课程设计任务说明书DOC

课程设计任务书学院汽车与交通学院专业热能与动力工程学生姓名班级学号课程设计题目汽油机曲柄连杆机构设计—连杆实践教学要求与任务:1.设计参数求：Pe=33.5kW/5000rp；D=65mm；8.8c(参考)2.设计内容及要求：1）选取基本参数、热计算、绘制示功图（1）利用EXCEL或其他程序语言进行近似热计算，得到理论的错误!未找到引用源。示功图的数据。（2）以该数据为依据，在坐标纸01上绘制理论的错误!未找到引用源。示功图，并对其进行修正，得到实际的错误!未找到引用源。示功图。（3）将错误!未找到引用源。图转换成错误!未找到引用源。图，绘制在坐标纸02上。2）零部件设计（1）独立设计该汽油机的连杆，用CATIA软件绘出三维实体模型，求出其质心位置和当量质量。（2）将三维图形转换成二维的工程图，并正确标注尺寸、粗糙度、公差等，并以A1的图纸打印。3）动力计算（1）计算活塞的位移、速度和加速度，并绘制曲线图附在设计说明书中。（2）活塞连杆作用力分析，将往复运动惯性力Pj、侧压力PN、切向力T、法向力K随曲轴转角的变化曲线附在设计说明书中。（3）计算曲柄销载荷和连杆轴承载荷，并将图形附在设计说明书中。4）设计说明书。其中包括：（1）成绩评定表、课程设计任务书；（2）汽油机设计指标及其参数的选定；（2）热计算过程；（3）零部件设计过程；（4）动力计算过程；（5）附录（程序或用EXCEL的计算表格）工作计划与进度安排:1.选取基本参数、热计算、绘制示功图5天2.零部件设计6天3.3D建模2天4.动力计算2天5.编写设计说明书2天6.答辩1天指导教师：2012年12月21日专业负责人：2012年12月21日学院教学副院长：2012年月日沈阳理工大学课程设计说明书1目录1汽油机基本结构参数选定---------------------------------------------------------------31.1内燃机设计的基本要求-----------------------------------------------------------------1.2汽油机基本结构参数选定-----------------------------------------------------------------2近似热计算---------------------------------------------------------------------------------42.1燃料燃烧热学计算---------------------------------------------------------------------42.2换气过程计算---------------------------------------------------------------------------42.3压缩过程计算---------------------------------------------------------------------------52.4燃烧过程计算---------------------------------------------------------------------------62.5膨胀过程计算---------------------------------------------------------------------------82.6示功图绘制------------------------------------------------------------------------------92.7汽油机性能指标计算-----------------------------------------------------------------103曲轴三维建模----------------------------------------------------------------------------113.1曲轴基本尺寸---------------------------------------------------------------------------113.3曲轴的建模过程------------------------------------------------------------------------113.4曲轴的二维图绘制---------------------------------------------------------------------174动力计算------------------------------------------------------------------------------------194.1活塞位移、速度、加速度------------------------------------------------------------204.2活塞连杆作用力分析------------------------------------------------------------------214.3曲柄销载荷和连杆轴承载荷---------------------------------------------------------225参考文献------------------------------------------------------------------------------------23附录沈阳理工大学课程设计说明书21汽油机基本参数的选定1.1内燃机设计的基本要求1、纪律要求：（1）禁止相互抄袭，一经发现，设计不能通过。（2）平时占总成绩的30%，包括出勤和答疑。2、基本业务要求：（1）仔细阅读内燃机课程设计指导书，按指导书规定步骤进行设计，保质保量完成任务书规定的内容。（2）计算过程中选用的参数必须在常用的范围之内，曲轴转角每5°取一个计算点，计算结果保留四位有效数字，且误差应在5%以下。（3）允许用计算机进行计算，但禁止程序相互转用，并且必须在说明书后附上自编的源程序。（4）所画图纸必须符合标准，图线、图面整洁美观、配置合理。标注的尺寸、精度、粗糙度、形位公差等齐全、正确。总体尺寸、技术条件、件号标注等齐全。标题栏、明细表按国家规定绘制。汉字采用仿宋体书写，汉字、数字大小相同。（5）设计说明书要求内容完整、图表规范、清晰，不少于6000字。1.2汽油机基本结构参数选用1、功率Pe有效功率是汽油机基本性能指标。Pe由汽油机的用途选定，任务书已经指定所需汽油机有效功率Pe=134kw。2、转速n转速的选用既要考虑被汽油机驱动的工作机械的需要，也要考虑转速对汽油机自身工作的影响。任务书已经指定所需汽油机转速n=6000r/min。3、冲程数τ本设计中的车用汽油机都采用四冲程，即τ=4。4、平均有效压力pme平均有效压力pme表示每一工作循环中单位气缸工作容积所做的有效功，是汽油机的强化指标之一，一般车用汽油机的平均有效压力为0.9MPa～1.2MPa，这里取pme=1.15MPa。5、有效燃油消耗率be这是汽油机最重要的经济性指标。四冲程车用汽油机250[g/(kw·h)]～380[g/(kw·h)]。有效功率计算公式：30enVipPsme沈阳理工大学课程设计说明书3可知由于eP、mep、n、τ已选定，则汽油机的总排量sVi也已选定，下一步设计应选定汽油机的基本结构参数：气缸直径D、活塞行程S、缸数i及其它一些参数。6、气缸直径D气缸直径D的选取影响汽油机的尺寸和重量，还影响汽油机的机械负荷和热负荷。本设计任务书规定了车用汽油机的气缸直径D=93mm。7、活塞行程S增大活塞行程S使活塞平均速度30/nsvm提高，机械负荷加大，一般车用汽油机smvm/17~10，同时S也是汽油机基本结构指标S/D的决定因素，车用汽油机的S/D=0.7～1.2，校核所设计的汽油机的vm和S/D的值。即30/nsvm=0.084*6000=17m/s符合要求S/D=84/93=0.9符合要求8、气缸数i及气缸排列方式由于设计任务书已指明D的值，S确定后，满足功率要求可通过改变气缸数i实现，所以采用4缸直列排布。9、连杆长度L与曲柄连杆比λ=r/L连杆长度加大，会使汽油机总高度增加；虽然连杆摆角减小，侧压力减小，但效果不明显；而且连杆重量加大，往复运动质量惯性力加大。因而尽量采用短连杆，目前一般λ值在1/4～1/3.2之间，取λ=0.3。则2r=84mm，r/L=0.3即L=140mm，r=42mm10、气缸中心距l0及其与气缸直径之比l0/Dl0/D影响汽油机的长度尺寸和重量指标，设计时力求缩小l0/D的值。l0/D值的影响因素可从曲轴中心线方向的尺寸分配和气缸上部的尺寸分配两方面分析，水冷汽油机干缸套或无缸套一般其值为1.1-1.2湿缸套时其值为1.2-1.25；。取l0/D=1.2，则l0=1.2×93=111.6.mm11、压缩比εc选用压缩比εc也就是选用燃烧室容积。选用压缩比时要考虑汽油机的经济性能、工作可靠性、爆燃等。任务书给定车用汽油机的εc在8～11.取压缩比为10.沈阳理工大学课程设计说明书42近似热计算2.1燃料燃烧热化学计算1理论空气量L03241221.010OHcgggL（3.1）32000.04145.012855.021.01=0.5119(千摩尔/千克汽油)燃料采用轻汽油855.0cg，145.0Hg，000.0og汽油低热值Hu=44100千焦/千克燃料2新鲜空气量M1ramLM1011141512.09.0=0.4695（千摩尔/千克)其中a——过量空气系数，96.0~85.0a，取a=0.9；114rm3燃烧产物M2324g12oHgMM32000.040.1454695.0=0.5058(千摩尔/千克)4理论分子变更系数μ0120MM=1.085实际分子变更系数μ1rr10105.0105.0077.1=1.08其中，γr——残余废气系数，γr=0.04～0.10，取γr=0.062.2换气过程计算1排气压力（气缸内废气压力）Pr0)15.1~05.1(pPr取Pr=1.1р0=0.12MPa2气缸内排气温度（残余废气温度）TrTr=900～1200（K）取Tr=1000K沈阳理工大学课程设计说明书53进气终点压力PampaPa092.0~08.0取Pa=0.09Mpa4进气终点温度Ta380~340aT（K）取Ta=350K5充量系数（充气效率）craacccTTPP1110005.0118.011010=0.84其中9.0~75.000aaTTPP之间，取8.000aaTTPP，9.07.0～c，经验证符合要求。2.3压缩过程计算1平均多变压缩指数n1n1=1.32～1.38取n1=1.352压缩过程中任意曲轴转角cx时的压力cxP(画示功图时用)1)(ncxcaacxVVPP（MPa）（3.2）其中：Vca——进气终点气缸容积。ccccscaSDVV141210110084.0093.042=0.57LVcx——对应于cx时的气缸容积。ccxcxcxVrDV)sin2cos1(422（3.3）式中：r——曲柄半径，r=S/2；λ——曲柄连杆比，λ=r/L。计算结果见附录表3压缩终点充量的状态参数压力：1ncacbPP35.11009.0=2.01MPa温度：11ncacbTT135.110350=784K沈阳理工大学课程设计说明