L4100柴油机开题报告

1、河南科技大学毕业设计（论文）开题报告 （学生填表） 学院：车辆与交通工程学院 2016年 3月 24 日 课题名称 L4100柴油机设计（缸体） 学生姓名 专业班级 课题类型 工程设计 指导教师 职称 课题来源 生产 1. 设计（或 研究）的依据与意义 发动机是现代社会重要的能源转化装置，涉及了许多产业和科学技术领域，为人们的生活带来了很大的便利。柴油机相比于汽油机燃油经济性、动力性有很大优势，运用在农用机械、工程机械、汽车工业、船舶机械、电力工业上。 四缸机是柴油机的主流缸数，相比于单缸机，二缸机，三缸机而言，其动力充足，运转平稳。相对于更多缸数的柴油机来说，其结构简单，制造成本，维修费用低

2、。一般而言，四缸机已经能保证大多数机械的动力要求。 机体是发动机的骨架，在其基础上安装运动件和附件。因此在设计发动机机体事要考虑与其他零部件的配合，如曲轴，活塞，油底壳，气缸盖等。发动机运行时需要冷却和润滑，在设计发动机机体时要预留水套和润滑油道等。在设计时应综合各方面因素选择机体的结构型式和冷却方式等。合理的机体设计能很大程度上改善发动机工作时的噪音、 震动、温度、窜气等。 当发动机工作时，机体承受着大小和方向周期性变化的气体力，惯性力和力矩的作用。为保证柴油机可靠和耐久的工作，应考虑下列设计要求： 1）根据柴油机的用途，合理选择机体结构型式，保证有足够的刚度和强度； 2）依据受力情况，合理

3、设计受力部位的结构和形状，使作用力集中在某些限定区域内。集体的圆角和厚度应无急剧变化，以免应力集中； 3）机体应便于零件与部件的安装和拆卸，维修和搬运； 4）注意噪声和震动的降低，冷却和润滑要全面； 5）应尽量使机体结构简单，工艺性好，材料宜取价廉。 本次发动机机体的设计，是站在已有发动机的基础上的一次自主研发的尝试，运用所学知识和查看资料自主设计一定要求的发动机机体，是其具有合理的结构型式，足够的强度和刚度。从机体这一方使发动机具有更好的动力性和经济性。 现代发动机机体设计涉及面广，需要考虑的因素多，综合性强。需要综合运用所学知识，并借助计算机辅助设计，可以锻炼学生的分析、设计、合作，表达的

4、能力。通过这次设计也可以使学生熟悉工程设计中的制造因素，掌握查看资料的能力。不仅对培养学生实际设计能力方面有很好效果，也可以让学生提前接触到以后工作的内容，不至于参加工作后茫然无措。 2. 国内外同类设计（或同类 研究）的概况综述 现代柴油机正朝着高强化、轻质量、低油耗、工作可靠、寿命长、低有害物排放、低噪音、便于使用和维修等方向发展。国内机械配套动力一般要求动力充足、可靠性好、寿命长等。柴油机以其低速扭矩大、经济性好、可靠性高等优点占据了重型机械发动机发动机的主流。近年来，搭配柴油机的轿车也越来越受人们的欢迎。 机体作为体积最大的发动机部件必须要有足够的强度和刚度，此外还需要合理的结构型式以

5、及润滑冷却通道的设计。发动机的发展已有一个多世纪，其基本结构型式已有定论。主流为以曲柄机构输出功，相应的机体结构型式有一般式，龙门式，隧道式。国内外对机体的研究一般集中使用新型材料以减轻发动机的重量，增加刚度和强度，以及运用时效和孕育处理等措施来改善性能，运用有限元分析软件及各种数值计算方法使机体结构更加合理，运用CFD及仿真模拟技术对机体传热凝固过程温度场、流场、应力场等多方面进行分析和模拟仿真计算，并充分考虑到边界条件从而优化设计。比如04年欧洲上市一款新雅阁，用ASCTC先进的半固体铸造工艺压铸出一种半铝制机体。这种机体相对于传统灰铸铁机体重量减轻33%而且发动机噪声更小。06年OEM南

6、德原设备制造商，增加了机体中镁铝合金比例，这不仅减小了整体质量而且使机体质量分布更加合理。另外现在欧美有些公司研发出用分区铸造的方法来制造机体，如蠕墨铸铁GJV片墨铸铁，GJL组合生产铸造机体。他们将强度较高的GJV材料用在曲轴箱区域将摩擦性能切削加工性能优良的GJL材料用在气缸区域。这样生产出来的机体有很好的综合性能。 近年来有限元法技术在内燃机零部件的结构设计应用方面发展迅速，许多软 件已具有优化功能。如Ansys、Tosca Hyperworks、Ideas等，在优化方法上也发展出了形状优化、尺寸优化、拓扑优化等诸多方法。比如使用形貌优化的方法以提高油底壳某阶固有频率为目标，优化油底壳的

7、压痕筋布置，降低油底壳的噪声辐射。随着优化技术的进步不仅应力、变形、频率、材料性能等可以作为响应量还可以考虑加工制造环节及生产成本等因素这都大大拓展了优化设计的应用领域。 参考文献： 1周龙保 内燃机学M. 2版. 北京：机械工业出版社，2005 2杨连生 内燃机设计M. 北京:中国农业机械出版社,1981 3袁兆成 内燃机设计M.北京：机械工业出版社，2008 4柴油机设计手册M.北京：中国农业机械出版社，1983 5陈家瑞 汽车构造M.北京：机械工业出版社，2009 6朱仙鼎 中国内燃机工程师手册M.上海科学技术出版社 3. 课题设计（或研究）的内容 1）查阅相关资料，根据所给设计指标，确定零部件设计方案 2）根据总体布局，设计柴油机总体制图方案 3）完成柴油机机体零件图设计 4）撰写设计说明书，不少于12000字。 5）翻译外文技术资料，不少于10000字符。 其中，总图量不少于三张零号图，其中手工绘图不少于一张A0图，设计说明书按照学校要求格式用计算机打印并装订；查阅参考文献不少于15篇 4. 设计（或研究）方法 1）根据所给的设计指标的要求，通过参考相关的技术资料和必要的计算来确定柴油机相关的尺寸和参数。； 2）采用类比法进行设计； 3）手工绘图和计算机绘图相结合； 4）计算校核相关的强度和刚度 5. 实施计划 第4-5周 查阅相关资料