发动机设计教学大纲

《发动机设计》教学大纲

课程类别：专业教育课程课程名称：发动机设计

开课单位：能源动力工程学院课程编号：N03020804

课程性质：必修课

总学时：40 学分： 2.5

适用专业：能源与动力工程（热力发动机方向）

先修课程：发动机构造、发动机原理、发动机动力学

大纲编写（修订）时间：2018年7月

一、课程在教学计划中地位和作用

发动机设计是能源与动力工程专业（热力发动机方向）的一门重要的专业教育课程。从内燃机的工作需求、设计要求和设计指标入手，综合考虑材料、工艺、承载件的机械载荷和热载荷、运动件润滑与密封、内燃机节能与环保等问题，学习内燃机的总体结构设计方法和主要零部件的结构设计校核方法，学习内燃机辅助系统的选型设计方法，通过该课程的学习，使学生树立辩证的工程技术思维，能够应用各门知识进行问题的综合分析，初步具有内燃机结构设计和改进的能力，为从事内燃机的设计、生产和技术管理等工作奠定专业基础。

二、课程目标

1）根据内燃机的工作需求和设计要求，能够按照总体设计的方法进行内燃机的选型，并确定内燃机的主要结构参数。（支撑毕业要求1、3、7）

2）根据内燃机零部件的设计要求，能够完成零部件的基本功能结构设计，在此基础上，综合考虑材料、工艺、承力件机械载荷和热载荷、运动件润滑等问题，进行零部件的结构方案设计。（支撑毕业要求1、3、5）

3）能够应用传热学等课程知识进行零件的温度场分析，应用材料力学等课程知识进行零件的强度和刚度校核，判断零件的安全性，并可以提出改进方案。（支撑毕业要求1、3、5）4）在设计中能够主动考虑相关节能、降噪和清洁排放的政策、法规，根据设计要求，可以进行内燃机配气机构和辅助系统（进、排气系统，冷却系，润滑系，启动系统）的初步选择和布置，进行配气凸轮型线设计和评价，并完成辅助系统初步的匹配计算。（支撑毕业要求1、3、7）5）利用课外分组项目训练环节适当培养学生团队协作能力和协调沟通能力。（支撑毕业要求3、9）

三、基本要求

1、本课程为专业教育课程，要求先修发动机构造、发动机原理、发动机动力学，机械制造工程原理、机械设计基础、工程流体力学、工程传热学、材料力学也是必不可少的支撑。通过本课程的学习，

培养学生掌握内燃机结构设计的基础知识，可以运用各门知识进行问题的综合分析，采用工程技术思维开展内燃机结构工程设计。

2、在教学过程中应注重从工程的观点来学习、能够应用相关的知识和概念，强调设计思路，注重按需设计，围绕设计过程阐述传统分析校核方法和现代分析校核方法，提升知识应用水平。

3、在课堂教学中，采用实际的内燃机作为实例，充分利用CAI课件展示零部件的结构，针对设计需求进行方案设计、曲柄连杆机构零部件设计、固定件零部件设计、配气机构零部件设计，以及辅助系统选型设计，以此为基础进行知识扩展。

4、本课程是一门综合性和实践性很强的课程，要求学生上课时携带计算器和三角板、圆规等制图工具，具有识别工程图纸和采用工程图纸进行表达的能力；要求学生通过作业环节把所学的理论知识与工程实践联系起来，对课堂知识进行巩固；要求学生具备针对典型工程问题进行设计和分析的能力，并能举一反三。

四、课程内容及教学方法

教学方法：

1）利用CAI课件进行讲授，主要展示结构方案与分析思路，辅以重要理论知识点的板书推导，引导学生理解设计分析思路。

2）讲授过程中围绕工程实例进行分析，并进行相应的知识扩展，使学生更好的理解设计思路和工程意义。

3）根据讲授内容，在课堂上穿插实例设计分析练习和考试，要求随堂完成，并对主要问题进行讲评。

4）根据讲授内容，采取随堂提问的方式了解学生的知识掌握程度，用以调节教学进度。

5）根据讲授进度布置综合性作业，用于训练学生的设计思路和设计能力。

6）运用启发式、课堂提问等手段讲解设计思路和分析方法，提高学生学习的主动性，激发学生学习的兴趣和求知的欲望。

绪发动机设计课程安排与要求

1、课程的学习目标；

2、课程内容之间的关系；

3、对学生的学习要求，考核方法；

第一章发动机的开发流程、设计要求与设计指标

1、学习内燃机产品的开发流程

2、了解发动机的设计要求；

重点：车用内燃机的实际要求。

3、学习发动机的设计指标；

重点：标定功率、可靠性指标与试验方法。

难点：标定功率。

第二章发动机的总体设计

1、了解在总体方案设计和样机施工设计阶段总体设计的工作内容

2、掌握内燃机的选形方法

重点：汽油机与柴油机、风冷与水冷。

难点：增压方式、气缸的排列。

3、掌握内燃机主要结构参数的选择方法

重点：内燃机有效功率表达式的解读

难点：D、S、L、L0、V的确定

4、学习内燃机总体布置的方法和流程

第三章活塞组设计

1、学习活塞的设计方法

重点：活塞的基本结构及基本结构参数的确定；活塞热量的传导方式；活塞与周围零件的配合；难点：活塞温度场计算边界条件；

2、学习活塞销的设计方法

重点：活塞环结构的设计表达；活塞销的校核计算；

3、学习活塞环的设计方法

重点：活塞环结构的设计表达；活塞环自由状态和应力计算；

第四章连杆组设计

1、学习连杆的结构设计方法

重点：连杆大头的剖分与定位；

2、掌握连杆强度计算方法

重点：采用公式计算方法；

3、学习连杆螺栓的结构设计与预紧力确定方法

重点：连杆螺栓预紧力的确定；

第五章曲轴组与轴承

1、学习曲轴的结构设计

重点：曲拐结构的选择；曲拐单元结构设计；

2、学习曲轴的疲劳强度计算方法