內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

1、PAGE 內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)課程教學(xué)大綱課程名稱：內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)（Design of Internal Combustion Engine）課程編號(hào)：ZF16405課程性質(zhì)：專業(yè)技術(shù)課學(xué) 時(shí)：總學(xué)時(shí)36學(xué) 分：2考核方式：考試適用對(duì)象：車輛工程前修課程：本課程是車輛工程專業(yè)的入門專業(yè)課，在學(xué)習(xí)了機(jī)械制圖、工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械基礎(chǔ)、發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造、高等數(shù)學(xué)、內(nèi)燃機(jī)原理與構(gòu)造等課程基礎(chǔ)上再學(xué)習(xí)本課程。建議開課學(xué)期：5課程簡(jiǎn)介：內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)是熱能與動(dòng)力工程專業(yè)的主要專業(yè)課之一。通過(guò)對(duì)本課程學(xué)習(xí),使學(xué)生深入了解內(nèi)燃機(jī)活塞組、連桿、曲軸、氣缸蓋、氣缸套、機(jī)體和配氣機(jī)構(gòu)等零部件的機(jī)構(gòu)形式、材料選用、受力情況和常見故

2、障,同時(shí)使學(xué)生了解內(nèi)燃機(jī)的總體設(shè)計(jì)方法，以便正確合理地對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì),為今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。一、教學(xué)目標(biāo)及任務(wù)（一）課程基本要求學(xué)習(xí)本課程應(yīng)達(dá)到以下基本要求:1、掌握內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)的基本概念及常用的計(jì)算和測(cè)試方法。2、準(zhǔn)確熟練掌握活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并掌握與活塞相關(guān)附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3、熟練掌握連桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，了解連桿螺栓的選用。4、掌握內(nèi)燃機(jī)曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，一般掌握軸承的選定。5、熟練掌握氣門機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，了解氣門彈簧的設(shè)計(jì)。6、了解固定件和輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。7、掌握內(nèi)燃機(jī)的基本設(shè)計(jì)過(guò)程，設(shè)計(jì)用到的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)。 課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)本課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)是各零部件的受力情況和結(jié)構(gòu)

3、設(shè)計(jì)。二、學(xué)時(shí)分配： 內(nèi) 容學(xué) 時(shí)第一章內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)總論4第二章曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析4第三章內(nèi)燃機(jī)平衡4第四章曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)4第五章配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4第六章曲軸飛輪組設(shè)計(jì)2第七章連桿組設(shè)計(jì)2第八章活塞組設(shè)計(jì)2第九章內(nèi)燃機(jī)滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)2第十章機(jī)體與氣缸蓋設(shè)計(jì)2第十一章內(nèi)燃機(jī)的潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)2總結(jié)計(jì)算設(shè)計(jì)活塞、配氣機(jī)構(gòu)等4合 計(jì)36三、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)要求第一章 內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)總論（4學(xué)時(shí)）教學(xué)要求：內(nèi)燃機(jī)的基本設(shè)計(jì)過(guò)程；內(nèi)燃機(jī)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)；了解機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的近況和展望。教學(xué)重點(diǎn)：內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)的一般流程、內(nèi)燃機(jī)的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)及主要參數(shù)的選擇。教學(xué)難點(diǎn)：內(nèi)燃機(jī)的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)及主要參數(shù)的選擇。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)：內(nèi)

4、燃機(jī)設(shè)計(jì)的一般流程 本節(jié)主要內(nèi)容是內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)的流程、步驟及三化要求。第二節(jié)：內(nèi)燃機(jī)的主要設(shè)計(jì)指標(biāo) 本節(jié)主要內(nèi)容是評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)性能的各項(xiàng)指標(biāo)，包括動(dòng)力性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、可靠性耐久性指標(biāo)、質(zhì)量外形尺寸指標(biāo)、低公害指標(biāo)等第三節(jié)：內(nèi)燃機(jī)的選型 本節(jié)主要內(nèi)容是內(nèi)燃機(jī)選型的依據(jù)及其優(yōu)缺點(diǎn)，包括柴油機(jī)、汽油機(jī)或氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)比選擇，沖程數(shù)的選擇，冷卻方式的選擇等。第四節(jié)：內(nèi)燃機(jī)主要參數(shù)的選擇 內(nèi)燃機(jī)主要參數(shù)的選擇主要包括：平均有效壓力、活塞平均速度、汽缸直徑汽缸數(shù)等。第五節(jié)：現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)與技術(shù)的發(fā)展 本節(jié)主要講述了內(nèi)燃機(jī)的最新技術(shù)及最新發(fā)展方向，主要有：新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料、新工藝的采用，現(xiàn)代設(shè)計(jì)與

5、分析方法。第二章曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析（4學(xué)時(shí)）教學(xué)要求：掌握曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及所受的作用力。教學(xué)重點(diǎn)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及其所受作用力。教學(xué)難點(diǎn)：要求學(xué)生重點(diǎn)掌握曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué) 本節(jié)內(nèi)容主要是曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)，包括：中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、關(guān)節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析與用途。第二節(jié)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力 本節(jié)內(nèi)容主要是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力，主要內(nèi)容有：曲柄連桿機(jī)構(gòu)中力的傳遞和相互關(guān)系、氣壓力的作用效果、往復(fù)慣性力的作用效果、多缸轉(zhuǎn)矩的合成方法等。第三章內(nèi)燃機(jī)的平衡（4學(xué)時(shí)）教學(xué)要求：掌握內(nèi)燃機(jī)旋

6、轉(zhuǎn)慣性力的平衡分析與往復(fù)慣性力的平衡分析。教學(xué)重點(diǎn)：平衡的基本概念、往復(fù)慣性力、旋轉(zhuǎn)慣性力的平衡分析方法教學(xué)難點(diǎn)：掌握平衡分析的方法教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)：平衡的基本概念 本節(jié)的主要內(nèi)容有平衡的定義，內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)的原因，不平衡的危害，研究平衡的目的及采用的分析方法等。第二節(jié)：旋轉(zhuǎn)慣性力的平衡分析 本節(jié)內(nèi)容主要有靜平衡和動(dòng)平衡的概念，旋轉(zhuǎn)慣性力平衡分析等。第三節(jié)：?jiǎn)瘟惺絻?nèi)燃機(jī)往復(fù)慣性力的平衡 本節(jié)主要內(nèi)容有單缸機(jī)往復(fù)慣性力的平衡分析，單列式多缸機(jī)往復(fù)慣性力平衡分析等。第四節(jié)：雙列式內(nèi)燃機(jī)往復(fù)慣性力分析 本節(jié)主要內(nèi)容有V型兩缸機(jī)平衡分析，V型多缸機(jī)平衡分析等。第四章曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)要求：掌握

7、曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的定義、振動(dòng)的危害、自由振動(dòng)的計(jì)算、強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算及減震措施。教學(xué)重點(diǎn)：扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的定義、扭振系統(tǒng)自由振動(dòng)計(jì)算、強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的消減措施。教學(xué)難點(diǎn)：掌握自由振動(dòng)及強(qiáng)迫振動(dòng)的計(jì)算。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)：扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的基本概念 本節(jié)內(nèi)容主要有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的定義，扭振的現(xiàn)象，扭振發(fā)生的原因，研究扭振的目的等。第二節(jié)：扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)自由振動(dòng)計(jì)算 本節(jié)主要內(nèi)容有單質(zhì)量扭振系統(tǒng)、二質(zhì)量扭振系統(tǒng)、三質(zhì)量扭振系統(tǒng)、多質(zhì)量扭振系統(tǒng)等。第三節(jié)：強(qiáng)迫振動(dòng)與共振 本節(jié)主要內(nèi)容有單自由度系統(tǒng)的有阻尼振動(dòng)、單自由度系統(tǒng)的有阻尼強(qiáng)迫振動(dòng)等。第四節(jié)：曲軸系統(tǒng)的激發(fā)力矩 本節(jié)主要內(nèi)容有作用在發(fā)動(dòng)機(jī)上的單缸轉(zhuǎn)矩、多拐曲軸上第k

8、階力矩諧量的相位關(guān)系等。第五節(jié)：曲軸系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)與共振 本節(jié)主要內(nèi)容有臨界轉(zhuǎn)速、曲軸系統(tǒng)的共振計(jì)算等第六節(jié)：扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的消減措施 本節(jié)主要內(nèi)容有使曲軸轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速、改變曲軸的固有頻率、提高軸系的阻尼、改變激振強(qiáng)度、采用減震裝置等。第七節(jié)：扭振的現(xiàn)代測(cè)試分析方法 本節(jié)主要內(nèi)容有測(cè)試系統(tǒng)的組成、測(cè)試分析原理、實(shí)際測(cè)試舉例等。第五章配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)要求：掌握配氣機(jī)構(gòu)的形式及運(yùn)動(dòng)學(xué)和凸輪型線的設(shè)計(jì)、配氣機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)。教學(xué)重點(diǎn)：配氣機(jī)構(gòu)的形式及評(píng)價(jià)、配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和凸輪型線設(shè)計(jì)、配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、凸輪軸及氣門驅(qū)動(dòng)件設(shè)計(jì)。教學(xué)難點(diǎn)：配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和凸輪型線設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)：配氣機(jī)構(gòu)的形式及評(píng)

9、價(jià) 本節(jié)內(nèi)容有配氣機(jī)構(gòu)的形式、氣門通過(guò)能力評(píng)價(jià)、氣門直徑與氣門最大升程的關(guān)系等。第二節(jié)：配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和凸輪型線設(shè)計(jì) 本節(jié)主要內(nèi)容有平底挺柱的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、凸輪外形與平底挺柱運(yùn)動(dòng)規(guī)律間的關(guān)系、滾子挺柱運(yùn)動(dòng)規(guī)律、凸輪的工作段和緩沖段的設(shè)計(jì)等。第三節(jié)：配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué) 本節(jié)主要內(nèi)容有實(shí)際氣門運(yùn)動(dòng)規(guī)律、配氣機(jī)構(gòu)單質(zhì)量動(dòng)力學(xué)模型、凸輪型線動(dòng)力修正等。第四節(jié)：凸輪軸及氣門驅(qū)動(dòng)件設(shè)計(jì) 本節(jié)主要內(nèi)容有凸輪相對(duì)位置的確定、挺柱、推桿、搖臂和氣門的設(shè)計(jì)等。第五節(jié)：可變配氣機(jī)構(gòu) 本節(jié)主要內(nèi)容有VTEC機(jī)構(gòu)及工作原理、VVT-i機(jī)構(gòu)、漲緊輪式VVT機(jī)構(gòu)、葉片式VVT機(jī)構(gòu)、可變氣門升程機(jī)構(gòu)等。第六章曲軸飛輪組設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）

10、教學(xué)要求：掌握曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、疲勞強(qiáng)度校核及飛輪的設(shè)計(jì)。教學(xué)重點(diǎn)：曲軸的工作情況、設(shè)計(jì)要求和材料選擇、曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高曲軸疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施和工藝措施、飛輪的設(shè)計(jì)。教學(xué)難點(diǎn)：曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、飛輪的設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)：曲軸的工作情況、設(shè)計(jì)要求和材料選擇 本節(jié)主要內(nèi)容有曲軸的工作條件及設(shè)計(jì)要求、材料要求等。第二節(jié)：曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本節(jié)主要內(nèi)容有整體式曲軸、組合式曲軸、曲軸長(zhǎng)度、曲柄銷直徑和長(zhǎng)度、主軸頸直徑和長(zhǎng)度、曲柄、油道設(shè)計(jì)及油孔位置等。第三節(jié)：曲軸的疲勞強(qiáng)度校核 本節(jié)主要內(nèi)容有曲軸的損壞形式和強(qiáng)度的有限元計(jì)算方法、疲勞強(qiáng)度校核等。第四節(jié)：提高曲軸疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施和工藝措施 本節(jié)主要內(nèi)容有

11、結(jié)構(gòu)措施、工藝措施等。第五節(jié)：飛輪的設(shè)計(jì) 本節(jié)主要內(nèi)容有飛輪的作用、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定、飛輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)等。第七章連桿組設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)要求：掌握連桿及連桿螺栓的設(shè)計(jì)及連桿強(qiáng)度的計(jì)算方法。教學(xué)重點(diǎn)：連桿的設(shè)計(jì)、連桿螺栓的設(shè)計(jì)、提高螺栓疲勞強(qiáng)度的措施。教學(xué)難點(diǎn)：連桿及連桿螺栓的設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)：連桿的設(shè)計(jì) 本節(jié)主要內(nèi)容有連桿的工作情況分析、設(shè)計(jì)要求、連桿材料、主要參數(shù)的選擇、連桿的結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算等。第二節(jié)：連桿螺栓的設(shè)計(jì) 本節(jié)主要內(nèi)容有連桿螺栓的受力情況分析、連桿螺栓、連接件的載荷-變形關(guān)系、連桿螺栓的設(shè)計(jì)要求等。第三節(jié)：提高螺栓疲勞強(qiáng)度的措施 本節(jié)內(nèi)容主要講述了提高螺栓疲勞強(qiáng)度的措施。第

12、四節(jié)：連桿的強(qiáng)度計(jì)算方法 本節(jié)主要介紹了利用有限元軟件計(jì)算連桿強(qiáng)度的方法。第八章活塞組設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)要求：掌握活塞設(shè)計(jì)、活塞銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及活塞環(huán)的設(shè)計(jì)。教學(xué)重點(diǎn)：活塞設(shè)計(jì)、活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、活塞環(huán)設(shè)計(jì)。教學(xué)難點(diǎn)：活塞設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)：活塞設(shè)計(jì) 本節(jié)的主要內(nèi)容有活塞的工作條件、設(shè)計(jì)要求、常用材料等。第二節(jié)：活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本節(jié)主要內(nèi)容有活塞頭部的設(shè)計(jì)、活塞的傳力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、活塞裙部設(shè)計(jì)、活塞裙部與缸套的配合間隙等。第三節(jié)：活塞環(huán)設(shè)計(jì) 本節(jié)主要內(nèi)容有氣環(huán)的作用原理、活塞環(huán)的工作情況與設(shè)計(jì)要求、氣環(huán)的設(shè)計(jì)、均壓環(huán)的磨損規(guī)律、非均壓環(huán)設(shè)計(jì)等。第九章內(nèi)燃機(jī)滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)要求：掌握軸瓦的結(jié)

13、構(gòu)設(shè)計(jì)、及軸瓦的類型教學(xué)重點(diǎn)：軸承的工作條件和材料要求、軸瓦的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸心軌跡。教學(xué)難點(diǎn)：軸瓦的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)：軸承的工作條件和材料要求 本節(jié)主要內(nèi)容有軸瓦的工作條件、材料要求、常用的軸瓦材料、軸瓦的鋼背材料等。第二節(jié)：軸瓦的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本節(jié)主要內(nèi)容有軸瓦的表面幾何形狀、軸承寬度和油槽、軸瓦和軸承座的過(guò)盈。第三節(jié)：軸心軌跡 本節(jié)主要內(nèi)容有滑動(dòng)軸承的油膜壓力分布、軸心軌跡等。第十章機(jī)體與氣缸蓋設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)要求：掌握機(jī)體的設(shè)計(jì)及氣缸蓋與氣缸套的設(shè)計(jì)。教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)體設(shè)計(jì)、缸與氣缸套設(shè)計(jì)、缸蓋設(shè)計(jì)。教學(xué)難點(diǎn)：機(jī)體的設(shè)計(jì)及氣缸蓋與氣缸套的設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)：機(jī)體設(shè)計(jì) 本節(jié)的主要內(nèi)容有機(jī)體的

14、工作條件、機(jī)體的設(shè)計(jì)要求、機(jī)體的基本尺寸、機(jī)體具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)、CAE技術(shù)在機(jī)體設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、機(jī)體材料、結(jié)構(gòu)工藝、機(jī)體密封等。第二節(jié)：氣缸與氣缸套設(shè)計(jì) 本節(jié)主要內(nèi)容有工作情況和設(shè)計(jì)要求、氣缸套材料、缸套結(jié)構(gòu)、增加氣缸耐磨性的措施、氣缸套產(chǎn)生穴蝕的主要部位等。第三節(jié)：氣缸蓋設(shè)計(jì) 本節(jié)主要內(nèi)容有氣缸蓋工作情況和設(shè)計(jì)要求、氣缸蓋的形式選擇、材料、主要尺寸確定的原則、氣缸蓋的冷卻、氣道設(shè)計(jì)的CFD方法及氣缸蓋CAE分析等。第十一章內(nèi)燃機(jī)的潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)要求：潤(rùn)滑系和冷卻系在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題及設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程。教學(xué)重點(diǎn)：潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。教學(xué)難點(diǎn)：潤(rùn)滑系和冷卻系的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)：潤(rùn)滑系統(tǒng) 本節(jié)主要內(nèi)容有潤(rùn)滑系統(tǒng)的任務(wù)和設(shè)計(jì)要求、潤(rùn)滑系統(tǒng)的總體方案、潤(rùn)滑系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)選擇、機(jī)油泵的選擇等。第二節(jié)：冷卻系統(tǒng) 本節(jié)的主要內(nèi)容有冷卻系的作用和設(shè)計(jì)要求、冷卻系的總體設(shè)計(jì)方案和參數(shù)選取、散熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)、