内燃机设计

袁兆成

男，博士，1954年出生，长春市人，吉林大学汽车学院内燃机系教授、博士生导师。

1977年考入吉林工业大学内燃机专业，1982年考取吉林工业大学内燃机专业硕士研究生，1985年研究生毕业留校，1991-1992年作为访问学者赴法国Valencinne大学进修，从事天然气发动机试验研究工作。1998年获得博士学位。1994-2005年担任吉林大学内燃机系主任(兼内燃机研究所所长)。曾任中国汽车工程学会理事、中国汽车工程学会代用燃料汽车分会主任、中国内燃机学会中小功率柴油机分会副主任。长期以来主要从事汽车发动机设计理论与方法的教学与研究，具有丰富的内燃机设计教学经验，尤其擅长于配气机构运动学与动力学的研究与应用、发动机振动与噪声控制以及噪声仿真分析的研究、发动机冷却系和热管理的研究、代用燃料汽车发动机的研究等方面。

前言

本书主要符号表

第一章内燃机设计总论1

第一节内燃机设计的一般流程1

第二节内燃机的主要设计指标4

第三节内燃机的选型11

第四节内燃机主要参数的选择14

第五节现代内燃机设计与技术的发展25

思考及复习题27

第二章曲柄连杆机构受力分析28

第一节曲柄连杆机构的运动学28

第二节曲柄连杆机构中的作用力35

思考及复习题44

第三章内燃机的平衡46

第一节平衡的基本概念46

第二节旋转惯性力的平衡分析48

第三节单列式内燃机往复惯性力的平衡分析55

第四节双列式内燃机往复惯性力的分析70

思考及复习题97

第四章曲轴系统的扭转振动99

第一节扭转振动的基本概念99

第二节内燃机当量扭振系统的组成与简化100

第三节扭振系统自由振动计算107

第四节强迫振动与共振111

第五节曲轴系统的激发力矩114

第六节曲轴系统的强迫振动与共振118

第七节扭振的消减措施120

第八节扭振的现代测试分析方法129

思考及复习题133

第五章配气机构设计134

第一节配气机构的形式及评价134

第二节配气机构运动学和凸轮型线设计138

第三节配气机构动力学150

第四节凸轮轴及气门驱动件设计156

*第五节可变配气机构175

思考及复习题181

第六章曲轴飞轮组设计182

第一节曲轴的工作情况、设计要求和材料选择182

第二节曲轴的结构设计184

第三节曲轴的疲劳强度校核189

第四节提高曲轴疲劳强度的结构措施和工艺措施191

第五节飞轮的设计195

思考及复习题199

第七章连杆组设计200

第一节连杆的设计200

第二节连杆螺栓的设计208

第三节提高螺栓疲劳强度的措施211

第四节连杆的强度计算方法212

思考及复习题212

第八章活塞组设计213

第一节活塞设计213

第二节活塞的结构设计216

第三节活塞环设计227

思考及复习题247

第九章内燃机滑动轴承设计249

第一节轴承的工作条件和材料要求249

第二节轴瓦的结构设计252

第三节轴心轨迹255

思考及复习题258

第十章机体与气缸盖的设计259

第一节机体设计259

第二节气缸与气缸套设计269

第三节气缸盖设计273

*第四节内燃机主要部件的设计基准279

思考及复习题283

第十一章内燃机的润滑和冷却系统284

第一节润滑系统284

第二节冷却系统286

思考及复习题301

参考文献302

第一章内燃机设计总论

本章学习目标及要点

本章的主要目的是使学生在整体上了解往复式内燃机设计的一般流程;内燃机主要设计指标的发展趋势、影响因素以及确定原则;不同内燃机形式的应用特点和选择依据;内燃机主要设计参数对内燃机性能的影响及其选择等。

第一节内燃机设计的一般流程

内燃机的开发设计是一项非常复杂的工作，一般由以下几个阶段组成

一、产品开发计划阶段

此阶段由下述环节组成:

(1)确定任务主要根据市场需要、国家相关法规要求和现有技术水平(进行必要性可行性论证)来确定要开发的产品。这个环节应该在企业产品规划中确定，有长期规划，也有短期规划。

(2)组织设计团队根据任务挑选合适人选，做到人员结构合理、技术结构合理。

(3)调查研究

1)访问用户，调查市场对欲开发产品的要求和技术需求。

2)了解制造厂的工艺条件、设备能力及配件供应情况。

3)收集同类先进产品的资料，包括性能参数、结构方案。》

4)确定参考样机。现在没有从零开始的产品设计，一般都是在某个参考机型的基础上进行改进设计。

(4)确定基本性能参数和结构形式主要通过同类机型对比、经验公式计算、热力学计算、动力学计算和整机一维模型仿真分析来确定。

……

适读人群 ：车辆工程、动力机械、热能等专业本科师生

本书遵循教育部教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。为任课教师提供电子课件等丰富数字化资源配套。

本书是“十三五”国家重点出版物出版规划项目。本书讲述了内燃机设计的基本理论、原则和方法。全书共分11章，内容包括内燃机曲柄连杆机构运动学、内燃机平衡的分析方法与平衡措施、曲轴系统扭转振动理论、配气凸轮的设计和机构动力学分析、主要零部件的设计原则和设计基准、润滑与冷却系统的设计参数选取原则等。在各章中都结合现代设计理论、手段和工具的发展介绍了现代设计方法的应用。