《內燃機設計》是2016年機械工業出版社出版的圖書，作者是愛都瓦爾多·科勒爾 。
基本介紹
- 中文名：內燃機設計
- 作者：愛都瓦爾多·科勒爾
- 出版時間：2016年5月1日
- 出版社：機械工業出版社
- 頁數：446 頁
- ISBN：9787111516460
- 開本：16 開
- 裝幀：精裝
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書系統介紹了汽車發動機總成、缸體、缸蓋、曲柄連桿機構、配氣機構等專業的設計主參數、主結構與功能、性能、可靠耐久、工藝製造技術之間變數關聯關係的產品工程設計理論，機械力學和熱負荷耦合的CAE3D分析模型設計原理，新的可變配氣機構技術、汽油增壓換氣技術、發動機振動噪聲(NVH)分析技術；該書引用了當代的大量汽車發動機實際工程設計案例分析，技術數據詳實，對發動機工程設計具有較強的指導意義。本書中的發動機設計技術與理論為國內首次出版的學術專著，可作為汽車工程、動力機械與工程專業的本科生、研究生的教材或參考書，也可作為從事汽車和發動機產品開發和研究的工程技術人員的工具書。
圖書目錄
譯者
序一
序二
第5版前言
第6版前言
譯者的話
符號
第1章導言1
第2章導論2
2.1開發過程中的計算分析2
2.2力學與熱力學3
2.3本書所選擇的和深入探討的
內容說明3
2.4發動機全新開發及升級
開發目標4
第3章發動機主參數設計6
3.1發動機參數的相關性6
3.2發動機主參數定義7
3.2.1工作容積（排量）7
3.2.2功率和轉矩7
3.2.3比功率7
3.3缸體及曲柄連桿機構的
主參數選擇8
3.3.1行程缸徑比8
3.3.2連桿比及連桿中心距9
3.3.3缸體高度10
3.3.4活塞直徑及質量11
3.3.5活塞壓縮高度11
3.3.6行程、缸徑和氣缸數13
3.3.7缸筒長度、活塞裙部長度
與活塞突出量14
3.3.8曲軸迴轉輪廓及活塞
間隙14
3.3.9活塞結構尺寸19
3.4缸體主參數20
3.4.1缸心距與氣缸間厚度20
3.4.2V形發動機的錯缸距23
3.5最佳連桿比24
3.6燃燒室面容比27
3.7主性能指標定義29
3.8平均有效壓力及比功率31
第4章主要零部件設計與計算34
4.1連桿34
4.1.1功能與設計要求34
4.1.2連桿受力分析36
4.1.2.1連桿受力方式與
位置36
4.1.2.2連桿承受的力及
力矩39
4.1.3常規連桿結構強度
計算40
4.1.3.1連桿大小頭孔彎曲梁
簡化計算模型40
4.1.3.2連桿蓋以及連桿大頭
孔當量截面負荷
分布40
4.1.3.3連桿大頭孔以及連桿蓋
當量截面的切向力及
力矩41
4.1.3.4連桿螺栓連線處的
受力情況43
4.1.3.5連桿疲勞強度計算45
4.1.3.6連桿有限元模擬
計算46
4.1.4連桿螺栓連線設計
常規計算47
4.1.4.1連桿螺栓連線47
4.1.4.2連桿螺栓連線計算
（按VDI2230 規定［C21］）47
4.1.4.2.1計算要求47
4.1.4.2.2螺栓連線的彈性
柔度49
4.1.4.2.3連桿螺栓連線的
應力曲線圖51
4.1.4.2.4最小夾緊力、夾
緊力損失及預
緊力53
4.1.4.2.5螺栓尺寸55
4.1.4.2.6螺栓疲勞計算57
4.1.4.2.7連桿螺栓連線
設計小結58
目錄●●●●●●●●●●內燃機設計4.2活塞58
4.2.1活塞計算分析58
4.2.2活塞功能及設計要求59
4.2.3活塞工作負荷61
4.2.3.1負荷及危險區域61
4.2.3.2曲柄連桿機構
受力分析63
4.2.3.3活塞行程、速度及
加速度66
4.2.4活塞常規計算70
4.2.4.1活塞類型及材料選用
原則70
4.2.4.1.1乘用車汽油發動機
用活塞70
4.2.4.1.2乘用車柴油發動
機用活塞73
4.2.4.1.3商用車柴油發動機
用活塞74
4.2.4.1.4工業用途大缸徑
柴油機活塞76
4.2.4.2活塞銷計算76
4.2.4.2.1活塞銷安裝
方式77
4.2.4.2.2計算簡化
模型［C42］77
4.2.4.2.3活塞銷表面
壓力79
4.2.4.2.4活塞銷橢圓
變形80
4.2.4.2.5活塞銷彎曲
變形82
4.2.4.2.6活塞銷材料82
4.2.4.2.7活塞銷負荷及
強化措施85
4.2.4.3活塞銷座計算85
4.2.4.3.1設計爆發壓力85
4.2.4.3.2設計用標準
轉速88
4.2.4.3.3活塞銷卡簧90
4.2.4.3.4活塞銷等效
應力92
4.2.4.4活塞質量計算94
4.2.4.5活塞型線確定95
4.2.4.5.1安裝間隙、滑動
間隙、橢圓度及
表面承壓圖95
4.2.4.5.2活塞裙部柔性、橢圓
度、承壓面寬及塑性
變形97
4.2.5活塞二次運動計算98
4.2.6活塞強度CAE計算100
4.2.6.1活塞FEM計算
模型100
4.2.6.2活塞熱負荷103
4.2.6.3活塞應力場及
溫度場105
4.2.6.4活塞有限元計算107
4.2.6.4.1活塞表面油膜
計算107
4.2.6.4.2活塞銷變形
計算108
4.2.6.4.3活塞CAE計算
流程110
4.3活塞環111
4.3.1活塞環計算111
4.3.2功能及設計要求112
4.3.3活塞環受力分析114
4.3.4活塞環彈力117
4.3.4.1切向彈力及徑向
壓力117
4.3.4.2開口寬度、切向力及
活塞環參數kRi120
4.3.4.3活塞環的安裝應力、
套緊應力、彈性模量及
塑性變形122
4.3.4.4開口間隙122
4.3.4.5活塞環扭曲122
4.3.5活塞環模擬計算
分析122
4.3.5.1計算模型122
4.3.5.2活塞環運動模擬
計算124
4.3.5.3密封性能模擬
計算126
4.3.5.4活塞環工作表面潤滑
特性模擬計算129
4.4曲軸132
4.4.1功能及設計要求132
4.4.2曲軸工作負荷133
4.4.2.1曲軸工作力和
力矩133
4.2.2.2曲軸工作循環負荷
曲線135
4.4.2.3曲軸受力的靜不
定性135
4.4.2.4曲柄單拐模型、彎曲
及扭轉應力138
4.4.2.5曲軸受力情況143
4.4.2.5.1最大應力區域143
4.4.2.5.2彎曲及扭轉應力
集中係數144
4.4.3曲軸結構強度147
4.4.3.1船用發動機曲軸設計
規範147
4.4.3.2危險截面抗彎扭
模量及應力集中
係數147
4.4.3.3曲軸材料疲勞強度與
安全係數147
4.4.3.4曲軸材料及製造
工藝149
4.4.4曲軸強度CAE模擬
計算150
4.4.4.1曲軸概念設計階段的
計算分析150
4.4.4.2曲軸的多體動力學復
合模型計算分析151
4.4.4.3曲軸強度CAE計算
分析小結155
4.5氣缸體157
4.5.1氣缸體方案設計158
4.5.1.1氣缸體結構形式159
4.5.1.1.1整體式與組合
式氣缸體方案160
4.5.1.1.2開式及閉式氣缸體
頂面設計163
4.5.1.1.3氣缸冷卻液流
方案設計166
4.5.1.1.4龍門式與整體式
框架結構169
4.5.1.2氣缸體材料173
4.5.1.3氣缸孔表面工藝175
4.5.1.3.1灰鑄鐵氣缸孔
表面珩磨工藝175
4.5.1.3.2過共晶鋁矽合金
氣缸孔工藝177
4.5.1.3.3鎳-碳化矽塗
層的氣缸孔
工藝177
4.5.1.3.4鋁基複合材料
工藝179
4.5.1.4氣缸體鑄造工藝180
4.5.1.5氣缸體方案對比，
乘用車的開發
狀態182
4.5.2氣缸體受力情況、功能與
結構183
4.5.3氣缸體輕量化188
4.5.3.1輕量化潛力188
4.5.3.2灰鑄鐵與鋁合金材料
特性比較189
4.5.4氣缸體CAE計算191
4.5.4.1氣缸體有限元（FEM）
計算分析191
4.5.4.1.1溫度場分析194
4.5.4.1.2變形分析195
4.5.4.1.3應力場196
4.5.4.2主軸承螺栓連線
設計196
4.5.4.3氣缸蓋螺栓連線
設計197
4.5.4.4氣缸孔變形的傅立葉
分析203
4.5.5氣缸套205
4.5.5.1濕式氣缸套206
4.5.5.1.1濕式氣缸套結構
形式206
4.5.5.1.2濕式氣缸套受力
情況、尺寸與
結構設計209
4.5.5.2乾式氣缸套211
4.5.5.2.1裝配應力212
4.5.5.2.2壓應力213
4.5.5.2.3熱應力215
4.5.5.2.4爆發壓力下的
工作應力217
4.5.6氣缸表面磨損219
4.6氣缸蓋220
4.6.1氣缸蓋功能與結構220
4.6.2氣缸蓋熱負荷224
4.6.2.1燃氣換熱過程227
4.6.2.1.1傳熱途徑227
4.6.2.1.2輻射換熱230
4.6.2.1.3壁面傳導換熱231
4.6.2.2缸蓋中的熱應力232
4.6.2.3氣缸蓋的冷卻
設計234
4.6.3氣缸蓋材料及鑄造
工藝236
4.6.4進氣道與排氣道、氣門
夾角、燃燒室形狀及
氣缸蓋高度設計240
4.6.4.1進氣道與排氣道240
4.6.4.1.1進氣道與排氣道
結構設計240
4.6.4.1.2氣道氣體流動
性能試驗245
4.6.4.2氣門夾角、燃燒室
形狀及氣缸蓋高度
設計250
4.6.5氣缸蓋CAE計算251
4.7氣缸墊256
4.7.1功能及設計要求256
4.7.2氣缸墊結構258
4.7.3氣缸墊密封技術258
4.7.3.1工作條件258
4.7.3.2全金屬氣缸墊結構
設計259
第5章配氣機構與曲柄連桿機構
設計與計算266
5.1配氣機構266
5.1.1換氣過程一維模擬
分析271
5.1.2配氣機構換氣工作
原理274
5.1.2.1氣門布置276
5.1.2.2配氣機構結構
形式278
5.1.2.3液壓間隙調
節器281
5.1.2.4氣門282
5.1.2.5凸輪284
5.1.2.5.1凸輪型線設計284
5.1.2.5.2凸輪型線設計
程式288
5.1.2.6氣門彈簧290
5.1.2.6.1氣門彈簧力
設計290
5.1.2.6.2氣門彈簧計算291
5.1.2.7凸輪軸292
5.1.3可變氣門正時換氣工作
原理293
5.1.4可變氣門執行機構結構
形式295
5.1.4.1分段式調節可變氣門
執行機構295
5.1.4.2連續式調節可變氣門
執行機構296
5.1.4.3連續可變氣門正時
執行器（葉片式）297
5.1.5分段式可變氣門升程
換氣過程298
5.1.6連續可變氣門升程
換氣過程299
5.1.7氣門機構動力學
計算309
5.1.7.1動力學計算
分析311
5.1.7.2多體動力學
模型312
5.1.8渦輪增壓發動機的換氣
技術312
5.1.8.1無可變氣門機構的
換氣工作原理313
5.1.8.2可變氣門機構的換氣
工作原理316
5.1.8.3連續可變進氣及可變排氣正時的換氣工作
原理317
5.1.8.4全可變氣門的換氣工作
原理322
5.2曲柄連桿機構324
5.2.1活塞式發動機的質量
平衡324
5.2.1.1單缸驅動機構的質量
平衡324
5.2.1.1.11階慣性力324
5.2.1.1.2單缸發動機曲柄
連桿機構中通過
平衡重進行平衡的
方法327
5.2.1.2藉助平衡重來平衡多
缸驅動裝置的質量333
5.2.1.2.1直列發動機的1階
慣性力平衡333
5.2.1.2.2平衡V2發動機上的
自由慣性力335
5.2.1.2.3平衡自由慣性
力矩341
5.2.1.2.4質量轉矩369
5.2.1.3藉助平衡軸來平衡
質量371
5.2.1.3.1通過平衡軸來平衡
慣性力；方法和
套用373
5.2.1.3.2滾轉力矩375
5.2.1.3.3通過平衡軸平衡
往復慣性力矩；
套用示例380
5.2.2發動機振動小結383
第6章發動機噪聲384
6.1涉及發動機噪聲和路面噪聲的
法律法規384
6.2發動機噪聲——部分聲源和
噪聲源386
6.3間接產生的發動機噪聲——
產生、傳遞和輻射388
6.4氣缸壓力曲線及其所產生的
氣缸壓力頻譜394
6.5發動機結構聲學分析396
6.5.1發動機結構振動特性396
6.5.2發動機缸體結構對降噪
的影響398
6.5.3曲軸、軸承、潤滑油膜
結構噪聲傳遞路徑
研究403
6.5.4發動機結構的空氣噪聲
計算407
6.5.4.1計算流程407
6.5.4.2輻射聲功率的計算407
6.6發動機上其他噪聲源410
第7章總結與展望411
附錄414
附錄A有限元法（FEM）基礎
知識414
附錄B關於矩陣位移法（靜力學理論）416
附錄C用有限元法解微分
方程421
附錄D關於有限差
分法（FDM）426
附錄E關於邊界
元法（BEM）426
附錄F關於“模態模型”（模態
分析）427
參考文獻429
