內燃機畢業設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，因此，內燃機行 業的發展對我國工業、交通運輸、農業、國 防建設以及人民生活都有 重大影響。 研究內燃機的目的和意義 在競爭激烈的 21世紀，內燃機面臨著更多方面的挑戰，在節約能源、燃料多樣化、提高功率、延長壽命、提高可靠性、降低排放和噪 聲、減輕質量、縮小體積、降低成本、簡化維護保養等方向上對內燃機 工藝要 求越來越高。天然氣、醇類、植物油及氫等新型燃料將為內燃機增添新 活力 ,而內燃機電子控制技術在提高品質 同時也延長了內燃機行業的 “ 生命 ” 。新材料與工藝 技術革命 ,為 21世紀內燃機發展產生了新 推動力。 21 世紀的內燃機 ,將會在經濟發展和社會進步上發揮更重要的作用。 因此，研 究該課題 對內燃機行業的發展 具有重要意義。 內燃機簡介 內燃機，是一種動力機械，它是通過燃料在機器內燃燒，并將其釋放出來的熱能直接轉化為動力的熱力發動機。 廣義上的內燃機不僅僅包括往復活塞式內燃機、旋轉活塞式發動機與自由活塞式發動機，還包括旋轉葉輪式燃氣輪機、噴氣式發動機等，但通常所說的內燃機是活塞式內燃機。 活塞式內燃機以往復活塞式最普遍。活塞式內燃機將燃料和空氣混合，在氣缸內燃燒，釋放出的熱能使氣缸內產生高溫高壓的燃氣。燃氣膨脹推動活塞做功，再通過曲柄連桿機構將機械能輸出，驅動機械工作。 內燃 機的分類 內燃機的分類方法很多，按照不同的分類方法可以把內燃機分成不同的類型，下面讓我們來看看內燃機是怎樣分類的。 四川理工學院畢業設計（論文 ） 2 內燃機按照所使用燃料的不同可 分為汽油機和柴油機。使用汽油為燃料的內燃機稱為汽油機；使用柴油機為燃料的內燃機稱為柴油機。汽油機與柴油機比較各有特點；汽油機轉速高，質量小，噪音小，起動容易，制造成本低；柴油機壓縮比大，熱效率高，經濟性能和排放性能都比汽油機好。 按照行程分類 內燃機按照完成一個工作循環所需的行程數可分為四行程內燃機和二行程內燃機。把曲軸轉兩 圈 (720176。 )，活塞在氣缸內上下往復運動四個行程，完成一個工作循環的內燃機稱為四行程內燃機；而把曲軸轉一圈 (360176。 )，活塞在氣缸內上下往復運動兩個行程，完成一個工作循環的內燃機稱為二行程內燃機。汽車發動機廣泛使用四行程內燃機。 內燃機按照冷卻方式不同可以分為水冷發動機和風冷發動機。水冷發動機是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進行循環的冷卻液作為冷卻介質進行冷卻的；而風冷發動機是利用流動于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質進行冷卻的。水冷發動機冷卻均勻，工作可靠， 冷卻效果好，被廣泛地應用于現代車用發動機。 內燃機按照氣缸數目不同可以分為單缸發動機和多缸發動機。僅有一個氣缸的發動機稱為單缸發動機；有兩個以上氣缸的發動機稱為多缸發動機。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發動機。現代車用發動機多采用四缸、六缸、八缸發動機。 內燃機按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式。單列式發動機的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發動機把氣缸排成 兩列，兩列之間的夾角 180176。 (一般為 90176。 )稱為 V型發動機，若兩列之間的夾角 =180176。稱為對置式發動機。 四川理工學院畢業設計（論文 ） 3 內燃機按照進氣系統是否采用增壓方式可以分為自然吸氣 (非增壓 )式發動機和強制進氣 (增壓式 )發動機。汽油機常采用自然吸氣式；柴油機為了提高功率有采用增壓式的。 單缸內燃機介紹 單缸內燃機是所有內燃機中最簡單的一種，只有一個氣缸，是發動機的基本形式。 單缸發動機工作時，曲軸每轉過一圈（二沖程）或者兩圈（四沖程），氣缸內部的混合氣體點火燃燒一次，從聲音和振動上能明顯感覺到發動機的工作時斷續的。 如果從工作的連貫性來看，單缸發動機工作不平衡，轉速波動比較大，容易熄火。但是它的結構簡單，制造成本低，維護容易，是中低檔小型摩托車用發動機的首選。 和同排量的多缸發動機相比，單缸發動機工作時只有一套機件在運轉，因此致使運動件的慣性力得不到抵消，所以振動較大。轉速越高，振動越明顯。還有，單缸發動機運動件的尺寸較大，不利于發動機提高轉速，并且隨著發動機的排量增加而更加明顯。因此單缸發動機排量越大， 升功率越小。 由于單缸發動機結構較簡單，與同排量的多缸發動機相比，具有重量輕，結構尺寸小的特點，使用單缸發動機有利于減輕整車的重量，所以提高了整車的操控的靈活性。 采用發動機橫向布置時，曲軸旋轉的陀螺效應會阻礙摩托車側傾轉彎，曲軸越重這種阻力 也就 越大。由于單缸 發動機 曲軸短，陀螺效應相對要低些 ，所以左右側傾輕便。駕駛 員 會感覺方向把 較 輕便。 由于單缸 發動機 有以上 特點，所以， 250CC 以上的越野摩托車多采用單缸發動機 ，此外超級運動摩托車 大都 也 裝用單缸 發動機 。在普通 的 摩托車中，一般 125CC 以下 小型摩托 車大都采用 單缸發動機。 PRO/Engineer 的介紹 四川理工學院畢業設計（論文 ） 4 PRO/Engineer 的簡介 PRO/Engineer是一套由設計至生產的機械自動化軟件，是新一代的產品造型系統，是一個參數化、基于特征的實體造型系統，并且具有單一數據庫功能。 1).真實 3D模型 在 PRO/E中，設計出的模型是真實的 3D模型，彌補了傳統面結構、線結構的不足。這些 3D實體模型除了可將用戶的設計思想以最真實的模型在計算機上表現出來之外，借助系統參數，用戶還可隨時計算出產品的體積、面積、重心重量、慣性大小 等等，以了解產品的真實性，并可進一步的組建裝配等的運算。我們在產品設計過程中，可隨時掌握以上重點，設計物理參數，并減少許多人為的計算。 2).以特征作為設計的單位 PRO/E的特征方式是基于人性化的設計，初次使用 PRO/E的人會對特征感到親切， PRO/E中正是以最自然的思維方式從事設計工作，如孔、開槽、做成圓角等均被視為零件設計的基本特征，除了充分掌握設計思想之外，還在設計過程中加入實際的制造思想，也正是因為以此特征作為設計的單元，因此可以隨時對特征做合理的變化。不違反幾何原理的順序調整、插入、刪除、重新定 義等修正動作。 3).單一數據庫 在 PRO/E中可由 3D實體模型產生 2D工程圖，而且自動標示工程圖尺寸。不論在 3D還是 2D圖形上做尺寸修改，其相關的 2D圖形或 3D實體模型均自動修改，同時組合、制造等相關設計也自動修改，這樣可以確保數據的正確，并避免反復修正所耗費的時間，由于采用單一數據庫，提供了所謂雙相關聯性的功能，這種功能也正符合現代產業中同步工程的思想。 4).參數式設計 配合單一數據，所有設計過程中所使用的尺寸、參數都在數據庫中，修改CAD模型及工程圖不再是一件難事，設計者只要更該 3D零件的尺寸，則工 程圖、組合、模具等就會依照尺寸的修改做幾何形狀的變化，以達到涉及修改工作的一致，避免發生人為改圖的疏露情形，減少了許多人為改圖的時間和精力消耗。也正因有參數的設計，用戶才可以運用強大的數學運算方式，建立各尺寸參數間的關系，使得模型可自動計算出應有外型，減少尺寸修改的繁瑣過程，并減少錯誤四川理工學院畢業設計（論文 ） 5 發生。 Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統的主要部分，其中功能包括參數化功能定義、實體零件及組裝造型，三維上色實體或線框造型棚完整工程圖產生及不同視圖，其中三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉。 PRO/Engineer是一個功能定義系統，即造型是通過各種不同設計專用功能來實現，其中包括：筋（ Ribs）、槽（ Slots）、倒角（ Chamfers） 和抽空（ Shells）等，采用這種手段建立形體，對于工程師來說這顯得更自然、更直觀，無需采用復雜的幾何設計方式。這系統的參數比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象別的系統是直接指定固定數值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間關系，任何一個參數改變，其它相關的特征也自動修正。這種功能使修改更為方便，可令設計優化更趨完美。造型不單可以在屏幕顯示，還可以傳送到繪圖 機上或一些支持 Postscript格式的彩色打印機上。 PRO/Engineer還可輸出三維和二維圖形于其他應用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這些都是通過標準數據交換格式來實現的。 使用者可以自由配置 PRO/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語言編程，以增強軟件功能。它在單用戶環境下，即沒有任何附加模塊，具有大部分的設計能力，組裝能力和工程制圖的能力，不包括 ANSI， ISO， DIN或 JIS標準，并且支持符合工業標準的繪圖儀和黑白及彩色打印機的二維和三維圖形輸出。PRO/Engineer功能如下 ： 1). 特征驅動（如：凸臺、槽、倒角、腔、殼）。 2). 參數化（參數 =尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件）。 3). 通過零件的特征值之間，載荷 /邊界條件與特征參數之間（如表面積）的關系進行設計。 4).支持大型、復雜組合件設計 (規則排列的系列組件，交替排列， PRO/E的各種能用零件設計的程序化方法 )。 5） .貫穿所有應用的完全相關性，即任何一個地方的變動都將引起與之有關的每個地方的變動。其它輔助模塊將進一步提高擴展 Pro/ENGINEER 基本功能。 PRO/Engineer 研究 意義 PRO/E 是三維實體建模與分析軟件當中性能非常出色的一款軟件。使用PRO/E，可以實現機械零部件實體建模、虛擬裝配、運動仿真、強度分析等工作，四川理工學院畢業設計（論文 ） 6 具有直觀、便捷等的特點，是現代機械設計中非常重要的設計工具。在進行運動與強度分析工作中，應該切實理解軟件所適應的工作條件，否則得到不正確的結果。在當前 PRO/E 研究基礎上，還可在下列領域加強研究，以更好的讓 PRO/E為機械設計領域服務。 PRO/Engineer 特點 使用 PRO/E，可以很大程度簡化機械產品的設計開發過程，大幅度縮短產品開發的周期， 大量減少產品開發費用及成本，明顯提高產品的質量和產品的系統級性能獲得更加優化和創新的設計產品。 PRO/E不僅僅是計算機技術在工程領域的成功應用，更是一種全新的機械產品的設計理念。一方面和傳統的仿真分析相比，傳統的仿真一般是針對單個子系統的仿真，而 PRO/E是強調整體的優化設計，它通過虛擬整機與虛擬環境耦合，對產品多種設計方案進行測試、評估，并不斷改進設計的方案，直到獲得更優的整機性能。 四川理工學院畢業設計（論文 ） 1 第二章 內燃機結構及工作原理 單缸內燃機構造及工作原理 構造 發動機是一種由許多機構和系統組成 復雜機器。無論是汽油機，還是柴油機；無論是四行程發動機，還是二行程發動機；無論是單缸發動機，還是多缸發動機。要完成能量轉換 ，實現工作循環，保證長時間連續正常工作，都必須具備以下一些機構 系統。 1） .曲柄連桿機構 曲柄連桿機構是發動機實現工作循環，完成能量轉換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃氣壓力在氣缸內作直線運動，通過連桿轉換成曲軸的旋轉運動，并從曲軸對外輸出動力。而在進氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉運動轉化 成活塞的直線運動。 2） .配氣機構 配氣機構的功用是根據發動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內排出，實現換氣過程。配氣機構大多采用頂置氣門式配氣機構，一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅動組組成。 3） .燃料供給系統 汽油機燃料供給系的功用是根據發動機的要求，配制出一定數量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內排出到大氣中去；柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。 柴油 機是以柴油為燃料。由于柴油的蒸發性和流動性都比汽油差，因此柴油機不能像汽油機那樣在汽缸外部形成可燃混合氣。柴油機的混合氣只能在氣缸內部形成，即在接近壓縮行程終點時，通過噴油器把柴油噴入氣缸內。 四川理工學院畢業設計（論文 ） 2 柴油機燃油供給系統包括噴油泵、噴油器和調速器等主要部件及燃油箱、輸油泵、油水分離器、燃油濾清器、噴油提前器和高、低壓油管等輔助裝置 。 4） .潤滑系統 潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾 清器和一些閥門等組成。 5） .冷卻系統 冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去，保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作。水冷發動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節溫器等組成。 6） .點火系統 在汽油機中，氣缸內的可燃混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內。能夠按時在火花塞電極間產生電火花的全部設