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第1章 内燃机的开发流程、设计要求与设计指标1

1.1 内燃机的开发流程1

1.1.1 产品规划阶段1

1.1.2 样机方案设计和先期研究阶段2

1.1.3 样机施工设计和试制阶段3

1.1.4 投产阶段3

1.2 内燃机的设计要求3

1.2.1 车用内燃机的设计要求4

1.2.2 船用内燃机的设计要求4

1.2.3 工程机械内燃机的设计要求5

1.2.4 农用内燃机的设计要求5

1.3 内燃机的设计指标6

1.3.1 动力性指标6

1.3.2 经济性指标8

1.3.3 结构紧凑性指标10

1.3.4 运转性指标11

1.3.5 适应性指标12

1.3.6 强化指标12

思考题13

第2章 内燃机的总体设计14

2.1 总体设计的任务与方法14

2.2 内燃机的选型16

2.2.1 汽油机、柴油机与多燃料内燃机16

2.2.2 二冲程与四冲程内燃机17

2.2.3 增压与非增压内燃机18

2.2.4 风冷式与水冷式内燃机19

2.2.5 气缸数及气缸排列形式20

2.3 内燃机主要结构参数的选择22

2.3.1 活塞行程S与气缸直径D的比值23

2.3.2 曲柄半径R与连杆长度L的比值λ23

2.3.3 气缸中心距L0与气缸直径D的比值24

2.4 总体布置24

思考题28

第3章 曲柄连杆机构受力分析29

3.1 曲柄连杆机构运动学29

3.1.1 中心式曲柄连杆机构运动学29

3.1.2 主副连杆式曲柄连杆机构运动学31

3.2 曲柄连杆机构中的作用力和力矩35

3.2.1 曲柄连杆机构运动件的质量换算35

3.2.2 中心曲柄连杆机构中的作用力和力矩37

3.2.3 主副连杆式曲柄连杆机构中的作用力和力矩41

思考题43

第4章 活塞组设计44

4.1 活塞设计45

4.1.1 活塞的基本结构45

4.1.2 活塞材料及制造工艺47

4.1.3 活塞各部位结构的确定49

4.1.4 活塞的计算60

4.2 活塞销设计68

4.2.1 结构设计68

4.2.2 材料与强化工艺69

4.2.3 活塞销的计算70

4.3 活塞环设计72

4.3.1 活塞环的工作情况与设计要求72

4.3.2 活塞环的结构73

4.3.3 活塞环的材料、表面处理及成形方法78

4.3.4 活塞环强度计算80

思考题80

第5章 连杆组设计82

5.1 连杆的结构设计83

5.1.1 连杆小头83

5.1.2 连杆杆身85

5.1.3 连杆大头85

5.1.4 V形内燃机的连杆大头结构87

5.1.5 连杆的毛坯成形与材料88

5.2 连杆强度计算88

5.2.1 采用公式计算88

5.2.2 采用有限元法计算92

5.3 连杆螺栓设计96

5.3.1 基本结构与材料96

5.3.2 连杆螺栓的载荷96

5.3.3 连杆螺栓的直径和预紧98

5.3.4 提高连杆螺栓疲劳强度的措施98

5.3.5 连杆螺栓的校核98

思考题99

第6章 曲轴组与轴承100

6.1 曲轴的结构设计101

6.1.1 曲拐单元结构102

6.1.2 曲拐单元的排列与发火次序106

6.1.3 曲轴的前后端与密封109

6.1.4 曲轴的轴向止推110

6.1.5 曲轴的平衡及平衡重111

6.1.6 飞轮112

6.1.7 曲轴的材料114

6.1.8 提高曲轴疲劳强度的工艺措施115

6.2 曲轴的疲劳强度计算116

6.2.1 采用公式计算116

6.2.2 采用有限元法计算122

6.3 曲轴滑动轴承设计125

6.3.1 曲轴轴承的工作情况与设计要求125

6.3.2 曲轴轴承的结构125

6.3.3 曲轴轴承的材料127

6.3.4 薄壁轴瓦过盈量的确定128

6.3.5 轴承的轴心轨迹130

思考题134

第7章 机体组135

7.1 机体设计135

7.1.1 工作情况与设计要求135

7.1.2 机体的结构设计136

7.1.3 主轴承盖146

7.1.4 机体支座147

7.1.5 机体的材料147

7.2 气缸套设计148

7.2.1 工作情况与设计要求148

7.2.2 气缸套的结构设计149

7.2.3 提高气缸套使用寿命的措施153

7.2.4 气缸套的材料和表面处理154

7.3 气缸盖设计155

7.3.1 工作情况与设计要求155

7.3.2 气缸盖的结构设计156

7.3.3 气缸盖的材料168

7.4 气缸垫设计168

7.4.1 工作情况与设计要求168

7.4.2 气缸垫的结构和材料169

7.5 气缸盖罩和下曲轴箱设计170

7.5.1 工作条件和设计要求170

7.5.2 基本结构和材料171

7.6 机体组的计算173

7.6.1 气缸套的校核估算173

7.6.2 机体组的有限元计算174

7.6.3 计算结果178

思考题179

第8章 配气机构与驱动机构180

8.1 配气机构的形式182

8.1.1 凸轮轴下置式配气机构182

8.1.2 凸轮轴中置式配气机构183

8.1.3 凸轮轴顶置式配气机构183

8.2 凸轮型线设计185

8.2.1 凸轮过渡段186

8.2.2 圆弧凸轮工作段188

8.2.3 复合摆线凸轮工作段191

8.2.4 高次多项式凸轮工作段193

8.2.5 凸轮的校核195

8.3 配气机构动力学196

8.3.1 刚体假设理论升程与实际升程196

8.3.2 单质量动力学计算模型197

8.3.3 原始数据的确定198

8.3.4 计算及结果分析201

8.3.5 多项动力凸轮202

8.4 配气机构零件结构设计202

8.4.1 气门202

8.4.2 气门座圈205

8.4.3 气门导管205

8.4.4 气门弹簧206

8.4.5 凸轮轴210

8.4.6 挺柱212

8.4.7 推杆215

8.4.8 摇臂216

8.4.9 可变配气机构216

8.5 驱动机构222

8.5.1 工作情况与设计要求222

8.5.2 驱动机构结构223

思考题226

第9章 进、排气系统与增压227

9.1 进、排气系与增压器的布置227

9.2 进、排气系主要部件的选择230

9.2.1 空气滤清器230

9.2.2 进气管231

9.2.3 排气管235

9.2.4 消声器236

9.2.5 排气净化装置237

9.3 增压系统240

9.3.1 增压系统的形式240

9.3.2 涡轮增压器243

思考题253

第10章 冷却系254

10.1 冷却系的形式与布置254

10.1.1 水冷系统254

10.1.2 风冷系统256

10.2 冷却系主要部件的选择与设计258

10.2.1 水散热器258

10.2.2 水泵259

10.2.3 风扇260

10.2.4 导流罩262

10.2.5 冷却系温度调节装置263

思考题263

第11章 润滑系264

11.1 润滑系的形式与布置264

11.2 润滑系主要机件的选择与设计268

11.2.1 机油泵268

11.2.2 机油滤清器269

11.2.3 机油散热器与机油恒温装置270

11.2.4 储油量270

思考题271

第12章 启动系统272

12.1 启动系形式的选择与设计参数272

12.1.1 启动系的形式272

12.1.2 启动系的设计参数274

12.2 辅助启动装置276

12.2.1 减小启动阻力矩的方法276

12.2.2 改善启动工作条件的方法277

思考题278

参考文献279