汽油发动机设计开发手册/汽车技术精品著作系列 宁波市鄞州德来特技术有限公司 组编胡景彦 赵铁良 主编 著

前 言第 1 章 发动机整机设计 …………………………………………………………… 11.1 发动机概念设计阶段 ………………………………………………………………… 11.1.1 策划阶段……………………………………………………………………………………… 11.1.2 主要设计指标………………………………………………………………………………… 21.1.3 设计边界定义………………………………………………………………………………… 51.1.4 关键技术和新技术使用……………………………………………………………………… 61.1.5 主要设计参数………………………………………………………………………………… 61.1.6 零部件继承性………………………………………………………………………………… 81.1.7 关键零部件供应商预选……………………………………………………………………… 91.1.8 概念设计阶段介绍…………………………………………………………………………… 91.2 发动机布局设计阶段 ……………………………………………………………… 101.2.1 类型及布置方案……………………………………………………………………………… 101.2.2 布局设计……………………………………………………………………………………… 131.2.3 布局 CAE 模拟分析 ………………………………………………………………………… 141.3 发动机详细设计阶段 ……………………………………………………………… 181.4 发动机部件并行设计 ……………………………………………………………… 231.4.1 概述…………………………………………………………………………………………… 231.4.2 发动机总体设计条件的确定………………………………………………………………… 231.4.3 发动机分系统设计…………………………………………………………………………… 301.4.4 整机装配检查………………………………………………………………………………… 521.5 发动机产品设计基准 ……………………………………………………………… 541.5.1 整机设计基准………………………………………………………………………………… 541.5.2 缸体的基准问题……………………………………………………………………………… 561.5.3 缸盖的基准问题……………………………………………………………………………… 571.5.4 曲轴的基准问题……………………………………………………………………………… 581.5.5 其他零件的基准问题………………………………………………………………………… 601.5.6 检验基准……………………………………………………………………………………… 601.5.7 产品工程图上的尺寸标注问题……………………………………………………………… 601.6 发动机及系统设计关键尺寸 ……………………………………………………… 601.6.1 运动件系统接口尺寸校核…………………………………………………………………… 601.6.2 配气机构接口尺寸校核……………………………………………………………………… 621.6.3 进、排气总成接口尺寸校核………………………………………………………………… 641.6.4 气缸体系统接口尺寸校核…………………………………………………………………… 671.7 整机设计中的 CAE 分析…………………………………………………………… 691.7.1 发动机整车匹配计算模拟分析……………………………………………………………… 691.7.2 模拟计算……………………………………………………………………………………… 691.7.3 发动机热力学计算模拟分析………………………………………………………………… 74第 2 章 曲柄连杆机构设计 ……………………………………………………… 812.1 曲轴设计 …………………………………………………………………………… 812.1.1 概述…………………………………………………………………………………………… 812.1.2 曲轴的分类…………………………………………………………………………………… 822.1.3 曲轴的设计原则……………………………………………………………………………… 822.1.4 曲轴的加工工艺和加工设备………………………………………………………………… 872.2 连杆设计 …………………………………………………………………………… 972.2.1 概述…………………………………………………………………………………………… 972.2.2 连杆的分类…………………………………………………………………………………… 982.2.3 连杆的设计原则……………………………………………………………………………… 992.2.4 连杆的加工工艺…………………………………………………………………………… 1042.3 活塞设计 …………………………………………………………………………… 1072.3.1 概述………………………………………………………………………………………… 1072.3.2 活塞的分类………………………………………………………………………………… 1082.3.3 活塞的设计原则…………………………………………………………………………… 1102.3.4 活塞的加工工艺…………………………………………………………………………… 1182.4 飞轮设计 …………………………………………………………………………… 1202.4.1 概述………………………………………………………………………………………… 1202.4.2 飞轮的分类………………………………………………………………………………… 1202.4.3 飞轮的设计原则…………………………………………………………………………… 1222.4.4 飞轮的设计计算…………………………………………………………………………… 1242.5 轴瓦设计 …………………………………………………………………………… 1262.5.1 概述………………………………………………………………………………………… 1262.5.2 轴瓦的材料………………………………………………………………………………… 1262.5.3 轴瓦的设计原则…………………………………………………………………………… 1282.5.4 轴瓦的失效形式…………………………………………………………………………… 1312.6 曲柄连杆机构的设计计算 ………………………………………………………… 1362.6.1 尺寸链计算………………………………………………………………………………… 1362.6.2 配瓦设计…………………………………………………………………………………… 1452.6.3 包络校核…………………………………………………………………………………… 1462.6.4 压缩比计算………………………………………………………………………………… 1472.6.5 平衡率计算………………………………………………………………………………… 1482.7 曲柄连杆机构设计案例 …………………………………………………………… 1502.7.1 活塞连杆总成 3D 布局设计 ……………………………………………………………… 1502.7.2 曲轴飞轮总成 3D 布局设计 ……………………………………………………………… 1542.7.3 平衡系统 3D 布局设计 …………………………………………………………………… 1562.7.4 运动系统 2D 详细设计 …………………………………………………………………… 1572.8 运动系统设计检查 ………………………………………………………………… 1652.9 曲柄连杆机构 CAE 分析…………………………………………………………… 1662.9.1 曲轴运动学计算分析……………………………………………………………………… 1672.9.2 曲轴强度疲劳计算分析…………………………………………………………………… 1692.9.3 连杆强度疲劳计算分析…………………………………………………………………… 1692.9.4 活塞强度疲劳计算分析…………………………………………………………………… 1702.9.5 轴承 EHD 计算分析 ……………………………………………………………………… 1702.10 曲柄连杆机构验证试验…………………………………………………………… 1722.10.1 曲轴疲劳试验 …………………………………………………………………………… 1722.10.2 连杆疲劳试验 …………………………………………………………………………… 174第 3 章 缸体系统设计…………………………………………………………… 1763.1 概述 ………………………………………………………………………………… 1763.2 缸体设计原则 ……………………………………………………………………… 1773.2.1 布置情况…………………………………………………………………………………… 1783.2.2 结构强度…………………………………………………………………………………… 1783.2.3 通风要求…………………………………………………………………………………… 1783.3 缸体系统设计步骤 ………………………………………………………………… 1793.3.1 结构参数的确定…………………………………………………………………………… 1793.3.2 缸体设计…………………………………………………………………………………… 1793.3.3 气缸套……………………………………………………………………………………… 1823.3.4 框架………………………………………………………………………………………… 1833.3.5 主轴承盖…………………………………………………………………………………… 1843.3.6 曲轴偏心设计……………………………………………………………………………… 1853.4 缸体系统设计案例 ………………………………………………………………… 1863.4.1 缸体系统 3D 设计………………………………………………………………………… 1863.4.2 缸体系统 2D 设计 ………………………………………………………………………… 1943.5 缸体系统设计检查 ………………………………………………………………… 2043.6 缸体系统 CAE 分析………………………………………………………………… 2053.6.1 缸体水套冷却 CFD 计算分析 …………………………………………………………… 2053.6.2 缸体模态分析……………………………………………………………………………… 2063.6.3 缸体主轴承壁 / 盖强度计算分析 ………………………………………………………… 2063.6.4 主轴承盖螺栓选配计算分析……………………………………………………………… 2093.6.5 缸体强度疲劳计算分析…………………………………………………………………… 2093.6.6 主轴瓦 EHD 计算分析 …………………………………………………………………… 2103.7 缸体试验验证 ……………………………………………………………………… 2113.7.1 缸壁珩磨检测……………………………………………………………………………… 2113.7.2 缸垫面压试验……………………………………………………………………………… 2113.7.3 缸体主轴承壁疲劳试验…………………………………………………………………… 212第 4 章 缸盖系统设计…………………………………………………………… 2144.1 概述 ………………………………………………………………………………… 2144.2 缸盖设计 …………………………………………………………………………… 2154.2.1 缸盖的设计原则…………………………………………………………………………… 2154.2.2 缸盖的结构型式及特点…………………………………………………………………… 2164.2.3 缸盖的材料………………………………………………………………………………… 2164.2.4 缸盖壁厚设计……………………………………………………………………………… 2174.2.5 缸盖的结构工艺…………………………………………………………………………… 2174.3 缸盖系统优选技术 ………………………………………………………………… 2184.4 缸盖系统设计案例 ………………………………………………………………… 2244.4.1 缸盖系统 3D 布局设计 …………………………………………………………………… 2244.4.2 缸盖系统 2D 详细设计 …………………………………………………………………… 2354.5 缸盖系统设计检查 ………………………………………………………………… 2444.6 缸盖系统 CAE 分析………………………………………………………………… 2464.6.1 缸盖气道 CFD 分析 ……………………………………………………………………… 2464.6.2 缸内流动分析……………………………………………………………………………… 2484.6.3 喷雾分析…………………………………………………………………………………… 2494.6.4 燃烧分析…………………………………………………………………………………… 2524.6.5 缸盖冷却分析……………………………………………………………………………… 2554.6.6 缸盖疲劳分析……………………………………………………………………………… 2564.6.7 缸盖螺栓选配分析………………………………………………………………………… 2584.7 缸盖系统设计验证 ………………………………………………………………… 2584.7.1 缸盖气道芯盒制造………………………………………………………………………… 2594.7.2 芯盒气道试验……………………………………………………………………………… 2594.7.3 缸盖气道试验……………………………………………………………………………… 2614.7.4 光学发动机燃烧试验 …………………………………………………………………… 2624.7.5 缸盖温度场试验…………………………………………………………………………… 262第 5 章 配气机构设计…………………………………………………………… 2645.1 概述 ………………………………………………………………………………… 2645.2 配气机构的设计原则 ……………………………………………………………… 2665.2.1 配气机构的设计要求……………………………………………………………… 2665.2.2 气门机构的设计…………………………………………………………………………… 2675.2.3 零件设计…………………………………………………………………………………… 2685.2.4 凸轮轴的设计……………………………………………………………………………… 2755.2.5 配气机构的关键尺寸……………………………………………………………………… 2795.2.6 齿轮传动设计……………………………………………………………………………… 2805.2.7 链传动设计………………………………………………………………………………… 2815.2.8 正时带传动设计………………