100kw四冲程柴油机连杆组设计课程设计.doc

武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计说明书
学 号：
012110721010X

题 目
100kw四冲程柴油机连杆组设计
学 院
汽车工程学院
专 业
热能与动力工程
班 级

姓 名

指导教师

20
年
11
月
21
日

目录
0 前言 - 4 -
1 柴油机的结构参数 - 4 -
1.1 初始条件 - 4 -
1.2 发动机类型 - 4 -
1.2.1 冲程数选择 - 4 -
1.2.2 冷却方式 - 4 -

1.2.3 气缸数和气缸布置方式 - 5 -
1.3 基本参数 - 5 -
1.3.1 行程缸径比S/D选择 - 5 -
1.3.2气缸工作容积V，缸径D的选择 - 5 -
1.3.3气缸中心距及其与缸径的比值 - 6 -
1.3.4曲轴半径与连杆长度之比λ的选取 - 6 -
1.3.5压缩比与燃烧室容积Vc，总容积Va - 6 -
2 热力学计算 - 6 -
2.1 热力循环基本参数的确定 - 6 -
2.2 热力过程具体计算 - 7 -
2.2.1 绝热压缩始点气体状态 - 7 -
2.2.2 绝热压缩终点气体状态 - 7 -
2.2.3 定容增压过程 - 8 -
2.2.4 定压膨胀过程 - 8 -
2.2.5 绝热膨胀过程 - 10 -
2.3 绘制p-V图 - 10 -
2.4 p-V图的调整 - 11 -
2.5 发动机性能参数的计算 - 12 -
2.6 p-V图向p-α图的转换 - 13 -
3 运动学计算 - 14 -
3.1 曲柄连杆机构的类型 - 14 -
3.2 曲柄连杆比的选择 - 14 -
3.3 活塞运动规律 - 14 -
3.4 连杆运动规律 - 16 -
4 动力学计算 - 17 -
4.1 气体作用力的计算 - 17 -
4.2 惯性力的计算 - 17 -
4.2.1 质量转换 - 17 -
4.2.2 往复惯性力 - 18 -
4.2.3 离心惯性力 - 19 -
4.3 作用在曲柄连杆机构上的力 - 19 -
4.3.1 活塞销处的总作用力 - 19 -
4.3.2 总作用力P的传递 - 20 -
5 连杆组的结构设计 - 23 -
5.1 连杆的设计 - 23 -
5.1.1 连杆的结构类型 - 23 -
5.1.2 连杆长度 - 24 -
5.1.2 连杆小头 - 24 -
5.1.3 连杆杆身 - 25 -
5.1.4 连杆大头 - 25 -
5.2 连杆的材料选取 - 26 -
5.2.1 连杆衬套材料 - 26 -
5.2.2 连杆杆身材料 - 27 -
5.3 连杆的强度计算 - 27 -
5.3.1 连杆小头 - 27 -
5.3.2 连杆杆身 - 31 -
5.3.3 连杆大头 - 32 -
5.3.4 连杆螺栓的疲劳计算 - 33 -
参考文献 - 36 -
附 录 - 37 -
附表1 主要参数 - 37 -
附表2 运动学计算表 - 38 -
附表3 动力学计算表 - 42 -

100kW四冲程柴油机连杆组设计
0 前言
在本次课程设计的动员大会上就开始了解到本次课程设计的重要性以及难度是以往课程设计所无法比拟的，在正式开始本次课程设计之后才真正了解到本次课程设计的复杂度，除了对专业知识的整体认识和深刻领悟，还需要对各种软件的操作与应用，比如Excel、 MathType和AutoCAD等软件。同时此次设计之所以重要还有一个原因，本次课程设计是毕业设计之前的最后一个大型课程设计，因此可以利用这次课程设计检验一下自己的专业综合素质。
1 柴油机的结构参数
1.1 初始条件
额定功率：P=100kW
平均有效压力：
活塞平均速度：
1.2 发动机类型
1.2.1 冲程数选择
根据课程设计要求选择四冲程
1.2.2 冷却方式
水冷采用冷却方式。水冷柴油机冷却较均匀，热负荷低，充气效率、平均有效压力及升功率较高，气缸冷却效率较高，却较均匀，活塞与缸套间隙较小，机油消耗率较低。
1.2.3 气缸数和气缸布置方式
汽缸数为4缸，缸数较少，采用常用的直列式。考虑车用柴油机结构紧凑性、外形尺寸比例、平衡性、单机功率、制造和使用成本等因素，此100kw柴油机采用4缸，同时直列式布置方式结构紧凑。
1.3 基本参数
1.3.1 行程缸径比S/D选择
高速柴油机的S/D=1.0-1.3，较小的S/D有利于提高柴油机转速、减小柴油机的宽度和高度，考虑到有利于混合气形成和燃烧，初步选择S/D=1.1。
1.3.2气缸工作容积V，缸径D的选择
根据《柴油机设计手册》的基本公式：

式中 ——发动机的有效功率，依题为100kW
——发动机的平均有效压力，依题取1.21MPa
——气缸的工作容积4L
——发动机的气缸数目 ，依题为4
——发动机的转速
——活塞的平均速度，依题取9.6m/s
——发动机活塞行程
——发动机气缸直径
——发动机的行程数，依题为4
带入数据并圆整得：
D=105mm ，S=115mm， P=1.2MPa，n=2500r/min，=1.00L
通过以上结果返算得：
=100.5kw＞100kw， =9.6m/s＜18m/s，均满足初始条件要求。
1.3.3气缸中心距及其与缸径的比值
根据《柴油机设计手册》得：
L0=L1+L2+2h
式中 L0——气缸中心距（mm）
L1——主轴颈长度（mm）
L2——曲轴销长度（mm）
h——曲柄臂厚度（mm）
直列式小型高速柴油机（四冲程、水冷）湿式缸套
L0/D=1.24-1.30，取L0/D=1.28，得L0=134.4mm
1.3.4曲轴半径与连杆长度之比λ的选取
由资料查得小型高速柴油机λ=r/l的范围在0.28-0.31，初选取λ=0.3。
曲轴半径r=S/2=57.5mm,所以连杆长度为L=r/λ=57.5/0.3=191.7mm
1.3.5压缩比与燃烧室容积，总容积
根据《柴油机设计手册》得：
增压柴油机的压缩比为11.5-18，本设计选取ε=17，则燃烧室容积，气缸总容积。
2 热力学计算
2.1 热力循环基本参数的确定
根据《工程热力学》 ：
柴油机气体绝热压缩过程平均定熵指数κav1=1.36；绝热膨胀过程平均定熵指数取κav2=1.26；
根据《内燃机学》 ：
压力升高比，初取。
2.2 热力过程具体计算
2.2.1 绝热压缩始点气体状态
1. 压缩始点温度Ta：

，粗略计算得
式中：△T=0~10；；残余废气系数；中冷器效率；中冷器冷却水入口温度。
带入数据得：；压缩始点温度
2. 选取压缩过程起点（设为a点）的气体状态参数：
,
其中，取；
3. 压缩过程起点体积：
。
2.2.2 绝热压缩终点气体状态
1. 压缩终点压力：

带入数据得：=7.6408MPa
2. 压缩终点温度：
（K）
带入数据得：=928.9801°C
3. 压缩终点体积：
。
2.2.3 定容增压过程
c点为定容增压过程的起点。从c点到y点的过程看作是定容增压过程，其定容增压比，直接喷射式柴油机：=1.3~2.0，选取压力升功率λ=1.6。
1. 定容燃烧终点y的压力

带入数据得：=12.2253MPa
2. 定容燃烧终点y的体积

3. 定容燃烧终点y的温度：

带入数据得：=1486.4°C
2.2.4 定压膨胀过程
y点为定压膨胀过程的起点。
1. 定压膨胀终点z的温度：
根据热力学第一定律，在燃烧阶段燃料放出的有效热量等于气缸内气体内能的增加及所作机械工的和，可推导得燃烧方程式：

式中 ——热量利用系数，高速柴油机：0.65~0.85；选取=0.85
，——燃烧始点c及终点z的气体平均定容摩尔比热
为了便于使用图3-2，以-1.986关系式代入公式（3-22），经整理得：

在燃烧始点c气缸内除空气外，还有残余废气，因此上式中值应按下式求得：

公式中及为燃烧始点c时空气及废气的平均定压摩尔比热。假定一个值，由图3-2根据及值找出值，带入公式中，使方程式两边之值相等。
带入数据得：=2029.4°C
2. 定压膨胀终点z的容积：

式中：=1.9；=0.495kgmol/kg；=0；
带入数据得：=1.4112；=0.0882L
3. 定压膨胀终点z的压强

2.2.5 绝热膨胀过程
Z点为绝热膨胀过程的起点。
从y点到z点的过程看作是绝热膨胀过程，故多变指数n2=κav2=1.26。
1. 绝热膨胀终点b点压强：

带入数据得：=0.5314MPa
2. 绝热膨胀终点b点温度：

带入数据得：=1062.6°C
3. 绝热膨胀终点b点体积：

2.3 绘制p-V图
将上述四个过程中各个点的气体压力p和活塞顶上部容积V反映到图中，制成p-V功图：
图2-1 理论p-V图
2.4 p-V图的调整
内燃机的实际循环存在着许多不可逆损失，因而不可能达到理论循环的热效率和循环平均压力，主要是针对以下几个影响因素对理论p-V图进行修整。
1. 工质的影响
由于工质比热容随温度增加而增大，对于相同的加热量，实际循环所能达到的最高燃烧温度与气缸压力均小于理论循环的，使循环做功能力和热效率下降。
2. 传热损失的影响
实际循环中，缸套内壁面、活塞顶面以及气缸盖底面等与缸内工质直接接触的表面始终与工质发生着热量交换，因而在压缩和膨胀过程并不是绝热的，造成循环的热效率和循环的指示功下降。
3. 换气损失
实际循环过程中，燃气在膨胀下止点前开始从气缸内排出，造成了示功图上有用功面积的减少，同时气体流经排气管、进排气道以及进排气门时，由于各种流动阻力，形成活塞推出功和吸气功损失。
4. 燃烧损失的影响
由于燃烧速度的有限性，为了使燃烧能够在上止点附近完成，保证较好的动力性和经济性指标，造成压缩负功增加、最高压力下降、膨胀功减少。
根据以上分析调整后的实际p-V图如下：
图2-2 实际p-V示功图
2.5 发动机性能参数的计算
1. 理论平均指示压力：

代入数据得：=1.442MPa
2. 实际平均指示压力：
（为示功图丰满系数0.92~0.98，取0.95）
代入数据得：=1.3699MPa
3. 平均有效压力：
（为四冲程高速柴油机0.75~0.88，取0.88）
代入数据得：=1.206MPa
4. 有效功率：

代入数据得：=101.6KW
所给定的结果满足设计要求，所以校核合格。
5. 充量系数：

代入数据得：=1.02（增压柴油机的经验值为0.90~1.05）
6. 指示热效率：

代入数据得：=0.5084
7. 燃油消耗率
指示燃油消耗率：
代入数据得：=122.47
有效燃油消耗率：
代入数据得：=0.4474；=139.18
8. 发动机总进气流量：

空气气体常数R=29.27(kgm/kgdeg)
高速增压四冲程柴油机=1.05~1.15，取=1.15。
代入数据得：=1.357
2.6 p-V图向p-α图的转换
根据《柴油机设计手册》得：

由上述三个关系式可得到V和α的关系，将曲轴转角从0°（CA）到720°（CA）每隔100°（CA）取一个数据点，从而将p-V图转换为p-α图，如图2-3所示。
图2-3 p-α示功图
3 运动学计算
3.1 曲柄连杆机构的类型
曲柄连杆机构主要类型有：中心式曲柄连杆机构，偏心式曲柄连杆机构，主副连杆机构。其中中心式曲柄连杆机构结构简单，所以本设计选择中心曲柄连杆机构。
3.2 曲柄连杆比的选择
根据《柴油机设计手册》得：
高速柴油机S<120mm时，曲柄连杆比λ=0.27~0.30(1/3.7~1/3.3)，且直列式柴油机λ>0.28。初选λ=0.3。
3.3 活塞运动规律
1. 活塞位移：

活塞位移曲线图——x-α图如图3-1所示。
2. 活塞速度：

活塞速度曲线图——v-α图如图3-2所示。
3. 活塞加速度：

活塞加速度曲线图——j-α图如图3-3所示。
图3-1 活塞位移曲线图
图3-2 活塞速度曲线图
图3-3 活塞加速度曲线图
3.4 连杆运动规律
连杆运动为复合平面运动，其运动是由随活塞的往复运动和绕活塞销的摆动合成的。
连杆相对于气缸中心的摆角：

连杆摆角的变化规律如图3-4所示。
图3-4 连杆摆角变化规律
4 动力学计算
4.1 气体作用力的计算
缸内的气体压力随曲轴转角的不同而作周期性变化。气体压力作用在活塞顶上，通过活塞销传递到曲柄连杆机构。作用在活塞顶上的气体作用力Pg等于活塞上下两空间内气体压力差与活塞顶面积的乘积，即：

式中 pg——气缸内的气体压力（）
p0——曲轴箱内的气体压力（），p0=0.1
经过计算处理得到气体作用力随曲轴转角的变化曲线如图4-1所示。
图4-1气体作用力
4.2 惯性力的计算
4.2.1 质量转换
由《柴油机设计手册》得：
铝合金四冲程活塞柴油机比重量=0.9~1.4，粗略计算得活塞组质量得719g。
分析机构的惯性力时一般需要进行质量转换：质量连续分布的实际活塞和曲柄连杆机构离散成用往复惯性质量和离心惯性质量的动力学等效的当量系统来代换。整个曲柄连杆机构简化为由只有刚性而无质量的杆件连接的两个集中质量：

式中 mp——在气缸轴线上作往复运动的集总在活塞销中心的活塞组质量，为719g。
m1——连杆组离散到活塞销中心的质量，为468g。
m2——连杆组离散到曲柄销中心的质量。
mcr——曲拐不平衡部分集总到曲柄销中心的质量。
匀速旋转的曲拐质量，可以按照产生离心力不变的原则集中换算到曲柄销中心：

质心位置由三维软件求得，代入数据得：

4.2.2 往复惯性力
活塞组和连杆小头的往复运动而引起的往复惯性力的大小与曲轴转角α的关系满足下式：

往复惯性力的变化规律如图4-2所示。

图4-2往复惯性力
4.2.3 离心惯性力
离心惯性力为：

在匀速旋转时其大小不变，沿曲柄方向向外作用于曲柄销中心。将其沿作用线移至曲轴中心点，可分解成水平简谐量和垂直简谐量。在本次设计中，用平衡块结构措施消除，使曲轴轴承和内燃机不承受支反力，且不产生转矩和倾覆力矩，所以在计算中可以忽略它。
4.3 作用在曲柄连杆机构上的力
4.3.1 活塞销处的总作用力
由上面计算可知，气体作用力 和往复惯性力均作用在活塞销中心处，且作用力的方向都沿着气缸中心线，因此只需将其代数和相加，即可求得合力P为：

Pg、Pj、P随曲柄转角α的变化关系如图4-3。

图4-3总作用力
4.3.2 总作用力P的传递
总作用力P在曲柄连杆机构中方向向下，可分解为沿连杆方向上的连杆作用力K及垂直于气缸壁的侧压力N，其中，，二者变化规律分别如图4-4和图4-5所示。
图4-4 连杆作用力

图4-5 活塞侧压力
K沿连杆传递到连杆大头，该力以同样的方向和大小作用在曲柄销上。把K分解为曲柄半径方向的径向力k和垂直于曲柄销半径方向的切向力t：

二者的变化规律如图4-6和图4-7所示。
图4-6 径向力变化规律

图4-7 切向力变化规律
4.3.3输出合成转矩
在讨论输出合成转矩时，要气体力和往复惯性力合成。虽然往复惯性力对输出转矩的平均值没有影响，但对输出转矩瞬时值有影响。多缸内燃机的总转矩等与不同相位的各缸转矩的叠加，对于发火间隔角均匀的内燃机来说，总转矩曲线是将各缸转矩曲线错开一个相当于发火间隔角（的距离，然后叠加的结果，其变化周期就是.单缸扭矩其实就是指连杆作用在曲柄销上的力的沿切方向分力与曲柄连杆机构的半径之积，即；合成转矩就是发动机一个循环内扭矩积累到最后一个主轴颈的扭矩，.可以通过积累扭矩而直接求出合成转矩曲线，这时要考虑各缸间发火间隔角。本发动机合成转矩以180o为周期变化，只需将各缸扭矩分为四段，将它们叠加到一起就可以。应用Excel每隔五度取曲轴转角成图如下：

图4-8单杠扭矩
图4-9合成扭矩
5 连杆组的结构设计
5.1 连杆的设计
5.1.1 连杆的结构类型
根据大头的结构一般可分为平切口连杆，斜切口连杆以及分体式连杆。平切口连杆易于加工，大头刚度大，连杆螺栓不受剪切作用，变形小，结构简单，成本低，所以本设计采用平切口连杆结构。
5.1.2 连杆长度
根据《汽车发动机设计》得：
高速柴油机时，=0.27~0.30，且直列式柴油机。初选。
代入数据得：

5.1.2 连杆小头
1. 连杆小头的结构型式
连杆小头的结构型式一般有圆环形小头、椭圆形小头、斜面或阶梯形小头、球形小头等。由于圆环形小头构形简单，制造方便，材料能充分利用，在中小型高速柴油机上应用广泛。故选择圆环形小头。
2. 小头结构尺寸
由《柴油机设计手册》得：
（1） 销座与连杆小头的端面间隙：

取
2）销座间隔：
普通销座
取 ，得
（3）小头厚度：

代入数据得：

（4）连杆衬套内径：
d=（0.28~0.42）D，取d=42mm
（5）衬套壁厚：
，取
（6）连杆小头内径：

代入数据得
（7）连杆小头外径：
，取
（8）衬套和小头孔的配合

5.1.3 连杆杆身
1. 杆身结构：高速柴油机连杆杆身采用工字形截面。
2. 杆身尺寸：

代入数据得：,，
5.1.4 连杆大头
1. 连杆大头尺寸
（1）曲柄销直径：
，取
（2）曲柄销长度：
，取
（3）连杆轴瓦厚度：
，取
合金厚度取0.10mm
（4）连杆大头高度和内径：
，取

代入数据得：，，
（5）连杆螺栓直径：
，取
（6）连杆螺栓间距：

代入数据得：
（7）连杆大头与端面的间隙：
，取
（8）连杆大头厚度：

代入数据得：
2．大头定位方式
大头定位方式一般有：螺栓定位，止口定位，销套定位，锯齿定位。用螺栓定位以
防止连杆体和连杆盖安装时错位，连杆螺栓不承受剪切作用，通常用于平切口连杆，
所以定位方式采用螺栓定位。
5.2 连杆的材料选取
5.2.1 连杆衬套材料
采用锡青铜，中小型柴油机应用广泛。
5.2.2 连杆杆身材料
连杆材料应具有较高的疲劳强度和冲击韧性。一般连杆采用中碳钢或中碳合金钢，如45、40Cr、40MnB等。根据《柴油机设计手册》连杆材料的机械性能查得：40钢具有良好的机械性能，故连杆材料采用40钢。
40钢的性能参数如下：
抗拉强度：，屈服点：，冲击韧性：
伸长率：，收缩率：，，。
5.3 连杆的强度计算
5.3.1 连杆小头
1. 由衬套过盈配合及受热膨胀产生的应力：

式中 ——衬套压配过盈量；
——衬套与小头热膨胀不一致产生的过盈量，；
——连杆材料线膨胀系数，对于钢；
——衬套的线膨胀系数，对于青铜；
——连杆工作时温升，约100~130℃；
——泊桑比，；
——连杆材料的弹性模量，对于钢；
——衬套材料的弹性模量，对于青铜；
——衬套内径；
代入数据得：
由引起的小头应力
内表面：

外表面：

代入数据得：，
满足强度要求。
2. 由惯性力拉伸引起的小头应力

时

时

时

外表面：

内表面：

式中 ——活塞组的最大惯性力，；
——小头平均半径，；
——固定角，；
——小头壁厚，；
——小头宽厚；
——考虑衬套过盈配合影响的系数，；
——小头截面积，；
——衬套截面积，，一般；
——连杆材料弹性模量；
——衬套材料弹性模量。
由上式公式计算连杆小头内表面最大应力发生在，外表面最大应力发生在的固定截面处。
3. 由最大压缩力引起的应力

时

时

式中可以查表得
在固定截面处产生最大应力，外表面产生最大拉应力，内表面产生最大压应力。

代入数据得：；
满足要求。
4. 小头的安全系数

式中 ——材料的对称循环下的拉压疲劳极限；
——应力幅；
——平均应力；
——考虑表面加工情况的工艺参数，可查有关图表；
——角系数（敏感系数），；
——材料在对称循环下的弯曲疲劳极限；
——材料在脉冲循环下的弯曲疲劳极限，对于钢，。
循环最大应力
循环最小应力
应力幅
平均应力
代入数据得：
小头安全系数的许用值不小于1.5，所以符合要求。
5. 小头横向直径减小量：

式中 ——小头平均直径，；
——小头截面的惯性矩，
代入数据得：；
为保证活塞销与连杆衬套不致咬死，应使，所以符合要求。
5.3.2 连杆杆身
1. 杆身计算力：
最大拉伸力
最大压缩力
式中 m——为活塞组重量和位于计算截面以上那一部分连杆重量
2. 杆身中间截面I-I处的应力和安全系数
（1） 由引起的拉伸应力

（2） 由压缩和纵弯曲引起的合成应力

式中 ——杆身中间截面积；
——系数，，对于各种钢材；
——材料弹性极限；
——杆身中间截面对其垂直于摆动平面的轴线的惯性矩；
——杆身中间截面对其位于摆动平面的轴线的惯性矩。
（3） 应力幅和平均应力
在摆动平面内
，
在垂直于摆动平面内
，
（4） 在摆动平面和垂直于摆动平面内的安全系数、：

代入数据得：
3. 在杆身最小截面处II-II处的应力和安全系数
拉应力
压应力
按照与上述2步骤相同的算法，代入数据得：
；
杆身安全系数许用值在1.5~3.0范围内，所以校核合格。
5.3.3 连杆大头
1. 连杆大头盖受惯性力拉伸负荷

式中 ——螺栓中心线之间的距离；
、——连杆盖与轴瓦中央截面的惯性矩；
、——连杆盖和轴瓦的中央截面积；
——连杆盖计算截面的抗弯断面模数；
、、、——分别为活塞组、连杆组往复部分、连杆组旋转部分、连杆大头盖的重量。
——
2. 连杆大头横向直径减小值

代入数据得：
应小于轴承间隙的一半，故满足要求。
5.3.4 连杆螺栓的疲劳计算
1. 螺栓所受的总拉力：

式中 ——
——
——轴瓦宽度
——螺栓数量
2. 杆部最大应力：
杆部最小应力：
螺栓部分最大应力：
螺栓部分最大应力：
3. 应力幅：

4. 平均应力：

5. 杆部的应力循环

代入数据得：杆部：
螺纹部分：
强度条件：，所以符合要求。
式中 、——分别为螺栓所受的总拉力和预紧力；
、——分别为螺栓杆最小截面积和螺纹根部截面积；
——有效应力集中系数；
——工艺尺寸系数，差得取值为0.65；
——角系数（敏感系数），。

小结
《汽车发动机设计》课程设计是我们大学生涯毕业设计之前的最后一次课程设计，其难度和复杂度比以往课程设计都要强度大，是对之前专业知识的综合考核，并且内容更加深入细化，更有针对性，更贴近实际生产。
我们课程的内容是100kw柴油机连杆设计，在课程设计过程中先是熟悉设计对象的原理、构造，然后是进行设计计算对设计进行校核，再绘制设计图样，最后编制设计说明书。由于连杆的结构相对简单，工作量较少，整个过程我进行得都比较顺利，只是在连杆校核的过程中出现一点问题，主要原因是连杆的校核相对来说复杂很多，加之计算量相对较多，所以在校核过程中消耗了很长时间。 但在计算过程中学到了很多关于计算的小技巧，而且对计算的细心有了深刻的理解。
此次课程设计也学会了很多，比如绘图的耐心和毅力，还有细心程度。加深了对尺寸公差、形状公差和位置公差的理解和应用。一张一号和两张二号的工作量，让我有足够的时间去练习制图能力、重温各种工程制图的要求和标准，为我以后成为一名合格的工程技术人员打下了坚实的基础。
最后非常感谢罗老师对我的指导，我相信在以后的工作和学习中将受益匪浅。同时感谢帮助我的同学们。
参考文献
[1] 史绍熙．柴油机设计手册．北京：中国农业机械出版社，1984．
[2] 杨连生．内燃机设计．北京：中国农业机械出版社，1981．
[3] 唐增宝．机械设计课程设计．武汉：华中科技大学出版社，1999．
[4] 周龙保．内燃机学．北京：机械工业出版社，2005．
[5] 吴兆汉．内燃机设计．北京：北京理工大学出版社，1990．
[6] 沈维道．工程热力学．北京：高等教育出版社，2002．

附 录
附表1 主要参数
活塞行程s(mm)
活塞直径D(mm)
转速
n(r/min)
往复惯性质量
mj（kg）
压缩比
εc
燃烧室容积
Vc（L）
115
105
2500
1.032
17
0.0625
曲柄半径r(mm)
连杆长度L(mm)
曲柄半径比
λ
角速度ω
(rad/s)
进气压力
pa（MPa)
压力升高比
ρ0
57.5
191
0.3
261
1.6
1.6
多变指数
n1
多变指数
n2
额定功率
P（kW)
气缸总容积
（L）
排量
（L）
活塞平均速度
vm（m/s）
1.36
1.26
100
1.0625
4.0
9.58

附表2 运动学计算表
曲轴转角（o）
弧度（rad）
活塞位移（mm）
缸内体积（L）
缸内压强（MPa）
活塞速度（m/s）
活塞加速度（m/s2）
连杆摆角（o）
0
0.00
0.00
0.06
0.16
0.00
5123.31
0.00
5
0.09
0.28
0.06
0.16
1.70
5090.38
1.50
10
0.17
1.13
0.07
0.16
3.38
4992.27
2.99
15
0.26
2.53
0.08
0.16
5.02
4830.92
4.45
20
0.35
4.47
0.10
0.16
6.60
460954
5.89
25
0.44
6.92
0.12
0.16
8.09
4332.50
7.28
30
0.52
9.85
0.15
0.16
9.48
4005.23
8.63
35
0.61
13.22
0.18
0.16
10.75
3634.04
9.91
40
0.70
17.00
0.21
0.16
11.90
3226.01
11.12
45
0.79
21.13
0.25
0.16
12.90
2788.76
12.25

50
0.87
25.58
0.28
0.16
13.75
2330.29
13.29
55
0.96
30.28
0.32
0.16
14.45
1858.75
14.23
60
1.05
35.19
0.37
0.16
14.99
1382.25
15.06
65
1.13
40.25
0.41
0.16
15.37
908.67
15.78
70
1.22
45.41
0.46
0.16
15.60
445.44
16.38
75
1.31
50.63
0.50
0.16
15.67
-0.58
16.85
80
1.40
55.84
0.55
0.16
15.60
-423.33
17.19
85
1.48
61.00
0.59
0.16
15.39
-817.60
17.40
90
1.57
66.08
0.63
0.16
15.06
-1179.16
17.47
95
1.66
71.02
0.68
0.16
14.61
-1504.86
17.40
100
1.74

75.80
0.72
0.16
14.06
-1792.63
17.20
105
1.83
80.38
0.76
0.16
13.42
-2041.47
16.86
110
1.92
84.74
0.80
0.16
12.70
-2251.47
16.39
115
2.01
88.84
0.83
0.16
11.92
-2423.72
15.79
120
2.09
92.67
0.86
0.16
11.09
-2560.20
15.08
125
218
96.22
0.90
0.16
10.22
-2663.72
14.24
130
2.27
99.48
0.92
0.16
9.32
-2737.74
13.31
135
2.36
102.43
0.95
0.16
8.40
-2786.21
12.27
140
2.44
105.08
0.97
0.16
7.47
-2813.43
11.14
145
2.53
107.41
0.99
0.16
6.53
-2823.86
9.93
150
2.62
109.42
1.01
0.16
5.59
-2821.96
8.65
155
2.70
111.13
1.02
0.16
4.65
-2812.00
7.31
160
2.79
112.52
1.04
0.16
3.71
-2797.88
5.92
165
2.88
113.60
1.05
0.16
2.78
-2783.05
4.48
170
2.97
114.38
1.05
0.16
1.86
-2770.32
3.01
175
3.05
114.84
1.06
0.16
0.94
-2761.77
1.53
180
3.14
115.00
1.06
0.16
0.02
-2758.71
0.03
185
3.23
114.85
1.06
0.16
-0.90
-2761.56
-1.47
190
3.31
114.40
1.05
0.16
-1.82
-2769.92
-2.96
195
3.40
113.64
1.05
0.17
-2.75
-2782.54
-4.43
200
3.49
112.57
1.04
0.17
-3.68
-2797.33
-5.86
205
3.58
111.19
1.02
0.17
-4.61
-2811.53
-7.26
210
3.66
109.49
1.01
0.17
-5.55
-2821.72
-8.60
215
3.75
107.49
0.99
0.18
-6.49
-2823.98
-9.89
220
3.84
105.17
0.97
0.18
-7.43
-2814.08
-11.10
225
3.93
102.53
0.95
0.19
-8.37
-2787.55
-12.23
230
4.01
99.59
0.92
0.20
-9.29
-2739.93
-13.27
235
4.10
96.35
0.90
0.20
-10.19
-2666.92
-14.21
240
4.19
92.81
0.87
0.21
-11.06
-2564.54
-15.05
245
4.27
88.98
0.83
0.23
-11.89
-2429.32
-15.77
250
4.36
84.89
0.80
0.24
-12.68
-2258.42
-16.37
255
4.45
80.54
0.76
0.26
-13.39
-2049.82
-16.84
260
4.54
75.97
0.72
0.28
-14.04
-1802.40
-17.19
265
4.62
71.20
0.68
0.30
-14.59
-1516.05
-17.39
270
4.71
66.26