内燃机课程设计6200柴油机曲轴设计动力计算

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《内燃机学》课程设计

设计计算说明书

题 目 6200柴油机曲轴设计

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目录

1 动力计算 ........................................................... 2

1.1初始条件 ................................................. 2 1.2曲柄连杆机构运动质量的确定 ............................... 2 1.3 P-φ示功图的求取 ........................................ 3 1.4往复惯性力Pj（α）计算 ................................... 3 1.5总作用力P（α）计算 ...................................... 4 1.6活塞侧推力PH（α）计算 ................................... 4 1.7连杆力PC（α）计算 ....................................... 5 1.8法向力PN（α）计算 ....................................... 5 1.9切向力PT（α）计算 ....................................... 6 1.10总切向力?pT(?)计算 .................................... 7 1.11曲柄销负荷RB（α）计算 .................................. 8 1.12准确性校核 .............................................. 9

2 曲轴设计计算 ...................................................... 10

2.1曲轴各部尺寸比例 ........................................ 10 2.2曲轴船规验算 ............................................ 11

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1 动力计算

1.1初始条件

母型机参数：

四冲程六缸、废气涡轮增压、不可逆式、直接喷射、压缩空气启动。

D=200mm

S=270mm

n=600r/min Ne=440kW

增压压力Pk=0.241Ma,压缩比ε=12.5，机械效率ηm=0.85,压缩复热指数n1=1.37,膨胀复热指数n2=1.26，Z点利用系数ξz=0.88，燃烧过量空气系数α=2.0，中冷器出水温度t=25,原机配气定时：

进气门开——上死点前60度 进气门关——下死点后40度 排气门开——下死点前40度 排气门关——上死点后60度

行程失效系数可取约0.083。

连杆长L=540mm，质量为34.76kg，活塞组质量m=35.76kg，连杆组质量分配比

0 0.347/0.653，单位曲柄不平衡质量m=48.67kg。 1.2曲柄连杆机构运动质量的确定

将摆动的连杆用双质量系代替，一部分质量等价到做往复运动的活塞组中，另一部质量等价到做回转运动的曲柄组中，从而可以求出往复质量mj和连杆组算到大端的质量mB。由于连杆尺寸并未确定，先按照母型机的连杆质量分配比。

mj?M?0.347*mL?35.76?0.347*34.76?47.8217(kg)

mB?0.653*mL?0.653*34.76?22.6983(kg)

上式中，M表示活塞组质量，0.347/0.653为连杆组质量分配比，mL为连杆质量，质量单位都用kg。

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1.3 P-φ示功图的求取

将所给的P-V示功图，用发动机运动学公式将其展开，即得P-φ示功图。将活塞的位移转换成对应的曲柄转角，以α代表曲柄转角，取145个点，对应0度到720度每隔5度取一次，由此可得各曲柄转角α下的气体力值Pg（α），单位为MPa。用matlab画成曲线见图

1，其matlab程序参见附录。图中实线表示的是气缸压力Pg与曲柄转角a的关系。

图1 P,Pg,Pj与曲柄转角a的关系

1.4往复惯性力Pj（α）计算

pj(a)??mj?4R?2(cosa??cos2a)10?3 (MPa) （1）

D2往复惯性力按照公式1计算，图1中虚线即为往复惯性力与曲柄转角a的关系。 式中：mj—往复运动质量，kg； R—曲柄半径，mm； D—气缸直径，mm；

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