武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计kw曲轴设计.docVIP

学 号： 题 目 10KW四冲程汽油机曲轴设计 学 院 汽车工程学院 专 业 热能与动力工程 班 级 姓 名 指导教师 2014 年 11 月 21 日 目录 目录 1 0. 前言 4 1. 1．汽油机结构参数 4 1.1．初始条件 4 1.2．发动机类型 4 1.2.1．冲程数的选择 4 1.2.2．冷却方式 4 1.2.3．气缸数与气缸布置方式 5 1.3．基本参数 5 1.3.1．行程缸径比S/D的选择 5 1.3.2．气缸数i、气缸工作容积Vs、缸径D的选择 5 2．热力学计算 7 2.1．热力循环基本参数的确定 7 2.2．各过程的热力学计算 7 2.2.1.绝热压缩起点 7 2.2.2．绝热压缩过程 8 2.2.3．定容燃烧过程 8 2.2.4．绝热膨胀过程 8 2.3． P-V图的绘制 8 2.4． P-V图的调整 9 2.5． P-V图的校核 10 3．运动学计算 11 3.1．曲柄连杆机构的类型 11 3.2．连杆比的选择 11 3.3．活塞运动规律 11 3.3.1．活塞位移 11 3.3.2．活塞速度 12 3.3.3．活塞加速度 13 3.4．连杆运动规律 13 3.5．P-V图向P-ɑ图的转化 14 4．动力学计算 15 4.1．质量转换 15 4.2．作用在曲柄连杆机构上的力 15 4.2.1．气缸内工质的作用力（气体压力） 16 4.2.2．曲柄连杆机构的惯性力 16 4.2.3．作用在曲柄连杆机构上的力 17 4.3．发动机的转矩 20 5．曲轴组零件结构的设计 21 5.1．曲轴的工作条件、结构形式和材料的选择 21 5.1.1．曲轴的工作条件和设计要求 21 5.1.2．曲轴的结构形式 21 5.1.3．曲轴材料 22 5.2．曲轴主要尺寸的确定和结构设计细节 22 5.2.1．曲柄销的直径D2和长度L2 22 5.2.2．主轴颈的直径D1和长度L1 22 5.2.3．曲柄 23 5.2.4．一些细节设计 23 6．曲轴强度的校核 25 6.1．静强度校核 25 6.1.1．连杆轴颈的计算 25 6.1.2．曲柄计算 26 6.2．曲轴疲劳强度的计算 27 6.2.1．主轴颈计算 27 6.2.2．曲柄臂计算 28 小 结. 29 参考文献. 30 附 录. 31 附表0. 计算涉及的参数 31 附表1. P-V图及运动学计算图表 31 附表2. 动力学计算图表 35 10kW四冲程汽油机曲轴组设计 前言 内燃机学课程设计，是热能动力工程专业学生在学完了内燃机学等专业课程后的一次综合性设计实践和基本训练，旨在对刚学习过的发动机设计课程以及发动机原理课程的知识进行综合运用，加深对专业知识的理解。在课程设计环节，通过总体性能计算（工作过程模拟计算与动力学计算）将发动机的结构参数与性能参数结合起来，弄清结构与性能之间的内在联系；通过发动机总体布置图设计，对发动机的总体结构有一个全面而具体的了解，并深化对发动机各主要零件的作用和设计要求的理解。 这是大学本科期间第四次课程设计，也是我们大学最后一次课程设计。在经历了三次课程设计后，我已经取得了一定的基础，这给我完成本次课程设计带来很大的帮助。我们要充分利用本次机会，了解当今汽油机国内外的发展状况，并结合到本次课程设计，高质量地完成任务。 1．汽油机结构参数 1.1．初始条件 额定功率：P=10kW 平均有效压力：pme =0.8～1.2MPa 活塞平均速度：Vm15m/s 1.2．发动机类型 1.2.1．冲程数的选择 依据题意冲程数选择为四冲程，即τ=4。 1.2.2．冷却方式 考虑到是单缸机，而且功率较低，风冷即可满足冷却要求，所以采用风冷方式。 1.2.3．气缸数与气缸布置方式 直列式单缸机，i=1。 1.3．基本参数 1.3.1．行程缸径比S/D的选择 根据参考文献【1】得相应汽油机的行程缸径比在0.7～1.0之间。初步选择行程缸径比为0.9，即S/D=0.9。 1.3.2．气缸数i、气缸工作容积Vs、缸径D的选择 参考目前已有发动机的实际水平，初步选择如下： 平均有效压力pme =1.1MPa 升功率：kW/L 结合已给的设计功率Pe=10kW和上一步确定的S/D计算单缸排量Vs，缸径D，行程S。 根据内燃机学的基本公式： ，， 其中： Pe——发动机有效功率，依题为10kW。 pme——发动机平均有效压力，依题为1.1MPa。 Vs——单个气缸工作容积，对于单缸机即为气缸工作容积。根据参考文献【2】，参照我国近年生产的部分内燃机产品的性能参数表得非增压单缸四冲程汽油机的升功率一般为50～60Kw/L。同时为了便于设计过程的进行，初步确定