《汽车发动机设计 第2册》

目 录3

第三篇 发动机总体及主要零部件的设计3

7汽车发动机设计总论3

7.1 汽车发动机的设计要求和技术指标3

7.1.1对汽车发动机的要求3

7.1.2发动机的技术参数与评价指标8

7.2汽车发动机的主要结构型式与主要结构参数14

7.2.1发动机的结构型式14

7.2.2发动机的主要结构参数20

7.3设计和研制发动机的一般过程和方法23

7.3.1研制发动机的一般过程24

7.3.2设计的优化和优化方法28

7.3.3计算机辅助设计（CAD）32

8发动机材料34

8.1选材的基本原则34

8.1.1材料的使用性能与选材34

8.1.2材料的工艺性能与选材36

8.1.3经济性与选材39

8.2磨损失效与选材39

8.2.1磨损失效的主要形式40

8.2.2影响发动机零件磨损的因素41

8.2.3抑制磨损的选材原则43

8.2.4表面处理技术43

8.3发动机常用材料45

8.3.1钢49

8.3.2铸铁53

8.3.3铝合金58

8.3.4其它材料60

9发动机的热负荷67

9.1概述67

9.1.1机件的受热与可靠性耐久性67

9.1.2发动机的热负荷68

9.2高温燃气与壁面间的换热过程69

9.2.1燃气与壁面间的对流换热69

9.2.2燃气与壁面间的辐射换热72

9.2.3燃气与壁面间的瞬时综合换热系数73

9.2.4燃气与壁面间的等效稳态换热过程与平均等效燃气温度75

9.2.5影响燃气与壁面间换热的主要因素77

9.3壁面与冷却介质间的换热过程78

9.3.1壁面与冷却水间的对流换热78

9.3.2肋化表面与空气间的对流换热79

9.4机件的传热过程与热负荷84

9.4.1典型气缸壁的稳态传热过程和稳态热负荷84

9.4.2复杂结构机件的稳态传热过程86

9.4.3过渡过程中机件的传热与低频热负荷87

9.4.4机件受热表面的循环温度波动与高频热负荷90

9.5发动机受热机件的温度状况93

9.5.1发动机的整体传热过程与温度状况93

9.5.2活塞组件的温度状况94

9.5.3气门的温度状况99

9.5.4气缸与缸盖的温度状况101

9.6.1热负荷与热流量的关系106

9.6热负荷与传热热流量106

9.6.2受热机件表面的局部热流量107

9.6.3发动机的整体散热量109

9.6.4绝热、低散热概念与热负荷110

9.7发动机设计中热负荷问题的处理113

9.7.1发动机机件热负荷的分析方法114

9.7.2主要受热件的结构设计和结构处理117

9.7.3发动机及其主要机件热负荷承受能力的考验120

10活塞组件122

10.1概述122

10.2活塞的结构型式与材料124

10.2.1结构型式及主要尺寸比例124

10.2.2活塞铝合金材料127

10.3活塞的传热结构与导向结构132

10.3.1活塞的传热结构132

10.3.2活塞的导向结构135

10.3.3活塞热负荷和热应力的有限元分析141

10.4.1活塞销的刚度及尺寸144

10.4活塞的传力结构与活塞销144

10.4.2活塞的传力结构149

10.4.3活塞销的结构与材料150

10.5活塞的密封结构与活塞环152

10.5.1气环及活塞头部环槽、环岸的设计152

10.5.2油环及活塞上的泄油通道162

10.5.3活塞环和气缸的磨损及材料164

11.1概述172

11连杆组件172

11.2连杆的结构设计174

11.2.1连杆的结构型式和基本尺寸174

11.2.2连杆螺栓的设计与计算176

11.2.3连杆体和连杆盖179

11.3连杆的应力和变形的计算182

11.3.1连杆的简化解析计算法182

11.3.2连杆的有限元分析189

12.1概述193

12曲轴193

12.2曲轴的结构设计194

12.2.1结构型式与材料194

12.2.2主要尺寸比例196

12.2.3若干结构设计细节199

12.3曲轴的应力和变形的计算203

12.3.1 曲轴疲劳强度的近似计算203

12.3.2*连续梁法计算名义应力213

12.3.3曲轴的有限元分析218

13轴承223

13.1概述223

13.2轴承材料224

13.2.1对发动机用轴承材料的主要要求224

13.2.2轴承减摩合金材料225

13.3轴承的结构设计229

13.3.1若干结构细节229

13.3.2轴瓦主要尺寸及过盈度的确定232

13.4.1承载油膜的形成238

13.4轴承润滑与摩擦的计算238

13.4.2轴心轨迹计算方法简介241

13.4.3摩擦及温升计算243

14发动机机体246

14.1机体结构的强度与刚度问题246

14.1.1机体的受力情况与强度、刚度要求246

14.1.2机体的主要结构型式与尺寸247

14.1.3机体的结构强度与刚度设计251

14.2.1缸垫的压紧与缸垫的密封结构257

14.2机体中的密封问题257

14.2.2曲轴箱曲轴伸出端的密封259

14.3缸体和缸盖的冷却结构261

14.3.1水冷缸体、缸盖的冷却结构261

14.3.2风冷缸体、缸盖的冷却结构264

14.4机体的结构与噪声268

14.4.1发动机噪声的来源及其性质268

14.4.2机体结构对噪声的影响以及低噪声机体结构272

15.1.1气门机构的主要设计要求277

15.1有关气门机构总布置的一些问题277

15气门机构277

15.1.2气门的布置及气门机构的类型278

15.1.3凸轮轴的传动机构281

15.1.4气门通过能力与配气相位283

15.2气门机构的运动学与动力学286

15.2.1下置凸轮轴式气门机构的运动学286

15.2.2顶置凸轮轴式气门机构的运动学297

15.2.3作用于气门机构中的力303

15.2.4气门机构动力学305

15.3 凸轮型线和气门弹簧的设计315

15.3.1概述315

15.3.2若干典型的凸轮型线317

15.3.3气门弹簧327

15.3.4凸轮－从动件接触应力及油膜厚度的计算330

15.4气门机构主要零部件的结构与材料332

15.4.1气门、气门座与导管332

15.4.2凸轮轴、挺柱、摇臂336

参考文献343