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1、1某四缸内燃机活塞的改进设计学 院专 业班 级学 号姓 名指导教师负责教师沈阳航空航天大学2013 年 6 月某四缸内燃机活塞的改进设计22摘摘 要要随着汽车工业的迅猛发展，柴油机市场的竞争也日趋激烈。发动机生产厂家一方面要努力缩短产品开发周期；另一方面要不断提高发动机的性能和可靠性。现代发动机朝着增压、高功率、轻量化方向的迅速发展，其中发动机及其零件的结构强度是研究人员所要解决的重要问题之一。近年来，许多新的研究方法不断地被应用到发动机的可靠性研究中。活塞是发动机中承受高热负荷、高机械负荷的重要零件，其热负荷和热强度是影响发动机耐久性、可靠性和经济性的关键问题。国内对此都进行了大量的研究工作
2、，而对于热负荷的研究已深入到润滑油、积碳等细微因素。本论文针对 4110A 柴油机的高强化要求，本着减轻重量，提高强度的原则，对活塞组的结构和材料进行了优化设计。应用现代三维 CAD 软件 Pro/Engineer 进行活塞结构设计，并进行了实际循环的热力计算及相关部件的强度计算。关键词：活塞；热负荷；热强度；设计沈阳航空航天大学毕业设计（论文）3AbstractWith the rapid development of automobile industry, the market competition is increasingly fierce.engine manufactures
3、on the one hand,try to shorten product cycles ,on the other hand to improve engine performance and reliability .modern engine towards pressurization , the rapid development of higher-power,lightweight direction, including engine and parts of the structure strength is one of the important issues rese
4、archers to solve,in recent years ,many new methods are applied to reliability of the engine .piston engine under high heat load ,mechanical load is one of the important parts,the thermal load and thermal intensity are the key problems affecting engine durability,reliability and economy.at home have
5、carried out extensive research work ,research have been into the lubricating oil for heat load ,minor elementsuch as carbon deposition,for gaojianghua requirements of 4110 a diesel engine ,this paper based on weight,increase strength of principle ,thestructure of piston group and materials were opti
6、mized. Modern 3 d CAD software Proe/engineer piston structure is designed, and the actual cycle strength calculation of the thermodynamic calculation and relate compents ,finally draw the improved piston parts engineering drawing.Key words: thermal strength design某四缸内燃机活塞的改进设计44目目 录录1 绪论.41.1 内燃机概述
7、.41.2 4110A 型柴油机简介.42 热力学计算.92.1 热力学计算理论基础 .92.2 4110A 型柴油机的热力学计算.123 动力学计算.193.1 活塞的运动规律 .193.2 4110A 型柴油机的动力学计算.204 活塞设计与强度校核.304.1 活塞组的设计要求 .314.2 活塞的设计分析 .314.3 活塞结构设计及强度计算 .324.4 活塞销座设计及强度计算 .374.5 活塞裙部设计及强度计算 .384.6 活塞环的设计 .40结 论.46参考文献.47致 谢.48沈阳航空航天大学毕业设计（论文）51 绪论绪论1.1 内燃机内燃机概述概述内燃机是一种动力机械，它
8、是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。活塞式内燃机自 19 世纪 60 年代问世以来，经过不断改进和发展，已是比较完善的机械。它热效率高、功率和转速范围宽、配套方便、机动性好，所以获得了广泛的应用。全世界各种
9、类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等都以内燃机为动力。海上商船、内河船舶和常规舰艇，以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位，它在人类活动中占有非常重要的地位。内燃机性能主要包括动力性能和经济性能。动力性能是指内燃机发出的功率(扭矩)，表示内燃机在能量转换中量的大小，标志动力性能的参数有扭矩和功率等。经济性能是指发出一定功率时燃料消耗的多少，表示能量转换中质的优劣，标志经济性能的参数有热效率和燃料消耗率。未来的内燃机将着重于改进燃烧过程，提高机械效率，减少散热损失，降低燃料消耗率；开发和利用非石油制品燃料、扩大燃料资源；减少排气中有害成分，降低噪声和振动，减轻对环境的污染；采用高增压技术，进一步强化内燃机，提高单机功率；研制复合式发动机、绝热式涡轮复合式发动机等；采用微处理机控制内燃机，使之在最佳工况下运转；加强结构强度，以提高工作可靠性和寿命，不断创制出新型的内燃机1。1.2 4110A 型柴油机简介型柴油机简介进气系统进气系统配气机构是内燃机的重要组成部分。四冲程内燃机多采用气门式配气机构。配某四缸内燃机活塞的改进设计66气机构的功用是严格按工作循环的要求及各缸的工作顺序，在规定时间内把新鲜混合气引入气缸或在缸内进行油气的混合，并把燃烧以后的废气排出气缸。为了充分利用气缸工作容积，提高内燃机的升功率，配
