中南林业科技大学本科毕业设计 S195柴油机整机设计
目 录
1 绪论.......................................................................................................................... 1 2 柴油机工作过程的热力学分析计算...................................................................... 1 2.1 原始参数 .............................................................................................................. 1 2.2 选取参数 .............................................................................................................. 2 2.3 计算参数 .............................................................................................................. 3 3 柴油机动力计算及平衡.......................................................................................... 5 3.1 已知数据 .............................................................................................................. 5 3.2 动力计算 .............................................................................................................. 7 3.3 平衡计算 ............................................................................................................ 17 4 燃烧系统................................................................................................................ 18 4.1 燃烧室的选型 .................................................................................................... 18 4.2 涡流室结构 ........................................................................................................ 19 4.3 主燃烧室形状 .................................................................................................... 19 4.4 涡流室镶块 ........................................................................................................ 19 4.5 改善冷启动性能的措施 .................................................................................... 20 5 活塞组的设计........................................................................................................ 20 5.1 概述 .................................................................................................................... 20 5.2 活塞的选型 ........................................................................................................ 20 5.3 活塞的基本设计 ................................................................................................ 21 5.3.1 活塞的主要尺寸 ............................................................................................. 21 5.3.2 活塞头部设计 ................................................................................................. 22 5.3.3 活塞销座的设计 ............................................................................................. 22 5.3.4 活塞裙部及其侧表面形状设计 ..................................................................... 22 5.3.5 活塞与缸套配合间隙 ..................................................................................... 23 5.3.6 活塞重量的参考值 ......................................................................................... 23 5.3.7 活塞强度计算 ................................................................................................. 23 5.3.8 活塞的冷却 ..................................................................................................... 24 5.5.9 活塞的材料及工艺 ......................................................................................... 24 5.4 活塞销的设计 .................................................................................................... 24 5.4.1 活塞销的结构及尺寸 ..................................................................................... 24 5.4.2 轴向定位 ......................................................................................................... 24 5.4.3 活塞销和销座的配合 ..................................................................................... 25 5.4.4 活塞销的强度校核 ......................................................................................... 25 5.4.5 活塞销材料及强化工艺 ................................................................................. 26
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6 连杆组的设计........................................................................................................ 26 6.1 概述 .................................................................................................................... 26 6.2 连杆的结构类型 ................................................................................................ 26 6.3 连杆的基本设计 ................................................................................................ 26 6.3.1 主要尺寸比例 ................................................................................................. 26 6.3.2 连杆长度 ......................................................................................................... 27 6.4 连杆小头设计 ................................................................................................. 27 6.4.1 连杆小头结构 ................................................................................................. 27 6.4.2 小头结构尺寸 ................................................................................................. 27 6.4.3 连杆衬套 ......................................................................................................... 28 6.5 连杆杆身 ............................................................................................................ 29 6.6 连杆大头 ............................................................................................................ 29 6.6.1 连杆大头结构 ................................................................................................. 29 6.6.2 大头尺寸 ......................................................................................................... 29 6.7 连杆强度的计算校核 ........................................................................................ 30 6.7.1 连杆小头的校核 ............................................................................................. 30 6.7.2 连杆杆身的校核 ............................................................................................. 37 7 配气凸轮的设计.................................................................................................... 39 7.1 凸轮外形设计得任务和要求 ............................................................................ 39 7.2 凸轮设计主要参数的选择和限制条件 ............................................................ 39 7.3 缓冲曲线设计 .................................................................................................... 39 7.4 凸轮的选型及计算 ............................................................................................ 40 8 机体的设计............................................................................................................ 47 8.1 机体结构形式的选择 ........................................................................................ 47 8.2 机体材料的选择 ................................................................................................ 48 8.3 机体外形轮廓尺寸的决定 ................................................................................ 48 8.4 提高机体刚度与强度的措施 ............................................................................ 48 9 油底壳设计............................................................................................................ 49 10 气缸套设计............................................................................................................ 50 10.1 设计要求 .......................................................................................................... 50 10.2 结构设计 .......................................................................................................... 50 结论 .............................................................................................................................. 52 致谢 .............................................................................................................................. 53 参考文献 ...................................................................................................................... 54
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1 绪论
从1860年首台内燃机诞生以来，经过了百余年的发展，其给人类带来的生产力的提高和对生活得便利使得内燃机工业业已成为人类文明中不可替代的部分。但是，人类追求进步的脚步远没有停止，内燃机的发展远远没有达到其顶点，在动力性、经济性和排放性方面还在不断地改进。作为动力输出源的内燃机，柴油机，其在动力性以及油耗性上比汽油机的优越性以使其成为工程机械、农用机械套动力装置中不二的选择，因此对柴油机的研究和改进已成为各大发动机生产商的重大战略。
S195型柴油机是小型卧式、单缸、四冲程、蒸发水冷式发动机。具有结构轻巧、移动方便、安装简单、运转平稳、操作简易和工作可靠等特点，除基本型外，还有电起动、凝汽水冷却等多个变型品种，适宜多种配套。可配套手扶拖拉机、小四轮拖拉机、小型排灌、船用机组、发电机组、空压机组以及农副业加工的动力装置，如脱粒机、碾米机、磨粉机、饲料粉碎机等，在我国工农业生产中得到广泛应用。
本课题在参考国内现有同型号柴油机经典结构的基础上进行整机设计，力争使得柴油机的性能达到较好的水平，结构力争紧凑。
2 柴油机工作过程的热力学分析计算
2.1 原始参数
原始参数及已知条件 1） 2） 3） 4） 5） 6） 7）
柴油机型号：S195； 燃烧室型式：涡流式； 增压方式：非增压； 气缸数：Z: 1； 冲程数?：4； 气缸直径D：95mm； 活塞行程S：115mm；
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8） 9）
排量：0.815L；
标定功率Ne：8.8kw （12PS）；
10） 标定转速：2000 rpm； 11） 怠速转速：?800 rpm；
12） 额定功率时最低燃油消耗率：?258.4g/kw.h； 13） 压缩比?：20； 14） 冷却方式：水冷； 15） 净质量：145kg；
16） 润滑方式：压力润滑+飞溅润滑； 17） 启动方式：电启动；
18） 燃料重量成分：0.86C\\0.13H\\0.01O； 19） 燃料低热值Hu：10140kcal/kg； 20） 环境温度T0：293K； 21） 环境压力p0：1.0kgf/cm2。
2.2 选取参数
1） 2） 3） 4） 5） 6） 7） 8） 9）
最高爆发压力pz：75kgf/cm2； 过量空气系数?：1.20； 残余废气系数?r：0.03 进气受热增加温度?T：20 ℃； 排气温度Tr：800K；
排气管压力pr：1.1kgf/cm2； 进气系统压力ps：1.0kgf/cm2； 压缩多变指数n1：1.368； 膨胀多变指数n2：1.22；
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