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目次1

第1章 汽车用发动机总布置设计1

1.1 汽车用发动机总布置设计的一般程序1

1.1.1 编制发动机设计任务建议书1

1.1.2 整机总布置方案设计和技术设计1

1.1.3 工作图设计21

1.1.4 零部件的试制和整机装配21

1.1.5 试验阶段22

1.1.7 CA488发动机结构简介23

1.1.6 设计确认阶段23

1.2 中、重型车发动机的设计要求、主要指标和结构参数31

1.2.1 设计要求31

1.2.2 主要指标35

1.2.3 发动机的主要结构参数39

1.2.4 CA6102型汽油机简介42

1.2.5 CA6110柴油机简介43

第2章 固定零件设计45

2.1 机体设计45

2.1.1 概述45

2.1.2 机体结构型式的选择45

2.1.3 机体基本尺寸的确定47

2.2.1 气缸、气缸套的工作环境和设计要求56

2.2.2 气缸套的分类和结构特点56

2.2 气缸和气缸套设计56

2.2.3 气缸套的磨损特性58

2.2.4 气缸套的材料59

2.2.5 气缸套的加工工艺和表面热处理60

2.2.6 湿缸套穴蚀的防止61

2.3 气缸盖设计62

2.3.1 气缸盖的工作情况及设计要求62

2.3.4 气缸盖的结构设计63

2.3.2 气缸盖的分类及特点63

2.3.3 气缸盖的材料63

2.4 气缸垫设计78

2.4.1 气缸垫的工作情况及设计要求78

2.4.2 气缸垫结构对机体、气缸盖和气缸套的设计的要求79

2.4.3 气缸垫结构型式和材料81

2.4.4 气缸垫有关尺寸的选择与确定82

2.4.5 气缸垫的细节设计83

2.4.6 气缸垫的静力计算84

3.1.2 曲轴的工作条件和设计要求86

3.1.1 设计步骤86

3.1 概述86

第3章 曲轴设计86

3.2 曲轴的结构设计87

3.2.1 结构型式87

3.2.2 曲轴主要尺寸比例88

3.2.3 若干结构设计细节90

3.3 曲轴的材料93

3.4 曲轴表面强化方法93

3.5 曲轴强度计算95

3.5.1 连续梁计算方法简介95

3.5.2 曲轴的有限元分析97

3.6 曲轴的疲劳强度试验103

3.7 曲轴系统的扭转振动103

3.7.1 引言103

3.7.2 曲轴扭转振动系统的简化104

3.7.3 自由振动的计算111

3.7.4 强迫振动的计算122

3.7.5 减振器的设计130

3.7.6 扭振试验137

3.8 发动机的平衡137

3.8.1 概述137

3.8.2 平衡分析方法138

3.8.2.1 直列发动机的平衡分析139

3.8.2.2 V型发动机的平衡分析141

3.8.3 曲轴轴系平衡块的布置方案144

3.8.4 辅助平衡机构的设计148

3.8.5 影响发动机的实际平衡的诸因素150

第4章 连杆组设计153

4.1 连杆设计153

4.1.1 连杆的工作情况153

4.1.2 连杆的设计要求153

4.1.3 连杆的设计过程154

4.1.5 连杆的工艺要求156

4.1.4 连杆材料156

4.1.6 连杆结构设计157

4.2 连杆螺栓设计172

4.2.1 连杆螺栓的工作负荷与预紧力172

4.2.2 连杆螺栓的应力及安全系数计算178

4.2.3 连杆螺栓的松脱机理180

4.2.4 连杆螺栓连接的防松方法180

4.2.5 连杆螺栓设计182

4.2.6 提高连杆螺栓的疲劳强度182

5.1 活塞设计184

5.1.1 活塞的工作条件和设计要求184

第5章 活塞组设计184

5.1.2 活塞结构设计186

5.1.3 活塞材料207

5.1.4 活塞毛坯成型方法209

5.1.5 活塞加工211

5.1.6 活塞表面处理211

5.1.7 活塞光弹应力分析211

5.1.8 活塞有限元计算216

5.2.1 活塞销的工作情况和设计要求221

5.2 活塞销设计221

5.2.2 活塞销结构设计237

5.2.3 活塞销的强度与刚度计算238

5.2.4 活塞销的材料和工艺238

5.2.5 典型活塞销设计要求示例239

5.3 活塞环设计239

5.3.1 活塞环的工作情况和设计要求239

5.3.2 活塞环的断面形状及结构特点242

5.3.3 活塞环的尺寸参数244

5.3.4 活塞环计算249

5.3.5 活塞环组的匹配256

5.3.7 活塞环材料、成型方法及表面处理257

5.3.6 美国福特公司对活塞环设计参数的推荐值257

5.3.8 活塞环的发展趋势261

5.3.9 ISO及美国NEPMA公司的活塞环尺寸参数表263

第6章 轴承设计270

6.1 概述270

6.1.1 轴承设计的一般步骤270

6.1.2 轴承设计中要考虑的主要问题270

6.2 轴承材料270

6.2.1 发动机对轴承材料的主要要求270

6.2.2 轴承减摩合金材料270

6.3.2 轴瓦的弹张量274

6.3.3 瓦口削薄量274

6.3.1 轴承宽度274

6.3 轴承结构设计274

6.3.4 油槽和润滑油孔275

6.3.5 定位与安装276

6.3.6 轴瓦表面的几何形状276

6.3.7 轴瓦厚度277

6.3.8 轴承间隙277

6.3.9 止推轴承279

6.3.10 轴瓦过盈度的确定280

6.3.11 轴瓦过盈度计算的一般步骤281

6.4.1 轴心轨迹计算的基本原理与方法282

6.4 轴心轨迹的计算简介282

6.4.2 摩擦及温升计算283

6.4.3 轴心轨迹计算在发动机设计中的应用283

6.5 轴承主要失效形式及对策284

第7章 配气机构286

7.1 总体布置和设计要求286

7.1.1 概述286

7.1.2 总体布置286

7.1.3 配气相位选定288

7.1.4 气门通路的气体通过能力核算288

7.2 气门组件设计290

7.2.1 气门设计291

7.2.2 气门座和气门导管设计295

7.2.3 气门弹簧设计296

7.2.4 气门弹簧座和锁块设计302

7.2.5 气门杆油封设计303

7.2.6 设计实例:CA6110柴油发动机配气机构动态校核303

7.3 凸轮轴及机构传动件设计305

7.3.1 凸轮轴设计305

7.3.2 挺柱和液压挺柱设计307

7.3.3 推杆设计308

7.3.4 摇臂设计310

7.4 凸轮轴传动设计311

7.4.1 齿轮传动设计312

7.4.2 链条传动设计312

7.4.3 齿型皮带传动设计315

7.5 配气机构运动学计算315

7.5.1 平面挺柱凸轮机构315

7.5.2 滚轮挺柱凸轮机构316

7.5.3 气门运动规律320

7.6 配气凸轮设计323

7.6.1 配气凸轮设计准则323

7.6.2 配气凸轮型线设计参数选定324

7.6.3 凸轮型线常用数学类型325

7.6.4 凸轮型线校核计算333

7.6.5 凸轮型线优化设计335

7.7 配气机构动力学计算336

7.7.1 单质量系统动力学计算336

7.7.2 多质量系统动力学计算338

7.8 可变配气机构设计342

7.8.1 可变配气机构的效益及机构分析342

7.8.2 在CA488汽油机上开发的可变配344

气相位机构344

8.1.2 润滑系统的组成350

8.1.1 对润滑系统的要求350

8.1 概述350

第8章 发动机润滑系统350

8.1.3 润滑系统的设计351

8.1.4 润滑系统的主要参数选择352

8.2 机油系的设计和选择353

8.2.1 机油系的种类353

8.2.2 齿轮泵的设计与计算353

8.2.3 转子式机油泵的设计357

8.3.1 机油滤清器的功能和对它的要求361

8.3 机油滤清器的设计和选择361

8.2.4 机油泵的限压阀361

8.3.2 机油滤清器的分类362

8.3.3 全流纸芯机油滤清器的设计和选择363

8.3.4 离心式机油滤清器的选择367

8.3.5 其它机油滤清器简介369

8.4 机油冷却器设计370

8.4.1 概述370

8.4.2 板翅式机油冷却器的结构特点371

8.4.3 拔翅式机油冷却器的选型设计及传热量的理论计算372

8.4.7 板翅式机油冷却器加工工艺及焊接技术376

8.4.6 板翅式机油冷却器材料的选用376

8.4.4 板翅式机油冷却器单元体数的选择376

8.4.5 板翅式机油冷却器“Z”型和“H”型结构的选择376

8.4.8 机油冷却器的台架性能试验377

8.5 机油盘、机油标尺、机油收集器、曲轴箱通风系统设计379

8.5.1 机油盘设计要点379

8.5.2 机油标尺设计要点380

8.5.3 机油收集器设计要点380

8.5.4 曲轴箱通风系统设计要点380

9.1 概述383

9.2 空气含尘量及发动机磨损383

第9章 空气滤清器383

9.3 过滤机理384

9.3.1 离心分离384

9.3.2 机械过滤384

9.3.3 粘性吸附384

9.3.4 静电沉析384

9.4 空气滤清器的性有385

9.4.1 流量—阻力特性385

9.4.2 滤清效率385

9.4.3 储灰能力385

9.5 空气滤清器的典型结构386

9.5.1 粗滤器386

9.5.2 油浴式空气滤清器387

9.5.3 湿式空气滤清器388

9.5.4 干式空气滤清器388

9.5.5 复合式空气滤清器388

9.5.6 自动恒温空气滤清器389

9.6 空气滤清器的设计计算392

9.6.1 进气滤清系统的设计要点392

9.6.2 空气滤清器总体方案的确定392

9.6.3 计算空气流量392

9.6.4 粗滤器设计392

9.6.6 油浴式空气滤清器主要技术参数394

9.6.5 滤芯设计394

第10章 燃料供给系统396

10.1 柴油机燃料供给系统396

10.1.1 概述396

10.1.2 柴油机燃料喷射系统396

10.1.3 柴油箱与柴油管路419

10.1.4 柴油车油门操纵机构及断油机构421

10.2 燃油滤清器423

10.2.1 柴油滤清器423

10.2.2 汽油滤清器426

11.1.2 冷却系结构432

11.1.1 冷却系的功能及要求432

11.1 概述432

第11章 冷却系432

11.1.3 冷却系重要总成的选型及设计要点433

11.2 散热器设计436

11.2.1 散热器发展趋势436

11.2.2 散热器技术要求438

11.2.3 散热器设计程序440

11.2.4 散热器设计的基础参数440

11.2.5 散热器结构型式、参数及材料设计442

11.2.6 散热器设计计算实例449

11.3.1 概述453

11.3 水泵设计453

11.3.2 离心式水泵的结构特点454

11.3.3 水泵的性能参数454

11.3.4 水泵应用范围和基本尺寸计算457

11.3.5 水泵设计中的注意事项462

11.3.6 水泵性能换算462

11.4 风扇设计463

11.4.1 概述463

11.4.2 风扇结构型式及其特点463

11.4.5 风扇的无因次参数465

11.4.4 风扇的主要性能参数465

11.4.3 风扇材料465

11.4.6 风扇性能换算466

11.4.7 风扇设计方法467

11.4.8 风扇叶片强度及风扇的平衡计算471

11.4.9 风扇安装条件对风扇性能的影响472

附录 风扇主要结构参数表473

第12章 汽油喷射系统474

12.1 概述474

12.1.1 汽油喷射的发展历史474

12.1.2 汽油喷射系统的分类477

12.2 机械式汽油喷射系统479

12.2.1 K型汽油喷射系统的结构与基本工作原理480

12.2.2 K型系统主要组成部件及功能480

12.2.3 K-E型汽油机喷射系统的结构和工作原理485

12.3 电子控制汽油喷射系统487

12.3.1 电子控制汽油喷射系统的原理489

12.3.2 燃料系统500

12.3.3 空气系统500

12.3.4 控制系统500

12.3.5 电控系统的控制方案501

12.4.1 喷油器508

12.4 电子控制汽油喷射系统的传感器和执行元件508

12.4.2 燃油泵512

12.4.3 压力调节器514

12.4.4 进气管压力传感器515

12.4.5 空气流量传感器515

12.4.6 节流阀位置传感器521

12.4.7 发动机转速、曲轴位置传感器522

12.4.8 氧传感器524

12.4.9 温度传感器526

12.4.10 爆震传感器526

12.5.1 控制系统的组成528

12.5 点火控制528

12.5.2 点火时间的控制529

12.6 怠速转速的控制530

12.6.1 怠速转速控制(ISC)系统的构成530

12.6.2 怠速转速的反馈控制531

第13章 车用柴油机废气涡轮增压532

13.1 废气涡轮增压的主要型式及增压器选型532

13.1.1 废气涡轮增压系统的分类532

13.1.2 废气涡轮增压器的基本结构533

13.1.3 涡轮增压器的基本参数及应用名词术语535

13.1.4 选择增压器的基本原则536

13.1.5 涡轮增压器的具体选择方法537

13.2 脉冲增压系统排气能量的利用539

13.2.1 脉冲能量的利用539

13.2.2 影响排气能量利用的主要因素539

13.2.3 排气系统的设计543

13.2.4 排气管结构尺寸的确定544

13.3 柴油机与涡轮增压器的匹配计算547

13.3.1 车用增压柴油机匹配运行点的选择547

13.3.2 柴油机增压匹配计算547

13.3.3 柴油机与增压器性能匹配的调整552

13.4.1 机械负荷554

13.4 柴油增压后应注意的几个问题554

13.4.2 热负荷555

13.4.3 增压柴油机的低速动力性556

13.4.4 加速性557

13.5 柴油机高原增压559

13.5.1 高原气候条件与海拔高度的关系559

13.5.2 随海拔升高发动机性能的变化561

13.5.3 增压柴油机高原性能预测563

13.6 柴油机增压中冷及中冷器设计566

13.6.1 柴油机增压中冷的优点566

13.6.2 中冷系统的基本型式566

13.6.3 中冷器冷却芯子的结构型式567

13.6.4 中冷器的基本参数569

13.6.5 中冷器基本计算方法及计算步骤570

13.6.6 中冷器阻力的计算572

附录577

附录1 增压匹配计算程序577

附录2 单位换算表578

附录3 气体的物性参数579

附录4 几种材料的密度、导热系数、比热容和热扩散率580

附录5 饱和水的物性参数581

附录6 增压压力变化的原因及相关参数变化582

附录7 中冷器翅片参数表583

附录8 国外几种典型的径流涡轮增压器技术数据585

附录9 美国Garrett公司T系列增压器流量范围及增压器外形尺寸585

附录10 美国Garrett TO4B和T10型涡轮增压器压气机特性曲线591

附录11 美国Garrett GT系列新一代增压器产品流量范围592

附录12 德国K.K.K公司K系列增压器流量图和K27增压器压气机特性曲线593

附录13 英国Holset公司H系列增压器流量范围595

附录14 日本三菱重工业公司TD系列增压器主要参数表和流量及配机范围597

附录15 国产增压器性能表、安装尺寸及GJ70A、GJ70C、J80-Y压气机特性曲线598

附录16 几种国外增压柴油机系统例图605

附录17 几种中冷器外形图613

附录18 CA6110系列增压和增压中冷柴油机横剖面图及性能曲线616

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