二冲程发动机缸体设计(附件)
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 发动机的发展史和国内外的发展情况 1
1.3 本课题的主要内容 2
2 气缸体的设计 3
2.1 气缸体的结构设计 3
2.2 气缸体材料的选择 4
2.3 气缸体参数设计 5
2.3.1气缸直径 5
2.3.2气缸形状的设计 5
2.3.3气缸工作容积、燃烧室容积和气缸总容积 5
2.3.4 压缩比 6
2.3.5 气缸工作内压力与气缸总推力 7
2.4 汽缸盖 7
2.5 燃烧室 9
3基于proe软件的三维建模 10
3.1Proe软件介绍 10
3.2Proe软件的优势及主要功能 11
3.2.1基于特征的（Feature-Based） 11
3.2.2软件在产品开发后期的应用 11
4 缸体的三维建模 12
4.1缸盖 12
4.2气缸缸体 15
4.3气缸底座 18
4.4零件的装配 19
4.4.1装配的概述 19
4.4.2装配 19
5结论与展望 22
5.1 结论 22
5.2 不足之处与展望 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1课题研究的背景和意义
汽车，飞机，摩托车诞生至今已有100多年 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的历史，而发动机已成为一种不可或缺的部分。发动机是一切机器的“心脏”，它直接影响着摩托车的运行状况。发动机是一种能够把其它形式的能转化为另一种能的机器，通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器（如：汽油发动机、航空发动机）。飞机，摩托车发动机的技术要求高，维修相对复杂，且直接影响飞机，摩托车的耗油量、排放指标、速度、安全性能等。所以，发动机的性能指标、品质、成本以及可靠性等，都对飞机，摩托车的发展起着至关重要的影响，而，在机械制造领域, 缸体是发动机的主体,是安装其他零部件和附件的支承骨架。有人说21新世纪新的战争已经不仅仅取决于地球表面战争了，要想取得胜利，应该在高空挣得战略优势地位，因此航空业现在在国际上蓬勃发展着。航空业作为国家的重要战略行业，无论是民用还是更高端的国防军事用途，都不能小视。而航空上的发动机是核心技术。二冲程发动机技术成熟，机构简单，体积小，成本低，安装灵活，并且二冲程活塞式发动机的升功率指标远高于四冲程活塞式发动机，没有复杂的配气机构和水冷系统，质量轻，具有较大的功重比。在100W以下级别的航空动力装置中被广泛应用，所以对发动机缸体的研究具有很大的科学意义，不仅满足航空上需要的动力性及续航能力，更重要的是二冲程发动机缸体研究的成功将对发动机行业的发展产生巨大的影响。
1.2 发动机的发展史及国内外的发展概况
回顾发动机[1]产生和发展的历史，它经历了蒸汽机、外燃机和内燃机三个发展阶段。
外燃机
外燃机，就是说它的燃料在发动机的外部燃烧，1816年由苏格兰的R.斯特林所发明，故又称斯特林发动机。发动机将这种燃烧产生的热能转化成动能，瓦特改良的蒸汽机就是一种典型的外燃机，当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸汽时，高压便产生了，然后这种高压又推动机械做功，从而完成了热能向动能的转变。
内燃机
明白了什么是外燃机，也就知道了什么是内燃机。这种发动机与外燃机的最大不同之处就是在于发动机的燃料在发动机的内部燃烧。一般情况在地面上使用的多是外燃机，在空中使用的多是内燃机。当然有些汽车制造者出于创造世界汽车车速新纪录的目的，也在汽车上装用过喷气式发动机，但这总是很特殊的例子，并不存在批量生产的适用性。
燃气轮机
此外还有燃气轮机，这种发动机的工作特点：是燃烧产生高压燃气，利用燃气的高压推动燃气轮机的叶片旋转，从而输出动力。燃气轮机使用范围很广，但由于很难精细地调节输出的功率，所以汽车和摩托车很少使用燃气轮机，只有部分赛车装用过燃气轮机。
自1885年德国戴姆勒发明制造出世界上第一辆以汽油发动机为动力的摩托车以来，摩托车的发展已经历了100多年的沧桑巨变，原始摩托车，现存于德国慕尼黑科学技术博物馆的真实造型，是德国人戴姆勒于1885年8月29日获得专利发明优先权的世界上第一辆摩托车。1930年以后，随着科学技术的飞快发展，对于摩托车的生产开始采用后悬挂避凝震系统、机械式点火系统、鼓式机械制动装置、链条传动等，使摩托车又攀上了新台阶。1936，美国美国哈利公司已经能够产生更高水平的摩托车，该车采用1000ml，OHV，27.93kw双缸发动机，最大速度可以达到150公里/小时。大排量豪华摩托车拥有先进的汽车技术转移到摩托车，摩托车在一个研究达到完美的境界。摩托车的发展已进入第四阶段，高峰期。随着技术的不断改进，现在的摩托车的发展已进入高峰期，特别是在国外[2].
二冲程发动机因为其设计简单，价格便宜，以及较高的比功率，在20 世纪曾经除了被广泛的应用于摩托车，还大量应用于舷外机，链式锯等小型发动机机械等，甚至在汽车领域也有应用。虽然是由于当时二冲程发动机不可避免烧机油，新鲜油气混合器扫气等所带来的排放问题，随着时代的进步，人们环保意识的增强，在很多应用中，二冲程发动机逐渐被四冲程发动机所取代，在市场中渐渐失色。但，相较四冲程发动机而言，二冲程发动机轻巧、结构简单、比功率大，这些都几乎是四冲程发动机可望而不可及的优势。基于此，国内外大批专家希望通过缸体设计来减轻二冲程发动机的排污，从而提高二冲程发动机的性能。国外，在这方面有显著的进步。国内的研究，相比而言就有一定的落后了。
1.3 本课题的主要内容
1.3.1. 熟练运用PROE ,CAD软件进行对象的实体三维和转换二维零件图。
1.3.2 学生熟练运用车辆工程专业基础知识，做到理论联系实际，进一步掌握汽车专业理论和技能
2 气缸体的设计
气缸体的作用除形成气缸工作容积外，还具有作活塞运动导向，其圆柱形空腔称为气缸。气缸与气缸盖、活塞形成工作循环的空间。发动机工作时，在气体燃烧压力和缸壁内外温差的作用下，气缸体受到相当大的热应力和机械应力。此外，活塞组对气缸的侧压力和滑动摩擦，使气缸体发生磨损。
要有足够的强度，以承受高温下的热应力和机械应力。并且要确保有足够的刚度来保证气缸体在任何情况下都尽可能的不发生变形。
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 发动机的发展史和国内外的发展情况 1
1.3 本课题的主要内容 2
2 气缸体的设计 3
2.1 气缸体的结构设计 3
2.2 气缸体材料的选择 4
2.3 气缸体参数设计 5
2.3.1气缸直径 5
2.3.2气缸形状的设计 5
2.3.3气缸工作容积、燃烧室容积和气缸总容积 5
2.3.4 压缩比 6
2.3.5 气缸工作内压力与气缸总推力 7
2.4 汽缸盖 7
2.5 燃烧室 9
3基于proe软件的三维建模 10
3.1Proe软件介绍 10
3.2Proe软件的优势及主要功能 11
3.2.1基于特征的（Feature-Based） 11
3.2.2软件在产品开发后期的应用 11
4 缸体的三维建模 12
4.1缸盖 12
4.2气缸缸体 15
4.3气缸底座 18
4.4零件的装配 19
4.4.1装配的概述 19
4.4.2装配 19
5结论与展望 22
5.1 结论 22
5.2 不足之处与展望 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1课题研究的背景和意义
汽车，飞机，摩托车诞生至今已有100多年 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的历史，而发动机已成为一种不可或缺的部分。发动机是一切机器的“心脏”，它直接影响着摩托车的运行状况。发动机是一种能够把其它形式的能转化为另一种能的机器，通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器（如：汽油发动机、航空发动机）。飞机，摩托车发动机的技术要求高，维修相对复杂，且直接影响飞机，摩托车的耗油量、排放指标、速度、安全性能等。所以，发动机的性能指标、品质、成本以及可靠性等，都对飞机，摩托车的发展起着至关重要的影响，而，在机械制造领域, 缸体是发动机的主体,是安装其他零部件和附件的支承骨架。有人说21新世纪新的战争已经不仅仅取决于地球表面战争了，要想取得胜利，应该在高空挣得战略优势地位，因此航空业现在在国际上蓬勃发展着。航空业作为国家的重要战略行业，无论是民用还是更高端的国防军事用途，都不能小视。而航空上的发动机是核心技术。二冲程发动机技术成熟，机构简单，体积小，成本低，安装灵活，并且二冲程活塞式发动机的升功率指标远高于四冲程活塞式发动机，没有复杂的配气机构和水冷系统，质量轻，具有较大的功重比。在100W以下级别的航空动力装置中被广泛应用，所以对发动机缸体的研究具有很大的科学意义，不仅满足航空上需要的动力性及续航能力，更重要的是二冲程发动机缸体研究的成功将对发动机行业的发展产生巨大的影响。
1.2 发动机的发展史及国内外的发展概况
回顾发动机[1]产生和发展的历史，它经历了蒸汽机、外燃机和内燃机三个发展阶段。
外燃机
外燃机，就是说它的燃料在发动机的外部燃烧，1816年由苏格兰的R.斯特林所发明，故又称斯特林发动机。发动机将这种燃烧产生的热能转化成动能，瓦特改良的蒸汽机就是一种典型的外燃机，当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸汽时，高压便产生了，然后这种高压又推动机械做功，从而完成了热能向动能的转变。
内燃机
明白了什么是外燃机，也就知道了什么是内燃机。这种发动机与外燃机的最大不同之处就是在于发动机的燃料在发动机的内部燃烧。一般情况在地面上使用的多是外燃机，在空中使用的多是内燃机。当然有些汽车制造者出于创造世界汽车车速新纪录的目的，也在汽车上装用过喷气式发动机，但这总是很特殊的例子，并不存在批量生产的适用性。
燃气轮机
此外还有燃气轮机，这种发动机的工作特点：是燃烧产生高压燃气，利用燃气的高压推动燃气轮机的叶片旋转，从而输出动力。燃气轮机使用范围很广，但由于很难精细地调节输出的功率，所以汽车和摩托车很少使用燃气轮机，只有部分赛车装用过燃气轮机。
自1885年德国戴姆勒发明制造出世界上第一辆以汽油发动机为动力的摩托车以来，摩托车的发展已经历了100多年的沧桑巨变，原始摩托车，现存于德国慕尼黑科学技术博物馆的真实造型，是德国人戴姆勒于1885年8月29日获得专利发明优先权的世界上第一辆摩托车。1930年以后，随着科学技术的飞快发展，对于摩托车的生产开始采用后悬挂避凝震系统、机械式点火系统、鼓式机械制动装置、链条传动等，使摩托车又攀上了新台阶。1936，美国美国哈利公司已经能够产生更高水平的摩托车，该车采用1000ml，OHV，27.93kw双缸发动机，最大速度可以达到150公里/小时。大排量豪华摩托车拥有先进的汽车技术转移到摩托车，摩托车在一个研究达到完美的境界。摩托车的发展已进入第四阶段，高峰期。随着技术的不断改进，现在的摩托车的发展已进入高峰期，特别是在国外[2].
二冲程发动机因为其设计简单，价格便宜，以及较高的比功率，在20 世纪曾经除了被广泛的应用于摩托车，还大量应用于舷外机，链式锯等小型发动机机械等，甚至在汽车领域也有应用。虽然是由于当时二冲程发动机不可避免烧机油，新鲜油气混合器扫气等所带来的排放问题，随着时代的进步，人们环保意识的增强，在很多应用中，二冲程发动机逐渐被四冲程发动机所取代，在市场中渐渐失色。但，相较四冲程发动机而言，二冲程发动机轻巧、结构简单、比功率大，这些都几乎是四冲程发动机可望而不可及的优势。基于此，国内外大批专家希望通过缸体设计来减轻二冲程发动机的排污，从而提高二冲程发动机的性能。国外，在这方面有显著的进步。国内的研究，相比而言就有一定的落后了。
1.3 本课题的主要内容
1.3.1. 熟练运用PROE ,CAD软件进行对象的实体三维和转换二维零件图。
1.3.2 学生熟练运用车辆工程专业基础知识，做到理论联系实际，进一步掌握汽车专业理论和技能
2 气缸体的设计
气缸体的作用除形成气缸工作容积外，还具有作活塞运动导向，其圆柱形空腔称为气缸。气缸与气缸盖、活塞形成工作循环的空间。发动机工作时，在气体燃烧压力和缸壁内外温差的作用下，气缸体受到相当大的热应力和机械应力。此外，活塞组对气缸的侧压力和滑动摩擦，使气缸体发生磨损。
要有足够的强度，以承受高温下的热应力和机械应力。并且要确保有足够的刚度来保证气缸体在任何情况下都尽可能的不发生变形。
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