机主要部件（如气缸、活塞、连杆、曲轴等）的设计原则和计算方法。
教材章节：第三章 内燃机主要部件设计4. 内燃机设计规范与标准：介绍内燃机设计过程中应遵循的技术规范和标准，提高设计质量。
教材章节：第四章 内燃机设计规范与标准5. 内燃机设计软件应用：教授内燃机设计相关软件的使用方法，如CAD、CAE等，提升设计效率。
教材章节：第五章 内燃机设计软件应用6. 课程设计实践：结合实际案例，指导学生完成内燃机主要部件的设计计算和绘图，提高实践能力。
内燃机设计岗位职责
内燃机设计岗位职责
内燃机设计岗位职责包括以下方面：
1. 内燃机设计方案的制定：根据市场需求、产品定位和技术发展趋势等因素，制定内燃机设计方案，明确技术指标和产品总体布局。
2. 内燃机构件的设计：根据内燃机设计方案，设计内燃机的各个部件，包括机体、曲轴连杆机构、气门机构、燃烧室、喷油系统等。
3. 内燃机系统的集成：将各个部件组合成完整的内燃机系统，确保各部件之间的协调性和配合性，保证内燃机的运转平稳可靠。
4. 内燃机试验和优化：进行内燃机试验，测试内燃机的各项性能指标，从而找出潜在的问题并进行优化，提高内燃机的性能和可靠性。
5. 内燃机生产技术支持：协助生产部门制定生产工艺和工装夹具等，确保内燃机的生产能够顺利进行。
6. 内燃机产品规划：参与内燃机产品规划，确保设计的内燃机能够满足市场需求和公司发展方向。
7. 内燃机技术研究：了解和分析内燃机行业动态和技术趋势，积极参与内燃机技术研究和开发，推动内燃机设计技术的不断优化和提升。
通过以上职责，内燃机设计岗位需要具备较为扎实的理论知识和丰富的实践经验，能够灵活运用机械设计软件和其他相关工具，对内燃机的各项性能指标有较为深入的了解，并具备较强的沟通和协调能力，能够有效地与其他部门进行协作。
四冲程内燃机设计
四冲程内燃机设计.doc
由于内燃机构造和原理的复杂，设计一款优秀的四冲程内燃机需要涉及许多具体的技术细节，下面是一个基本的设计流程：
1. 确定设计参数：包括功率，转速，压缩比，配气机构，燃烧室设计等参数。
2. 确定发动机类型：考虑使用气缸数、缸径、行程长度、气门数等基本设计要素来确定合适的内燃机类型，包括四缸，六缸或更多缸数。
3. 燃烧室设计：选择合适的喷油器，调整喷油时间、喷油量和喷油角度。
提高燃烧的效率和速度，降低排放和燃油消耗。
4. 配气系统设计：选择合适的气门形状、数量和位置，确定气门开放和关闭时间，以及如何控制和调整时间和位置。
提高气门的效率和输出。
5. 油路系统设计：确保油路的可靠性、有效性和安全性，包括燃油过滤、燃油供应、燃油喷射和燃油压力等。
6. 冷却系统设计：确保散热、温控和效率，包括水泵、散热器、风扇、热交换器和温度传感器等。
7. 动力总成设计：确定发动机和变速器、离合器、驱动轴、差速器、制动器和转向系统等之间的协调、平衡和匹配，以保证整车的驱动性能。
设计的流程需要经过多次调整和改进，最终得出经济，高效，可靠的内燃机。
现代内燃机设计理论与方法
治地位。按其工作过程的特点来分，有汽油机和柴油机，二冲程或四冲 程内燃机，不增压或增压内燃机等，按照结构特点来分，水冷式或风冷 式，单缸或多缸，单列和多列，各种型式有其不同的优缺点。内燃机选 型时，考虑问题的着眼也不一样。
34
1.柴油机、汽油机或气体燃料发动机 现在广泛使用的内燃机主要是柴油机、汽油机和气体燃料发动机。
15
五.低公害指标 （2）有害气体排放
有害气体排放欧洲标准
16
六.制造、使用、维护指标 （1）起动性能
汽车发动机应有良好的起动性能，通常要求汽油机在—10℃、柴油
机在一5℃的气温条件下，不采用特殊的低温起动措施就能迅速可靠地 起动，在更低温度下利用辅助装臵也能顺利起动。 （2）安装性能 汽车发动机应便于安装、操纵和维修。 （3）操作性 操作性好是指使用者不需要特别的专门技能，即可顺利进行操作， 而且运行中不需要经常进行特别的调整就能维持稳定的运转工况。
38
2.冲程 四冲程：使用可靠，工
作柔和，耐磨，经济性好，
指标稳定，生 产、使用经验 丰富； 二冲程：单位时间内工 作循环多一倍，实际功率输 出大50~70%，体积小，重 量轻，结构简单，但经济性
18
1.汽车、拖拉机等车用内燃机的设计要求
高的动力性能。功率、扭矩、使用转速范围，均适合于工作机械的
《内燃机设计》课后习题标准答案(袁兆成主编)
《内燃机设计》课后习题答案(袁兆成主编)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第一章：内燃机设计总论1-1根据公式 τ2785.0ZD v p P m me e = ，可以知道，当设计的活塞平均速度V m 增加时，可以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？ 答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承 载能力下降，发动机寿命降低。
②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。
③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。
1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？ 答：柴油机优点： 1）燃料经济性好。
2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。
3）可以通过增压、扩缸来增加功率。
4）防火安全性好，因为柴油挥发性差。
5）CO 和HC 的排放比汽油机少。
汽油机优点：1）空气利用率高，转速高，因而升功率高。
2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。
3）低温启动性好、加速性好，噪声低。
4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。
5）不冒黑烟，颗粒排放少。
1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下， ①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。
但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。
②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。
1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）？为什么？答：.对于汽油机能达到，但是柴油机不能。
内燃机设计知识点总结
内燃机设计知识点总结内燃机是一种利用燃料在活塞内进行燃烧以产生动力的机器。
它在现代交通、工业和农业领域起着至关重要的作用。
本文将对内燃机设计的几个关键知识点进行总结。
一、循环过程内燃机的基本工作循环包括吸气、压缩、燃烧和排气四个过程。
在吸气过程中，活塞向下移动，气缸内的气门打开，使空气燃料混合物进入气缸；在压缩过程中，活塞向上移动，气门关闭，将混合气压缩至较高压力；在燃烧过程中，火花塞产生的火花点燃混合气，产生高温高压气体推动活塞向下运动；在排气过程中，活塞再次向上移动，排气门打开，将燃烧产生的废气排出。
二、缸径和行程内燃机的缸径和行程是影响其排量和效率的重要参数。
缸径是指气缸内径的直径，行程是指活塞在气缸内上下运动的长度。
一般来说，较大的缸径可以提供更高的输出功率，而较长的行程可以提供更高的扭矩。
设计时需要根据具体要求和预算确定缸径和行程的比例，以获得最佳的性能和经济性。
三、压缩比压缩比是指活塞在压缩过程中气缸内最高和最低容积的比值。
增加压缩比可以提高内燃机的热效率和功率输出，但同时也会增加发动机的热量和压力负荷。
因此，在设计内燃机时需要综合考虑压缩比与发动机结构、材料和燃油的适配性，以兼顾性能和可靠性。
四、点燃方式内燃机常见的点燃方式包括火花点燃和压缩点燃两种。
火花点燃是通过火花塞产生的火花点燃混合气，适用于汽油发动机；压缩点燃是在高压条件下，将燃料喷入气缸内通过自身的高温压力引燃，适用于柴油发动机。
在设计时，需要根据燃料类型和发动机要求选择合适的点燃方式。
五、气门正时气门正时是控制气门开启和关闭时间的一项重要设计参数。
它直接影响内燃机的进、排气效率和动力特性。
正确的气门正时设计可以提高燃烧效率和输出功率。
根据不同的工作循环要求和发动机特性，需要合理调整气门正时角度和持续时间。
六、冷却系统内燃机在工作过程中会产生大量的热量，冷却系统起到相应的散热作用。
设计冷却系统需要考虑散热效果、流体循环和材料耐久性等因素。
内燃机设计课程设计
内燃机设计课程设计一、设计目的该课程设计旨在让学生通过设计一个小型内燃机，理解内燃机的工作原理，并学习内燃机的基本设计方法和技术。
二、设计基本原理及过程1. 基本原理内燃机是一种将热能转化为机械能的机械装置，其工作基本原理是在气缸内燃烧混合气体，从而产生高温高压气体，进而推动活塞做功。
内燃机按照燃料分类有汽油机、柴油机、天然气发动机等，按照结构分类有两冲程发动机和四冲程发动机。
2. 设计过程内燃机设计分为几个基本的步骤：（1）选择设计参数选择设计参数是内燃机设计的关键步骤之一，它决定了内燃机的性能和工作特点。
如气门开度、进气和排气道设计、点火时间、压缩比、配气等。
（2）确定内部结构和尺寸这一步是内燃机设计的关键之一，需要根据选定的设计参数，确定内部结构和尺寸。
如气缸直径、活塞行程、曲轴、连杆、凸轮轴等。
（3）绘制内部结构图和装配图根据确定的内部结构和尺寸，进行绘图，包括内部结构图和装配图。
（4）进行力学分析这一步是内燃机设计的重要步骤之一，需要进行力学分析，如强度计算、热场分析和燃烧仿真等。
（5）进行试验及性能调试进行试验及性能调试，对汽车发动机进行负载实验和性能测定，如耗油率、输出功率、转矩特性等。
三、课程设计内容及建议1. 设计要求本次课程设计要求根据选定的设计参数，设计一个四冲程汽油机，要求输出功率不小于0.5kW，转速小于4000rpm，燃油消耗不超过200g/kW·h。
2. 设计建议（1）设计流程建议该课程设计共分为以下几个步骤：步骤一：选取设计参数，如气门开度、进气和排气道设计、点火时间、压缩比、配气等。
步骤二：根据设计参数，确定内部结构和尺寸，如气缸直径、活塞行程、曲轴、连杆、凸轮轴等。
步骤三：绘制内部结构图和装配图。
步骤四：进行力学分析，如强度计算、热场分析和燃烧仿真等。
步骤五：进行试验及性能调试，对汽车发动机进行负载实验和性能测定，如耗油率、输出功率、转矩特性等。
（2）设计软件建议本次内燃机设计建议使用SolidWorks进行设计，该软件易于上手，能快速完成内部结构图和装配图的绘制，并能进行力学分析、热场分析和燃烧仿真等。
汽车内燃机设计(教案初稿)
第一章内燃机设计总论内燃机设计必须根据具体的用途，从内燃机的设计要求和设计指标出发，按一定的设计试制过程及方法进行。
在设计工作中，最重要的是总体设计，既首先进行正确选型，确定主要结构参数与总布置，然后进行主要零部件与辅助系统的具体设计。
本章主要介绍内燃机的设计要求、设计指标、设计试制过程与一般设计方法，以及内燃机零件强度计算的基础知识。
第一节内燃机主要设计要求、设计指标与一般设计方法一、内燃机的设计要求内燃机的设计应满足使用和制造方面的一系列要求。
这些要求是：动力性满足使用要求；燃油及机油消耗率要低；工作应安全可靠，寿命要长；外形尺寸小，重量应轻；工作适应性好；起动应迅速可靠；使用维修应简便；排放污染应少，噪声要小；工艺性好，制造应方便；造价应低廉等。
事实上，一台内燃机要满足上述所以要求是很困难的。
因为其中有些要求相互矛盾。
同时，内燃机具体用途不同，这些要求的重要性也不相同。
因此，必须根据内燃机的具体胜任，在得保证主要设计要求前提下，尽量满足其它要求。
（一）汽车、拖拉机等车用内燃机的设计要求车辆内燃机是车辆的心脏，车辆性能的好坏，在很大程度上决定于内燃机的优良与否。
这些内燃机的共同特点，都是大批量生产，功率范围和结构布置都比较相近，在结构设计和总布置设计时，许多考虑都是共同的。
要求尽可能采用一般钢材，零部件的工艺性要好，要适合于大量生产。
附属系统（供油系、起动机、三滤、散热器等），往往都是专业化生产的，就更符合“三化”（产品系列化、零部件通用化、零件设计标准化）的现实，并根据工作情况的需要改变其标定功率、标定转速，同时来适应汽车、拖拉机等各种需要，来实现“一机多用”。
如135系列。
具体要求：①高的动力性能。
功率、扭矩、使用转速范围，均适合于工作机械的需要。
②高的燃料经济性。
必须注意部分负荷和不稳定工况下的经济性。
③高的工作可靠性和足够的使用寿命。
汽车（运输）内燃机：30~60万公里。
拖拉机： 6000~10000小时。
内燃机工程设计方案
内燃机工程设计方案1. 背景内燃机是一种将燃料直接燃烧在气缸中，产生高温高压气体驱动活塞做功的发动机。
内燃机广泛应用于汽车、摩托车、船舶、飞机等领域。
本文将针对内燃机的工程设计进行详细介绍。
2. 设计目标本次内燃机工程设计的目标是设计一款新型高效节能的内燃机，具备以下特点：- 提高燃烧效率：通过提高燃烧效率降低燃料消耗，减少废气排放；- 降低噪音和振动：减少内燃机工作时的噪音和振动，提高整机的工作稳定性；- 提高动力输出：提高内燃机的动力输出，使其在实际应用场景中具备更强的动力表现。
3. 内燃机类型根据内燃机的工作原理和结构特点，内燃机可以分为柴油机和汽油机两大类。
柴油机是利用压缩点火技术来点燃柴油燃料，广泛应用于卡车、船舶等领域；汽油机则是利用火花塞来点燃汽油燃料，广泛应用于汽车、摩托车等领域。
本次设计将以柴油机为例展开具体设计方案。
4. 内燃机技术指标为了确保内燃机在实际应用中具备良好的性能表现，需要对内燃机的技术指标进行详细规定。
主要包括：- 最大输出功率：内燃机在工作时能够输出的最大功率；- 燃油消耗率：内燃机在工作时单位时间内消耗的燃油量；- 排放标准：内燃机在工作时排放的废气中是否符合相关国家的排放标准；- 工作稳定性：内燃机在工作时的噪音、振动是否在合理范围内。
5. 内燃机结构设计内燃机的结构设计是内燃机工程设计的核心部分，其中包括活塞、气缸、曲轴、缸盖等重要零部件的设计。
通过优化这些零部件的结构，可以提高内燃机的整体性能。
5.1 活塞设计活塞是内燃机中的一个重要零部件，它需要在高温高压的工作环境下承受来自气缸内压力的作用。
因此，活塞的材质选择和结构设计至关重要。
在设计活塞时，需要考虑活塞的重量、热胀冷缩系数、表面润滑等因素，以确保活塞在工作时能够稳定可靠地运行。
5.2 气缸设计气缸是内燃机中负责容纳燃料燃烧产生的高温高压气体的重要零部件。
在设计气缸时，需要考虑气缸的材质选择、散热设计、气缸与活塞的配合及密封性等因素，以确保气缸在工作时能够稳定可靠地运行。
内燃机设计手册
内燃机设计手册
内燃机设计手册是一本重要的工具书，包含了内燃机设计的各种参数、方法和流程。
以下是一些可能有用的章节和内容:
1. 内燃机结构设计
- 内燃机缸径、活塞行程、燃烧室设计、缸盖设计等参数的选择 - 内燃机燃烧效率、燃油经济性、排放控制的设计和优化
2. 内燃机动力学设计
- 内燃机的进气、排气、润滑、冷却系统等部件的设计和优化 - 内燃机的动力传输系统、驱动系统等的设计和匹配
3. 内燃机热力学设计
- 内燃机燃烧过程、热效率、能量转化等的热力学分析和优化 - 内燃机冷却、燃烧室、活塞等部件的热应力分析和设计
4. 内燃机零部件设计
- 内燃机活塞、连杆、曲轴、气门等零部件的设计和计算
- 内燃机零部件的材料选择和热处理等加工工艺
5. 内燃机实验和测试
- 内燃机性能、燃油经济性、排放控制等方面的实验和测试方法 - 内燃机实验和测试设备、仪器的选择和使用
内燃机设计手册是一本综合性的工具书，涵盖了内燃机设计的各种参数、方法和流程。
对于从事内燃机设计、科研、制造等领域的人员来说，是一本重要的参考书籍。
内燃机设计课程设计说明书
内燃机设计课程设计说明书内燃机设计课程设计说明书1.引言在内燃机设计课程中，本设计说明书旨在指导学生完成一台内燃机的设计。
本说明书包含了内燃机设计的各个方面，包括设计目标、设计过程、材料选择、零部件设计和组装、测试与优化等内容。
2.设计目标本设计的目标是设计一种满足特定要求的内燃机。
设计要求包括性能指标、尺寸限制、经济性和环保要求等方面。
2.1 性能指标在设计过程中，需要确定内燃机的性能指标，包括功率、转速、燃料消耗率、排放等方面的要求。
需要根据实际应用场景确定这些指标。
2.2 尺寸限制内燃机的设计还需要考虑尺寸限制，包括整机尺寸、零部件尺寸等方面的要求。
这些限制可能来自于实际应用场景、安装空间或其他因素。
2.3 经济性要求经济性是内燃机设计中一个重要的考虑因素。
需要考虑内燃机的制造成本、使用成本以及修理和维护成本等方面的要求。
2.4 环保要求内燃机的设计还需要考虑环保要求，包括排放物限制、噪音限制等方面的要求。
需要选择合适的材料和设计方法来减少对环境的影响。
3.设计过程内燃机的设计过程包括准备阶段、概念设计、详细设计和优化等阶段。
3.1 准备阶段在准备阶段，需要明确设计目标和要求，并收集相关的背景资料。
还需要确定设计团队的组成和分工，并制定详细的项目计划。
3.2 概念设计概念设计阶段是内燃机设计的初步设计阶段，需要确定内燃机的整体结构和工作原理。
在这个阶段，可以采用草图、CAD模型和相关计算来确定内部布置、尺寸和关键部件。
3.3 详细设计在详细设计阶段，需要对内燃机的各个零部件进行详细设计。
包括发动机体、气缸、活塞、连杆、曲轴、进气和排气系统、燃油喷射系统等零部件的设计。
3.4 优化在最后的优化阶段，需要对设计进行评估和修改，以达到设计目标。
可以使用仿真软件进行性能分析和优化设计。
4.材料选择在内燃机设计中，材料的选择是非常重要的。
需要根据材料的特性、使用环境和经济性等因素来选择合适的材料。
常用的材料包括铁系合金、铝合金和不锈钢等。
内燃机设计课程设计
内燃机设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解内燃机的基本工作原理，掌握内燃机的构造及其各部件功能。
2. 掌握内燃机设计的基本原则，了解内燃机设计过程中的关键参数和影响因素。
3. 了解内燃机技术的发展趋势，认识新型内燃机的创新点。
技能目标：1. 能够运用所学知识，进行内燃机部件的拆装和组装，提高动手实践能力。
2. 能够运用CAD软件进行内燃机零部件的设计，培养计算机辅助设计能力。
3. 能够分析内燃机设计中的问题，并提出合理的解决方案，提高问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对内燃机设计课程的兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。
2. 增强学生的团队合作意识，培养沟通协调能力，提高集体荣誉感。
3. 培养学生关注环保，了解内燃机排放标准，提高社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为高年级工程技术类专业课程，具有较强的理论性和实践性。
学生特点：学生具备一定的机械基础和工程实践能力，对内燃机设计有一定了解，但缺乏系统性和深入性的认识。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高学生的内燃机设计能力和创新能力。
通过课程目标的具体分解，为后续教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 内燃机工作原理及构造- 理论教学：内燃机的四冲程工作原理、内燃机的类型及构造。
- 实践教学：内燃机实物拆装，观察各部件结构及功能。
2. 内燃机设计原则与关键参数- 理论教学：内燃机设计的基本原则、设计过程中的关键参数。
- 实践教学：运用CAD软件进行内燃机零部件初步设计。
3. 内燃机设计案例分析- 理论教学：分析典型内燃机设计案例，了解设计过程中的问题及解决方法。
- 实践教学：分组进行内燃机设计，讨论并解决设计过程中遇到的问题。
4. 内燃机技术发展趋势与创新- 理论教学：内燃机技术的发展趋势、新型内燃机的创新点。
- 实践教学：参观内燃机生产企业，了解新型内燃机的研发与应用。
现代内燃机设计理论与方法
现代内燃机设计理论与方法引言：内燃机是一种将化学能转化为机械能的热机。
其设计理论与方法的研究主要包括内燃机燃烧理论、热力循环理论、机械结构设计等方面。
本文将就现代内燃机设计中的核心理论和方法进行探讨。
燃烧理论：内燃机的燃烧过程是化学反应与空气动力学相互作用的结果。
燃烧理论研究了燃料的燃烧过程、燃料与空气混合的机理、燃烧产物的生成与排放等问题。
基于燃烧理论，可以设计出具有高效、低排放的燃烧室，提高内燃机的性能和环保水平。
热力循环理论：热力循环理论是内燃机设计中的重要理论基础，主要研究工作循环的效率、热耗散、功率输出等问题。
通过热力循环理论，可以确定内燃机的最佳工作循环、有效工作区域和热效率，进而指导内燃机的优化设计与改进。
机械结构设计：内燃机的机械结构设计主要涉及曲轴连杆机构、气门机构、缸体缸盖等部件的设计。
合理的机械结构设计能够提高内燃机的结构强度和刚度，降低噪音和振动。
现代内燃机的机械结构设计还需要考虑高转速、高效率和低振动噪音等方面的要求。
现代内燃机的设计方法有传统计算方法和计算机辅助设计方法两种。
传统计算方法主要是基于理论推导和经验公式等进行计算分析，其优点是计算过程简单，适用于小范围的设计问题。
计算机辅助设计方法则是利用计算机模拟和仿真技术进行内燃机的设计和优化，其优点是可以更准确地分析内燃机的性能和特性，并可以实时调整设计参数进行优化。
内燃机的设计方法还涉及多学科交叉，如材料力学、传热学、流体力学等，这些学科的研究成果对内燃机设计具有重要影响。
例如，利用材料力学的理论和方法，可以选择合适的材料，提高内燃机的耐热性和耐磨性；利用传热学的理论和方法，可以优化冷却系统，提高内燃机的工作效果；利用流体力学的理论和方法，可以研究燃料喷射技术，改善内燃机的燃烧稳定性和热效率。
总结：现代内燃机设计理论与方法涉及多个学科的研究成果，包括燃烧理论、热力循环理论和机械结构设计等。
合理运用这些理论和方法，可以有效优化内燃机的性能和特性，提高其经济性、环保性和可靠性，并使其适应不同工况的需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2. 排污 CO—破坏人体的输氧能力，麻痹呼吸器官 HC—破坏呼吸系统 NOx—与水蒸气混合，在肺部生成稀硝酸。
总质量<2.5t ≤6人
转毂试验台排 放测试 g/km
总质量<2.5t ≤6人.
转毂试验台排 放测试 g/km
欧Ⅰ、欧Ⅱ
欧洲Ⅰ号 1995年底之前
CO HC+NOx Particulate 蒸发量
汽油
柴油 IDI+DI
2.72(3.16) 2.72(3.16)
0.97(1.13) 0.97(1.13)
0.14(0.18)
2.0 g/T
——
欧Ⅲ、欧Ⅳ
欧洲Ⅲ号 2000年—2005年
CO HC+NOx
HC NOx PM 蒸发量
汽油 2.3
0.2 0.15 — 2.0 g/T
• 气体燃料发动机主要使用压缩天然气（Compressed Natural Gas—CNG）、 液化天然气（Liquified Natural Gas—LNG）、液化石油气（Liquified Petrol Gas—LPG）。 • 可以汽油/LPG、汽油/天然气切换（Bi-fuel两用燃料）或天然气/柴油混 合（Dual Fuel双燃料），也可以单独使用； • 辛烷值超过100，单独使用时可以提高压缩比以保证功率不损失； • 排放指标比较低、不冒黑烟； • 一般情况下使用经济性较好，价格也比汽油便宜； • 可以节省石油资源； • 燃料供给采用多点电控喷射才能使混和气比较均匀。
可见，有效功率Pe受到上面各参数的影响。在设计转速和结构参 数基本确定下来之后，影响有效功率的主要参数就是平均有效压 力。
2. 转速 n
n 增加 对提高 Pe有利，但是转速增加后：
⑴ 惯性力 ，导致负荷增加，平衡、振动问题突出，噪音增加；
⑵. 工作频率增加——热负荷增加；
⑶. 摩擦损失增加，导致 ηm 下降、ge 升高、磨损加剧，寿命缩短； ⑷. 进排气系统阻力增加 ，使ηv 变小； 内燃机转速范围 1000转/分以上为高速、300~1000转/分为中速、300转以下 为低速。
内燃机设计
第一章 内燃机设计总论 第二章 曲柄连杆机构受力分析 第三章 内燃机的平衡 第四章 曲轴系统的扭转振动 第五章 配气机构设计 第六章 曲轴飞轮组设计 第七章 连杆组设计 第八章 活塞组设计 第九章 内燃机滑动轴承设计 第十章 机体与缸盖设计 第十一章 内燃机冷却与润滑系设计
第一章 内燃机设计总论
较高，在1.1左右，电控喷射要求α=1； • 因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，制造成本低； • 低温起动性、加速性好，噪音低； • 由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小（一般只
有柴油机的一半重量）； • 不冒黑烟，颗粒排放少。 目前来讲，柴油机的优点就是汽油机的缺点，反之亦然。
燃气发动机：
本章开始
第二节 内燃机的主要设计指标
一、动力性指标 1. 功率Pe
Pe pme Vh z n 0.785 pme Vm z D2 (千瓦)
30
式中 Pme— 平均有效压力（MPa），Vm—活塞平均速度（m/s）， Vh—气缸排量(L)，Z—气缸数，n – 转速（r/min），D—气缸直径 （mm），τ—冲程数，四冲程τ=4，二冲程τ=2。
1500~2500
船舶 低速
300~850
发电机组内燃机受电网频率和磁极对数的限制，转速应为
n 60 f (转 / 分) f –电网频率（50Hz）, P—发电机磁极对数。 p
3. 最大扭矩Memax 及 nMe
Me
Pe n
30000
Pe n
9549.3
31.831pme
Vh
(Nm)
扭矩适应性系数 转速适应性系数
m
Memax Men
1
n
nne nme
1
总适应系数 μ=μmμn
随用途而有不同的要求。
动力装置 μm
汽车
1.1～1.25
汽油机 μn
1.5～2
μ
μm
1.65～2.5 1.05～1.2
柴油机
μn
μ
1.1～1.25 1.1～1.25
工程机械 1.2～1.45 1.6～2 拖拉机 1.2～1.3 1.6～2
3) 高的工作可靠性和足够的使用寿命。现代内燃机寿命指标较先进 的大致为：
汽车内燃机 40～80万公里； 拖拉机及农用内燃机 6000～10000小时； 工程机械用内燃机 10000～28000小时。 4）对于汽车用内燃机，还要求尽量低的振动和噪声，也就是所说 的NVH（Noise、Vibration and Harshness）性能。
柴油 0.64 0.56
0.5 0.05 ——
欧洲Ⅱ号 1995年—2000年
CO HC+NOx Particulate 蒸发量
汽油 2.2 0.5
2.0 g/T
柴油 IDI DI 1.0 1.0 0.7 0.9 0.08 0.10
——
欧洲Ⅳ号 2005年底起施行
CO HC+NOx
HC NOx PM 蒸发量
84
说明：
a) M1，M2(GVM≤3.5 t )和N1类汽车装用直喷式柴油机时，其限值增加1dB(A)。 b) 对于越野汽车，其GVM>2 t时： 如果P<150kW，其限值增加1 dB(A)； 如果P≥150 kW，其限值增加2dB(A)。 a) M1类汽车，若其变速器前进档多于4个，P>150kW，P/GVM之比大于75kW/t，并且用第三档测试时其尾
a. 样机鉴定. b. 小批量生产 4. 内燃机设计的“三化”
a. 产品系列化：基本尺寸相同，不同的排列、缸数、增压度，达到提高 Pe
b. 零部件通用化：同一系列的主要零件能够通用。 c. 零件设计标准化：按照国标、部标或企标设计 “三化”可以提高产品的质量、减少设计成本、组织专业化生产、提高劳动生 产率、便于使用、维修和配件供应
2．小批量生产和扩大用户试验
• 内燃机是一个十分复杂的技术系统，涉及到水、 油、气的流动与密封；
• 工质燃烧、做功与传热； • 机械传动等多个复杂的物理和化学过程， • 用户的要求和使用工况变化非常大，因此必须
经过小批量生产和逐步扩大用户使用试验，经 过严密的设计完善和严格的生产工艺调整，才 能最终进行正式商业化生产。
论证)，这个环节应该是企业产品规划中确定的，有长期规划，也有 短期规划。 2. 组织设计组—根据任务挑选合适人选 人员结构合理
技术结构合理
3. 调查研究— a 访问市场和用户，征求对产品的要求 b 了解制造厂的工艺条件、设备能力以及配件供应情况 c 收集同类先进产品的资料，考察同类产品 d 确定参考样机
本章开始
第三节 内燃机的选型
一、柴油机、汽油机或气体燃料发动机
现在广泛使用的内燃机主要是柴油机、汽油机和气 体燃料发动机。在选择内燃机时首先碰到的问题就是选 择什么内燃机。
从两方面考虑 • 内燃机本身的技术经济特点和市场需求。 • 地区或国家对环境和能源应用分布的要求。
柴油机： • 燃料经济性好； • 工作可靠性和耐久性好，因为没有点火系统； • 可以通过增压、扩缸来增加功率； • 防火安全性好，柴油挥发性差； • CO和HC的排放比汽油机少。 汽油机： • 空气利用率高，转速高，因而升功率高。化油器式的过量空气系数α
0.06
PM
0.005
蒸发量 2.0 g/T
0.23 HC+NOx
0.17
HC
0.1
0.18 0.005 ——
NOx 0.06 0.08 0.00
PM 0.005 5
蒸发量 2.0 g/T — —
六、制造、使用、维护指标
1）高的动力性能。功率、扭矩、使用转速范围，均适合于工作机 械的需要。
2) 高的燃料经济性。汽车发动机还必须注意部分负荷和不稳定工况 下的经济性，还要求燃油经济区尽可能宽，这在混合动力中尤为重要。
4. 确定基本性能参数和结构形式（概念设计阶段）。 主要是通过: 同类型机型对比、 热力学计算、 动力学计算和整机一维模型仿真分析。
5．拟订设计任务书 ① 说明产品的原因、用途、适用范围等 ② 说明内燃机的主要设计参数和要达到的技术指标
如：a. 型式（汽或柴）、气门数、直立或卧式 b. 冲程数 （4 或 2）、缸径D、冲程S c. 冷却方式（水 或 风） d. 汽缸排列方式 （直列、V型） e. 功率Ne、转速n、扭矩M f. 燃油消耗率ge(克/千瓦.小时) g. 机油消耗率gm(克/千瓦.小时) h. 大修期、保用期、一般大修期是保用期的2倍 i. 重量和外型尺寸—与用途有关（大车、小车、固定） j. 排污指标（噪声、废气） k. 平均有效压力 pme l. 活塞平均速度Cm
桑塔纳1.6升轿车汽油机
Audi轿车汽油机
6110柴油机
平分式铸铁机体整体气缸汽油机
龙门式机体轻型柴油机
图 1-8 奔驰增压汽油机
采用双轴平衡机构的1.8L奥迪FSI发动机横剖面
大众V10 TDI 柴油机横剖面
三、检验阶段 1. 试制多缸机样机 2. 多缸机试验（磨合、调整、性能试验、耐久试验、可靠性试验、配套试 验和扩大用户试验） 3. 改进与处理阶段
2 t < GVM≤3.5 t
79
77
M2(3.5 t < GVM≤5 t )，或M2(GVM>5 t)：
P<150 kW
82
80
P≥150 kW
85
83
N1(3.5 t < GVM≤12 t )，或N1(GVM>12 t)：