柴油機課程設計指導書

2024年2月21日發(作者：粉紫)

內燃機課程設計指導書

山東大學內燃機研究所

內燃機課程設計指導書

一、本課程設計的目的

根據本專業的要求，選定195柴油機為本課程設計的設計機型。通過本課程設計達到下述目的：

1、鞏固、驗證、加深和擴大本專業已學專業課的有關知識；

2、初步學會運用所學理論和知識解決問題的方法；

3、初步掌握內燃機設計的一般程序和方法；

4、進一步培養設計、計算和繪圖能力、資料整理能力；

5、為隨后的畢業設計工作打下基礎。

二、本課程設計的任務

學生應在設計期限內完成195柴油機標定工況下的動力計算、一個主要運動零件的設計計算、繪制195柴油機的縱剖面圖和連桿零件圖或橫剖面圖和曲軸零件圖。

（一） 編制設計說明書

1、設計說明書應包括的內容

1）封面；

2）目錄；

3）原始資料及數據；

4）動力機算：建立數學模型（整理在正文中）；

編制動力計算源程序（源程序清單放在附錄中）；

打印計算結果（放在附錄中）；

繪制曲線附圖（放在附錄中）；

5）總體設計；

6）強度計算：對所要繪制的零件圖的零件進行強度計算；

7）參考資料及文獻

8）附錄

2、設計說明書的書寫要求

統一稿紙，正規書寫；

豎訂橫寫，在主要零件強度部分，每頁右側25mm處畫一豎線，留出空白，在此 1

空白內標出所計算的主要數據。

（二）設計圖紙繪制要求

l、對縱、橫剖面圖的繪制要求

1） 讀懂設計參考圖紙，對參考圖中的不合理結構以及繪制錯誤的地方加以改正；

2） 視圖、剖視完整正確，盡可能完善地表達結構；

3） 嚴格按繪圖標準繪制線條和文字、數字。

2、 對零件圖的繪制要求

1）嚴格按照國標標注尺寸精度和形狀位置公差；

2）注出必要的技術條件，漢字需用仿宋體。

三、本課程設計的要求

（一）要獨立完成

學生對設計中遇到的問題、應通過思考提出自己的意見，與指導教師討論。不應向教師索要答案。教師可以指出解決問題的方向和要點，具體答案應由學生自己提出。

（二）要正確運用設計資料

在設計計算中，學生要主動、認真地查閱和運用有關資料、圖紙，要準確地選取計算公式、參數及結構形式。要學會熟練運用規范手冊，努力提高設計工作的系列化、標準化、通用化程度。

（三）要全面綜合地考慮問題

設計中既要保證理論計算的準確無誤，又要力爭結構設計的合理性和先進性，還要認真考慮工藝實現的可能。要切忌“紙上談兵”。

（四）要認真對待，按時完成

設計計算中要認真、細致，隨時檢查計算的正確與否，努力避免不必要的返工現象。繪圖前應合理安排視圖位置及需剖視的部位，盡量減少不必要的改動。

在設計期間應抓緊時間，按規定進度，保質保量地完成設計任務。

在設計期間，學生不得無故缺席，有事必須請假，并需經教師批準。

四、設計計算的具體要求及提示

（一） 動力計算

1、 活塞位移、速度、加速度的計算結果以每10°曲軸轉角為間隔，自0°～360°打 2

印計算結果（附表1）并繪制曲線（附圖1）。

2、 以10°曲軸轉角為間隔，自0°～720°打印以下各參數的計算結果并繪制曲線：

氣體作用力pg、往復慣性力、沿氣缸中心線作用的合力（附表2和附圖2）；

氣缸側壓力、連桿力、切向力、徑向力（附表3和附圖3）；

連桿軸頸負荷、連桿軸承負荷（附表4和附圖4）；

主軸頸負荷、主軸承負荷（附表5和附圖5）。

（二） 總體設計

內容應包括：總體結構型式；燃燒室結構型式；主要固定件（氣缸蓋、氣缸體、油底殼等）的結構型式；主要運動件（活塞、連桿、曲軸、平衡裝置等）的結構型式；燃油系統、配氣系統、潤滑系統、冷卻系統、起動系統等的組成。

（三）主要運動零件的設計計算

1、 曲軸的設計計算

內容應包括：曲軸結構型式的選擇；曲軸材料的選擇；主要尺寸的確定；結構細節的確定；疲勞強度校核；為提高曲軸強度需采用的工藝措施的分析。

2、 連桿的設計計算

內容應包括：連桿材料的選擇；連桿長度的確定；連桿小頭的結構設計與強度、剛度計算；連桿桿身的結構設計與強度計算；連桿大頭的結構設計與強度、剛度計算；連桿螺栓的設計。

（四）關于縱、橫剖面圖的繪制

1、 繪圖前應根據結構拆裝實習所了解的195柴油機結構情況，結合參考樣機的縱橫剖面圖、零件圖、產品說明書，全面熟悉195柴油機的結構狀況。

2、 縱、橫剖面圖應按照總體設計方案盡可能多地表達195柴油機地內、外部結構情況。對圖上凡是能夠表達的零件結構，要詳細地參閱有關零、部件圖紙或圖冊，了解其具體結構、采用的材料，主要尺寸核加工工藝等。

3、 繪制195柴油機縱、橫剖面圖宜選用A0號圖紙，用1：1比例繪制，圖上所有的零件結構都應按比例繪制。

4、 合理布置視圖位置：氣缸中心線應居中；適當安排曲軸中心線位置，以使整個視圖居中；曲柄連桿機構應繪制成活塞位于上止點的位置。

5、 所有標準件及零件結構要素都應查閱相關設計手冊，嚴格按標準繪制。

6、 標題欄應按機械制圖的規定繪制和填寫。

（五）關于零件圖的繪制

1、

曲軸零件圖宜用A1圖紙，連桿零件圖宜用A2圖紙；按1：1比例尺繪制。

3

合理布置視圖，盡可能完善清楚地表達零件結構和尺寸。努力做到不漏尺寸和加工符號等。對細小結構應有局部放大視圖加以表達。圖紙上所標注的精度及光潔度要求，應能既滿足設計要求，又考慮到工藝實現的可能和方便。所有的形狀位置公差都應標注在圖面適當位置上。其它要求用文字準確、簡練地表達在技術條件中。

（六）關于設計答辯

學生在完成全部設計任務后應參加課程設計答辯。

設計成績由平時成績（包括學習態度、工作作風、獨立完成設計的能力等）、設計作業及答辯結果三方面決定。

五、參考資料

1、內燃機學 周龍保 編 機械工業出版社

2、內燃機設計 吉林工大楊連生主編

3、機械零件設計手冊 東北工學院

4、195柴油機說明書 萊陽動力機械廠

5、195柴油機圖紙

6、機械制圖

7、國家標準 形狀和位置公差

8、柴油機設計手冊

六、課程設計進度安排（總計2周，10天）

1、 布置設計任務，各種準備工作占用0.5天；

2、 設計計算階段3.5天；

3、 繪制縱或橫剖面圖1張，零件圖1張約占5天；

4、 整理設計說明書以及設計答辯約占1天（第二周周五下午答辯）。

4

內燃機課程設計任務書

參照SD195型柴油機，設計繪制一臺單缸農用臥式水冷四行程柴油機的縱或橫剖面圖，曲軸或連桿零件工作圖。并進行動力計算及主要零件的強度計算。

標定功率

Pe?8.8kW

標定轉速

n?200r0/min

標定工況點燃油消耗率

ge?258g/kW?h

學生姓名： 班級：

指導教師：

5

附錄1：SD195型柴油機主要技術規格及有關數據

氣缸直徑（mm）

活塞行程（mm）

活塞平均速度（m/s）

總排量(l)

壓縮比

燃燒室型式

氣缸套型式

標定轉速（r/min）

標定工況點燃油消耗率（g／kW·h）機油消耗率（g／kW·h）

排氣溫度℃

平均有效壓力（kPa）

最底空載穩定轉速（r/min）

曲軸旋轉方向（面向功率輸出端）

供油提前角

噴油壓力（MPa）

潤滑方式

冷卻方式

機油壓力（kPa）

外型尺寸（長×寬×高）

凈重（不包括水、油、底架、散熱器及傳動裝置）（kg）

95

115

7.67

0.817

18~20

渦流室

濕式

2000

≤258.4

≤3.4

≤470

650

≤800

逆時針

13±2°

（12.2±0.5）

壓力與飛濺復合式

水冷強制循環，蒸發冷卻（指示閥頂起）98～392

752×528×593

140～160

6

附錄2 195柴油機氣體壓力實測值

Pe＝8.8kW, n=2000r/min

曲軸轉角（°CA） 氣體壓力（MPa） 曲軸轉角（°CA） 氣體壓力（MPa）

0 0.0857 360 6.7025

10 0.0894 370 7.0849

20 0.0833 380 5.1156

30 0.0838 390 3.5106

40 0.0822 400 2.4167

50 0.0818 410 1.6797

60 0.0841 420 1.2474

70 0.0845 430 0.9562

80 0.0834 440 0.7655

90 0.0858 450 0.6405

100 0.0862 460 0.5507

110 0.0855 470 0.4842

120 0.0892 480 0.4413

130 0.0919 490 0.4053

140 0.0903 500 0.3800

150 0.0929 510 0.3659

160 0.0947 520 0.3423

170 0.0928 530 0.3150

180 0.0980 540 0.2093

190 0.0976 550 0.1557

200 0.0968 560 0.1379

210 0.1033 570 0.1143

220 0.1073 580 0.0948

230 0.1167 590 0.0821

240 0.1308 600 0.0915

250 0.1552 610 0.0845

260 0.1783 620 0.0888

270 0.2191 630 0.0974

280 0.2740 640 0.1031

290 0.3596 650 0.0946

300 0.4990 660 0.0894

310 0.7298 670 0.0842

320 1.1332 680 0.0854

330 1.8783 690 0.0930

340 3.1401 700 0.0967

350 4.6997 710 0.0936

7

附錄3

曲柄半徑R（mm）

連桿長度L（mm）

活塞組重量（kg）

連桿往復部分重量（kg）

連桿旋轉部分重量（kg）

曲柄銷重量（kg）

曲柄銷重心回轉半徑（mm）

曲柄臂重量（kg）

曲柄臂重心回轉半徑（mm）

平衡塊重量（kg）

平衡塊重心回轉半徑（mm）

連桿偏心距（mm）

連桿小頭過盈量（mm）

57.5

210

1.38

0.543

1.267

0.563

57.5

1.15

41.5

2.3

68.8

7

0.068

8

附錄4 課程設計答辯復習提綱

1、 你所設計的195柴油機采用何種曲柄連桿機構？說明采用這種機構的原因。連桿比???如何選取?值？

2、 你所設計的柴油機采用何種燃燒室？說明這種燃燒室的具體結構及優缺點。

3、 說明連桿大頭的結構型式。有何優缺點？連桿大頭蓋采用何種方式定位？與其他定位方式比較有何優缺點？

4、 說明提高曲軸強度的結構措施和工藝措施。

5、 說明配氣機構的組成。說明氣門、氣門彈簧、氣門彈簧座、扣瓦的安裝過程。說明氣門間隙的調整方法。

6、 說明潤滑系統的組成，何種部位采取何種潤滑方式？

7、 說明冷卻系統的組成。

8、 你所設計的柴油機采用何種方式起動？為了改善起動性能采取了哪些措施？

9、 說明燃油系統的組成以及各部分的具體結構。

10、 說明單缸機中有哪些振動力源，你所設計的195柴油機采用了哪些平衡措施？

11、 介紹曲軸的設計計算要點。

12、 介紹連桿的設計計算要點。

13、 說明所繪制的零件圖中技術條件的意義；介紹主要尺寸、型式、材料、尺寸公差、表面硬度、粗糙度、主要形位公差及確定原因。

14、 說明活塞的位移、速度、加速度的變化規律以及加速度的極值情況。

15、 說明往復運動質量和旋轉運動質量的組成以及側壓力、連桿力、切向力、徑向力的作用位置。

16、 簡述繪制連桿軸頸（承）、主軸頸（承）極坐標負荷圖的數學模型以及如何利用負荷圖獲取軸頸（承）負荷的大小、方向、作用點。

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