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第1章 内燃机设计总论 1

1.1 内燃机的设计要求 1

1.1.1 车用内燃机的设计要求 1

1.1.2 工程机械内燃机的设计要求 2

1.1.3 农用机械内燃机的设计要求 2

1.2 内燃机的设计指标 3

1.2.1 内燃机动力性指标 3

1.2.2 内燃机经济性指标 6

1.2.3 内燃机紧凑性指标 7

1.2.4 内燃机可靠性及耐久性指标 7

1.2.5 内燃机低公害指标 8

1.2.6 其他指标 10

1.3 内燃机设计的一般程序 10

1.4 现代内燃机设计与技术的发展 12

1.4.1 新结构、新材料、新技术、新工艺的应用 12

1.4.2 现代设计与分析方法 13

第2章 内燃机动力学 17

2.1 曲柄连杆机构运动学 18

2.1.1 中心曲柄连杆机构运动学 18

2.1.2 偏心曲柄连杆机构运动学 20

2.1.3 主副连杆式曲柄连杆机构运动学 22

2.2 曲柄连杆机构中运动零件的质量换算 25

2.2.1 连杆组（平面运动部分）的质量换算 25

2.2.2 活塞组（往复直线运动部分）的质量换算 25

2.2.3 曲柄组（不平衡旋转部分）的质量换算 26

2.3 曲柄连杆机构中的作用力 27

2.3.1 往复惯性力 27

2.3.2 旋转惯性力 27

2.3.3 气体作用力 27

2.3.4 作用在活塞上的合成力 27

2.3.5 活塞上的合成力的分解和传递 28

2.4 轴颈与轴承载荷图 29

2.4.1 连杆轴颈和连杆大头轴承的载荷图 30

2.4.2 主轴颈和主轴承的载荷图 31

2.4.3 轴颈和轴承的磨耗图 33

第3章 内燃机总体设计 34

3.1 内燃机的选型 34

3.1.1 汽油机、柴油机、代用燃料发动机 35

3.1.2 二冲程、四冲程内燃机 35

3.1.3 增压与非增压内燃机 36

3.1.4 水冷式和风冷式内燃机 36

3.1.5 气缸数及气缸排列方式 37

3.1.6 混合动力 38

3.2 内燃机主要结构参数的确定 39

3.2.1 活塞行程与气缸直径的比值 39

3.2.2 曲柄半径与连杆长度的比值 40

3.2.3 气缸中心距与气缸直径的比值 40

3.3 内燃机的总体布置 41

3.4 计算机辅助工程在内燃机设计中的应用 41

第4章 曲轴组设计 44

4.1 曲轴的工作条件与设计要求 44

4.2 曲轴的结构类型与材料 45

4.2.1 曲轴的结构类型 45

4.2.2 曲轴的材料 46

4.3 曲轴的结构设计 46

4.3.1 曲轴轴颈 47

4.3.2 曲柄臂 48

4.3.3 平衡重 49

4.3.4 润滑油通道 49

4.3.5 曲轴两端与轴向止推 50

4.4 曲轴的疲劳强度校核 51

4.4.1 分段法 51

4.4.2 连续梁法 54

4.5 提高曲轴疲劳强度的结构措施和工艺措施 56

4.5.1 结构措施 56

4.5.2 工艺措施 58

4.6 有限元法在曲轴计算中的应用 60

第5章 活塞组设计 62

5.1 活塞组的工作条件与设计要求 62

5.2 活塞的结构类型与材料 64

5.3 活塞的结构设计 65

5.3.1 活塞头部 66

5.3.2 活塞销座和活塞销 68

5.3.3 活塞裙部 72

5.3.4 活塞环 74

5.4 有限元法在活塞计算中的应用 80

第6章 连杆组 82

6.1 连杆组的工作条件与设计要求 82

6.2 连杆的材料 83

6.3 连杆的结构类型 83

6.4 连杆的结构设计 85

6.4.1 连杆长度l 85

6.4.2 连杆小头 85

6.4.3 连杆杆身 87

6.4.4 连杆大头 88

6.4.5 连杆螺栓 91

6.4.6 有限元方法在连杆计算中的应用 94

第7章 机体和气缸盖设计 95

7.1 机体设计 95

7.1.1 机体的工作条件及设计要求 95

7.1.2 机体的结构类型 97

7.1.3 机体的设计要点 98

7.1.4 CAE技术在机体设计中的应用 102

7.2 气缸和气缸套设计 103

7.2.1 气缸套的工作条件与设计要求 103

7.2.2 气缸套的结构类型 104

7.2.3 气缸套的材料 105

7.2.4 增加气缸耐磨性的措施 106

7.2.5 气缸套穴蚀产生的主要部位 107

7.2.6 穴蚀产生的机理和减轻气缸套穴蚀的措施 107

7.3 气缸盖设计 109

7.3.1 气缸盖的工作条件与设计要求 109

7.3.2 气缸盖的结构类型 109

7.3.3 气缸盖的材料 110

7.3.4 气缸盖的主要尺寸 110

7.3.5 气缸盖的冷却 111

7.3.6 CAE分析在气缸盖设计中的应用 112

第8章 配气机构设计 114

8.1 配气机构的工作情况与设计要求 114

8.2 配气机构的类型 114

8.3 气门机构的通过能力 116

8.3.1 气门通过能力的评价 116

8.3.2 气门直径与气门最大升程的关系 118

8.4 配气凸轮机构运动学和凸轮型线的设计 118

8.4.1 圆弧凸轮外廓及平底挺柱的运动规律 119

8.4.2 凸轮缓冲段的设计 122

8.4.3 函数凸轮的设计 124

8.5 高速内燃机配气机构动力学 127

8.5.1 气门实际运动规律 127

8.5.2 配气机构单质量动力学模型 127

8.5.3 凸轮型线动力修正 129

8.6 气门组设计 130

8.6.1 气门的设计 130

8.6.2 气门座与气门导管设计 133

8.7 配气机构中的驱动件设计 135

8.7.1 凸轮轴设计 135

8.7.2 挺柱设计 137

8.7.3 推杆设计 139

8.7.4 摇臂设计 139

8.7.5 气门弹簧设计 140

8.8 气门与活塞组排气行程上止点是否相碰的计算 141

8.9 可变配气机构 142

8.9.1 不连续可变配气机构 143

8.9.2 连续可变气门升程机构CVVL(Continuous Variavle Valve Lift) 144

第9章 进排气系统设计 147

9.1 进、排气系统的工作条件与设计要求 147

9.2 进、排气系统的布置 148

9.3 进、排气系统的主要部件设计 148

9.3.1 空气滤清器 148

9.3.2 进、排气歧管设计 150

9.3.3 消声器的设计 151

第10章 内燃机辅助系统设计 152

10.1 润滑系统设计 152

10.1.1 润滑系统的分类及特点 152

10.1.2 润滑系统机油散热量和机油流量的确定 153

10.1.3 润滑系统的主要元件的设计、选取 155

10.2 冷却系统设计 158

10.2.1 冷却系统的设计要求 158

10.2.2 冷却系统的主要零部件结构及参数的确定 160

10.2.3 冷却系统的调节 165

参考文献 169