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目 录 1

1．内燃机设计总论 1

1.1前言 1

1.2内燃机的设计要求 2

1.2.1功率和转速 2

1.2.2内燃机的经济性 5

1.2.3内燃机外廓尺寸的紧凑性和质量 6

1.2.4内燃机设计的“三化”问题 7

1.2.5内燃机的可靠性及其它 8

1.3内燃机的主要结构尺寸和结构参数 8

1.3.1缸径和缸数 9

1.3.2比值S/D 9

1.4内燃机的基本类型和典型构造 10

1.4.1汽油机 10

1.4.2高速柴油机 18

1.4.3中速和低速柴油机 28

1.4.4大功率柴油机 34

1.5内燃机技术设计的程序与方法 35

1.6主要零件设计中的基本问题 36

2．内燃机动力学 40

2.1活塞－曲柄机构的运动学 40

2.1.1活塞位移x 40

2.1.2活塞速度v 41

2.1.3活塞加速度α 42

2.2活塞－曲柄机构中运动件的质量代换 43

2.2.1连杆的质量换算 43

2.2.2往复直线运动部分的质量mi 44

2.2.3不平衡回转部分的质量mr 44

2.3单缸内燃机的平衡 45

2.3.1往复惯性力Pj 45

2.3.3离心惯性力Pr及其平衡 46

2.3.2往复惯性力的平衡 46

2.4多缸内燃机的平衡 47

2.4.1离心惯性力及力矩的平衡 47

2.4.2直列式内燃机上一级往复惯性力及力矩的平衡 50

2.4.3直列式内燃机上二级往复惯性力及力矩的平衡 53

2.4.4 V型内燃机往复惯性力及力矩的平衡 54

2.5着火次序问题 56

2.6关于内燃机平衡问题的小结 57

2.7活塞－曲柄机构的受力分析 57

2.7.1气体压力Pz 58

2.7.2力的分析 58

2.8飞轮 61

2.9轴颈与轴承载荷图 64

2.9.1连杆轴颈和连杆大头轴承的载荷图 65

2.9.2主轴颈和主轴承的载荷图 66

2.9.3轴颈与轴承的磨耗图 68

3．曲轴的扭转振动 70

3.1现象 70

3.2无阻尼自由振动 70

3.2.1单质量系统 70

3.2.2双质量系统 74

3.2.3多质量系统 75

3.3有阻尼的自由扭转振动 78

3.3.1阻尼 78

3.3.2扭摆的有阻尼自由扭转振动 79

3.4有粘性阻尼的强制振动 80

3.4.1强制扭振的运动方程式 80

3.4.2强制振动的共振 81

3.4.3强制振动运动方程的矢量图 82

3.4.4扭摆中干扰力矩的作功 84

3.5.1干扰力矩的简谐分析 85

3.5曲轴的扭转振动 85

3.5.2内燃机的临界转速 87

3.5.3干扰力矩谐量的矢量图 88

3.5.4多质量系统中简谐力矩的作功 89

3.5.5多质量系统共振时的振幅 92

3.6扭转振动的测量 93

3.6.1扭振仪 93

3.6.2扭振仪的理论基础 94

3.6.3曲轴的扭振图和共振图 96

3.7减振措施 97

4．内燃机轴承与润滑问题 99

4.1摩擦 99

4.1.1干摩擦 99

4.1.3临界摩擦 100

4.1.4实际的摩擦状态 100

4.1.2流体摩擦 100

4.2轴承材料 101

4.§轴瓦的构造 103

4.4液力润滑 107

4.4.1粘度 107

4.4.2承载油膜的形成 107

4.5轴承的设计 109

4.5.1轴承的基本尺寸参数 109

4.5.2轴承承载油膜中的油压分布 110

4.5.3进油口位置和供油压力的选择 111

4.5.4轴承相对宽度b/d的选择 113

4.5.5轴承相对间隙？的选择 114

4.5.6轴颈的换算角速度ω 115

4.5.7轴承的特性数Se 116

4.6轴承的计算 117

4.6.1计算步骤 117

4.6.2内燃机轴承的计算 118

5．曲轴 121

5.1总述 121

5.2曲轴的强度计算 123

5.2.1曲轴的受力分析 123

5.2.2静力计算 124

5.2.3疲劳计算 124

5.2.4疲劳计算中有效应力集中系数K′的确定 127

5.2.5其他方法 131

5.3曲轴的结构设计 131

5.3.1曲轴的典型结构 131

5.3.2曲拐的基本尺寸 134

5.3.3提高曲拐疲劳强度的结构措施 136

5.3.4润滑油道的安排 138

5.3.5曲轴平衡重的设计 140

5.3.6曲轴的两端 143

5.3.7曲轴的止推 146

5.4曲轴的毛坯与材料 147

6．活塞 149

6.1活塞的工作情况和设计要求 149

6.2活塞材料、毛坯及热处理 152

6.2.1对活塞材料的要求 152

6.2.2活塞用材料——铝合金 152

6.2.3活塞的毛坯及热处理 155

6.3活塞的结构设计 156

6.3.1活塞头部 156

6.3.2活塞销座 162

6.3.3活塞裙部 166

9.7.2载荷的处理 166

6.3.4活塞结构尺寸的统计 171

9.7.1计算模型的选择与网格的划分 171

6.3.5活塞的表面处理 172

6.3.6活塞的加工和装配 173

7.1气环的作用、工作条件和设计要求 175

7.1.1气环的作用 175

7．活塞环 175

7.1.2活塞环的工作条件及损坏情况 177

7.1.3活塞环的设计要求 178

7.2活塞环的材料 178

7.3气环的设计 179

7.3.1活塞环的断面形状 179

7.3.2切口形状 182

7.3.3活塞环的结构尺寸 183

7.3.4活塞防漏部的设计及与活塞环的配合 184

7.3.5活塞环的应力计算和制造尺寸的确定 188

7.3.6活塞环的表面覆层 193

7.3.7等压环和非等压环 195

7.3.8活塞环的加工 196

7.4油环的设计 197

7.5活塞环的组合 202

8.1活塞销的工作条件和材料 206

8.2活塞销的结构和尺寸 206

8．活塞销 206

8.3活塞销的计算 208

8.4活塞销的加工和装配 210

9．连杆组 212

9.1总述 212

9.2连杆的结构型式 213

9.2.1并列连杆 213

9.2.2主副连杆（又称关节式连杆） 213

9.2.3叉形连杆 214

9.3连杆小头 214

9.4连杆杆身 217

9.5连杆大头 220

9.6连杆螺栓 223

9.6.1连杆螺栓的强度验算 224

9.6.2提高螺栓疲劳强度的措施 226

9.7有限元法在连杆计算中的应用 227

9.7.3计算结果整理 229

10.机体、气缸盖、气缸套 230

10.1机体 230

10.1.1总述 230

10.1.2设计要点 231

10.1.3密封机油的问题 235

10.2气缸盖 237

10.2.1几种柴油机气缸盖的结构 238

10.2.2减小气缸盖温度应力的问题 239

10.2.3气缸盖进排气道的布置 241

10.2.4气缸盖变形问题 241

10.2.5气缸盖主要尺寸 242

10.3.1气缸套结构 243

10.3气缸套 243

10.3.2气缸套与气缸盖接合面的密封 244

10.3.3气缸套产生磨损的原因及提高气缸套耐磨性的措施 246

10.3.4湿气缸套的穴蚀问题 249

10.4风冷内燃机的气缸体和气缸盖 251

10.4.1气缸体的结构特点 251

10.4.2气缸盖的结构特点 252

11．配气机构 257

11.1配气机构的总体布置 259

11.1.1气门的布置 259

11.1.2凸轮轴的布置及驱动 260

11.2凸轮机构 262

11.2.1总述 262

11.2.2圆弧凸轮外廓及平面挺拄的运动规律 262

11.2.3凸轮缓冲曲线的设计 266

11.2.4函数凸轮的设计 268

11.3气门机构运动质量的换算 270

11.4高速内燃机气门机构的动力学 273

11.4.1现象 273

11.4.2气门机构的动力学模型 273

11.5气门组的结构设计 276

11.5.1气门的设计 276

11.5.2气门座 281

11.5.3气门导管 282

11.5.4气门旋转机构 283

11.6气门弹簧的设计 284

11.6.1气门弹簧的作用 284

11.6.2气门弹簧特性参数的确定 284

11.6.3气门弹簧的设计 286

11.6.4气门弹簧的共振 287

11.7.1凸轮轴 288

11.7气门机构中驱动件的设计 288

11.7.2挺柱 290

11.7.3推杆 291

11.7.4摇臂 291

11.7.5气门与活塞的碰撞校核 293

12．润滑系统 295

12.1机油 295

12.1.1机油的使用性能 295

12.1.2机油添加剂 296

12.1.3国产机油品种 297

1 2.1.4机油牌号的选用 297

12.1.5机油的换油期 298

12.2内燃机的润滑系 299

12.2.1湿式和干式曲轴箱润滑系 299

12.2.2机油散热量和机油流量的确定 301

12.2.3机油泵实际流量的决定 302

12.2.4机油的工作压力和温度 303

12.2.5油底壳机油容量 303

12.2.6曲轴箱通风 304

12.3润滑系主要元件的设计或选用 305

12.3.1机油泵 305

12.3.2机油滤清器 310

12.3.3机油冷却器 317

13．冷却系统 321

13.1水冷系主要部件结构及其参数的确定 321

13.1.1水泵 321

13.1.2散热器的结构与计算 325

13.1.3风扇 328

13.1.4内燃机水冷系统的流量计算 335

13.2水冷系的温度调节 336

13.2.2改变风扇转速 337

13.2.1百叶窗 337

13.2.3节温器 339

13.3高温水冷系 340

13.4空气冷却系 341

13.4.1空气冷却系设计要求 341

13.4.2散热片的结构与设计要求 341

13.4.3风冷内燃机散热片的验算步骤 342

13.4.4导流罩 344

13.4.5空冷系的温度调节 345

14．内燃机的起动 347

14.1内燃机实现起动的条件 347

14.2内燃机的低温起动 349

14.3各种起动方法 349

附录1 本书使用的法定计量单位名称、符号及换算 352

附录2 常用单位换算简表 354

学习参考书目录 356