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第一章 总论 1

第一节 发动机总体设计 1

一、主要设计指标和设计要求 1

二、发动机方案设计（概念设计） 6

三、发动机布置设计 8

第二节 发动机主要参数的选择 9

一、平均有效压力 9

二、活塞平均速度 10

第三节 典型发动机的结构分析 12

一、CA6102型汽油机 12

二、EQ6100-1型汽油机 13

三、天津华利（大发）微型车汽油机 15

四、多气门汽油机 17

五、斯太尔WD615系列柴油机 19

六、B系列柴油机 20

第四节 活塞式发动机的发展 25

一、废气涡轮增压 25

二、发动机的电子控制 28

第五节 现代设计的基本方法 39

一、技术预测法 40

二、优化设计法 40

三、CAE/CAD·D 41

四、有限元法 42

五、边界元法 42

六、可靠性设计法 43

七、动态设计法 43

八、相似设计法 43

九、价值工程方法 43

第一节 曲柄连杆机构运动学 45

一、中心曲柄连杆机构 45

第二章 曲柄连杆机构受力分析 45

二、偏心曲柄连杆机构 47

第二节 曲柄连杆机构上的作用力 49

一、气体压力 49

二、惯性力 50

三、作用在曲柄连杆机构上的力 51

四、发动机的扭矩 52

五、曲轴轴颈和轴承的负荷 53

第三章 发动机的平衡 56

第一节 概述 56

第二节 平衡分析方法 57

一、单列式发动机的平衡分析 57

二、V形发动机的平衡分析 59

第三节 曲轴轴系平衡块的布置 61

一、单缸机平衡 61

二、三拐曲轴 62

三、四拐曲轴 63

四、单列五缸机平衡 63

五、六拐曲轴 64

第四节 辅助平衡机构的设计 66

一、L-4发动机双轴机构 66

二、L-3发动机单轴机构 68

三、L-2单曲拐发动机的平衡 69

第四章 曲轴系统扭转振动控制 72

第一节 曲轴扭振系统的简化 72

第二节 自由振动计算CAE 74

一、三质量系统自由振动 74

二、多质量系统自由振动 76

三、霍尔咨法 77

第三节 发动机的阻尼 79

第四节 激振力矩 80

一、简谐分析的数值计算法（CAE） 81

二、V形发动机力矩谐量的合成 83

第五节 强迫振动计算 84

一、主谐量和主共振及临界转速 84

二、传递矩阵法强迫振动计算CAE 86

第六节 扭振减振器设计 90

一、扭振减振器理论 90

二、最佳扭振阻尼 92

三、橡胶的非线性性能及其试验方法 94

四、硅油减振器设计 95

五、减振器的可靠性和耐久性 97

六、双减振器固有频率的确定 97

第五章 发动机悬置设计 99

第一节 发动机的隔振 99

一、振源 99

二、振动特性和运转平稳性 99

第二节 发动机悬置设计与计算 101

一、悬置系统的固有频率和主振型计算CAE 103

二、动力总成的强迫振动 108

第三节 悬置件的设计 109

第六章 噪声控制技术 112

第一节 噪声基础知识 112

第二节 内燃机噪声及其控制 114

一、进气噪声 114

二、排气噪声 116

三、风扇噪声 118

四、燃烧噪声 120

五、活塞敲击噪声 121

六、正时齿轮噪声 121

七、配气机构噪声 121

八、控制结构振动辐射噪声的措施 122

第二节 曲轴主要尺寸的确定和结构细节设计 126

第七章 曲轴设计 126

第一节 曲轴的工作条件和设计要求 126

第三节 曲轴强度计算连续梁法CAE 131

第四节 有限元法在曲轴设计中的应用 133

一、曲轴的三维应力分析 134

二、轴颈圆角形状最佳化 135

三、弯曲振动模态分析 138

第五节 曲轴的实验应力分析和疲劳强度试验 140

一、三维光弹性应力分析 140

二、疲劳强度试验 141

第八章 连杆组设计 143

第一节 连杆的结构设计 143

第二节 连杆有限元分析 146

第三节 连杆螺栓设计 150

一、连杆螺栓的工作负荷和预紧力 150

二、螺栓疲劳强度和防松性能的提高 152

第九章 轴瓦设计 155

第一节 轴瓦的工作特点与要求 155

第二节 轴瓦结构设计与应力计算 156

第三节 轴心轨迹计算CAE 162

一、计算的基本原理与方法 162

二、轨迹图的应用 165

第四节 主要失效形式及对策 166

第十章 活塞组设计 169

第一节 活塞的设计 169

一、活塞头部的设计 170

二、活塞裙部的设计 173

第二节 活塞销和活塞销座 175

第三节 活塞有限元分析 176

一、基本解题思路 177

二、活塞传热基本概念和传热系数＊ 179

三、活塞温度场计算 182

第四节 活塞的评价 184

一、活塞轻量化 184

二、活塞动作的模拟计算＊ 184

第五节 活塞环结构和参数选择 187

一、结构型式和参数选择 187

二、活塞环的配组 190

三、活塞环的计算 191

四、活塞环拉缸的防止 193

五、活塞环组摩擦损失的降低 194

第十一章 机体和气缸盖 198

第一节 机体设计综述 198

第二节 冷却水流的组织 200

第三节 机体变形和振动噪声控制 204

一、干缸套 207

第四节 气缸和气缸套的设计 207

二、湿缸套 208

三、气缸寿命的提高 209

四、湿缸套穴蚀的防止 211

第五节 气缸盖设计 212

一、燃气面热区的布置 213

二、螺栓布置及设计 213

三、一些设计实例 215

第六节 机体的实验分析 216

一、静刚度测量 216

二、静应力测量 216

三、激光全息摄影法分析机体振动 217

第七节 机体的有限元分析 218

一、机体的应力分析 218

二、机体振动模态和声发射特性的预测＊ 220

一、气门通过能力 224

第一节 总布置设计 224

第十二章 配气机构 224

二、配气机构型式选择与布置 226

第二节 配气机构运动学 229

一、下置凸轮轴配气机构运动学 230

二、顶置凸轮轴配气机构运动学 231

第三节 凸轮型线设计 237

一、缓冲段设计 238

二、工作段设计 240

第四节 配气机构动力学 244

一、下置凸轮轴配气机构动力学 245

二、顶置凸轮轴配气机构动力学 251

三、配气机构振动控制 256

四、动态设计法 257

一、凸轮轴与从动件接触应力和弹流体动力润滑计算 262

第五节 凸轮轴与气门驱动件 262

二、液力间隙自动调节器 271

三、推杆和摇臂 272

第六节 气门组件的设计 274

一、气门设计 274

二、气门座与气门导管 277

三、气门弹簧参数选择与优化设计 278

第七节 配气机构计算CAE 283

第十三章 气流的组织 285

第一节 混合气分配均匀性的提高 285

一、化油器式汽油机的混合气均匀分配 285

二、汽油喷射式汽油机的混合气均匀分配 288

第二节 气道、管道CAE/CAD/CAM 290

一、气道CAD/CAM 290

二、管道配置CAD/CAM 295

三、气道设计与燃烧室形状优化＊ 296

第三节 进排气管系的优化组合 297

一、多缸机进排气管系的优选 298

二、排气脉冲转换器的应用 300

第四节 可变进排气系统 303

一、可变配气相位（VVT） 303

二、可变进气管长度 304

三、可变进气通路 305

第五节 空气滤清 305

第十四章 密封技术 309

第一节 燃烧室的密封 309

一、气缸垫 309

二、活塞环 314

三、阀座的密封性 317

一、曲轴密封——油封 318

二、气门导管机油控制 318

第二节 其它 318

三、水泵密封——机械密封 320

第十五章 润滑系与冷却系 321

第一节 润滑系主要部件设计 321

一、主要部件结构选择 321

二、几项指标选择 324

第二节 主要摩擦副的摩擦学 324

一、凸轮——从动件 325

二、活塞环——气缸 326

三、轴颈——轴瓦 329

第三节 润滑油的选择 332

第四节 冷却系的设计要求 333

第五节 散热器设计 336

一、散热器的结构设计 336

二、散热器的计算CAE 337

一、硅油离合式风扇 342

第六节 节能风扇 342

二、电动风扇 345

三、翼型断面风扇设计 345

第十六章 零件材料和强度 351

第一节 材料 351

一、钢材 351

二、铸铁 352

三、轻合金 356

四、活塞环材料 357

五、粉末冶金 357

六、轴瓦材料 358

七、塑料、陶瓷和复合材料 360

第二节 金属表面强化 360

一、表面变形强化 361

二、表面化学强化 362

四、激光热处理 363

三、表面感应淬火 363

五、表面镀渗处理 364

第三节 零件强度 365

一、若干概念性问题 365

二、疲劳强度计算预备知识 368

第四节 可靠性设计 370

一、可靠性函数和常用概率分布 370

二、随机设计变量的分布参数 372

三、应力——强度干涉与可靠度计算 376

四、给定寿命下的零件疲劳强度分布 377

五、安全系数与可靠度的关系 378

六、静强度可靠性设计 378

七、疲劳强度可靠性设计 379

八、复杂零件的疲劳强度概率设计 381

附录 五项计算程序（FORTRAN77） 384

参考文献 416