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1、内燃机设计Designs of Internal Combustion Engine课程代码：04410097学分：2.5学时：40 （其中：课堂教学学时：40实验学时：0上机学时：0课程实践学时:0）先修课程：热力发动机构造、内燃机学适用专业：能源与动力工程（动力机械工程及自动化）教材：内燃机设计，袁兆成，机械工业出版社，2012年3月第2版内燃机动力学，王德海主编，讲义，2017年4月一、课程性质与课程目标（一）课程性质内燃机设计是教学计划中的一门专业必修课程，它建立在数学、工程图学、工程力学、机 械原理及设计、计算机技术、热力发动机构造、内燃机学等课程知识的基础上，全面介绍内燃机主 要系
2、统和零部件设计的课程。课程的主要研究内容是以典型产品为背景，结合国内现有的生产水平，详细介绍内燃机主要系 统和零部件的设计。本课程强调工程观点、定性和定量的分析计算和设计能力的训练，并注重理论 与实际的结合，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。（二）课程目标课程目标1: 了解车用、非道路用等用途的内燃机整体设计方案的确定。课程目标2：理解内燃机运动学及动力学分析方法，掌握内燃机平衡性能分析。课程目标3：掌握内燃机主要系统和零部件的设计方法及近似计算方法。课程目标4：掌握如何从设计的角度出发改善内燃机的振动、噪声和排放性能。课程目标5： 了解内燃机最新设计动态和现代设计方法在内燃机设计中
3、的应用。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点：1 .毕业要求1:具有系统的能源与动力工程专业知识，能够将数学、自然科学、工程基础和专 业知识用于解决能源与动力工程领域的复杂工程问题，了解能源与动力工程专业的前沿发展现状和 趋势。2 .毕业要求3：能够设计满足特定需求的动力机械系统、部件或工艺流程，在设计环节中能体 现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。3 .毕业要求4：具有一定的科学研究能力，能对动力机械相关工程的设计方案和试验数据进行 分析，并通过信息综合获得合理有效的结论。4 .毕业要求7：能够理解和评价动力机械的使用及工
4、程应用对环境、社会可持续发展的影响， 能正确认识动力机械对于客观世界和社会的影响。程目标毕业要求指需课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5毕业要求1qq毕业要求3q毕业要求4q毕业要求7q二、课程内容与教学要求第一章内燃机设计总论（一）课程内容（1）本课程的性质、研究对象与方法、目的、任务;（2）内燃机设计的要求；A、产品设计的基本思想与设计准则；B、内燃机产品的设计要求。（3）内燃机类型的选择；A、不同燃料的内燃机；B、二冲程与四冲程内燃机；C、水冷、风冷与油冷内燃机；D、自然吸气与增压内燃机。（4）内燃机主要参数的选择。（二）教学要求(I)掌握内燃机的主要设计参数选择。(2)
5、了解本课程的性质、研究对象与方法、任务；内燃机的设计要求与分类。(三)重点与难点.重点内燃机主要设计指标、主要参数选择。1 .难点内燃机主要设计参数内部联系。第二章内燃机动力学(一)课程内容(1)曲柄连杆机构的分类，活塞的运动规律(位移、速度、加速度)；(2)曲柄连杆机构的动力学；A、曲柄连杆机构运动零件的质量换算；B、曲柄连杆机构中的惯性力；C、气体力的作用；D、曲柄连杆机构中的作用力和力矩；E、多缸内燃机的扭矩；F、曲轴旋转的不均匀性与飞轮设计。(二)教学要求(1)掌握曲柄连杆机构的运动学和动力学的分析方法，计算活塞的位移、速度、加速度、作 用在曲柄连杆机构上的各种力和力矩；(2)理解飞轮
6、设计的要点。(3) 了解曲柄连杆机构的分类与用途。(三)重点与难点.重点曲柄连杆机构的运动学和动力学的分析方法；作用在曲柄连杆机构上的各种力和力矩。1 .难点轴颈与轴承的载荷图。第三章内燃机的平衡(-)课程内容(1)单缸内燃机的平衡分析；(2)单列式多缸内燃机的平衡分析；(3) V型内燃机的平衡分析；（4）内燃机的内部平衡分析及内燃机的理论平衡与实际平衡。（二）教学要求（1）掌握单缸内燃机和单列多缸内燃机的平衡方法；（2） 了解V型内燃机的平衡和内燃机的内部平衡。（三）重点与难点.重点单缸内燃机和单列多缸内燃机的平衡分析方法。1 .难点三缸内燃机的平衡性能分析。第四章活塞组设计（-）课程内容（
7、1）活塞设计 活塞的工作条件与材料、活塞的结构设计与表面处理；（2）活塞销与活塞销座设计；（3）活塞环设计。（二）教学要求（1）掌握活塞关键尺寸的选取和对内燃机性能的影响；（2）理解活塞、活塞销、活塞环的设计要点；了解各种活塞材料的特点和用途。（三）重点与难点.重点活塞关键尺寸的选取和对内燃机性能的影响。1 .难点防止活塞变形的设计要点。第五章连杆组设计（一）课程内容（1）连杆的结构特点与连杆设计；连杆小头、杆身、大头和连杆盖；（2）连杆螺栓的设计。（二）教学要求（1）掌握连杆各部位的设计要点；（2） 了解连杆的结构特点，不同连杆大头的结构形式；连杆螺栓的设计方法和提高连杆螺栓 疲劳强度的途径
8、。（三）重点与难点.重点连杆各部位的设计要点。1 .难点连杆螺栓的设计方法。第六章曲轴设计（一）课程内容（1）曲轴的工作条件、破坏形式、设计要求；（2）曲轴的结构设计与提高曲轴强度的措施；（3）曲轴强度的估算与有限元分析。（二）教学要求（1）掌握曲轴的结构设计要点与提高曲轴强度的措施;（2）理解曲轴的工作条件；了解曲轴强度的计算方法。（三）重点与难点.重点曲轴的结构设计要点与提高曲轴强度的措施.难点曲轴强度的计算方法第七章轴承设计简介（一）课程内容（1）简要介绍滑动轴承的损坏原因及对材料要求；（2）简要介绍滑动轴承的结构设计。（二）教学要求了解滑动轴承的材料和结构设计要点。（三）重点与难点.重
9、点滑动轴承的设计要点。1 .难点轴心轨迹分析。第八章配气机构设计（一）课程内容(1)配气机构的结构形式、气门的布置和凸轮轴的驱动形式；(2)凸轮型线设计；A、凸轮型线的评价指标；B、缓冲段型线设计 等加速等速缓冲段、余弦缓冲段；C、工作段型线设计几何凸轮、组合函数凸轮，整体函数凸轮。(3)凸轮机构的动力学；A、单质量振动模型的建立；B、动力修正凸轮型线设计。(二)教学要求(1)掌握一种凸轮型线的计算方法；(2) 了解配气机构的结构形式、气门的布置和凸轮轴的驱动形式；凸轮型线的评价指标、单 质量振动模型的建立和气门弹簧的设计。(三)重点与难点.重点顶置式凸轮轴优点及凸轮型线评价方法。1 .难点缓
10、冲段型线与工作段型线设计。第九章 机体、气缸套、气缸盖设计(-)课程内容(1)机体设计；(2)气缸套设计；(3)气缸盖设计。(二)教学要求(1)掌握机体的结构形式和设计要点；气缸盖的冷却方式和设计要点。(2) 了解气缸套设计要点。(三)重点与难点.重点机体、气缸盖的设计要点。1 .难点提高机体刚度及降低气缸盖热负荷的措施。三、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂 教学实验上 机课程 实践小 计一、内燃机设计总 论44讲授课程目标1二、内燃机动力学66讲授课程目标2三、内燃机的平衡66讲授、讨论课程目标2四、活塞组设计66讲授、讨论课程目标3、4、5五
11、、连杆组设计44讲授课程目标3、4、5六、曲轴设计44讲授课程目标3、4、5七、轴承设计简介22讨论课程目标3、4、5八、配气机构设计44讲授课程目标3、4、5九、机体、气缸套、 气缸盖设计44讲授、讨论课程目标3、4、5合计4040四、课程考核考核形式考核要求考核权重备注课堂表现课堂出勤率270%,并结合课 堂互动情况按10%计入总成 绩。10%期末考试试卷题型包括填空题、计算题 简答题和综合分析题四类，以 卷面成绩的90%计入课程总 成绩。90%五、参考书目及学习资料1、高速柴油机概念设计与实践，许道延等，机械工业出版社，2004年1月第1版;2、现代内燃机设计技术，雷艳编，北京工业大学出版社，2011年11月。六、大纲说明1、每章节后布置一些思考题供学生理解教学内容。2、采用多媒体教学。2017年9月15日