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第1章 总论 1

1.1 序言 1

1.2 高速柴油机的概念设计 1

1.2.1 高速柴油机概念设计的要求 1

1.2.2 高速柴油机概念设计的内容 2

1.3 高速柴油机目前在国内的设计情况 12

1.4 国内现阶段已批量生产的部分机型介绍 13

1.4.1 小缸径多缸柴油机 13

1.4.2 中、大缸径柴油机 16

第2章 机体与气缸套 28

2.1 机体 28

2.1.1 提高机体刚度的设计措施 29

2.1.2 缩小机体外形尺寸及减小净质量的措施 34

2.1.3 机体设计中的几个其他问题 37

2.1.4 机体材料 39

2.2 气缸套 40

2.2.1 气缸套的形式和结构 40

2.2.2 气缸套的材料和表面处理 45

第3章 气缸盖 47

3.1 概述 47

3.2 基本结构形式及布置 47

3.2.1 气门数目 48

3.2.2 气缸盖的结构形式 50

3.2.3 气缸盖螺栓的数目与位置 51

3.2.4 气门、燃烧室及喷油器在气缸中的布置 53

3.3 四气门气缸盖的结构布置 55

3.4 气缸盖的刚度与密封性 58

3.4.1 气缸盖底面的刚度 58

3.4.2 压紧力 58

3.5.2 传热方式 59

3.5.1 热负荷 59

3.5 水冷柴油机气缸盖的热负荷与冷却 59

3.5.3 热疲劳和气缸盖开裂 60

3.5.4 鼻梁区 60

3.6 防止气缸盖开裂的措施 60

3.6.1 材料 61

3.6.2 薄壁强背结构 62

3.6.3 钻孔 62

3.6.4 喷油器的冷却 64

3.7 气道设计 65

3.7.1 无涡流气道 65

3.7.2 涡流气道 68

第4章 燃烧系统 71

4.1 柴油机燃烧过程的特点 71

4.1.1 柴油机燃烧的四个阶段 72

4.1.2 柴油机的敲缸 73

4.1.3 柴油机的排放 74

4.2 影响柴油机燃烧的主要因素 75

4.3 柴油机燃烧系统的选择 76

4.4 涡流室燃烧系统的设计与匹配 79

4.4.1 彗星VB型涡流室 80

4.4.2 吊钟型涡流室 88

4.4.3 供油系统的选择 89

4.5 直喷燃烧系统的设计与匹配 90

4.5.1 燃烧室的设计 91

4.5.2 进气涡流的组织 94

4.5.3 供油系统的匹配 97

4.5.4 喷油器的选择 106

4.5.5 燃油喷射过程的优化 109

4.6 柴油机燃烧系统的发展 112

5.1.1 活塞的总体结构 117

第5章 活塞连杆 117

5.1 活塞设计 117

5.1.2 活塞头部 118

5.1.3 活塞销座 120

5.1.4 活塞裙部 121

5.1.5 活塞材料 124

5.2 连杆设计 124

5.2.1 连杆材料 124

5.2.2 连杆的主要结构及尺寸 124

5.2.3 连杆的强度计算 126

第6章 曲轴 133

6.1 曲轴的结构设计 133

6.1.1 轴颈大小的确定 133

6.1.2 轴向尺寸的确定 135

6.2.2 曲轴的动平衡 136

6.2 曲轴的平衡 136

6.2.1 曲轴的静平衡 136

6.3 曲轴材料 139

6.4 提高曲轴强度的措施 139

6.4.1 结构措施 139

6.4.2 工艺措施 140

6.5 曲轴的强度计算 140

6.5.1 Ricardo计算方法 141

6.5.2 AVL计算方法简介 149

第7章 配气机构 158

7.1 概述 158

7.2 配气机构的总体设计 159

7.2.1 下置凸轮结构 159

7.2.2 顶置凸轮结构 159

7.3.1 凸轮型线类型的选择 161

7.3 凸轮型线的设计 161

7.3.2 凸轮设计时应当遵循的准则 162

7.3.3 凸轮过渡段的设计 164

7.3.4 凸轮工作段的设计 166

7.4 配气机构动力学 174

7.4.1 单质量动力学计算模型及微分方程式的建立 175

7.4.2 计算原始数据的确定 176

7.4.3 计算结果分析 182

7.5 凸轮-挺柱摩擦副的摩擦学设计 183

7.6 气门弹簧的设计 186

7.6.1 气门弹簧的设计要求和结构形式 186

7.6.2 气门弹簧载荷的选择 186

7.6.3 气门弹簧尺寸的确定 187

7.6.4 气门弹簧的强度验算 189

7.6.6 变节距弹簧的设计 190

7.6.5 气门弹簧的共振校核 190

7.6.7 气门弹簧的优化设计 194

7.6.8 气门弹簧材料的选择 196

7.6.9 提高气门弹簧工作可靠性和寿命的措施 197

7.7 液力挺柱的应用 198

第8章 现代设计方法概论 203

8.1 模态分析技术 203

8.1.1 模态分析概述 203

8.1.2 模态分析理论 206

8.1.3 模态分析方法 210

8.1.4 模态分析在柴油机设计中的应用 213

8.2 虚拟样机数字化技术 221

8.2.1 数字样机技术 223

8.2.2 内燃机产品设计、制造的虚拟化技术 234

8.2.3 内燃机虚拟样机的工程分析与优化、仿真技术 237

参考文献 250