武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计-10kw曲轴设计

武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计说明书PAGEPAGE38学号：题目10KW四冲程汽油机曲轴设计学院汽车工程学院专业热能与动力工程班级姓名指导教师2014年11月21日目录目录 10. 前言 41. 1．汽油机结构参数 41.1．初始条件 41.2．发动机类型 41.2.1．冲程数的选择 41.2.2．冷却方式 41.2.3．气缸数与气缸布置方式 51.3．基本参数 51.3.1．行程缸径比S/D的选择 51.3.2．气缸数i、气缸工作容积Vs、缸径D的选择 52．热力学计算 72.1．热力循环基本参数的确定 72.2．各过程的热力学计算 72.2.1.绝热压缩起点 72.2.2．绝热压缩过程 82.2.3．定容燃烧过程 82.2.4．绝热膨胀过程 82.3．P-V图的绘制 82.4．P-V图的调整 92.5．P-V图的校核 103．运动学计算 113.1．曲柄连杆机构的类型 113.2．连杆比的选择 113.3．活塞运动规律 113.3.1．活塞位移 113.3.2．活塞速度 123.3.3．活塞加速度 133.4．连杆运动规律 133.5．P-V图向P-ɑ图的转化 144．动力学计算 154.1．质量转换 154.2．作用在曲柄连杆机构上的力 154.2.1．气缸内工质的作用力（气体压力） 164.2.2．曲柄连杆机构的惯性力 164.2.3．作用在曲柄连杆机构上的力 174.3．发动机的转矩 205．曲轴组零件结构的设计 215.1．曲轴的工作条件、结构形式和材料的选择 215.1.1．曲轴的工作条件和设计要求 215.1.2．曲轴的结构形式 215.1.3．曲轴材料 225.2．曲轴主要尺寸的确定和结构设计细节 225.2.1．曲柄销的直径D2和长度L2 225.2.2．主轴颈的直径D1和长度L1 225.2.3．曲柄 235.2.4．一些细节设计 236．曲轴强度的校核 256.1．静强度校核 256.1.1．连杆轴颈的计算 256.1.2．曲柄计算 266.2．曲轴疲劳强度的计算 276.2.1．主轴颈计算 276.2.2．曲柄臂计算 28小结. 29参考文献. 30附录. 31附表0.计算涉及的参数 31附表1.P-V图及运动学计算图表 31附表2.动力学计算图表 3510kW四冲程汽油机曲轴组设计前言内燃机学课程设计，是热能动力工程专业学生在学完了内燃机学等专业课程后的一次综合性设计实践和基本训练，旨在对刚学习过的发动机设计课程以及发动机原理课程的知识进行综合运用，加深对专业知识的理解。在课程设计环节，通过总体性能计算（工作过程模拟计算与动力学计算）将发动机的结构参数与性能参数结合起来，弄清结构与性能之间的内在联系；通过发动机总体布置图设计，对发动机的总体结构有一个全面而具体的了解，并深化对发动机各主要零件的作用和设计要求的理解。这是大学本科期间第四次课程设计，也是我们大学最后一次课程设计。在经历了三次课程设计后，我已经取得了一定的基础，这给我完成本次课程设计带来很大的帮助。我们要充分利用本次机会，了解当今汽油机国内外的发展状况，并结合到本次课程设计，高质量地完成任务。1．汽油机结构参数1.1．初始条件额定功率：P=10kW平均有效压力：pme=0.8～1.2MPa活塞平均速度：Vm<15m/s1.2．发动机类型1.2.1．冲程数的选择依据题意冲程数选择为四冲程，即τ=4。1.2.2．冷却方式考虑到是单缸机，而且功率较低，风冷即可满足冷却要求，所以采用风冷方式。1.2.3．气缸数与气缸布置方式直列式单缸机，i=1。1.3．基本参数1.3.1．行程缸径比S/D的选择根据参考文献【1】得相应汽油机的行程缸径比在0.7～1.0之间。初步选择行程缸径比为0.9，即S/D=0.9。1.3.2．气缸数i、气缸工作容积Vs、缸径D的选择参考目前已有发动机的实际水平，初步选择如下：平均有效压力pme=1.1MPa升功率：kW/L结合已给的设计功率Pe=10kW和上一步确定的S/D计算单缸排量Vs，缸径D，行程S。根据内燃机学的基本公式：，，其中： Pe——发动机有效功率，依题为10kW。pme——发动机平均有效压力，依题为1.1MPa。Vs——单个气缸工作容积，对于单缸机即为气缸工作容积。根据参考文献【2】，参照我国近年生产的部分内燃机产品的性能参数表得非增压单缸四冲程汽油机的升功率一般为50～60Kw/L。同时为了便于设计过程的进行，初步确定该单缸机气缸工作容积为0.2L。i——发动机气缸数目，依题为1。n——发动机转速。Vm——活塞平均速度，依题意Vm<15m/s。S——活塞行程。D——气缸直径。τ——行程数，τ=4。代入上述公式得发动机基本参数：Vs=0.20LD=65mmS=59mmn=6000r/minVm=11.8m/s<15m/s符合要求，其介于9～14m/s之间，按Vm该汽油机属于高速汽油机。由单位活塞面积功率：=0.39kW/cm3>0.2kW/cm3，所以需要向活塞内壁喷油冷却，一般通过固定在机体内壁上的喷嘴喷油。2．热力学计算通过根据内燃机所使用的燃料，混合气形成方式，缸内燃烧过程（加热方式）等特点，把汽油机的实际循环近似看成是等容加热循环。汽油机的工作过程包括进气、压缩、作功和排气四个过程。在本次设计过程中，先确定热力循环基本参数然后重点针对压缩和膨胀过程进行计算，绘制P-V图并校核。为建立这些内燃机的理论循环，需对内燃机的实际循环中大量存在的湍流耗散、温度压力和成分的不均匀性以及摩擦、传热、燃烧、节流和工质泄漏等一系列不可逆损失作必要的简化和假设，归纳起来有以下几点：1）把压缩和膨胀过程简化成理论的绝热可逆的等熵过程，忽略工质与外界的热量交换及其泄漏等的影响；2）将燃烧过程简化为等容加热过程，将排气过程简化为等容加热过程；3）忽略发动机进排气过程，从而将循环简化为一个闭口循环；4）以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质物理及化学性质保持不变，比热容为常数。2.1．热力循环基本参数的确定据参考文献【3】：压缩过程绝热指数n1=1.32～1.35,初步取n1=1.34；膨胀过程绝热指数n2=1.23～1.28,初步取n2=1.26。据参考文献【2】：压力升高比=6～9，初步取=6.8；汽油机压缩比受爆燃限制，不能超过10，在7～10之间，初步取=8。2.2．各过程的热力学计算2.2.1.绝热压缩起点选取压缩冲程的下止点（a点）时的气体参数，其中为大气压力，=0.1013MPa，系数取0.89，得=0.09MPa。燃烧室容积，气缸总容积。2.2.2．绝热压缩过程选取压缩冲程终点（c点），从a点到c点的压缩过程看作是绝热过程，绝热系数=1.34。根据多变过程热力学计算公式常数，以及a点气体状态，可以计算出a点到c点压缩过程中各个点的状态参数。已知=0.0286L，可求出=1.46MPa。2.2.3．定容燃烧过程选取定容燃烧终点（z点），从c点到z点的增压过程看作是定容增压过程，压力升高比=6.8。则z点状态：，。2.2.4．绝热膨胀过程选取膨胀过程终点（b点），从z点到b点的膨胀过程看作绝热膨胀过程，绝热系数=1.26。根据多变过程热力学计算公式常数，以及z点气体状态，可以计算出z点到b点压缩过程中各个点的状态参数。已知，可求出。2.3．P-V图的绘制根据2.2.过程中的计算结果及公式，可以在Excel中绘制出循环过程线，理论P-V图如图【2-1】所示：图【2-1】 理论P-V图2.4．P-V图的调整实际的P-V图和利用多变过程状态方程绘制出的理论P-V图存在一些误差，在发动机中为了使其动力性、经济性达到最优，采用了点火提前，气门重叠角，而且存在换气损失等等，对理论P-V图作出以下调整：1）最大爆发压力取理论值得2/3，具体为6.6MPa。以此值作水平线与原图形相交，水平线以上部分去掉，余下部分做些调整；2）考虑到实际过程与理论过程的差异，最大爆发压力产生在上止点之后12°～15°，选择13°；3）点火提前角：常使用的范围为20°～30°，经调整后选择20°；4）排气提前角：常使用的范围为40°～80°，经调整后选择40°。经调整后所得的P-V图如图【2-2】所示：图【2-2】 实际P-V图2.5．P-V图的校核计算绘制出P-V图后，利用积分求出图中封闭曲线的面积，此面积就是发动机理论指示功。然后计算出平均指示压力，再乘上机械效率，即得到热力循环的平均有效压力。发动机理论指示功：平均有效压力,这里为发动机机械效率，根据参考文献【2】，其中高速汽油机参考值为0.85～0.95，选0.85。有效功率，误差在内，满足要求，故上面选取的参数以及后面相关计算在满足制造需要的同时能够前后一致。3．运动学计算发动机的运动学计算是发动机设计的基础，为热力学计算、动力学计算以及以后对发动机活塞、连杆、曲轴尺寸的确定都作了铺垫。3.1．曲柄连杆机构的类型在往复式活塞内燃机中基本采用三种曲柄连杆机构：中心曲柄连杆机构，偏心曲柄连杆机构和关节曲柄连杆机构。其中中心曲柄连杆机构应用最广泛。本次设计选择中心曲柄连杆机构。3.2．连杆比的选择根据参考文献【1】知，，车用发动机多用小连杆，初选。3.3．活塞运动规律 3.3.1．活塞位移根据曲柄连杆机构运动规律与其几何关系，得活塞位移方程如下：其中：为曲柄半径与连杆长度的比值，R为曲轴半径，在Excel表格中每隔5°曲轴转角取点，相关数据见附表1，经计算后图如图【3-1】所示：在Excel表格中每隔曲轴转角取点，相关数据见附表2，经计算后如图所示：图【3-1】 转角-活塞位移图3.3.2．活塞速度将活塞位移函数求导后即可得到活塞速度函数，如下：其中：转速，曲轴半径，角速度。在Excel表格中每隔曲轴转角取点，相关数据见附表1，经计算后如图【3-2】所示：图【3-2】 转角-活塞速度图3.3.3．活塞加速度将活塞速度函数求导后即可得到活塞加速度函数，如下：数据同上，在Excel表格中每隔曲轴转角取点，相关数据见附表2，经计算后如图【3-3】所示：图【3-3】 转角-活塞加速度图由参考文献【1】知实际高速发动机的最大加速度：对汽油机而言其中：g为重力加速度。 由j-α图知活塞最大加速度符合要求。3.4．连杆运动规律连杆做复合平面运动，即其运动是由随活塞的往复运动以及绕活塞销的摆动运动合成。连杆相对于气缸中心的摆角为在Excel表格中每隔5°曲轴转角取点，相关数据见附表2，经计算后如图【3-4】所示：图【3-4】 转角-摆角图 3.5．P-V图向P-ɑ图的转化已知压力是体积的函数，体积是活塞行程的函数，活塞行程是曲轴转角的函数；因此可将P-V图向P-ɑ图的转化，如图【3-5】所示：图【3-5】 转角-缸内压力图4．动力学计算4.1．质量转换1）连杆是做复杂平面运动的零件，为了便于计算，将整个连杆的质量用两个换算质量和来代换。假设是集中作用在连杆小头中心处，并只做往复直线运动的质量；集中作用在连杆大头中心处，并只做圆周旋转运动的质量。令L为连杆长度，为由连杆之心G至小头中心A的距离，则：，。由同组同学确定的为0.0559kg。2）活塞，包括装在活塞上的活塞环和活塞销等零件，是沿气缸中心线作往复直线运动的，它们的质量可以看作集中在活塞销中心，并以表示，由同组同学算出为0.192kg。则往复直线运动部分当量质量：。3）曲柄换算质量：（即设想曲拐没有质量，另有一个等于质量全部集中在曲轴销中心转动。）其中：为曲柄销部分质量，为单个曲柄臂不平衡质量，为曲柄臂不平衡质量质心到曲轴回转中心的距离。则旋转运动部分当量质量，本次设计不过多考虑。4.2．作用在曲柄连杆机构上的力作用在曲柄连杆机构上的力分为：缸内气压力、运动质量的惯性力、摩擦阻力和作用在发动机曲轴上的负载阻力。一般因摩擦力数值较小，变化规律难以掌握而忽略不计，而负载阻力与主动力处于平衡状态，无需另外计算，因此主要研究气压力与运动质量惯性力变化规律对机构（尤其是曲轴和轴承）的作用。4.2.1．气缸内工质的作用力（气体压力）（为大气压力，即背压），结合之前P-ɑ图，可以得到Pg-ɑ图，如图【4-1】所示：图【4-1】 转角-气体压力图4.2.2．曲柄连杆机构的惯性力把曲柄连杆机构运动件简化为、后，可从运动学规律归纳出两个力：往复质量的往复惯性力，旋转质量的旋转惯性力。1）往复惯性力：在Excel表格中每隔曲轴转角取点，相关数据见附表3，经计算后如下图【4-2】所示：图【4-2】 转角-惯性力图2）旋转惯性力:分解为：；。这两个分量随简谐变化，如果不能在机构内部加以抵消，则需由发动机支承来承受，使发动机有上、下、左、右跳动的倾向，本次设计中不过多考虑。4.2.3．作用在曲柄连杆机构上的力1）气压力与往复惯性力的合成：，由前面Pg-ɑ图与Pj-ɑ图可得到P-ɑ图如图【4-3】所示：图【4-3】转角-合成压力图2）曲柄连杆机构上作用力的分析与计算合成力P作用在活塞上，将分解为两个力：垂直气缸轴线的力（侧向力）与沿连杆轴线的力。，。在Excel表格中每隔曲轴转角取点，相关数据见附表2，经计算后如图【4-4】、【4-5】所示：图【4-4】转角-侧压力图图【4-5】转角-连杆力图连杆力在曲柄销处又分解为垂直于曲柄半径的切向力Pt和沿曲柄作用的径向力Pk。其中各力在大小上满足下列关系式：切向力:径向力:在Excel表格中每隔曲轴转角取点，相关数据见附表2，经计算后如图【4-6】、【4-7】所示：图【4-6】转角-切向力图图【4-7】 转角-径向力图规定Pt与w同向为正，Pk指向圆心为正，转矩顺时针为正。4.3．发动机的转矩单缸转矩：在Excel表格中每隔曲轴转角取点，相关数据见附表2，经计算后如图【4-8】所示：图【4-8】 转角-单缸转矩图5．曲轴组零件结构的设计5.1．曲轴的工作条件、结构形式和材料的选择5.1.1．曲轴的工作条件和设计要求曲轴是在不断周期变化的气体压力、往复和旋转运动质量的惯性力以及它们的力矩（转矩和弯矩）共同作用下工作的，使曲轴既弯曲又扭转，产生疲劳应力状态。实践表明，对于各种曲轴，弯曲疲劳载荷具有决定性作用，而扭转载荷仅占次要地位（不包括因扭转振动而产生的扭转疲劳破坏）。1）总结起来，曲轴的工作条件为：（1）受周期变化的力，力矩共同作用，曲轴既受弯曲又受扭转，承受交变疲劳载荷，重点是弯曲载荷。曲轴的破坏80%是弯曲疲劳破坏；（2）由于曲轴形状复杂，应力集中严重，特别是在曲轴和曲颈过渡的圆角部分；（3）曲轴轴颈比压大，摩擦磨损严重。2）因此设计曲轴时要求：（1）有足够的耐疲劳强度。（2）有足够承压面积，曲颈表面要耐磨。（3）尽量减少应力集中。（4）刚度要好，变形小，否则使其它零件的工作条件恶化。5.1.2．曲轴的结构形式曲轴的结构与其制造方法有直接联系，在进行曲轴结构设计时必须同时考虑。曲轴结构形式在整体结构上分整体式和组合式两大类，随着复杂结构铸造和锻造技术的进步，现代内燃机几乎都采用整体式，因此本次设计选择整体式曲轴。曲轴结构形式在支承方式上分为全支承和浮动支承，本次设计单缸机不分全支承与浮动支承，采用全支承。5.1.3．曲轴材料曲轴材料要根据用途和强化程度正确选用。根据平均有效压力，选择合适的活塞结构，保证活塞能承受所规定的机械负荷和热负荷。制造活塞的材料应有小的密度、足够的高温强度、高的热导率、低的线涨系数a以及良好的摩擦性能。经综合考虑，选用QT800（正火后，珠光体基体）。5.2．曲轴主要尺寸的确定和结构设计细节5.2.1．曲柄销的直径D2和长度L21）在考虑曲轴主轴颈粗细时，首先使确定曲柄销的直径。在现代发动机设计中。一般趋向于采用较大的值，以降低曲柄销比压，提高连杆轴承工作的可靠性，提高曲轴的刚度。高速车用汽油机较小，取，得。2）曲柄销的长度L2选定D2上考虑的。在薄油膜条件下，左右时有最大承载能力，球铁曲轴应取较小值，从而尽可能加强曲柄。但考虑到实际情况，本次设计取0.5，得。3）初步校核：在0.15～0.50范围内，符合要求。4）初步估计轴承最大条件比压，结合参考文献【1】，根据选取轴承材料高锡铝AlSnCu30-1（280巴）或AlSnCu20-1（300巴）。5.2.2．主轴颈的直径D1和长度L1如果从曲轴沿全长度具有等刚度要求出发，可以认为主轴颈与曲柄销一样粗就行了。从轴承负荷出发，则主轴颈可以比曲轴销更细些，因为主轴承最大负荷小于连杆轴承。但是为了最大限度的加强曲轴的刚度，加粗主轴颈还是很有好处的。1）结合曲轴各部分尺寸协调的观点，建议取。由于单缸机曲轴较短取，得。2）结合参考文献【1】，定，得。3）滑动轴承最小宽度不能小于0.3倍轴颈。5.2.3．曲柄曲柄应选择合适的厚度、宽度，使曲轴有足够的刚度和强度。曲轴形状应合理以改善应力分布。在确定曲柄的尺寸时，应该考虑到曲柄往往是整体式曲轴中最薄弱的环节。曲柄在曲拐平面内的抗弯能力以其矩形断面模数W来衡量。（mm3）其中：b为曲柄的宽度（mm），h为曲柄的厚度（mm））可见提高曲柄的抗弯能力，增加曲柄的厚度h要比增加曲柄的宽度b要好得多。根据参考文献【1】，。得b=65mm，h=12mm。5.2.4．一些细节设计5.2.4.1．油道布置在确定主轴颈上油道入口和曲柄销上油道出口位置时，既要考虑到有利于供油又要考虑到油孔对轴颈强度影响到最小。一般油孔只要安排在曲拐平面旋转前45°~90°的低负荷区都是合理的，油道不能离轴颈过渡圆角太近。油孔直径一般不大于，但最小不得小于5mm。孔口不应有尖角锐边，而应有不小于的圆角以减缓应力集中。5.2.4.2．曲轴两段的结构曲轴前段一般有扭转减震器，发动机的各种辅助装置如机油泵，冷却水泵等，由安装在前段的齿轮或皮带轮驱动，配齐正时齿轮也安装在曲轴前端。曲轴末端有飞轮，用于输出总转矩，因此末端要做的粗一些。5.2.4.3．曲轴的止推一般将止推轴承设置在中央轴承的两侧或后主轴承的两侧。止推轴承间隙多为0.05~0.2mm。5.2.4.4．过渡圆角 主轴颈到曲柄臂的过渡圆角半径R对于曲轴弯曲疲劳强度影响很大，增加圆角对于提高曲轴疲劳强度非常有利，但对于表面耐磨性有不利影响，在保证耐磨条件下取最大圆角。一般R不应小于2mm，否则无法加工。5.2.4.5．平衡分析1）单缸机的单拐曲轴轴向对称，用两块平衡块，每块质量为，其质心位置均在曲柄销对面处。动平衡条件：（为旋转部分当量质量）由于受曲轴箱尺寸限制，。初定=28mm。2）平衡分析：（1）旋转离心惯性力与平衡块平衡相消。（2）一阶往复惯性力，平衡其所需平衡块质量。（3）一阶往复惯性力，平衡其所需平衡块质量。（4）由于单缸机不涉及合成惯性力矩。（5）由于缸径不大，可采用单轴平衡机构。6．曲轴强度的校核6.1．静强度校核由前面动力学计算得强度校核要用到的基本数据如下：1）径向力，由上述图及相关数据得：=19016.49N=0N2）切向力，由上述图及相关数据得：=6122.46N=0N3）主轴颈中心到曲柄销中心的距离La=（L1+L2）/2+h=（18+17）/2+12=29.5mm4）主轴颈中心到曲柄臂中心的距离Lb=(L1+h)/2=（18+12）/2=15mm5）主轴颈的径向反力=-1/2=-9508.25N=0N6）主轴颈的切向反力,=-5017.02N=0N6.1.1．连杆轴颈的计算1）在曲拐平面内的弯曲应力====150.31MPa2）在垂直于曲拐平面的弯曲应力==48.39MPa3）弯曲总应力157.91MPa4）扭转应力23.40MPa5）弯曲总应力MPa=164.70MPa小于该材料所许可的最大应力，在允许范围内。6.1.2．曲柄计算1）压缩应力：=11.25Mpa2）弯曲应力：曲拐平面：=63.36Mpa垂直曲拐平面：=80.84Mpa3）扭矩Mk引起的弯曲应力：=98.65Mpa4）扭矩Mk引起的扭转应力：=42.47Mpa5）弯扭总应力：小于该材料所许可的最大应力，在允许范围内。6.2．曲轴疲劳强度的计算由于曲轴工作时承受交变载荷，它的破坏（断裂）往往都由疲劳产生。因此，对内燃机曲轴均须进行疲劳校验。曲柄的疲劳强度验算的目的是曲轴不但在运转中安全可靠，而且能充分利用材料的疲劳强度。为此，要求能够较精确地确定曲轴的疲劳强度（或称许用应力）和曲轴运转时的实际应力（或称工作应力）。由前面动力学计算知=180.61Nm;=06.2.1．主轴颈计算1）弯曲疲劳强度=98.65MPa0MPa弯曲系数4.17其中=0.7，0.66，，=0.32）扭转疲劳强度=101.99MPa0MPa扭转系数3）安全系数n：大于该材料的极限安全系数（n）=1.8（根据参考文献【1】知）6.2.2．曲柄臂计算1）弯曲应力：=80.50Mpa弯曲系数5.112）扭转应力：=10.37Mpa扭转系数39.693）安全系数n：5.07大于该材料的极限安全系数（n）=1.8（根据参考文献【1】知）。小结.经过此次为期三个星期的《汽车发动机设计》课程设计，我不仅加紧巩固了《汽车发动机设计》这门课程的知识点，而且又将大学中所学的设计基础课程和专业课课程的重要内容重新复习了一遍。此外，我还在分析、计算、设计、制图、运用各种标准和规范、查阅各种设计手册与资料以及计算机应用能力等各个方面得到了进一步的提高。与此同时，我也深刻体会到了设计一件批量生产的产品的困难以及团队合作的重要性。我也在此次课程设计中发掘出了自己面对挫折没有退却而静下心来反复演算求解的精神。其实，一件优秀产品的诞生，其间必定含尽了艰辛。就拿此次我设计曲轴来说吧，一开始我什么都不懂，不知道如何着手，完全找不到突破口。后来在同学们的积极讨论中以及指导老师的悉心指导下，我逐渐明白了我的方向，并开始投入到其中，仔细演算，认真推敲。然而，面对着自己所算出的数据出现问题，无法再继续往下算时，我的心中犹如在大冬天被人当头泼了一盆冷水。可我没有就此放弃，经过和同学们的互相讨论以及接受刘老师的耐心讲解后，我又重新找到了方向。就这样，在不断的失败和站起来的道路之后，我终于成功完成了此次课程设计。在此，非常感谢老师能在百忙之余挤出自己宝贵的时间来指导我们的课程设计，悉心仔细地为我们每个人讲解问题，从而使我们能更快更好地完成课程设计通过这次我们亲身的设计实践，让我们对这些专业课的基础知识和基本理论能有进一步的理解和掌握。参考文献.【1】杨连生.内燃机设计.北京.：中国农业机械出版社，1981.【2】周龙保.内燃机学.北京：机械工业出版社，2005【3】王中铮.热能与动力机械基础.北京：人民交通出版社，2000.【4】周增宝，何永然，刘安俊.机械设计课程设计.武汉：华中科技大学出版社，1999【5】董敬，庄志，常思勤.汽车拖拉机发动机.北京：机械工业出版社，2001【6】沈维道.工程热力学.北京：高等教育出版社，2002【7】吴兆汉.内燃机设计.北京：北京理工大学出版社，1990【8】陆际青.汽车发动机设计.北京：清华大学出版社，1990附录.附表0.计算涉及的参数活塞行程s(mm)活塞直径D(mm)转速n(r/min)排量（L）压缩比ε余隙容积Vc(L)596556000.2080．0286曲柄半径R(mm)多变指数n1多变指数n2曲柄角速度ω(rad/s)进气压力Pa（Mpa)压力升高比29.51．341．26586.430．096.8附表1.P-V图及运动学计算图表曲轴转角α（°）缸内体积V(L)缸内压强P(MPa)活塞位移X（m）活塞速度V（m/s）活塞加速度j（m/s²）摆角β（°）00.02860.090010145.33050.0290650.090.0001402671.88327626110106.721.248512858100.0304560.090.0005593633.7436678819991.1842.48810886150.0327550.090.0012522045.5587242249799.6073.709901524200.0359350.090.0022104237.3068514739533.4454.905067023250.0399570.090.0034225318.9677133629194.7226.064880175300.0447740.090.00487412610.522599628786.0197.180755781350.0503290.090.00654816511.954752788310.4458.244296645400.0565580.090.00842527513.249645367771.6239.247349233450.0633890.090.010484114.395200637173.65210.1820674500.0707480.090.01270167915.381952046521.08611.04098404550.0785530.090.01505384516.2031385818.89111.8170897600.0867220.090.01751562516.854730595072.41312.50391662650.0951710.090.02006165117.335398764287.33413.09562565700.1038150.090.0226665517.646408153469.62913.58709308750.1125710.090.02530532317.791461912625.52213.97399363800.1213590.090.02795368717.776488061761.43914.25287567850.1301020.090.03058839517.6093807883.955414.4212248900.1387260.090.033187517.29970355-0.2514.47751219950.1471650.090.03573058416.8583652-884.44814.42122481000.1553560.090.0381989316.29727629-1761.9114.252875671050.1632420.090.04057564615.62899897-2625.9613.973993631100.1707750.090.04284573914.86639938-3470.0113.587093081150.1779110.090.04499612814.02231332-4287.6613.095625651200.1846120.090.04701562513.10923491-5072.6612.503916621250.1908480.090.04889485512.13903705-5819.0611.81708971300.1965930.090.05062614811.1227315-6521.1711.040984041350.2018270.090.052203410.07027475-7173.65102065340.090.0536218978.990424818-7771.549.2473492331450.2107030.090.0548781367.890651839-8310.278.2442966451500.2143240.090.0559696246.777103929-8785.777.1807557811550.2173940.090.056894695.65462792-9194.46.0648801751600.2199080.090.0576522884.5268427-9533.064.9050670231650.2218640.090.0582418283.396261281-9799.173.7099015241700.2232620.090.058663022.264456109-9990.712.488108861750.2241010.090.0589157541.132260762-10106.21.2485128581800.224380.090.0591.5896E-15-10144.81.7549E-151850.2241010.092430.058915754-1.132260762-10106.2-1.2485128581900.2232620.0928950.05866302-2.264456109-9990.71-2.488108861950.2218640.093680.058241828-3.396261281-9799.17-3.7099015242000.2199080.0947990.057652288-4.5268427-9533.06-4.9050670232050.2173940.096270.05689469-5.65462792-9194.4-6.0648801752100.2143240.0981230.055969624-6.777103929-8785.77-7.1807557812150.2107030.1003890.054878136-7.890651839-8310.27-8.2442966452200.2065340.1031140.053621897-8.990424818-7771.54-9.2473492332250.2018270.1063490.0522034-10.07027475-7173.65-101965930.110160.050626148-11.1227315-6521.17-11.040984042350.1908480.1146260.048894855-12.13903705-5819.06-11.81708972400.1846120.1198440.047015625-13.10923491-5072.66-12.503916622450.1779110.1259310.0449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41-14.395200637173.652-100565580.090.008425275-13.249645367771.623-9.2473492336850.0503290.090.006548165-11.954752788310.445-8.2442966456900.0447740.090.004874126-10.522599628786.019-7.1807557816950.0399570.090.003422531-8.9677133629194.722-6.0648801757000.0359350.090.002210423-7.3068514739533.445-4.9050670237050.0327550.090.001252204-5.5587242249799.607-3.7099015247100.0304560.090.000559363-3.7436678819991.184-2.488108867150.0290650.090.000140267-1.88327626110106.72-1.2485128587200.02860.090-1.05974E-1410145.33-7.01958E-15附表2.动力学计算图表曲轴转角α（°）往复惯性力Pj（N）气体作用力Pg（N）侧压力Pn（N）连杆力Pl（N）切向力Pt（N）径向力Pk（N)单缸转矩M（Nm）0-2515.03-37.49690-2552.520-2552.5205-2505.46-37.4969-55.4214-2543.56-276.843-2528.45-8.1668810-2476.81-37.4969-109.254-2516.68-544.2-2457.14-16.053915-2429.32-37.4969-159.95-2472-792.96-2341.37-23.392320-2363.34-37.4969-206.038-2409.66-1014.75-2185.58-29.935125-2279.37-37.4969-246.166-2329.91-1202.25-1995.76-35.466530-2178.05-37.4969-279.133-2233.07-1349.51-1779.16-39.810635-2060.16-37.4969-303.932-2119.56-1452.13-1543.97-42.837940-1926.59-37.4969-319.778-1989.94-1507.45-1299.02-44.469845-1778.35-37.4969-326.135-1844.9-1514.61-1053.38-44.68150-1616.58-37.4969-322.747-1685.27-1474.55-815.979-43.499355-1442.5-37.4969-309.649-1512.05-1389.95-595.244-41.003660-1257.45-37.4969-287.176-1326.41-1265.05-398.772-37.318965-1062.83-37.4969-255.966-1129.71-1105.41-233.035-32.609670-860.121-37.4969-216.943-923.462-917.684-103.144-27.071775-650.867-37.4969-171.297-709.357-709.243-12.7019-20.922780-436.661-37.4969-120.446-489.216-487.86936.27957-14.392185-219.133-37.4969-65.9926-264.979-261.40543.37473-7.71143900.061975-37.4969-9.66565-38.6626-37.43499.665649-1.1043395219.2546-37.496946.73923187.6711176.9925-62.40265.221279100436.7772-37.4969101.4256411.9611375.602-169.21911.08026105650.9743-37.4969152.6614632.1868553.0621-306.23916.31533110860.2159-37.4969198.8405846.4067705.0956-468.23520.800321151062.91-37.4969238.53851052.793828.5289-649.54724.44161201257.513-37.4969270.55861249.657921.2858-844.31927.177931251442.545-37.4969293.96741435.471982.3357-1046.7128.97891301616.599-37.4969308.11871608.8811011.607-1251.0629.842421351778.348-37.4969312.66621768.7071009.88-1452.0629.791451401926.564-37.4969307.56441913.941978.6608-1644.8128.870491452060.117-37.4969293.06042043.741920.0662-1824.9327.141951502177.992-37.4969269.6772157.416836.7004-1988.5624.682661552279.292-37.4969238.18912254.413731.5509-2132.4221.580751602363.246-37.4969199.59422334.298607.8958-2253.7517.932931652429.215-37.4969155.08062396.741469.226-2350.3613.842171702476.698-37.4969105.99062441.503319.1825-2420.559.4158821752505.333-37.496953.784292468.422161.5065-2463.134.7644411802514.902-37.49697.59E-142477.4063.04E-13-2477.418.95E-151852505.333-29.4347-53.962476.486-162.034-2471.18-4.780011902476.698-27.8899-106.4082451.119-320.44-2430.08-9.452971952429.215-25.285-155.8722408.978-471.622-2362.36-13.91282002363.246-21.5738-200.9612350.279-612.058-2269.18-18.05572052279.292-16.6898-240.42275.337-738.341-2152.21-21.78112102177.992-10.5439-273.0732184.582-847.236-2013.6-24.99352152060.117-3.02213-298.0552078.576-935.748-1856.03-27.60462201926.5646.018251-314.6491958.029-1001.2-1682.7-29.53552251778.34816.75353-322.411823.825-1041.35-1497.31-30.71982301616.59929.39953-321.1721677.039-1054.46-1304.06-31.10662351442.54544.21946-311.0641518.957-1039.47-1107.58-30.66432401257.51361.53391-292.521351.093-996.068-912.854-29.3842451062.9181.73353-266.2751175.207-924.867-725.074-27.2836250860.2159105.2954-233.352993.3102-827.473-549.503-24.4105255650.9743132.8037-195.04807.681-706.591-391.251-20.8444260436.7772164.9764-152.858620.8647-566.068-255.029-16.699265219.2546202.6994-108.506435.6819-410.891-144.869-12.12132700.061975247.07-63.8092255.2368-247.132-63.8092-7.29039275-219.133299.4529-20.654582.93346-81.8148-13.5755-2.41354280-436.661361.549719.07978-77.496477.283065.7470232.27985285-650.867435.488153.59618-221.947221.9118-3.974246.546398290-860.121523.92881.25348-345.873343.7084-38.631510.1394295-1062.83630.1883100.6441-444.194434.6406-91.627812.8219300-1257.45758.3825110.6767-511.194487.5445-153.68614.38256305-1442.5913.5419110.6704-540.415496.7776-212.74414.65494310-1616.581101.673100.4696-524.615459.0204-254.0113.5411315-1778.351329.63880.59072-455.89374.2722-260.311.04103320-1926.591604.66552.41282-326.159247.0772-212.9157.288776325-2060.161933.12918.40568-128.35787.93893-93.50052.594198330-2178.052318.147-17.65141.2-85.3316112.4987-2.51728335-2279.372755.48-50.5861478.7877-247.058410.1217-7.28823340-2363.343227.791-74.1865867.6273-365.372786.9439-10.7785345-2429.326908.442-290.4294488.526-1439.814251.329-42.4745350-2476.8110589.09-352.5038119.935-1755.837927.824-51.797355-2505.4614269.75-256.39211767.08-1280.7411697.18-37.7819360-2515.0317950.4-9.5E-1315435.37-3.8E-1215435.37-1.1E-13365-2505.4621631.05416.825319130.142082.14519016.4961.42326370-2476.8119957.75759.599417497.443783.59317083.46111.616375-2429.3218179.671021.26215783.425062.95214949.34149.3571380-2363.3416139.621182.27113826.925822.73712541.11171.7707385-2279.3714077.991253.59511865.036122.45510163.39180.6124390-2178.0512152.21256.625100536075.3448009.556179.2227395-2060.1610441.071214.3238468.4295801.816168.735171.1534400-1926.598967.5761146.3647133.7025404.0274656.844159.4188405-1778.357722.3561067.5756039.1184957.9383448.159146.2592410-1616.586680.918988.16815159.8484514.6932498.315133.1834415-1442.55814.048914.62424466.24105.5671758.199121.1142420-1257.455093.251850.65143928.9913747.2261181.214110.5432425-1062.834493.126797.97883521.8893446.145726.4914101.6613430-860.1213992.085756.9553222.1393201.977359.889794.45833435-650.8673572.257726.9763010.4843010.00153.9064288.79504440-436.6613219.067706.78982870.7732862.