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1、 课程设计任务书课程设计任务书学 院汽车与交通学院专 业热能与动力工程学生姓名班级学号课程设计题目汽油机曲柄连杆机构设计连杆实践教学要求与任务实践教学要求与任务: :1. 设计参数求：Pe=33.5kW/5000rp；D=65mm；(参考)8 . 8c2. 设计内容及要求：1）选取基本参数、热计算、绘制示功图（1）利用 EXCEL 或其他程序语言进行近似热计算，得到理论的示功图的数据。（2）以该数据为依据，在坐标纸 01 上绘制理论的示功图，并对其进行修正，得到实际的示功图。（3）将图转换成图，绘制在坐标纸 02 上。2）零部件设计（1）独立设计该汽油机的连杆连杆，用 CATIA 软件绘出三维
2、实体模型，求出其质心位置和当量质量。（2）将三维图形转换成二维的工程图，并正确标注尺寸、粗糙度、公差等，并以 A1 的图纸打印。3）动力计算（1）计算活塞的位移、速度和加速度，并绘制曲线图附在设计说明书中。（2）活塞连杆作用力分析，将往复运动惯性力 Pj、侧压力 PN、 切向力 T、法向力 K 随曲轴转角的变化曲线附在设计说明书中。（3）计算曲柄销载荷和连杆轴承载荷，并将图形附在设计说明书中。4）设计说明书。其中包括：（1）成绩评定表、课程设计任务书；（2）汽油机设计指标及其参数的选定；（2）热计算过程；（3）零部件设计过程；（4）动力计算过程；（5）附录（程序或用 EXCEL 的计算表格）
3、工作计划与进度安排工作计划与进度安排: :1. 选取基本参数、热计算、绘制示功图 5 天2. 零部件设计 6 天3. 3D 建模 2 天4. 动力计算 2 天5. 编写设计说明书 2 天6. 答辩 1 天指导教师：2012 年 12 月 21 日专业负责人：2012 年 12 月 21 日学院教学副院长：2012 年 月 日沈阳理工大学课程设计说明书1目 录1 汽油机设计参数-2 2 汽油机基本结构参数选用-3 3 近似热计算-4 3.1 燃料燃烧热学计算-4 3.2 换气过程计算-4 3.3 压缩过程计算-5 3.4 燃烧过程计算-6 3.5 膨胀过程计算-8 3.6 示功图绘制-9 3.7
4、 汽油机性能指标计算-10 4 连杆三维建模-11 4.1 连杆基本尺寸-11 4.2 连杆的建模过程-11 4.3 连杆大头盖的建模过程-14 5 动力计算-17 5.1 活塞位移、速度、加速度-17 5.2 活塞连杆作用力分析-18 5.3 曲柄销载荷和连杆轴承载荷-20 6 参考文献-22附录沈阳理工大学课程设计说明书21 汽油机设计参数1、功率 Pe有效功率是汽油机基本性能指标。Pe 由汽油机的用途选定，任务书已经指定所需汽油机有效功率 Pe=33.5 kw。2、转速 n转速的选用既要考虑被汽油机驱动的工作机械的需要，也要考虑转速对汽油机自身工作的影响。任务书已经指定所需汽油机转速 n
5、=5000 r/min。3、冲程数 本设计中的车用汽油机都采用四冲程，即 =4。4、平均有效压力 pme平均有效压力 pme表示每一工作循环中单位气缸工作容积所做的有效功，是汽油机的强化指标之一，一般车用汽油机的平均有效压力为 0.9MPa1.2 MPa，这里取 pme =0.93 MPa。 5、有效燃油消耗率 be这是汽油机最重要的经济性指标。四冲程车用汽油机 250g/(kwh)380g/(kwh)。沈阳理工大学课程设计说明书32 汽油机基本结构参数选用有效功率计算公式： （2.1）30enVipPsme1、气缸直径 D气缸直径 D 的选取影响汽油机的尺寸和重量，还影响汽油机的机械负荷和热
6、负荷。本设计任务书规定了车用汽油机的气缸直径 D=65 mm。2、活塞行程 S增大活塞行程 S 使活塞平均速度提高，机械负荷加大，一般30/nsvm车用汽油机，同时 S 也是汽油机基本结构指标 S/D 的决定因素，smvm/1510车用汽油机的 S/D=0.71.2，校核所设计的汽油机的 vm和 S/D 的值。即=10.83 m/s 符合要求 30/nsvm30/5000065. 0S/D=65/65=1 符合要求3、气缸数 i 及气缸排列方式由于设计任务书已指明 D 的值，S 确定后，满足功率要求可通过改变气缸数 i 实现，所以采用 4 缸直列排布。4、连杆长度 L 与曲柄连杆比 =r/L连
7、杆长度加大，会使汽油机总高度增加；虽然连杆摆角减小，侧压力减小，但效果不明显；而且连杆重量加大，往复运动质量惯性力加大。因而尽量采用短连杆，目前一般 值在 1/41/3.2 之间，取 =1/3.5。则 2r=65，r/L=1/3.5 即 L=113.75 mm，r=32.5 mm5、气缸中心距 l0及其与气缸直径之比 l0/Dl0/D 影响汽油机的长度尺寸和重量指标，设计时力求缩小 l0/D 的值。l0/D值的影响因素可从曲轴中心线方向的尺寸分配和气缸上部的尺寸分配两方面分析，一般其值为 1.251.35，取 l0/D=1.3，则 l0 =1.365=84.5 mm6、压缩比 c选用压缩比 c
8、也就是选用燃烧室容积。选用压缩比时要考虑汽油机的经济性能、工作可靠性、爆燃等。任务书给定车用汽油机的 c=8.8根据有效功率计算可得 Vs=0.216 L则 1+Vs/Vc=8.8 得 Vc=0.028 L沈阳理工大学课程设计说明书43 近似热计算3.1 燃料燃烧热化学计算1 理论空气量 L0（3.1） 3241221. 010OHcgggL=0.512 (千摩尔/千克汽油) 32000. 04145. 012855. 021. 01燃料采用轻汽油，855. 0cg145. 0Hg000. 0og汽油低热值 Hu=44100 千焦/千克燃料2 新鲜空气量 M1=0.47（千摩尔/千克) ram
9、LM1 011141512. 09 . 0其中 过量空气系数，取=0.9；a96. 085. 0aa114rm3 燃烧产物 M2=0.506 (千摩尔/千克)324g12oHgMM32000. 040.14547. 04 理论分子变更系数 0=1.07712 0MM47. 0506. 05 实际分子变更系数 1=1.073rr 10 106. 0106. 0077. 1其中，r残余废气系数，r = 0.040.10，取 r =0.063.2 换气过程计算1 排气压力（气缸内废气压力）Pr取 Pr =1.10 =0.11 MPa0)15. 105. 1 (pPr2 气缸内排气温度（残余废气温度）
10、Tr Tr = 9001200（K） 取 Tr =1000 K 沈阳理工大学课程设计说明书53 进气终点压力 Pa取 Pa =0.850 =0.085 Mpa0)9 . 075. 0(pPa4 进气终点温度 Ta （K） 取 Ta =380 K400370aT5 充量系数（充气效率）c=0.85 raacc cTT PP 11 10006. 0118 . 018 . 88 . 8其中 之间，取，可求得 To =357.65K9 . 075. 000aa TTPP8 . 000aa TT PP，经验证符合要求。9 . 07 . 0 c3.3 压缩过程计算1 平均多变压缩指数 n1 n1=1.32
11、1.38 取 n1 =1.35 2 压缩过程中任意曲轴转角时的压力(画示功图时用)cxcxP（MPa） （3.2）1)(ncxca acxVVPP 其中：Vca进气终点气缸容积。=0.2433 Lc cccs caSDVV14 128 . 818 . 8065. 0065. 042 Vcx对应于时的气缸容积。cx（3.3）ccxcxcxVrDV)sin2cos1 (422式中：r曲柄半径，r=S/2；曲柄连杆比，=r/L。计算结果见附录表 A1 3 压缩终点充量的状态参数压力：=1.6 MPa1n cacbPP35. 18 . 8085. 0温度：=813.49 K11n cacbTT135. 18 . 8380沈阳理工大学课程设计说明书63.4 燃烧过程计算1 热量利用系数
