涡轮增压器设计毕业设计

摘要

目前，发动机广泛采用涡轮增压技术，增压已成为提高发动机动力性、改善其经济性和排放的有效措施，在车用发动机领域，汽油机也逐渐较多地采用涡轮增压技术。尤其对于小排量汽油发动机，采用涡轮增压技术更是得到了国内外的广泛关注。

本篇设计叙述了涡轮增压器的原理与各个组成部分参数的选取原则，通过计算，对涡轮增压器各个部分进行分析，设计主要内容包括：通过能量流动计算得出压气机叶轮设计参数，涡轮叶轮设计参数，压气机壳体设计参数，涡壳壳体设计参数，喷嘴环设计参数，中间轴的设计参数。

At Present，the engine design widely uses the turbocharging technology .The turbocharging has become the important measures in increasing the engine dynamic performance，improving the economics and the emission. In the vehiele engine area，the gasoline engine applies more and more tutbocharging technology. Especialy for the small displacement gasoline engine，the aplieation of turbocharging technology has drawn more and more attention both at home end abroad.

The turbo charger has a marked compress effect when the engine runs in a high speed, it has an effective way on increasing the engine power. The turbo charger works depends on the outlet gas of engine which to press the power wheel connecting the shaft by which to let the press wheel run, then the press wheel pressurizes the inlet air send them into the pipe of the engine inlet system.

By the calculation of the turbo charger the specification introduces the principle how to design the construction of the turbo charge. This specification mainly includes: achieve the press wheel date of design by the calculation of the heat circle, achieve the design date of the power wheel, design of the shells of the turbo charger, design of the inlet ring and the design of the middle shaft.

Key word: turbocharger，engine，operating principle，handling

Abstract Ⅱ

第1章绪论10

1.1 概述 1

1.1.1发动机进气增压技术简介 1

1.1.3 发动机进气增压的基本原理 2

1.2进气增压系统的分类及简介 5

1.2.1进气增压系统的分类 5

1.2.2进气增压系统简介 6

2.1涡轮增压器的工作原理10

2.2涡轮增压器设计的一般步骤10

2.3确定流量。12

2.4进气压力的计算14

2.5 压气机等熵效率16

2.6径流式压气机17

2.6.1简单式涡壳设计17

2.6.2叶轮设计参数19

2.6.3叶轮轮盘与叶轮应力20

2.6.4轮盘与叶片振动22

小结23

第3章涡轮增压器动力涡轮设计24

3.1动力涡轮设计的一般步骤24

3.2涡壳设计原则25

3.2.1进口喷嘴25

3.2.2无叶间隙25

3.3叶轮叶片设计原则26

3.4涡轮转子叶片应力和叶片振动分析26

小结26

第4章增压系统与发动机的匹配及轴承的选择28

4.1涡轮增压器与发动机匹配特性28

4.2轴承的润滑与冷却方式28

小结28

结论30

参考文献33

附录1 35

附录2 38

第1章绪论

1.1 概述

1.1.1发动机进气增压技术简介

近年来,发动机进气增压技术已经成为国内外内燃机发展的重要方向之一,过去增压技术主要应用于柴油车上,现在汽油机上也开始大量采用增压技术,这是因为发动机进气增压技术具有许多优点:

1.能够提高发动机升功率—提高了发动机的动力性;

2.能够降低发动机比油耗和比质量—提高了发动机的经济性;

3.能够减轻发动机排气污染—提高了发动机的排放性;

4.能够扩大发动机变形系列等。

几十年来，世界各国一直十分重视对发动机增压技术得研究，这使增压技术得到迅速发展。随着增压器设计和工艺水平得提高，高温耐热材料的解决，增压器的性能和使用寿命大为提高，体积和质量显著减少，从而使汽车发动机增压技术获得迅速发展。在国内，今年来对汽车发动机增压也同样做了大量得研究工作，并取得了显著的成效。

1.1.2增压技术在国内外的发展状况

国外涡轮增压技术在发动机中的应用己有80多年的发展历史。20世纪30年代至60年代汽车和轿车的发动机开始使用增压技术。由于增压技术的发展，高效、价廉的废气涡轮增压器的出现，对内燃机低油耗、高功率的需求以及日益严格的排放法规限制，使20世纪80年代以来的内燃机广泛地采用了增压技术，成为内燃机的重要组成部分。

我国汽车工业起步较晚，对增压技术的研究更晚。但随着我国汽车工业的不断发展，技术水平的不断提高，对发动机增压也进行了大量的试验研究。1954年，针对西藏高原行车特点，我国有关部门对机械式增压进行了实地实验研究。1958年后，又对废气涡轮增压进行了实验研究。并先后在6350G、4135G、6446G等原有柴油机型上进行了废气涡轮增压的匹配试验研究，取得了可喜成果，并将它们列为产品。

我国是具有高原、平原、丘陵等综合地形的国家。汽车在高原行驶，其动力性能降低很多。试验表明，当海拔每升高1000m，发动机的功率将下降8%～12%。若在青藏高原上对发动机进行涡轮增压，即可将其功率恢复到平原地区水平。因此对高原使用的发动机进行增压，具有重要的国防意义和经济价值。此外，在海拔低的平原丘陵地区对发动机增压，可改善发动机的性能，对大力发展拖挂运输，提高生产率，节约燃油，仍具有相当重大得现实意义。

总之，发动机进气增压技术是提高发动机升功率、改善其积极性的重要途径，是内燃机中亚发展趋势之一。

1.1.3 发动机进气增压的基本原理

(1-2)

——发动机指示效率

——发动机机械效率

——发动机的充气效率

——气缸中的充气密度

式中及是常数，而对于非增压四冲程柴油机=0.43～0.50，=0.78～0.85，=0.80～0.90。三个效率的提高是有限的，于是非增压柴油机的强化主要是靠减小来实现的，但是过分减小