設(shè)計(jì)車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院說(shuō)明書(shū)

2100A型柴油機(jī)設(shè)計(jì)（氣缸蓋設(shè)計(jì)）摘要本文主要介紹對(duì)2100A柴油機(jī)氣缸蓋的改進(jìn)設(shè)計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋是比較復(fù)雜的一個(gè)零件。首先根據(jù)原柴油機(jī)2100油機(jī)的性能參數(shù)進(jìn)行了選擇。然后再參照2100柴油機(jī)的氣缸蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在闡述氣缸蓋設(shè)計(jì)過(guò)程的同時(shí)也對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)作了總結(jié)。本說(shuō)明書(shū)中重點(diǎn)論述了2100A柴油機(jī)氣缸蓋主要的改進(jìn)設(shè)計(jì)依據(jù)與分析。本包括前言、總體設(shè)計(jì)、氣缸蓋設(shè)計(jì)、熱力計(jì)算、結(jié)論等幾個(gè)部分。著重介紹了對(duì)氣缸蓋結(jié)構(gòu)、材料的設(shè)計(jì)與選擇，對(duì)進(jìn)氣道、排氣道、冷卻水道等部位的設(shè)計(jì)等問(wèn)題。：柴油機(jī)，氣缸蓋，材料，冷卻水道，進(jìn)氣道，THEDESIGNOF2100ADIESEL（CYLINDERThispaperdescribesthe2100Adieselenginecylinderheadforimproveddesign,enginecylinderheadisarelativelycomplexparts.First,accordingtotheysisoftheoriginal2100performancedieselengine,aswellasthedieselengineperformanceparametersofthedesignchoices.Thenreferringto2100dieselenginecylinderheadstructuredesign.Elaboratingcylinderheaddesignprocessbutalsoonthedesignfeaturessummarizedthemaincomponents.Themanualfocusesonthe2100Adieselenginecylinderheaddesignbasisformajorimprovementsandysis.Thepaperconsistsofseveralpartspreface,theoveralldesign,thecylinderheaddesign,thermodynamiccalculation,conclusions.Highlightsonthecylinderheadstructure,material,designandselectionofpartsoftheinletandexhaustports,coolingwaterandotherissuessuchasthedesign.:dieselengine,thecylinderhead,materials,coolingwater,第一章前 §1.1設(shè)計(jì)（研究）依據(jù)和意 §1.2國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)計(jì)（或同類(lèi)研究）的概況綜 第二章整體方案設(shè) §2.1設(shè)計(jì)的目 §2.2采用的改進(jìn)方案與分 §2.3整體結(jié)構(gòu)方案的確 第三章氣缸蓋的設(shè) §3.1氣缸蓋的工作條 §3.1.1氣體壓 §3.1.2氣缸蓋螺栓預(yù)緊 §3.1.3熱應(yīng) §3.2氣缸蓋的設(shè)計(jì)要 §3.3氣缸蓋的材 §3.4氣缸蓋結(jié)構(gòu)形式的選 §3.5氣缸蓋主要尺寸的確 §3.6進(jìn)、排氣道的設(shè) §3.6.1排氣 §3.6.2進(jìn)氣 §3.7冷卻水道的設(shè) §3.7.1加快冷卻水的流 §3.7.2加強(qiáng)高溫區(qū)的冷 §3.7.3消除 §3.8氣缸蓋螺栓的布 第四章熱力計(jì)算和活塞氣門(mén)碰撞校 §4.1熱力計(jì)算的意 §4.2熱力計(jì)算過(guò) §4.2.1設(shè)計(jì)機(jī) §4.2.2改進(jìn)方 §4.3熱力計(jì)算用參數(shù)參 §4.4熱化學(xué)計(jì) §4.5換氣過(guò)程的參數(shù)計(jì) §4.6壓縮過(guò)程計(jì) §4.7燃燒過(guò)程計(jì) §4.8膨脹過(guò)程計(jì) §4.9經(jīng)濟(jì)技術(shù)指 §4.10氣門(mén)與活塞的碰撞校 §4.10.1活塞位移計(jì) §4.10.2進(jìn)排氣門(mén)升程計(jì) 第五章結(jié) 參考文 致 第一章前言§1.1（研究）依據(jù)和意義從內(nèi)燃機(jī)問(wèn)世以來(lái)，其在汽車(chē)、輪船、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械以及機(jī)械上運(yùn)用日益廣泛。而在各種類(lèi)型的內(nèi)燃機(jī)中，柴油機(jī)則以熱效率高著稱(chēng)。我們這次設(shè)計(jì)的2100A柴油機(jī)就是作為普通中小農(nóng)用機(jī)械的動(dòng)力裝置。農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作環(huán)境相對(duì)于其他機(jī)械較為惡劣且需要較大的輸出動(dòng)力，而且使用者對(duì)農(nóng)械的動(dòng)力輸出和使用有較大的要求，因此要保證農(nóng)械具有一個(gè)較高的性?xún)r(jià)比和使用的長(zhǎng)久性。相比汽油機(jī)等動(dòng)力機(jī)械，柴油機(jī)輸出的扭矩大，額定工況下轉(zhuǎn)速低，壓縮比高（經(jīng)濟(jì)性好）以及可靠性好，這一系列優(yōu)點(diǎn)決定了柴油機(jī)成為動(dòng)力機(jī)械的首選。而且現(xiàn)在柴油機(jī)新技術(shù)的日益發(fā)展，例如電噴技術(shù)、稀薄燃燒技術(shù)、廢氣增壓、尾氣三元催化處理等先進(jìn)技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用，柴油機(jī)的質(zhì)量、噪聲、震蕩都有所降低，而且在控制尾氣排放等方向也取得了驕人的成績(jī)。使柴油機(jī)越來(lái)越多的應(yīng)用于乘用車(chē)市場(chǎng)，在歐洲柴油汽車(chē)的銷(xiāo)售比例已將近達(dá)到一半。從各方面來(lái)講，對(duì)柴油機(jī)的研究與改進(jìn)具有非常重要的意義?！?.2國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)計(jì)（或同類(lèi)研究）的概況綜述在19世紀(jì)80年代，德國(guó)科學(xué)家（Rudolf Diesel）發(fā)現(xiàn)了壓燃型內(nèi)燃機(jī)的工作理論并提出，通過(guò)幾年的研究，在1896年世界上第一臺(tái)柴油機(jī)便騰空出世了。此項(xiàng)發(fā)明從此改變了整個(gè)人類(lèi)文明的發(fā)展。一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，柴油機(jī)開(kāi)始得到了巨大的發(fā)展，并且運(yùn)用領(lǐng)域日益廣泛，逐漸在人們的生活中發(fā)揮了不可缺少的作用，人們對(duì)柴油機(jī)的依賴(lài)性也逐漸增大。據(jù)國(guó)內(nèi)外的科學(xué)研究顯示，柴油機(jī)在燃燒熱效率、油耗以及動(dòng)力性等方面與其他的動(dòng)力機(jī)械相比較是比較突出的，具有很大的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)柴油機(jī)事業(yè)起步較晚，但隨著我國(guó)科學(xué)們的堅(jiān)持不懈的努力以及對(duì)國(guó)外先進(jìn)機(jī)型的研究。吸收和技術(shù)的引進(jìn)很大程度上使中國(guó)柴油機(jī)事業(yè)有了突飛猛進(jìn)的飛躍。就目前而言，我國(guó)柴油機(jī)總體的研究水平已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)較高的水平。但是在這技術(shù)更新飛快的年代我國(guó)柴油機(jī)事業(yè)任重道遠(yuǎn)，特別是國(guó)際排放的出現(xiàn)更使柴油機(jī)在動(dòng)力方面發(fā)展外，在排放方面也要有質(zhì)的飛躍。雖然我國(guó)柴油機(jī)的發(fā)展蒸蒸日上，但整體的發(fā)展以及和國(guó)際的對(duì)比可知，我們需要做的還很多，還有太多的問(wèn)題等待我們?nèi)パ芯?，去解決?，F(xiàn)在柴油機(jī)在排放方面得到了很好的控制，一些新的技術(shù)，比如高壓噴射燃燒、分層燃燒、電控技術(shù)以及廢氣再循環(huán)等在柴油機(jī)上的運(yùn)用，使柴油機(jī)輸出動(dòng)力、節(jié)能、廢氣排放等方面取得了很好的效果。所以柴油機(jī)在乘用車(chē)市場(chǎng)上的應(yīng)用也愈來(lái)愈多。這也是柴油機(jī)在未來(lái)發(fā)展的一個(gè)明確的方向。本次的設(shè)計(jì)內(nèi)容是2100A的氣缸蓋，是通過(guò)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)2100型改進(jìn)過(guò)來(lái)的。氣缸蓋是柴油機(jī)中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，并承受載荷（機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷）最大的部件。在柴油機(jī)運(yùn)行中始終承受變負(fù)荷作用，干擾因素多，往往出其剛度或強(qiáng)度不足的問(wèn)題。其中本次改進(jìn)的方面是發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒系統(tǒng)要由渦流變直噴、動(dòng)力性和轉(zhuǎn)速要得到強(qiáng)化，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的剛度和強(qiáng)度要得到強(qiáng)化。我們可以從材料、結(jié)構(gòu)工藝和生產(chǎn)工藝等新技術(shù)著手進(jìn)行研究和改良。第二章整體方案設(shè)計(jì)§2.1設(shè)計(jì)的目的本次設(shè)計(jì)的2100A是對(duì)柴油機(jī)2100的改進(jìn)，2100是中小型兩缸農(nóng)用柴油機(jī)。農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作環(huán)境和條件以及使用者對(duì)于農(nóng)械的要求決定了柴油機(jī)動(dòng)力性要大、工作要長(zhǎng)以及維修方便等等。通過(guò)上述的條件及要求我們2100A的改進(jìn)設(shè)計(jì)就會(huì)很明確，就是2100A要在動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性等方面要有突出的表現(xiàn)。這樣才能使2100A柴油機(jī)在農(nóng)械的工作環(huán)境中發(fā)揮的游刃有§2.22100型式：立式、水冷、四沖程、渦流式缸徑×行程（mm）：100×10512小時(shí)功率/轉(zhuǎn)速[kw/(標(biāo)定工況燃油消耗率[g/(kw·h)]：257起動(dòng)方式：電起動(dòng)和手搖起動(dòng)我們可以從提高轉(zhuǎn)速、拉大行程、增大缸徑以及改進(jìn)燃燒過(guò)程等幾個(gè)方向著手進(jìn)行分析改進(jìn)。通過(guò)討論分析，吾等給出下面4種改進(jìn)計(jì)劃：.提高轉(zhuǎn)速、改進(jìn)燃燒過(guò)程（渦流燃燒室改直噴燃燒室.提高轉(zhuǎn)速、拉大行程、改進(jìn)燃燒過(guò)程（渦流燃燒室改直噴燃燒室.增大缸徑、提高轉(zhuǎn)速、改進(jìn)燃燒過(guò)程（渦流燃燒室改直噴燃燒室D.增大缸徑、拉大行程、改進(jìn)燃燒過(guò)程（渦流燃燒室改直噴燃燒室A中提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以在發(fā)動(dòng)機(jī)其他結(jié)構(gòu)參數(shù)盡可能不改變的情況下使功率升高，增大輸出功率，因而使單位功率的體積減少。然而一些的影響也會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而出現(xiàn)。例如發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)荷增大，平衡性以及震蕩問(wèn)題增加，而且噪音也會(huì)增加；工作頻率的增加會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)組件的熱負(fù)荷增加；摩擦損失增加，機(jī)械效率下降等。而燃燒方式的改進(jìn)（渦流燃燒室改直噴燃燒室）有以下優(yōu)點(diǎn)：A.燃燒室B.發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋構(gòu)造簡(jiǎn)單，不容易發(fā)生熱負(fù)荷形變。C.混合氣壓縮的熱量損失會(huì)減少，并且易點(diǎn)燃，在常溫下啟動(dòng)性較好。但同時(shí)也存在有以下缺點(diǎn)：A.噴油壓力大，對(duì)噴油泵強(qiáng)度要求較高，增大了設(shè)計(jì)成本。B.最高燃燒平均有效壓力會(huì)增大大，工作時(shí)噪音大且，且氮氧化物等廢氣排放較大。方案B中提高轉(zhuǎn)速與改進(jìn)燃燒過(guò)程（渦流燃燒室改直噴燃燒室）的優(yōu)缺點(diǎn)分析和方案A相同。拉大活塞行程可以增大氣缸容積將在單位時(shí)間里容納的高壓氣體進(jìn)入氣缸膨脹做功，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的平均有效壓力將得到提高，機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷以及油耗都會(huì)相應(yīng)的有所降低。但增大活塞行程使發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)增大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，而且對(duì)連桿的硬度和強(qiáng)度都有較高的要求。C中提高轉(zhuǎn)速、改進(jìn)燃燒過(guò)程（渦流燃燒室改直噴燃燒室）的優(yōu)缺點(diǎn)分析和方案A相同。發(fā)動(dòng)機(jī)缸徑的增大可以增大充氣量加大噴油量從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的平均有效壓力，并且使柴油機(jī)的平均有效功率的到顯著的提高。但是增大缸徑使發(fā)動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)尺寸增大，熱效率和摩擦損失都會(huì)有所增D中增大缸徑、拉大行程、改進(jìn)燃燒過(guò)程（渦流燃燒室改直噴燃燒室）的優(yōu)缺點(diǎn)在上述方案中都已經(jīng)分析，在此就不在做過(guò)多的贅述。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)2100進(jìn)行改進(jìn)，本著“盡可能少改動(dòng)，以及各個(gè)系數(shù)能不改動(dòng)就不改動(dòng)的”原則，我們對(duì)上述四種方案進(jìn)行分析、比對(duì)、選擇。其中發(fā)動(dòng)機(jī)的缸徑和行程的改變了上述原則，并且還要對(duì)缸徑的尺寸、活塞的連桿還要來(lái)計(jì)算并設(shè)計(jì)，而且還要對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況實(shí)驗(yàn)等一系列的工作，浪費(fèi)了人力物力，且相比原來(lái)的2100發(fā)動(dòng)機(jī),改進(jìn)后的2100A的可靠性得不到保證。最終我們認(rèn)為方案A符合我們§2.3整體結(jié)構(gòu)方案的確定綜合上述的分析，我們最終確定采用方案A2100A的整體結(jié)構(gòu)方案，改進(jìn)方案即：1、改進(jìn)燃燒系統(tǒng)，渦流式改成直噴式23、提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速最終確定改進(jìn)機(jī)型2100A型柴油機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：型式：立式、水冷、四沖程、直噴式缸徑×行程（mm）：100×1052小時(shí)功率/轉(zhuǎn)速[kw/標(biāo)定工況燃油消耗率[g/(kw·h)]：250起動(dòng)方式：電起動(dòng)和手搖起動(dòng)在整機(jī)結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，需要改動(dòng)的是汽缸蓋以及活塞的燃燒室設(shè)計(jì)。而發(fā)動(dòng)機(jī)平均有效功率的增大會(huì)使各組件的機(jī)械負(fù)荷，活塞和氣缸蓋熱力負(fù)荷都會(huì)增大，需對(duì)其他零件的機(jī)械負(fù)荷、活塞的機(jī)械負(fù)荷以及熱負(fù)荷進(jìn)行校核計(jì)算。倘若 動(dòng)機(jī)各組件使用要求，就必須對(duì)該組件重新來(lái)設(shè)計(jì)了。第三章氣缸蓋的設(shè)計(jì)§3.1氣缸蓋的工作條件發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋其作用是為了對(duì)氣缸進(jìn)行密封，并且氣缸蓋與氣缸、活塞共同組合成燃燒室。所以氣缸蓋直接與點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生的高溫氣體直接接觸，因此氣缸蓋要承受很大的熱負(fù)荷以及巨大的機(jī)械負(fù)荷。所以氣缸蓋的工作環(huán)境十分的惡劣。因此要首先對(duì)氣缸蓋的工作環(huán)境對(duì)氣缸蓋造成的性能方面的影響進(jìn)行分析。下面將對(duì)上述的各種影響進(jìn)行詳細(xì)的研究與分析?！?.1.1氣體壓力氣缸蓋的有的部位是與燃燒產(chǎn)生的高溫氣體直接接觸的，比如氣缸蓋的底面。具有高溫高壓的氣體會(huì)對(duì)其底面產(chǎn)生壓力使其變形，并且這些壓力還會(huì)通缸蓋的結(jié)構(gòu)傳送到其他各個(gè)部位。我們可以用“高壓爆發(fā)力”來(lái)對(duì)氣缸蓋承受的機(jī)械負(fù)荷進(jìn)行衡量。而氣缸蓋的工作壓力則是由氣缸內(nèi)的爆發(fā)壓力產(chǎn)生的。且其工作壓力具有和內(nèi)燃機(jī)一樣的循環(huán)周期及其變化周期，并具有脈動(dòng)的特性和頻率較高的特點(diǎn)?！?.1.2氣缸蓋螺栓預(yù)緊力氣缸蓋螺栓的預(yù)壓力要比氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生的最大壓力大許多，這樣才能保證發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸良好的密封。為了確保氣缸的密封，氣缸蓋螺栓的預(yù)緊力要比最高爆發(fā)壓力大的多。而這種由預(yù)壓力而產(chǎn)生的密封應(yīng)力我們稱(chēng)其為氣缸蓋的安裝應(yīng)力。工作應(yīng)力和安裝應(yīng)力統(tǒng)稱(chēng)為叫做機(jī)械應(yīng)力?！?.1.3熱應(yīng)力由于氣缸蓋的結(jié)構(gòu)以及與燃燒室的接觸部位不同，所以其上各個(gè)部位的溫度梯度是不相同的，且溫度差別很大。因此就會(huì)產(chǎn)生所謂的熱應(yīng)力其產(chǎn)生的原因是因?yàn)闅飧咨w上各部位的溫度梯度產(chǎn)生的。內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械負(fù)荷的周期變化會(huì)影響熱應(yīng)力的變化周期。但是對(duì)比于工作應(yīng)力來(lái)說(shuō)其變化的速度還是比較慢的。通過(guò)實(shí)際的應(yīng)用說(shuō)明，氣缸蓋的底板在鑄造時(shí)會(huì)有一定的厚度，這是因?yàn)闀?huì)受鑄造等一系列條件的影響，并且氣缸蓋上的進(jìn)排氣道、噴油嘴和進(jìn)排氣門(mén)的導(dǎo)管座等組件對(duì)強(qiáng)缸蓋的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行了加強(qiáng)。通過(guò)對(duì)比，由缸內(nèi)氣體壓力而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力要比由缸蓋上溫度梯度的不同產(chǎn)生的熱應(yīng)力要小的多。特別在氣門(mén)座部分熱應(yīng)力要大到十倍左右，為了防止氣缸蓋產(chǎn)生裂縫，則必須要采用一些恰當(dāng)?shù)姆椒ㄈケ苊?。?duì)于氣缸蓋底板出現(xiàn)不可預(yù)知的裂縫的起因，有各種說(shuō)法，但大家所共同一致的觀點(diǎn)就是缸蓋的材料產(chǎn)生了所謂的熱疲勞。接下來(lái)我們對(duì)其過(guò)程進(jìn)行分析。在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣缸蓋上部分的受熱溫度要比其他部位高許多，其溫度差不多有350℃左右。由于會(huì)影響其熱膨脹，所以就可能產(chǎn)生很大的應(yīng)力。因此較高的溫度與壓縮應(yīng)力會(huì)對(duì)氣缸材料出現(xiàn)蠕變起決定性的影響。不同的材料其抗蠕變的能力是不同的，我們就以鑄鐵和鋁合金這兩種氣缸蓋經(jīng)常使用的材料進(jìn)行對(duì)比分析。鋁合金的抗蠕變性比鑄鐵的溫度要低，一般都低于350°C,因?yàn)槿渥儠?huì)使材料發(fā)生塑性的變形。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，就會(huì)使缸蓋的溫度降低，從而造成收縮受阻，而產(chǎn)生所謂的剩余拉應(yīng)力，并且殘余拉力作用的時(shí)間越長(zhǎng)，其影響就會(huì)越大。兩種應(yīng)力的周期性變化就會(huì)引起材料的疲勞而產(chǎn)生裂紋。另外所選用的材料在加工時(shí)自身就有缺陷和細(xì)孔，這種缺陷會(huì)被迅速的擴(kuò)大，并且氣缸蓋的結(jié)構(gòu)、各部分的溫度梯度以及各部分壁厚不同都會(huì)使應(yīng)力加大，從而更容易發(fā)生裂變?！?.2氣缸蓋的設(shè)計(jì)要求因?yàn)闅飧咨w承受了混合氣燃燒生成的高的溫度和氣體壓力，因此氣缸蓋的是在惡劣的環(huán)境中工作的。氣缸蓋的構(gòu)造是很復(fù)雜的，其上面要布置進(jìn)氣道、排氣道、冷卻液道、火花塞、氣門(mén)以及其座，這些復(fù)雜的構(gòu)造也注定了其設(shè)計(jì)和加工的難度很大。通過(guò)對(duì)氣缸蓋的功能和工作環(huán)境的研究與分析，需從下述幾條要求著手進(jìn)行設(shè)計(jì)。a、氣缸蓋的強(qiáng)度及其剛度對(duì)于氣缸蓋來(lái)說(shuō)十分重要，因?yàn)檫@是為了保證氣缸蓋在受到較強(qiáng)的機(jī)械應(yīng)力和熱力學(xué)應(yīng)力時(shí)，氣缸蓋能呈現(xiàn)出一個(gè)變形較小的姿態(tài)。而且也是保證其密封性良好的必要條件。氣缸蓋受應(yīng)力變形會(huì)產(chǎn)生一些列的惡性破壞，比如加快磨損配氣機(jī)構(gòu)的一些組件另外也會(huì)造成混合氣、冷卻水、燃油等的嚴(yán)重。這些問(wèn)題在設(shè)計(jì)氣缸蓋時(shí)都是要認(rèn)真研究和考慮的，這樣才能很好地去避免這些不必要的缺陷。使之能正常的工b、柴油機(jī)的進(jìn)排氣是否通順，組織進(jìn)氣的方向與強(qiáng)度以及氣體類(lèi)型對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒是否正常合理起到?jīng)Q定性的作用。因此進(jìn)排氣門(mén)氣道的設(shè)計(jì)一定要符合設(shè)計(jì)理論。c、應(yīng)該盡量降低其溫度，使之有一個(gè)均勻的溫度梯度從而降低最大的熱應(yīng)力，這都需要一個(gè)良好的冷卻系統(tǒng)作為支撐。d、氣缸蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要做到簡(jiǎn)潔、對(duì)稱(chēng)、壁厚尺寸大小要均勻、合適。這樣的目的是確保在鑄造時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和在工作時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力能夠降到e、氣缸蓋本身也是一個(gè)起到承重與支撐的組件，其上面會(huì)安裝噴油器、進(jìn)排氣門(mén)及其通道、氣動(dòng)閥等零件，這些組件的拆卸和維修方便是必須要考f、氣缸蓋是通過(guò)螺栓使之與機(jī)體進(jìn)行連接緊固的，螺栓孔的尺寸、位置的設(shè)計(jì)要合理§3.3氣缸蓋的材料通過(guò)對(duì)氣缸蓋的工作環(huán)境及其所承受的強(qiáng)度可知，氣缸蓋所需要的材料必須具有熱導(dǎo)系數(shù)要強(qiáng)，并且好要有較小的膨脹系數(shù)，這是為了能保證氣缸蓋在受到高溫時(shí)其受到的熱應(yīng)力要足夠小。據(jù)我了解，國(guó)內(nèi)外目前都是通過(guò)鑄造的方法對(duì)氣缸蓋進(jìn)行生產(chǎn)和加工。因?yàn)闅飧咨w上有很多油孔、水道、進(jìn)排氣道等復(fù)雜的空間構(gòu)造。所以選擇的材料要方便鑄造加工。此次改進(jìn)設(shè)計(jì)的2100A型柴油機(jī)的工作條件、強(qiáng)度以及其使用的對(duì)象群體決定了對(duì)于氣缸蓋要在能保證其強(qiáng)度和剛度的情況下，其材料的價(jià)格一定要便宜，即具有良好的性?xún)r(jià)比。并且其鑄造性能與加工性能要好，盡可能的減低其制造成本。柴油機(jī)氣缸蓋在對(duì)材料的選擇上也呈現(xiàn)出了多樣化，但就目前的主流選材而言還是以灰鑄鐵、合金鋼、和鋁合金為主。當(dāng)然其他的一些新興材料比如球墨鑄鐵及高分子復(fù)合材料也是未來(lái)高端柴油機(jī)氣缸蓋發(fā)展的使用對(duì)象。當(dāng)然對(duì)于國(guó)內(nèi)柴油機(jī)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，還是以灰鑄鐵為主，少量的乘用轎車(chē)為了減輕重量也會(huì)選擇鋁合金作為其氣缸蓋的材料。氣缸蓋常用幾種材料的比較如下[6]：1鋁合金相對(duì)于其他材料來(lái)說(shuō)有很多特有的優(yōu)點(diǎn)。首先它的密度較低，這樣便能很大程度上減輕柴油機(jī)整體的重量。第二，鋁合金的較低且有很好的流動(dòng)性，這樣很方便鑄造。第三，鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)較大，具有較強(qiáng)的導(dǎo)熱性，這樣對(duì)于氣缸蓋散熱起到了促進(jìn)作用。當(dāng)然鋁合金也有很顯著的缺點(diǎn)，就是它的強(qiáng)度相對(duì)來(lái)說(shuō)較低，且熱膨脹率及引起的塑性變形較大，與灰鑄鐵鑄造的機(jī)體配合有一定的，較難形成良好的密封。另外鋁合金的價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)也是比較昂貴的。我們要盡量利用鋁合金的優(yōu)點(diǎn)并避免它的一些缺點(diǎn)，比如在風(fēng)冷式柴油機(jī)上使用鋁合金作為氣缸蓋的材料就充分利用了其具有良好的散熱能力的優(yōu)點(diǎn)。2灰鑄鐵就是目前柴油機(jī)普遍使用的材料了，因?yàn)榛诣T鐵相對(duì)于其他材料來(lái)說(shuō)具有強(qiáng)度高、剛度大、膨脹系數(shù)小不容易發(fā)生熱變形、鑄造流動(dòng)性好以及來(lái)源廣泛價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。如果在其中加入一些特定的合金材料則可以強(qiáng)化其耐磨性和耐熱性，使之能在高溫、高壓等惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間工作。一般在其中加入的強(qiáng)化材料是銅、鉻、錳、鉬等，而這些金屬在我國(guó)有大量的來(lái)源，很大程度上降低了成本來(lái)源。并且加入這些材料后并不會(huì)影響其鑄造的流動(dòng)性，可謂說(shuō)百利而無(wú)一害。但灰鑄鐵也有它的自身的缺點(diǎn)，比如導(dǎo)熱性較差、密度較大，因此大部分都使用在水冷發(fā)動(dòng)機(jī)上。3鋼的強(qiáng)度在這幾種常用材料里是最好的，具有這種優(yōu)點(diǎn)也使鋼在大功率、低轉(zhuǎn)速的柴油機(jī)上運(yùn)用的比較廣泛了。因?yàn)槭褂娩撋a(chǎn)的氣缸蓋可以有效的承受發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的巨大高溫和高壓。然而鋼也有它自身存在的明顯缺陷，就是過(guò)高、鑄造流動(dòng)性較差、收縮應(yīng)力較大。使其在鑄造復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋方面就顯得力不從心，因此一般都是在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的氣缸蓋上應(yīng)用比較廣泛。當(dāng)然對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，其根據(jù)工作環(huán)境的需要?jiǎng)t必須要采用鋼作為其材料，此時(shí)則可以采用各部件組合焊接的方式來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。當(dāng)然這種方式要具有很高的焊接水平且制作工藝時(shí)間較長(zhǎng)，這就無(wú)形中增大了生產(chǎn)成本，不利于機(jī)械化批量生產(chǎn)。所以除非特殊的要求，一般使用不是很當(dāng)然目前新型材料也是柴油機(jī)發(fā)展的一個(gè)熱門(mén)的方向，新型材料的使用可以使柴油機(jī)質(zhì)量減輕、強(qiáng)度增大以及控制噪聲等方面都有重大的突破?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的少量?jī)?nèi)燃機(jī)也有應(yīng)用，不過(guò)限于和技術(shù)的限制，目前應(yīng)用還不是很廣泛，主要還是以上述三種材料為主。但本次改進(jìn)設(shè)計(jì)的2100A2100柴油機(jī)氣缸蓋為基礎(chǔ)。2100A的本身定位就是中小型的農(nóng)業(yè)機(jī)械，所以考慮到其定位的方向，使用灰鑄鐵就能滿足其要求，而且能很好地控制其制我們選擇材料的依據(jù)是選擇的材料必須經(jīng)濟(jì)實(shí)用且能滿足氣缸蓋所要求的性能。所以最終決定本次改進(jìn)設(shè)計(jì)的200A柴油機(jī)氣缸蓋使用的材料是灰鑄鐵。下面是常用灰鑄鐵材料的性能參數(shù)表3-1[9]：3-1常用灰鑄鐵材料的性能參數(shù)170——190——通過(guò)對(duì)氣缸蓋在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下所接觸的高溫和高壓對(duì)氣缸蓋產(chǎn)生的影響的研究，最終決定使用HT250?！?.4氣缸蓋結(jié)構(gòu)形式的選擇目前，柴油機(jī)氣缸蓋的結(jié)構(gòu)形式有三種，它們分別是一體式、分塊式以及單體式。每種結(jié)構(gòu)都有它本身的特點(diǎn)，我們先說(shuō)一體式，一體式氣缸蓋的好處是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且緊湊，配套組合件較少，并且能減少氣缸水套的缸壁的厚度，縮短氣缸的中心線距離，從而降低氣缸蓋的重量并減少成本。所以這種結(jié)構(gòu)形式大多被體型小、速度高且質(zhì)量輕的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)所使用。單體式的氣缸蓋因?yàn)槭菃为?dú)的，所以缸內(nèi)的壓力會(huì)比較均勻。且容易與機(jī)體進(jìn)行壓緊配合，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)其燃燒室的密封性這方面有很大的優(yōu)勢(shì)。另外單體式的氣缸蓋還有制造成功率較高、制造過(guò)程方便便于批量生產(chǎn)、維修更換方便等顯著的優(yōu)點(diǎn)。然而單體式氣缸蓋的結(jié)構(gòu)形式比較復(fù)雜及各部分壁厚變化很大，最后我們來(lái)分析一下分塊式，這種結(jié)構(gòu)是介于一體和單體之外的，多缸發(fā)動(dòng)機(jī)多會(huì)使用這種結(jié)構(gòu)的氣缸蓋。而我們這次設(shè)計(jì)的2100A柴油機(jī)是兩缸的發(fā)動(dòng)機(jī)，所以這種結(jié)構(gòu)形式就不予考慮了。我們這次設(shè)計(jì)的2100A柴油機(jī)缸徑D=100，所以最終確定此次設(shè)計(jì)的氣缸蓋結(jié)構(gòu)類(lèi)型為整體式，這種方案不但能降低成本而且能提高生產(chǎn)的速度。§3.5氣缸蓋主要尺寸的確定因?yàn)闅飧咨w底部上有氣門(mén)座，為了防止機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力造成的氣門(mén)座的損壞而產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象，就必須要求缸蓋的底部的厚度一定要達(dá)到強(qiáng)度要求。氣缸蓋底部厚度的設(shè)計(jì)可以從下面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分析，一般都定氣缸蓋的底面厚度a=0.5*D+2mm。當(dāng)然氣缸蓋的寬度則要與機(jī)體向吻合以保證整體的統(tǒng)一。而氣缸蓋的高度則和進(jìn)排氣道的面積、水道的高度以及所選用噴油嘴的大小，最終氣缸蓋的高度可以定位h=（0.82～1.02）*d?！?.6進(jìn)、排氣道的設(shè)計(jì)氣缸蓋的進(jìn)排氣道是比較復(fù)雜的一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)，因?yàn)樗绊懼l(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)去效率和排氣效率，對(duì)內(nèi)燃機(jī)燃燒是否良好有著很大的影響。并且進(jìn)排氣道必須要在嚴(yán)格的氣體力學(xué)和流體力學(xué)的理論支撐下進(jìn)行設(shè)計(jì)，要滿足進(jìn)排氣道的氣流通過(guò)截面積要大、氣流變化速度平均、表面粗糙度要小、曲拐處的圓角要順滑等等一系列的要求?！?.6.1排氣道排氣道作為燃燒廢氣排出的一個(gè)管型通道，其設(shè)計(jì)要求是要有一個(gè)段在排氣門(mén)座和排氣道喉口之間，并且是一個(gè)漸縮形的。而且氣缸蓋內(nèi)的排氣道部分要足夠短，防止排氣道內(nèi)的高溫廢氣對(duì)冷卻液進(jìn)行加熱。排氣道各部位的尺寸也是有要求的，從排氣道喉口道出口的部位要有一個(gè)面積漸漸變大的順滑圓弧，而排氣道的出口與喉口面積之比大約為1.1～1.2。并且排氣道喉口的尺寸要比排氣門(mén)的尺寸稍微小一點(diǎn)，比例大概為92～95%。經(jīng)過(guò)分析設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖3—1。圖3－1氣缸蓋排氣道的布置示意圖§3.6.2進(jìn)氣道氣缸蓋的進(jìn)氣道則是新鮮空氣進(jìn)入氣缸的通道，要想得到盡可能大的進(jìn)氣沖量，進(jìn)氣道就要有比較大的流量截面積。進(jìn)氣道的結(jié)構(gòu)是從進(jìn)氣道口至喉口之間是慢慢縮小的。并且喉口與進(jìn)口的面積比大約為80～90%，從進(jìn)口處到氣門(mén)座之間也要有一段進(jìn)行。為了保證新鮮空氣進(jìn)去氣缸的過(guò)程不能有太大的阻力，而且要求氣體要以渦流的形式呈現(xiàn)，提高燃燒品質(zhì)。最終進(jìn)氣道的改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3—2。圖3－2氣缸蓋進(jìn)氣道的布置示意圖§3.7冷卻水道的設(shè)計(jì)冷卻水道的設(shè)計(jì)往往是氣缸蓋上比較復(fù)雜的一個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)槿紵a(chǎn)生的高溫，并且缸蓋各個(gè)部位的溫度梯度相差很大的緣故，各部位所需要冷卻水的量也不同。冷卻就很可能引起氣缸蓋發(fā)生形變、裂紋等的故障，因此冷卻水道的設(shè)計(jì)一定要負(fù)荷冷卻要求，才能確保柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。氣缸蓋的各個(gè)部位的溫度梯度是不相同的，采用集中冷卻的方法對(duì)高溫的部位進(jìn)行冷卻，其效果是很顯著的。氣缸蓋的鼻梁區(qū)是承受機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力最大的地方，而噴油嘴和燃燒室則是承受溫度最高的部位，因此這些部位必須要采取特殊的冷卻。比如可以采用鉆孔噴水進(jìn)行冷卻的方式來(lái)達(dá)到降溫的目的。因此鉆孔的位置及大小、冷卻水的流動(dòng)方式及速度對(duì)冷卻的效果影響十分的顯著，則必須要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。正常情況下選擇距高溫區(qū)近的部位以及排氣道處作為進(jìn)水口的位置。對(duì)于局部的高溫部位如鼻梁區(qū)和氣門(mén)座處則采用噴水冷卻的方式進(jìn)行降溫。當(dāng)然也可以采用倒流擋板來(lái)確保冷卻水的集中分布與冷卻，以防止倒流。氣體蒸汽的阻滯會(huì)使氣缸蓋的局部發(fā)熱量過(guò)大，因此在布置擋板時(shí)設(shè)計(jì)小孔用以排除蒸汽很重要。水孔的尺寸、位置對(duì)于冷卻效果的影響十分明顯。氣缸蓋的構(gòu)造形式和發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的工況會(huì)影響冷卻水的流動(dòng)規(guī)律和速度大小。我們對(duì)氣缸蓋進(jìn)出水孔的尺寸大小、數(shù)量以及分布的設(shè)計(jì)可以以過(guò)往的研究經(jīng)驗(yàn)作為依據(jù)進(jìn)行參考，通過(guò)查取一些資料得知冷卻水應(yīng)分布于氣缸蓋的周?chē)?，且受熱溫度較高的幾個(gè)部位進(jìn)水孔的尺寸應(yīng)大一些，這樣能更好的提高冷卻效果。每缸進(jìn)水孔的數(shù)量有多有少，視發(fā)動(dòng)機(jī)的功率及工作環(huán)境而定。冷卻水道的位置及尺寸的設(shè)計(jì)必須要滿足能對(duì)氣缸蓋進(jìn)行很好的冷卻效果，可以以下述的原則進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。§3.7.1加快冷卻水的流速冷卻水的提高可以降低層流層的厚度，提高傳熱效率，并且可以使底面板的兩側(cè)溫度差減小，從而削弱熱應(yīng)力的強(qiáng)度。而且底板受熱面的溫度降低，使材料保持在一個(gè)正常的環(huán)境下工作，使之不容易發(fā)生蠕變。冷卻水的流速增大可以提高單位時(shí)間內(nèi)帶走的熱量，也能有效地降低溫度?！?.7.2加強(qiáng)高溫區(qū)的冷卻由于氣缸蓋各部位接觸的溫度不同，所以溫度差距也很大，有的部位承受了很高的溫度。例如氣門(mén)座和噴油嘴中間的部分，也稱(chēng)為“鼻梁區(qū)”。此部位要承受燃燒產(chǎn)生的高溫蒸汽以及氣門(mén)與噴油器向其散發(fā)的熱量，使之稱(chēng)為氣缸蓋上溫度最高的部位。另外該部位的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料厚度相差很大引起溫度梯度極度的不均勻，加之機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的周期變作用，使其白的極度脆弱，很容易發(fā)生裂紋。因此在設(shè)計(jì)冷卻水道時(shí)要對(duì)“鼻梁區(qū)”進(jìn)行著重的照顧，采用合理的冷卻方法?？梢允雇ㄟ^(guò)鼻梁區(qū)的冷卻水增大，盡量帶走較多的熱量，從而達(dá)到明顯的進(jìn)排氣道壁面冷卻效果。當(dāng)然也可以從結(jié)構(gòu)上來(lái)進(jìn)行冷卻，這里要有一定的厚度，且尖角的曲率半徑要大于3.5mm?！?.7.3消除冷卻水是靠流動(dòng)循環(huán)來(lái)帶走熱量的，加入存在冷卻水不流動(dòng)的區(qū)域，不但達(dá)不到冷卻的效果，還會(huì)因?yàn)槔鋮s水不流動(dòng)且受高溫而使其沸騰。熱量就會(huì)越積越多，溫度也就變的更高，并進(jìn)一步。往復(fù)進(jìn)行惡性循環(huán)。最終氣缸蓋的材料就會(huì)因?yàn)槠鋸?qiáng)度的下降而產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重?fù)p壞氣缸蓋。我們可以通過(guò)在剛蓋上進(jìn)氣的一面鉆個(gè)通孔，使其與水腔相，從而避免區(qū)的出現(xiàn)以及氣泡的。還有就是會(huì)影響鼻梁區(qū)的溫度傳遞，要保證此地的清砂問(wèn)題要做到§3.8氣缸蓋螺栓的布置氣缸蓋與氣缸體的密封是通缸蓋螺栓進(jìn)行的，其位置、大小、數(shù)量是通過(guò)缸蓋與機(jī)體的結(jié)構(gòu)布置與受力情況校核進(jìn)行確定的。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室必須要保證良好的密封性能，而其密封性是和氣缸墊片與緊固螺栓一起作用完成的。密封性能的好壞直接影響著柴油機(jī)的使用性能、及可靠地性能。因此氣缸蓋螺栓的設(shè)計(jì)必須要求嚴(yán)格，能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的一切要求。以下是設(shè)計(jì)要求與規(guī)定：1、氣缸蓋的螺栓數(shù)量以及其位置是保證其能否的重要條件，一般每個(gè)氣缸周?chē)梢詾槠渑渲?~8個(gè)左右的螺栓。2、氣缸蓋螺栓位置的分布要均勻，其尺寸應(yīng)盡量取小些且不能大于氣缸直徑。還有螺栓位置最好能靠近氣缸邊緣，其中心連線易與氣缸孔相切為宜。3、氣缸蓋螺栓要有一定的預(yù)緊力來(lái)確保其能夠壓緊，但預(yù)緊力的大小要適宜，太大的話就容易是氣缸蓋發(fā)生形變及連接螺栓斷裂的事故。還有螺栓的布置要留取一定的空間來(lái)方便套管扳手的活動(dòng)。4、我們要首選柔性螺栓作為氣缸蓋螺栓。5、氣缸蓋螺栓的尺寸大小要統(tǒng)一，盡量使用同種直徑的螺栓。圖3－3氣缸蓋螺栓的布置示意圖(小孔為水、油孔綜合考慮，采用每缸四個(gè)螺栓，相鄰兩缸共用兩個(gè)，共10個(gè)螺栓（如圖3—3）。這樣的話螺栓的分布就相對(duì)緊湊合理，缸蓋的每個(gè)部位都能受力均勻，就不會(huì)發(fā)生易變形等問(wèn)題。同時(shí)氣缸的密封性也得到了良好的保證。第四章熱力計(jì)算和活塞氣門(mén)碰撞校核§4.1熱力計(jì)算的意義氣缸蓋是內(nèi)燃機(jī)上最復(fù)雜的一塊組件，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜多變，受力種類(lèi)繁多，如彎曲應(yīng)力、拉壓應(yīng)力及熱應(yīng)力等等。就目前而言還沒(méi)有能對(duì)其進(jìn)行精確計(jì)算的方案和體系。但是一般情況下對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的近似估算和校核也能滿足對(duì)其設(shè)計(jì)所需要的要求。這種校核方法很大程度上利用了以前的經(jīng)驗(yàn)及數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行核對(duì)修改，并最終得到一個(gè)滿意的結(jié)果。事實(shí)證明這種方法簡(jiǎn)單可靠，大幅度的提高了生產(chǎn)效率的同時(shí)也節(jié)約了大量的人力、物力。熱計(jì)算是為氣缸蓋的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)可靠地支撐，讓此次設(shè)計(jì)有據(jù)可循，盡量減少熱應(yīng)力，減少出現(xiàn)裂紋的可能性，最終確保了柴油機(jī)的工作可§4.2§4.2.1設(shè)計(jì)機(jī)型設(shè)計(jì)機(jī)型 型式： 立式、水冷、四沖程、直噴式缸徑×行程(毫米)：100×105連桿長(zhǎng)度（毫米）：12小時(shí)功率/轉(zhuǎn)速 千瓦/轉(zhuǎn)/分(馬力/轉(zhuǎn)/分 標(biāo)定工況燃油消耗率：克/千瓦·小時(shí)(克/馬力·小時(shí)§4.2.2改進(jìn)方案提高轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速n2000rmin2200r改善工作過(guò)程，提高平均有效壓力§4.3熱力計(jì)算用參數(shù)參考大氣壓力：ps 大氣溫度：Ts＝293低熱值：Hu kcal/重量成份：C H 過(guò)量空氣系數(shù)：c進(jìn)氣終點(diǎn)壓力：pa＝0.87bar排氣終點(diǎn)壓力：p＝1.1bar排氣終點(diǎn)溫度：T＝800K新鮮充量在氣缸中加熱量：T＝20℃最高燃燒壓力：pz＝70.00barZz＝0.75示功圖豐滿系數(shù)：＝0.95機(jī)械效率：m＝0.77平均壓縮多變指數(shù)：n1＝1.36平均膨脹多變指數(shù)：n2＝1.22殘余廢氣系數(shù)：＝0.04§4.4熱化學(xué)計(jì)1；理論所需空氣量) 1*(CHO) 1*(0.870.126)

2;M0=0.79L0+CH 4;當(dāng)c=1.26;理論分子變更系數(shù)0=M2=0.6250 7;實(shí)際分子變更系數(shù)1

=1.0530.041§4.5換氣過(guò)程的參數(shù)計(jì)算1;2；充量系數(shù)

=1

= *pa*TS 1

=19

0.871

293

331.7§4.612壓縮過(guò)程中任意點(diǎn)的壓力SS SXSC

S=

X1 cos =10.2916cosA0.2916cos2A* 式中R52.5 R－－－－曲柄半徑，為52.5L－－－－連桿長(zhǎng)度，為180Pgx4-1任意點(diǎn)壓力計(jì)算結(jié)果A3；壓縮終點(diǎn)壓力4；壓縮終點(diǎn)溫度T=T*n11= 5；壓力升高比1=pz=70.00bar1 §4.7mmmm

=28.184+0.0025

2；Z

m

C

1

z 1.2 *30.577510.064*29.7540.0036Tz =29.884+0.00303*3由 由 pc pzma Hu10150kcalkg42488kj Tz=35774.41133497.899=30.9760.00216Tz

對(duì)Tz試算后得 4；初期定壓膨脹比=

Tz

1.051* §4.81：后期膨脹比= 2；平均多變膨脹指 3xV

Vc 1.26V z =pz =pz cVbx Vbx 3；膨脹終點(diǎn)的壓力pb=

4；膨脹終點(diǎn)的溫度Tb=

5：膨脹過(guò)程中任意點(diǎn)x的壓力SS SXSC3800~5400Pbx計(jì)算結(jié)果列入下表中4-2任意點(diǎn)壓力計(jì)算結(jié)果AA§4.91；理論平均指示壓力Pi p理 c1 1 n1

1 n11

1.467*1.6471 1.22

191=9.81

2；實(shí)際平均指示壓力PiPi理*=9.81*0.95=9.32bar3；指示熱效率 cL0

1.2*

HH

i=1.895

u

p0

4；有效熱效率5；平均有效壓力pepim=9.32*0.77=7.17646NPi*Vh*n*i9.32*0.824*2200*227.61 225*7；有效功率8LNL

2*

9；指示燃油消耗率g632000

208.30 Hu

10；有效燃油消耗率Hge632000HuP－V圖如下

270.654-P4-§4.10氣門(mén)與活塞的碰撞校核柴油機(jī)的壓縮比比較大，此次設(shè)計(jì)的2100A柴油機(jī)壓比19?；钊谂艢饨K了時(shí)，活塞頂面到氣缸蓋底面的距離為5.26mm，而此時(shí)進(jìn)氣門(mén)已開(kāi)啟，排氣門(mén)尚未關(guān)閉，所以必須要對(duì)活塞與氣門(mén)是否發(fā)生碰撞進(jìn)行校核?！?.10.1活塞位移計(jì)算取活塞位于上止點(diǎn)時(shí)的曲軸轉(zhuǎn)角為0，且活塞位移為0，活塞頂面到氣缸蓋底面的最小距離為K0.5526CM。已知配氣機(jī)構(gòu)的最大凸輪升程為h=0.7CM，搖臂比活塞位移其中

X （4- 52.5由（4-10-1）計(jì)算出上止點(diǎn)前后40°的活塞位移見(jiàn)下表4-10-§4.10.2進(jìn)排氣門(mén)升程計(jì)算進(jìn)氣門(mén)進(jìn)氣提前角16、排氣門(mén)排氣遲閉角進(jìn)氣門(mén)升程hi*

cos16

（4- * 排氣門(mén)升程

hihcos10 （4- ** 2 由上述（4-2）、（4-3）不計(jì)公差計(jì)算出曲軸轉(zhuǎn)角前后40°的進(jìn)排氣門(mén)升程見(jiàn)下表4-10-1表4-10