柴油機氣缸蓋設(shè)計開題報告

1、XXXX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告（學(xué)生填表）學(xué)院： XXXXXXXX XXXX年 XX 月 XX 日課題名稱三缸機柴油機設(shè)計（缸蓋）學(xué)生姓名XXX專業(yè)班級XXX課題類型工程設(shè)計指導(dǎo)教師XXX職稱教授課題來源生產(chǎn)1. 設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義柴油機與汽油機相比熱效率高，可降低油耗20%30%，同時其在低速時扭矩大，動力性、加速性好。柴油機的普遍轉(zhuǎn)速低，故磨損等小，使用壽命長1。此外，由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油機壓縮比很高，因此，柴油機在配套使用中將更進一步顯示出其優(yōu)越性 2。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，能源消耗速度加快，大氣污染，環(huán)境污染加劇。對于內(nèi)燃機行業(yè)，這兩大問題也相當重要。

2、所以需要對提高對能源的利用，同時對排放污染物的成分及含量加以控制3。三缸發(fā)動機卻比較好的結(jié)合其他動力系統(tǒng)，達到能源的高效利用。本次設(shè)計的是小型柴油機。該柴油機為三缸、直噴式燃燒室，標定功率為20kw。與直噴式燃燒室對應(yīng)的是分隔式燃燒室。由于相對于分隔式燃燒室，直噴式具有結(jié)構(gòu)簡單，燃燒迅速，對轉(zhuǎn)速變化比較敏感，排放中微粒含量低。所以采用直噴式能夠提高經(jīng)濟性、降低燃油消耗率，其較小的表面積與體積比使得散熱損失小，冷啟動性能好，沒有分隔式中的流動損失4。三缸柴油機相對于四缸機而言機體長度要小，在采用相同的材料的情況下，就減少了發(fā)動機的重量，對發(fā)動機的加速性能有一定的提升；另外三缸機更利于混合動力的使

3、用，可以更充分的利用發(fā)動機所輸出的功，與相同小排量的其它發(fā)動機相比，經(jīng)濟性要好；同時三缸機的使用可以減少摩擦功，降低泵氣損失，進而提高發(fā)動機的有效功率；缸蓋上有進排氣氣道，水道等等。缸蓋氣道的性能影響著柴油機的動力性，根據(jù)自然吸氣的特點，最大限度多進氣，多排氣，從結(jié)構(gòu)上考慮，主要是氣道的布置及結(jié)構(gòu)能降低流動損失，同時不影響進氣渦流的形成及質(zhì)量5。進氣渦流的質(zhì)量影響著燃燒室中可燃混合氣的形成質(zhì)量，進而影響燃燒質(zhì)量，影響發(fā)動機的動力性。而進氣渦流的性能會增大進氣阻力損失。在缸蓋上的“鼻梁區(qū)”是熱負荷比較高的地方，應(yīng)力比較集中。缸蓋中水道的布置不僅僅要考慮水道結(jié)構(gòu)對水的流動性的影響，保證水的正常循環(huán)

4、，同時要注意對“鼻梁區(qū)”的冷卻，避免“鼻梁區(qū)”的破裂。水道的布置不僅要利于發(fā)動機的正常工作，還要能保證發(fā)動機的壽命4。2. 國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述目前,柴油機技術(shù)發(fā)展的重點是加快開發(fā)與配套主機更加適應(yīng)的節(jié)能、節(jié)材和高可靠性的新一代機型；現(xiàn)有產(chǎn)品提高可靠性和改善噪聲、煙度等強制性指標是當務(wù)之急；直噴化、輕量化、適當強化和多缸化都是未來的發(fā)展方向。但只能根據(jù)經(jīng)濟形勢發(fā)展逐步實現(xiàn)，還必須與主機的匹配性能提高、匹配合理化相結(jié)合，與配套主機的改進、提高及更新?lián)Q代同步發(fā)展1-4。對于缸蓋的氣道的研究。從充氣效率分析，發(fā)動機動力性與充氣效率成正比，進氣排氣對充氣效率的影響是不同的，進氣的影響

5、更大。對于柴油機本身，要求進氣要帶有渦流，以保證正常的燃燒效果，但是在缸蓋氣道方面，充氣效率和渦流比是相反的，提高渦流比就會使充氣效率降低。文獻5提出在新設(shè)計時，自然吸氣式發(fā)動機進排氣門直徑合適比例為1.2:1，并對低流阻的進氣道和低流阻的排氣道的結(jié)構(gòu)進行了分析5。氣缸蓋燃燒室側(cè)直接受到高溫、高壓燃氣的作用。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜工況嚴酷，為了保證可靠性，文獻6對缸蓋的承載機理做了研究。主要集中在：燃氣爆發(fā)壓力作用在氣缸蓋底板上時，機械載荷在氣缸蓋整體結(jié)構(gòu)中的分布；氣缸蓋的底板作為氣缸中直接承受燃氣壓力的機構(gòu)區(qū)域，氣缸內(nèi)的爆發(fā)壓力傳遞到氣缸蓋其他各結(jié)構(gòu)部分的方式。主要研究部位為氣道、氣門導(dǎo)管座孔、中隔板和

6、加強筋等6。氣門座圈和導(dǎo)管壓入氣缸蓋后的精加工作為氣缸蓋機械加工的關(guān)鍵,其加工質(zhì)量將直接影響氣門的密封性,對整機性能及排放起著至關(guān)重要的作用。文獻7中對氣門座圈加工的定位、精加工工藝、刀具的結(jié)構(gòu)形式、加工工藝對精度的影響做了分析。針對不相同的結(jié)構(gòu)，用不同刀具加工，及對加工精度的分析。針對不同的產(chǎn)品前景，對加工機床有這不同選擇。提出了隨刀具材料、結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展，對工藝的改進，精度提升，效率提高的展望。缸蓋燃燒室側(cè)工況嚴酷，要求缸蓋材料應(yīng)導(dǎo)熱性好、機械強度高、熱強度高、鑄造性能好。一般采用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或合金鑄鐵。鋁合金材料也有應(yīng)用，它具有導(dǎo)熱性比鑄鐵好、質(zhì)量輕的特點，但剛度低 8。故要對鋁缸蓋進行優(yōu)

7、化保證可靠性，文獻9主要通過對結(jié)構(gòu)改進和應(yīng)力的分析保證。結(jié)構(gòu)上有三個方案，氣缸蓋中隔板平行于火力岸，中隔板進排氣道間各有一條較寬的加強筋、氣門導(dǎo)管與兩缸間隔墻設(shè)一加強筋；氣缸蓋中隔板成“V”形結(jié)構(gòu)， 在中隔板與氣門導(dǎo)管連接處設(shè)置高位筋, 去掉中隔板進排氣道間加強筋。應(yīng)力分析上，界定載荷邊界條件和接觸邊界條件，進行有限元計算分析，對比結(jié)果。得出了第三方案最優(yōu)的結(jié)論9。參考文獻1 周龍保 . 內(nèi)燃機學(xué) . 北京：機械工業(yè)出版社，1999.2 高定偉 . 小型柴油機降低排放的有效途徑 . 汽車工程 . 2006，28(3) :242-245.3 翁祖亮 . 我國中小功率內(nèi)燃機可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研討 .柴

8、油機 . 2002，(1):40-42.4 袁兆成 . 內(nèi)燃機設(shè)計 . 北京：機械工業(yè)出版社，2008.5 楊江偉 . 柴油機缸蓋氣道的設(shè)計和研究 .內(nèi)燃機及配件，2010，(9):23-24.6 張儒華 . 氣缸蓋中一些關(guān)鍵功能結(jié)構(gòu)的承載機理研究 .內(nèi)燃機學(xué)報 .22(3):22-44.7 史勝祥，杜黎清 . 柴油機氣缸蓋座圈導(dǎo)管孔精加工工藝解析. 現(xiàn)代零部件，2010(9):69-708 陳家瑞 . 汽車構(gòu)造（上）. 北京：機械工業(yè)出版社，20099 郭昌明等. 大功率柴油機整機鋁合金氣缸蓋結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究 . 內(nèi)燃機，2008，(2)：5-93. 課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容 1、查閱相關(guān)資料，確定總體設(shè)計方案； 2、根據(jù)總體布局，繪制柴油機的縱剖圖； 3、完成缸蓋總體設(shè)計； 4、撰寫設(shè)計說明書； 5、翻譯外文技術(shù)資料。4. 設(shè)計（或研究）方法 內(nèi)燃機的設(shè)計試制過程是隨著機型、生產(chǎn)規(guī)模不同而不同的。在設(shè)計過程中，要查閱相關(guān)書籍資料和各種期刊，以及有關(guān)383柴油機的相關(guān)知識，并了解國內(nèi)外該機型的一些主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。在設(shè)計過程中與小組成員一起討論確定主要零部件的結(jié)構(gòu)方案?？傮w方案確定之后即可開始主要零部件的初步設(shè)計，從而保