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第一章 总论1

第一节 发动机总体设计1

一、主要设计指标和设计要求1

二、发动机方案设计（概念设计）6

三、发动机布置设计8

第二节 发动机主要参数的选择9

一、平均有效压力9

二、活塞平均速度10

第三节 典型发动机的结构分析12

一、CA6102型汽油机12

二、EQ6100-1型汽油机13

三、天津华利（大发）微型车汽油机15

四、多气门汽油机17

五、斯太尔WD615系列柴油机19

六、B系列柴油机20

第四节 活塞式发动机的发展25

一、废气涡轮增压25

二、发动机的电子控制28

第五节 现代设计的基本方法39

一、技术预测法40

二、优化设计法40

三、CAE/CAD·D41

四、有限元法42

五、边界元法42

六、可靠性设计法43

七、动态设计法43

八、相似设计法43

九、价值工程方法43

第一节 曲柄连杆机构运动学45

一、中心曲柄连杆机构45

第二章 曲柄连杆机构受力分析45

二、偏心曲柄连杆机构47

第二节 曲柄连杆机构上的作用力49

一、气体压力49

二、惯性力50

三、作用在曲柄连杆机构上的力51

四、发动机的扭矩52

五、曲轴轴颈和轴承的负荷53

第三章 发动机的平衡56

第一节 概述56

第二节 平衡分析方法57

一、单列式发动机的平衡分析57

二、V形发动机的平衡分析59

第三节 曲轴轴系平衡块的布置61

一、单缸机平衡61

二、三拐曲轴62

三、四拐曲轴63

四、单列五缸机平衡63

五、六拐曲轴64

第四节 辅助平衡机构的设计66

一、L-4发动机双轴机构66

二、L-3发动机单轴机构68

三、L-2单曲拐发动机的平衡69

第四章 曲轴系统扭转振动控制72

第一节 曲轴扭振系统的简化72

第二节 自由振动计算CAE74

一、三质量系统自由振动74

二、多质量系统自由振动76

三、霍尔咨法77

第三节 发动机的阻尼79

第四节 激振力矩80

一、简谐分析的数值计算法（CAE）81

二、V形发动机力矩谐量的合成83

第五节 强迫振动计算84

一、主谐量和主共振及临界转速84

二、传递矩阵法强迫振动计算CAE86

第六节 扭振减振器设计90

一、扭振减振器理论90

二、最佳扭振阻尼92

三、橡胶的非线性性能及其试验方法94

四、硅油减振器设计95

五、减振器的可靠性和耐久性97

六、双减振器固有频率的确定97

第五章 发动机悬置设计99

第一节 发动机的隔振99

一、振源99

二、振动特性和运转平稳性99

第二节 发动机悬置设计与计算101

一、悬置系统的固有频率和主振型计算CAE103

二、动力总成的强迫振动108

第三节 悬置件的设计109

第六章 噪声控制技术112

第一节 噪声基础知识112

第二节 内燃机噪声及其控制114

一、进气噪声114

二、排气噪声116

三、风扇噪声118

四、燃烧噪声120

五、活塞敲击噪声121

六、正时齿轮噪声121

七、配气机构噪声121

八、控制结构振动辐射噪声的措施122

第二节 曲轴主要尺寸的确定和结构细节设计126

第七章 曲轴设计126

第一节 曲轴的工作条件和设计要求126

第三节 曲轴强度计算连续梁法CAE131

第四节 有限元法在曲轴设计中的应用133

一、曲轴的三维应力分析134

二、轴颈圆角形状最佳化135

三、弯曲振动模态分析138

第五节 曲轴的实验应力分析和疲劳强度试验140

一、三维光弹性应力分析140

二、疲劳强度试验141

第八章 连杆组设计143

第一节 连杆的结构设计143

第二节 连杆有限元分析146

第三节 连杆螺栓设计150

一、连杆螺栓的工作负荷和预紧力150

二、螺栓疲劳强度和防松性能的提高152

第九章 轴瓦设计155

第一节 轴瓦的工作特点与要求155

第二节 轴瓦结构设计与应力计算156

第三节 轴心轨迹计算CAE162

一、计算的基本原理与方法162

二、轨迹图的应用165

第四节 主要失效形式及对策166

第十章 活塞组设计169

第一节 活塞的设计169

一、活塞头部的设计170

二、活塞裙部的设计173

第二节 活塞销和活塞销座175

第三节 活塞有限元分析176

一、基本解题思路177

二、活塞传热基本概念和传热系数＊179

三、活塞温度场计算182

第四节 活塞的评价184

一、活塞轻量化184

二、活塞动作的模拟计算＊184

第五节 活塞环结构和参数选择187

一、结构型式和参数选择187

二、活塞环的配组190

三、活塞环的计算191

四、活塞环拉缸的防止193

五、活塞环组摩擦损失的降低194

第十一章 机体和气缸盖198

第一节 机体设计综述198

第二节 冷却水流的组织200

第三节 机体变形和振动噪声控制204

一、干缸套207

第四节 气缸和气缸套的设计207

二、湿缸套208

三、气缸寿命的提高209

四、湿缸套穴蚀的防止211

第五节 气缸盖设计212

一、燃气面热区的布置213

二、螺栓布置及设计213

三、一些设计实例215

第六节 机体的实验分析216

一、静刚度测量216

二、静应力测量216

三、激光全息摄影法分析机体振动217

第七节 机体的有限元分析218

一、机体的应力分析218

二、机体振动模态和声发射特性的预测＊220

一、气门通过能力224

第一节 总布置设计224

第十二章 配气机构224

二、配气机构型式选择与布置226

第二节 配气机构运动学229

一、下置凸轮轴配气机构运动学230

二、顶置凸轮轴配气机构运动学231

第三节 凸轮型线设计237

一、缓冲段设计238

二、工作段设计240

第四节 配气机构动力学244

一、下置凸轮轴配气机构动力学245

二、顶置凸轮轴配气机构动力学251

三、配气机构振动控制256

四、动态设计法257

一、凸轮轴与从动件接触应力和弹流体动力润滑计算262

第五节 凸轮轴与气门驱动件262

二、液力间隙自动调节器271

三、推杆和摇臂272

第六节 气门组件的设计274

一、气门设计274

二、气门座与气门导管277

三、气门弹簧参数选择与优化设计278

第七节 配气机构计算CAE283

第十三章 气流的组织285

第一节 混合气分配均匀性的提高285

一、化油器式汽油机的混合气均匀分配285

二、汽油喷射式汽油机的混合气均匀分配288

第二节 气道、管道CAE/CAD/CAM290

一、气道CAD/CAM290

二、管道配置CAD/CAM295

三、气道设计与燃烧室形状优化＊296

第三节 进排气管系的优化组合297

一、多缸机进排气管系的优选298

二、排气脉冲转换器的应用300

第四节 可变进排气系统303

一、可变配气相位（VVT）303

二、可变进气管长度304

三、可变进气通路305

第五节 空气滤清305

第十四章 密封技术309

第一节 燃烧室的密封309

一、气缸垫309

二、活塞环314

三、阀座的密封性317

一、曲轴密封——油封318

二、气门导管机油控制318

第二节 其它318

三、水泵密封——机械密封320

第十五章 润滑系与冷却系321

第一节 润滑系主要部件设计321

一、主要部件结构选择321

二、几项指标选择324

第二节 主要摩擦副的摩擦学324

一、凸轮——从动件325

二、活塞环——气缸326

三、轴颈——轴瓦329

第三节 润滑油的选择332

第四节 冷却系的设计要求333

第五节 散热器设计336

一、散热器的结构设计336

二、散热器的计算CAE337

一、硅油离合式风扇342

第六节 节能风扇342

二、电动风扇345

三、翼型断面风扇设计345

第十六章 零件材料和强度351

第一节 材料351

一、钢材351

二、铸铁352

三、轻合金356

四、活塞环材料357

五、粉末冶金357

六、轴瓦材料358

七、塑料、陶瓷和复合材料360

第二节 金属表面强化360

一、表面变形强化361

二、表面化学强化362

四、激光热处理363

三、表面感应淬火363

五、表面镀渗处理364

第三节 零件强度365

一、若干概念性问题365

二、疲劳强度计算预备知识368

第四节 可靠性设计370

一、可靠性函数和常用概率分布370

二、随机设计变量的分布参数372

三、应力——强度干涉与可靠度计算376

四、给定寿命下的零件疲劳强度分布377

五、安全系数与可靠度的关系378

六、静强度可靠性设计378

七、疲劳强度可靠性设计379

八、复杂零件的疲劳强度概率设计381

附录 五项计算程序（FORTRAN77）384

参考文献416