柴油机课程设计指导书

2024年2月21日发(作者：粉紫)

内燃机课程设计指导书

山东大学内燃机研究所

内燃机课程设计指导书

一、本课程设计的目的

根据本专业的要求，选定195柴油机为本课程设计的设计机型。通过本课程设计达到下述目的：

1、巩固、验证、加深和扩大本专业已学专业课的有关知识；

2、初步学会运用所学理论和知识解决问题的方法；

3、初步掌握内燃机设计的一般程序和方法；

4、进一步培养设计、计算和绘图能力、资料整理能力；

5、为随后的毕业设计工作打下基础。

二、本课程设计的任务

学生应在设计期限内完成195柴油机标定工况下的动力计算、一个主要运动零件的设计计算、绘制195柴油机的纵剖面图和连杆零件图或横剖面图和曲轴零件图。

（一） 编制设计说明书

1、设计说明书应包括的内容

1）封面；

2）目录；

3）原始资料及数据；

4）动力机算：建立数学模型（整理在正文中）；

编制动力计算源程序（源程序清单放在附录中）；

打印计算结果（放在附录中）；

绘制曲线附图（放在附录中）；

5）总体设计；

6）强度计算：对所要绘制的零件图的零件进行强度计算；

7）参考资料及文献

8）附录

2、设计说明书的书写要求

统一稿纸，正规书写；

竖订横写，在主要零件强度部分，每页右侧25mm处画一竖线，留出空白，在此 1

空白内标出所计算的主要数据。

（二）设计图纸绘制要求

l、对纵、横剖面图的绘制要求

1） 读懂设计参考图纸，对参考图中的不合理结构以及绘制错误的地方加以改正；

2） 视图、剖视完整正确，尽可能完善地表达结构；

3） 严格按绘图标准绘制线条和文字、数字。

2、 对零件图的绘制要求

1）严格按照国标标注尺寸精度和形状位置公差；

2）注出必要的技术条件，汉字需用仿宋体。

三、本课程设计的要求

（一）要独立完成

学生对设计中遇到的问题、应通过思考提出自己的意见，与指导教师讨论。不应向教师索要答案。教师可以指出解决问题的方向和要点，具体答案应由学生自己提出。

（二）要正确运用设计资料

在设计计算中，学生要主动、认真地查阅和运用有关资料、图纸，要准确地选取计算公式、参数及结构形式。要学会熟练运用规范手册，努力提高设计工作的系列化、标准化、通用化程度。

（三）要全面综合地考虑问题

设计中既要保证理论计算的准确无误，又要力争结构设计的合理性和先进性，还要认真考虑工艺实现的可能。要切忌“纸上谈兵”。

（四）要认真对待，按时完成

设计计算中要认真、细致，随时检查计算的正确与否，努力避免不必要的返工现象。绘图前应合理安排视图位置及需剖视的部位，尽量减少不必要的改动。

在设计期间应抓紧时间，按规定进度，保质保量地完成设计任务。

在设计期间，学生不得无故缺席，有事必须请假，并需经教师批准。

四、设计计算的具体要求及提示

（一） 动力计算

1、 活塞位移、速度、加速度的计算结果以每10°曲轴转角为间隔，自0°～360°打 2

印计算结果（附表1）并绘制曲线（附图1）。

2、 以10°曲轴转角为间隔，自0°～720°打印以下各参数的计算结果并绘制曲线：

气体作用力pg、往复惯性力、沿气缸中心线作用的合力（附表2和附图2）；

气缸侧压力、连杆力、切向力、径向力（附表3和附图3）；

连杆轴颈负荷、连杆轴承负荷（附表4和附图4）；

主轴颈负荷、主轴承负荷（附表5和附图5）。

（二） 总体设计

内容应包括：总体结构型式；燃烧室结构型式；主要固定件（气缸盖、气缸体、油底壳等）的结构型式；主要运动件（活塞、连杆、曲轴、平衡装置等）的结构型式；燃油系统、配气系统、润滑系统、冷却系统、起动系统等的组成。

（三）主要运动零件的设计计算

1、 曲轴的设计计算

内容应包括：曲轴结构型式的选择；曲轴材料的选择；主要尺寸的确定；结构细节的确定；疲劳强度校核；为提高曲轴强度需采用的工艺措施的分析。

2、 连杆的设计计算

内容应包括：连杆材料的选择；连杆长度的确定；连杆小头的结构设计与强度、刚度计算；连杆杆身的结构设计与强度计算；连杆大头的结构设计与强度、刚度计算；连杆螺栓的设计。

（四）关于纵、横剖面图的绘制

1、 绘图前应根据结构拆装实习所了解的195柴油机结构情况，结合参考样机的纵横剖面图、零件图、产品说明书，全面熟悉195柴油机的结构状况。

2、 纵、横剖面图应按照总体设计方案尽可能多地表达195柴油机地内、外部结构情况。对图上凡是能够表达的零件结构，要详细地参阅有关零、部件图纸或图册，了解其具体结构、采用的材料，主要尺寸核加工工艺等。

3、 绘制195柴油机纵、横剖面图宜选用A0号图纸，用1：1比例绘制，图上所有的零件结构都应按比例绘制。

4、 合理布置视图位置：气缸中心线应居中；适当安排曲轴中心线位置，以使整个视图居中；曲柄连杆机构应绘制成活塞位于上止点的位置。

5、 所有标准件及零件结构要素都应查阅相关设计手册，严格按标准绘制。

6、 标题栏应按机械制图的规定绘制和填写。

（五）关于零件图的绘制

1、

曲轴零件图宜用A1图纸，连杆零件图宜用A2图纸；按1：1比例尺绘制。

3

合理布置视图，尽可能完善清楚地表达零件结构和尺寸。努力做到不漏尺寸和加工符号等。对细小结构应有局部放大视图加以表达。图纸上所标注的精度及光洁度要求，应能既满足设计要求，又考虑到工艺实现的可能和方便。所有的形状位置公差都应标注在图面适当位置上。其它要求用文字准确、简练地表达在技术条件中。

（六）关于设计答辩

学生在完成全部设计任务后应参加课程设计答辩。

设计成绩由平时成绩（包括学习态度、工作作风、独立完成设计的能力等）、设计作业及答辩结果三方面决定。

五、参考资料

1、内燃机学 周龙保 编 机械工业出版社

2、内燃机设计 吉林工大杨连生主编

3、机械零件设计手册 东北工学院

4、195柴油机说明书 莱阳动力机械厂

5、195柴油机图纸

6、机械制图

7、国家标准 形状和位置公差

8、柴油机设计手册

六、课程设计进度安排（总计2周，10天）

1、 布置设计任务，各种准备工作占用0.5天；

2、 设计计算阶段3.5天；

3、 绘制纵或横剖面图1张，零件图1张约占5天；

4、 整理设计说明书以及设计答辩约占1天（第二周周五下午答辩）。

4

内燃机课程设计任务书

参照SD195型柴油机，设计绘制一台单缸农用卧式水冷四行程柴油机的纵或横剖面图，曲轴或连杆零件工作图。并进行动力计算及主要零件的强度计算。

标定功率

Pe8.8kW

标定转速

n200r0/min

标定工况点燃油消耗率

ge258g/kWh

学生姓名： 班级：

指导教师：

5

附录1：SD195型柴油机主要技术规格及有关数据

气缸直径（mm）

活塞行程（mm）

活塞平均速度（m/s）

总排量(l)

压缩比

燃烧室型式

气缸套型式

标定转速（r/min）

标定工况点燃油消耗率（g／kW·h）机油消耗率（g／kW·h）

排气温度℃

平均有效压力（kPa）

最底空载稳定转速（r/min）

曲轴旋转方向（面向功率输出端）

供油提前角

喷油压力（MPa）

润滑方式

冷却方式

机油压力（kPa）

外型尺寸（长×宽×高）

净重（不包括水、油、底架、散热器及传动装置）（kg）

95

115

7.67

0.817

18~20

涡流室

湿式

2000

≤258.4

≤3.4

≤470

650

≤800

逆时针

13±2°

（12.2±0.5）

压力与飞溅复合式

水冷强制循环，蒸发冷却（指示阀顶起）98～392

752×528×593

140～160

6

附录2 195柴油机气体压力实测值

Pe＝8.8kW, n=2000r/min

曲轴转角（°CA） 气体压力（MPa） 曲轴转角（°CA） 气体压力（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

附录3

曲柄半径R（mm）

连杆长度L（mm）

活塞组重量（kg）

连杆往复部分重量（kg）

连杆旋转部分重量（kg）

曲柄销重量（kg）

曲柄销重心回转半径（mm）

曲柄臂重量（kg）

曲柄臂重心回转半径（mm）

平衡块重量（kg）

平衡块重心回转半径（mm）

连杆偏心距（mm）

连杆小头过盈量（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

附录4 课程设计答辩复习提纲

1、 你所设计的195柴油机采用何种曲柄连杆机构？说明采用这种机构的原因。连杆比?如何选取值？

2、 你所设计的柴油机采用何种燃烧室？说明这种燃烧室的具体结构及优缺点。

3、 说明连杆大头的结构型式。有何优缺点？连杆大头盖采用何种方式定位？与其他定位方式比较有何优缺点？

4、 说明提高曲轴强度的结构措施和工艺措施。

5、 说明配气机构的组成。说明气门、气门弹簧、气门弹簧座、扣瓦的安装过程。说明气门间隙的调整方法。

6、 说明润滑系统的组成，何种部位采取何种润滑方式？

7、 说明冷却系统的组成。

8、 你所设计的柴油机采用何种方式起动？为了改善起动性能采取了哪些措施？

9、 说明燃油系统的组成以及各部分的具体结构。

10、 说明单缸机中有哪些振动力源，你所设计的195柴油机采用了哪些平衡措施？

11、 介绍曲轴的设计计算要点。

12、 介绍连杆的设计计算要点。

13、 说明所绘制的零件图中技术条件的意义；介绍主要尺寸、型式、材料、尺寸公差、表面硬度、粗糙度、主要形位公差及确定原因。

14、 说明活塞的位移、速度、加速度的变化规律以及加速度的极值情况。

15、 说明往复运动质量和旋转运动质量的组成以及侧压力、连杆力、切向力、径向力的作用位置。

16、 简述绘制连杆轴颈（承）、主轴颈（承）极坐标负荷图的数学模型以及如何利用负荷图获取轴颈（承）负荷的大小、方向、作用点。

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