内燃机设计心法口诀(1)

1、内燃机有效功率的标定分为：15分钟功率，1小时功率，12小时功率，持续功率。

2、内燃机转速的提高受到的条件限制：

1）提高转速使运动件的惯性力增加，使内燃机机械负荷增大，同时，由于工作频率增加使活塞、汽缸盖、气缸套、排气门等零件的热负荷也有所增加

2）提高转速使内燃机摩擦损失功率增加，机械效率降低，因而使燃油消耗升高

3）提高转速使内燃机零件磨损加快、寿命缩短

4）提高转速使内燃机的平衡和振动问题更加突出，噪音也随之增大

5）提高转速使进排气阻力增加，使充气系数下降

3、1000转/分以上称为高速机；300~1000转/分称为中速机；300转/分以下称为低速机

4、衡量内燃机重量指标的参数是 比重量，外形尺寸的紧凑性指标用 体积功率来评价。

5、内燃机噪音来自三方面：燃烧噪音、进排气噪音、机械噪音。

6、内燃机设计工作中的三化：产品系列化、零部件通用化、零件设计标准化。

7、正确的设计思想来源于生产实践；来源于周密的调查研究；来源于科学的分析。

8、内燃机设计试制的一般程序：计划、实施、检查、改进与处理。

9、内燃机主要参数，要提高内燃机功率出要考虑：平均有效压力、活塞平均速度、气缸直径与汽缸数、评定参数。

10、汽油机平均活塞速度不应超过15米/秒，柴油机不应超过13米/秒。

11、评定参数主要有：强化指标、比重量、升功率。

12、往复活塞式内燃机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、关节曲柄连杆机构

13、连杆轴线偏离气缸轴线的角度称为连杆摆动角。

14、活塞的运动规律主要看活塞位移、活塞速度、活塞加速度。

15、当内燃机在稳定工况运转时，如果传给支承的作用力的大小和方向均不随时间而变化，则我们就称此内燃机是平衡的。

16、静平衡：质量系统旋转时离心力合力等于0，即系统的质心（重心）位于旋转轴线上。

17、动平衡：只有当系统旋转时不但旋转惯性力合力为0，而且合力矩为0，才完全平衡。

18、曲轴的工作条件：曲轴是在不断周期性变化的气体压力、往复和旋转运动质量的惯性力以及他们的力矩共同作用下工作的，使曲轴既扭转又弯曲，产生疲劳应力状态。

疲劳裂纹的发源地几乎全部产生于应力集中最严重的过渡圆角和油孔处。

19、弯曲疲劳基本上成 45折断曲柄，扭转疲劳约成

45间断曲柄销。

20、曲轴的结构型式分为两类：整体式曲轴、组合式曲轴。

整体式曲轴一般与滑动轴承相配合。但是，单缸发动机的整体式曲轴却往往与滚动轴承配合，借以提高机械效率和降低对轴承的润滑要求。

21、曲轴的材料：碳素钢和合金钢

22、一般采用较大的曲柄销直径值，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。

23、主轴颈的长度一般比曲柄销的长度短。多缸发动机各曲柄销的长度是相等的，但各主轴颈的长度则不一定相同。

24、为了提高曲柄的抗弯能力，增加曲柄的厚度要比增加曲柄的宽度要好的多。厚度增加10%，理论上抗弯强度提高20%，实际抗弯强度可提高40%。这是由于增加了曲柄厚度而使过度圆角处的应力流线比较平滑，使应力分布趋于均匀。不过在缸心距一定的条件下，增加曲柄的厚度要以缩短轴颈长度为代价，所以曲柄厚度增加受到限制。

25、现代高速内燃机曲轴的曲柄形状大多采用椭圆形或圆形。椭圆形曲柄具有最好的弯曲和扭转刚度。

26、为防止曲轴的轴向位移，在曲轴与机体之间设置止推轴承。止推轴承只能设置一个，曲轴轴向间隙应保持0.05~0.2毫米。

27、为了防止曲轴前后端沿轴向漏油，曲轴应有油封装置，在高速内燃机上采用的油封结构都是组合式的。

28、提高曲轴强度的结构措施和工艺措施：

结构措施：1. 加大轴颈重叠度。采用短行程是增加重叠度的有效办法，它比通过加大主轴颈来增加重叠度的作用大。

2. 加大过渡圆角。为了减小圆角部位的应力集中效应，必须增大圆角半径。

3. 采用空心轴颈。采用全空心结构可以同时减轻曲轴的重量和减小曲柄销的离心力，从而降低主轴承负荷。

4. 卸载槽。卸载槽在应力集中部位附近再造成一个应力集中沟槽，就可以改变原来应力最严重区域的应力分布，使疲劳源从过渡圆角转向卸载槽底部。因此，卸载槽可使曲柄销圆角处最大应力下降。

工艺措施：圆角滚压强化、轴颈和圆角表面同时进行淬火、喷丸强化。

29、高速内燃机飞轮外径一般为3~4被缸径。实际上车用汽油机飞轮外径为300~400毫米，高速柴油机的飞轮外径400~600毫米。

30、连杆长度的制造公差要保持在1.0~05.0±±的范围内

31、比压过大时，可以把连杆小头做成楔形或阶梯形，以增大受力较大的一侧的承压面积。

32、连杆小头固定角：如将小头看做是两端固定于杆身上端的大半圆环，该圆环的中心角与小头在压缩载荷和拉伸载荷作用下容易自由变形的那部分的角度Φ2相对应，Φ被称为~。

33、应力分布与固定角Φ大小有关，但大致趋向不变。例如内表面应力i σ最大值一般出现

在 90=?处，外表面应力a σ的最大值，一般出现在Φ=?处，并且max max i a σσ>还可以看出，当固定角增大时，应力不均匀性增加，最大应力值增长。故强化连杆小头的最有效结构措施是减小固定角Φ（最小到

90）。

34、平切口连杆：连杆大头与连杆盖的分开面大多垂直连杆轴线

35、（连杆）常用的定位方式：止口定位、销套定位、锯齿定位、舌槽定位。

36、提高连杆螺栓疲劳强度的途径：一首先要致力于降低螺栓应力幅，二要努力减少螺栓各处的应力集中，三把螺纹的头儿牙车成 15~10的倒角，四在设计平切口连杆的螺栓头部形状时，应保证拧紧螺母时螺栓不会跟着转，使得装拆方便。五由于支承面重心和螺栓中心线不重合，就会产生附加弯曲应力。至于支承面本身应平直，支承面与螺栓轴线的不垂直度要严格控制。

37、由金属瓦背及减摩合金层构成的滑动轴承，已被广泛运用于高速内燃机中。

38、常用的轴承材料：白合金、铜基合金、铝基轴承合金。

39、承受负荷较重的连杆上瓦和主轴下瓦最好不开油槽。这时可在轴颈内部开横贯油孔，沟通油路。一般发动机连杆轴瓦均不开油槽。

40、轴瓦的油孔最好布置在轴承的低负荷区。

41、厚壁轴瓦一般用销钉定位，薄壁轴瓦一般都用结构简单的定位唇定位。这时在轴瓦的对口面冲出定位唇，而在轴承座孔中铣出相应的定位槽。

42、自由弹势：为了使轴瓦在装配时正确就位，并紧密的与轴承座孔贴合，轴瓦在自由状态下并非呈真正的半圆形，弹开的尺寸比直径稍大些，超出量称为自由弹势。

43、现在常用的活塞材料是铸铁、铝合金和钢。

44、铝合金一般可分为两大类：铝铜合金、铝硅合金。

铝硅合金中最有名的是含硅12%左右的共晶铝硅合金。因为它膨胀系数很低国外经常成为X O E L -合金。铝硅合金中，硅的作用是使膨胀系数和比重下降，耐磨性、耐蚀性、硬度、刚度和疲劳强度提高铸造流动性改善。

共晶铝硅合金是目前国内外应用最广泛的活塞材料，既可用于汽油机，也可用于柴油机，既可铸造，也可锻造。

45、活塞压缩高度1H 系由火力岸高度、环带高度和上裙尺寸三部分组成。

46、一般气环高2~3毫米，油环高4~6毫米。

47、活塞环数目对活塞头部的高度有很大影响。目前高速汽油机一般用2~3道气环和1道油环。

48、由于活塞的压缩高度1H 尺寸的变化直接影响发动机的压缩比，在柴油机中又可能造成活塞与气门碰撞的故障，所以要保证严格的公差，一般规定05.01±H 。

49、大多数汽油机正是采用平顶活塞，非直接喷射的高速柴油机，也采用平顶或接近平顶的形状。但是直接喷射式高速柴油机，由于混合气形成的需要，活塞顶上应设有一定深度的凹坑作为燃烧室。

50、组合活塞：为了使活塞能承受更高机械负荷和热负荷，在大功率高强化柴油机中，活塞头部和活塞体系用两种不同材料制成，然后用螺钉联接，称为组合活塞。

51、汽油机活塞常在裙上端或油环槽中开绝热槽。

52、活塞头部上高下低的温度造成不同膨胀量，实际头部环区往往不是一个直径，而是几个阶梯圆柱或者是一个连续的锥面。

53、活塞裙部是指活塞头部最低一个环槽以下的那部分活塞。

54、高速发动机，活塞销与活塞裙曲线不相交，而是向承受膨胀侧压力的一面（称为主推力面）偏移1~2毫米。（这是因为，如果活塞销中心布置，即销轴线与活塞轴线相交，则在活塞越过上止点，侧压力作用方向改变时，活塞从次推力面贴紧气缸壁的一面突然整个地横扫过来变到主推力面贴紧气缸壁的另一面，与气缸发生“拍击”，产生噪音，有损活塞耐久性。）

55、对于柴油机，考虑到改善磨损，销座孔通常是偏向次推力面一侧布置的。

56、如果活塞裙与曲轴平衡块没有相碰的可能，当然采用完整的裙部下端，如果可能相碰，则可以把裙部下端在平行销轴方向相应铣掉两块。有些速度很高的汽油机，常把活塞裙的负荷能力不太大的部分完全去掉。

57、在设计活塞裙时采用三类结构措施：横向绝热槽和纵向补偿槽、椭圆裙、镶钢片活塞。

58、在高速柴油机上一般还可以将销座外缘中心，稍向活塞顶部偏移若干毫米，以加强膨胀行程中销座的受力侧。为了使活塞承受的巨大气压力通过销座传递时，尽量减少活塞的变形，所以在顶部与销座间设置加强筋。

59、活塞环的密封机理：首先以一定弹力与气缸壁压紧，形成所谓第一密封面，使气体不易通过环周与气缸之间，而钻入环与环槽间的空间。由于节流产生的压差，造成径向、轴向的不平衡压力。其中轴向的不平衡压力吧环压向环槽侧面，形成所谓第二密封面，而径向的不平衡压力大大加强了第一密封面。由三个气环组成的迷宫式通道使正常漏气量只有吸气量的

0.2~1%。（唯一漏气通道就是环端的开口端隙）

60、活塞环在环槽内的基本运动有：1、上、下运动2、径向运动3、回转运动

61、为提高活塞环的抗颤振性，可以采用的措施：

1）使用开口部分有较高径向压力的高点环

2）减小环宽，以减轻环本身重量，减少惯性力

3）增大环厚，以增加环的刚度和弹力

4）增加环的轴向不平衡气压力，这可以用适当增加环侧间隙，采用正扭曲环等办法来解决

5）改进油环和活塞的设计。如果油环刮油作用差，环间积集很多机油，那么机油的动压有时也会促使环浮起，引起颤振。

62、活塞环有均压环和非均压环

63、扭曲环的特点是：与缸壁线接触，磨合性好，与环槽也是线接触，密封性能改善，减轻了对环槽的冲击，防止窜气窜油效果都较好。反扭曲环可能引起窜油。

反扭曲环：如果在下内或上外侧切口，全环扭曲成盖子形

64、锥面环和与其类似的倒角环斜角角度要比光为改善磨合的微锥面环大，因而可保留锥面到相当一段正常运转期。这种环也具有扭曲性，密封性能良好，能改善窜气、窜油情况65、活塞环表面镀铬能抵抗磨料磨损，喷镀可以提高活塞环的耐磨性和耐热性，镀锡可以缩短初期磨合的运转时间。

66、机体结构型式：“龙门式”、“隧道式”。

67、水套设计原则：冷却水套沿气缸轴向的长度，应保证活塞环（主要是气环）在上下止点位置时，仍在水套范围内，以保证活塞环的有效冷却。设计水套时，还应当避免水不流动的死区，因为死区会形成蒸汽囊和空气囊，恶化传热过程，加速形成水垢，产生局部过热，引起热应力而发生裂纹，最后使整个机体报废。必须在死区设置蒸汽引出管，以免形成蒸汽囊。

68、曲轴前端一般采用自紧式橡胶油防止漏油，曲轴后端的密封，当曲轴后端以较大的凸缘与飞轮连接时，可以采用的密封元件有三种：挡油盘、回油螺纹和橡胶石棉或毛毡的密封填料（俗称盘根）。

69、气缸套型式有：无缸套气缸、干式气缸套、湿式气缸套

70、气缸的磨损机理有：磨料磨损、腐蚀磨损、熔着磨损。

71、提高气缸耐磨性的措施：1、合理的选用材料2、缸套加工必须精确3、缸套表面处理4、制定合理的磨合规范5、控制使用条件6、改善缸套的设计

72、湿缸套的穴蚀机理：主要外因是缸套的振动所引起的冷却水中的交变压力和水流的冲击。主要内因是缸套材料本身存在着微观的小孔、裂纹、沟槽。

穴蚀的部位主要有：活塞的主推力面、进水口处及水流弯转处、支承及上下配合密封凸肩处。

减轻穴蚀的措施：1、减轻缸套的振动1）减小活塞和气缸间的配合间隙2）采用偏置活塞销3）提高缸套的刚度4）适当减小缸套与气缸体间的配合间隙

2、控制水泡的形成

3、提高缸套的抗穴蚀能力1）合理选择缸套材料2）合理选择热处理工艺3）缸套外表面处理4）改善冷却水的性质。

73、火力面：缸盖底面燃烧室部分

74、鼻梁区：气门座孔和喷油器孔之间的地区

75、气缸盖有：整体式、分块式和单体式三种。

76、喉口：气缸盖底板上的气门座孔。

77、气缸盖螺栓的布置原则：1、螺栓数目要足够，以保证压紧均匀，减小局部变形，密封

可靠。2、螺栓的布置应尽量相对于气缸中心线均匀分布，否则可能由于气缸受力不均引起局部变形，各螺栓中心连线最好沿气缸周边切线布置，以增加密封能力，个螺栓所分摊的压紧面积要基本相同，以保证压力均匀。3、气缸盖螺栓的预紧力要足够，以保证必要的密封压力，防止长期工作后发生松弛。

（在装配发动机拧紧气缸螺栓时，必须依次由气缸盖的中央向四周对角地逐渐拧紧。）

78、时面值：气门开启断面与对应开启时间的乘积。

79、比时间—断面：把气门平均通过断面对活塞面积之比作为比较参数，这个参数称为~

80、时间—断面丰满系数：平均通过断面对最大通过断面之比表征通过能力，比值称为~

81、马赫指数：马赫数与流量系数的比值。气门的通过能力用马赫指数来评价

82、433页

83、进气门工作温度较低不超过300~400C

84、气门锥角几乎都采用 45

85、气门顶部的各种形状469页图10-56

86、气门头部的背锥角为 20时有最大的进气流量

87、国产的内燃机用机油就是根据粘度的数值分类编号的

88、一个良好的润滑系统满足的要求：

1）以一定的压力和一定的油量供油至摩擦表面

2）能够自动地将机油滤清，清除机油中的机械杂质，经常保持机油的清洁

3）能够自动地冷却机油，不断地散出传给机油的热量，将油温保持在一定的范围内

4）润滑系统的部件功率消耗小，机油耗量少

5）工作可靠，油路不会堵塞和不会有漏油的现象。在起动后能够及时供油至摩擦表面

6）修理和维护方便

89、润滑系统中都设有滤清器，而且大多数内燃机不但有粗滤器，而且还有细滤器。粗滤器都串联在主油路中，细滤器都与主油道并联。

90、当润滑系统中有机油散热器时，可以将机油散热器串联在粗滤器后面，也可以将它串联在粗滤器的前面。

91、高速内燃机广泛采用外啮合齿轮式和内啮合转子式两种油泵。

92、机油滤清器可分为：全流式、分流式

93、全流式滤清器均装有旁通阀，当滤清器前后的压差达到55102.1~106.0??帕时，旁通阀打开，让一部分机油不经滤芯直接流到内燃机各润滑点。

94、润滑系统中机油不断耗损的原因：1）机油通过活塞环或气阀导管等窜入燃烧室烧损，为烧尽部分进入排气管排出2）机油在曲轴箱中雾化和蒸发损失3）机油通过不紧密处泄漏。

95、冷却系统满足的要求：1）散热能力能满足内燃机在各工况下运转时的需要。当工况和环境变化时，仍能保持内燃机可靠的工作和维持最佳的冷却水温度2）冷却系统消耗功率小

3）体积小、重量轻，又便于拆装维修4）使用可靠，寿命长，制造成本低。

96、内燃机冷却系统分为两大类：液体冷却系统和空气冷却系统

97、起动方法：1、人力起动2、电动机起动3、压缩空气起动4、辅助汽油机起动5、惯性起动。

98、改善柴油机低温起动性的途径：1、起动加浓2、添加易燃燃料3、预热进气4、炽热点火5、用汽油起动柴油6、减压起动7、用低温机油8、采用综合起动加热器。