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本书全面系统地论述了汽车用往复活塞式内燃机的开发与设计。全书共10章，首先是绪论，阐述与汽车及内燃机相关的重大问题和内燃机作为车用动力的应用前景、汽车企业研发体系建设以及汽车内燃机开发流程和主要技术手段；然后是汽车内燃机选型、汽车内燃机主要参数确定、汽车内燃机工作过程计算、往复活塞式内燃机动力学、汽车内燃机曲轴系统扭转振动、汽车内燃机配气机构动力学与设计、汽车内燃机主要零部件设计、汽车内燃机系统设计；*后是汽车内燃机开发的试验评价与产品定型。每章都有教学目标、思考题和项目训练。本书可作为普通高等院校车辆工程专业的教材，还可供汽车类相关专业，如汽车服务工程和交通运输等专业的学生以及从事汽车内燃机开发、设计和制造的工程技术人员参考。
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前言本书主要符号表第1章绪论11.1与汽车及内燃机相关的重大问题11.1.1能源问题11.1.2环境问题11.1.3内燃机作为车用动力的应用前景21.2汽车企业研发体系41.2.1汽车企业的研发模式41.2.2汽车企业开发能力的内涵61.3汽车内燃机开发流程和主要技术手段71.3.1发动机在汽车开发中的地位71.3.2汽车整车的研发过程71.3.3汽车内燃机设计开发流程和主要技术手段10项目训练16第2章汽车内燃机选型182.1汽车发动机分类182.2汽油机与柴油机182.2.1汽油机的特点与应用182.2.2柴油机的特点与应用212.2.3汽车内燃机选配的基本原则222.3几种汽车内燃机类型的讨论222.3.1冲程数222.3.2冷却方式222.3.3气缸数和气缸布置形式232.3.4进气形式23思考题和项目训练24第3章汽车内燃机主要参数确定253.1性能指标253.1.1动力性指标253.1.2经济性指标283.1.3可靠性与耐久性指标283.1.4运转性能与适应性指标293.1.5低公害指标293.2基本结构参数313.2.1气缸直径和气缸数313.2.2气缸中心距L0与气缸直径D的比值L0/D323.2.3行程缸径比S/D和活塞行程S323.2.4曲柄半径r与连杆长度L的比值333.2.5汽车内燃机的几个综合评价参数343.3汽车内燃机的结构和总体布置35思考题和项目训练37第4章汽车内燃机工作过程计算394.1内燃机实际循环的示功图394.2内燃机实际循环的计算414.2.1概述414.2.2内燃机实际循环的热力学模型414.2.3热力学模型的计算参数与内容434.3内燃机从零维模型到多维模型的发展51思考题和项目训练54第5章往复活塞式内燃机动力学565.1内燃机动力学计算概述565.1.1内燃机动力学计算的主要内容和作用565.1.2内燃机动力学计算方法与工具575.2曲柄连杆机构运动学585.2.1曲柄连杆机构的形式585.2.2多缸内燃机的结构形式595.2.3曲柄连杆机构运动规律605.2.4曲柄连杆机构运动规律在内燃机设计中的作用705.3曲柄连杆机构动力学705.3.1中心式曲柄连杆机构中的作用力分析705.3.2中心式曲柄连杆机构中力的传递及作用效果分析745.3.3偏心式曲柄连杆机构中的作用力和力矩775.3.4主副连杆式曲柄连杆机构中的作用力和力矩785.3.5曲柄连杆机构动力计算795.4内燃机的平衡与平衡分析825.4.1内燃机平衡的基本概念825.4.2内燃机的平衡措施845.4.3单缸内燃机平衡855.4.4单列式多缸内燃机平衡905.4.5双列式多缸内燃机平衡100思考题和项目训练115第6章汽车内燃机曲轴系统扭转振动1176.1扭转振动的基本概念及研究意义1176.2内燃机当量扭振系统的组成与简化1186.2.1弹性参数(扭转刚度或柔度)的换算1196.2.2惯性参数(等效转动惯量)的换算1226.2.3曲轴系统扭转振动计算的当量转换1246.3扭转振动系统自由振动计算1266.3.1单自由度系统与多质量扭振系统1266.3.2曲轴系统自由扭转振动振型图1306.4单自由度系统的有阻尼自由振动与强迫振动分析1316.4.1单自由度系统的有阻尼自由振动1316.4.2单自由度系统的有阻尼强迫振动1326.5曲轴系统扭转振动分析与减振1336.5.1曲轴系统扭转振动的激振力矩1336.5.2曲轴系统的共振与临界转速1366.5.3曲轴系统扭转振动的消减措施1386.5.4扭振的现代测试分析方法142思考题和项目训练145第7章汽车内燃机配气机构动力学与设计1477.1配气机构的形式及评价1477.1.1配气机构的形式1477.1.2单个气门通过能力评价1487.2配气机构运动学和凸轮型线设计1507.2.1配气机构运动规律1507.2.2凸轮型线设计1557.3配气机构动力学1627.3.1配气机构动力学模型1627.3.2凸轮型线动力修正1667.4凸轮轴及气门驱动件设计1677.4.1凸轮位置确定1677.4.2挺柱、气门和弹簧的设计169思考题和项目训练178第8章汽车内燃机主要零部件设计1808.1曲轴飞轮组设计1808.1.1曲轴的工作条件和设计要求1808.1.2曲轴的结构设计1818.1.3提高曲轴强度的措施1848.1.4曲轴的强度计算1868.1.5飞轮设计1938.2连杆组设计1968.2.1连杆的工作条件和设计要求1968.2.2连杆材料1978.2.3连杆主要参数的选择1988.2.4连杆的结构设计1998.2.5利用有限元法对连杆进行计算分析2038.3活塞组设计2058.3.1活塞组的工作条件与设计要求2058.3.2活塞的材料2068.3.3活塞设计2068.3.4活塞环设计2148.3.5活塞环的力学及结构计算2208.3.6油环的设计计算2248.3.7活塞环的组合2258.4机体与气缸盖设计2268.4.1气缸体的工作条件与设计要求2278.4.2气缸体的设计2288.4.3应用有限元法对机体进行结构设计2348.4.4气缸盖设计2358.4.5气道设计的CFD方法以及气缸盖CAE分析239思考题和项目训练241第9章汽车内燃机系统设计2449.1燃烧系统2449.1.1汽油机的燃烧室和燃烧系统2449.1.2直喷汽油机燃烧系统开发2469.1.3柴油机的燃烧室和燃烧系统2529.1.4CFD在柴油机燃烧系统开发中的应用2609.2进、排气系统2649.2.1车用柴油机进气系统2659.2.2车用柴油机排气系统2679.2.3乘用车汽油机进气系统2699.2.4乘用车汽油机排气系统2
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目前，我国已成为全球大汽车生产国并拥有大汽车市场。我国汽车产业虽然取得了丰硕的成果，但还未达到国际一流水平。我国要由汽车大国走向汽车强国，必须增强创新能力、提高研发能力。其中，人才是关键，这涉及两个层面：一是培养足量符合要求的研发人员；二是企业及其研发机构对研发人员的组织、管理和使用。汽车企业要具备不断适应市场需求的研发能力。在企业既定经营目标的指导下，调动企业资源，整合资金、技术、生产、渠道和营销等多方面的资源，根据市场需求开发适销对路的产品，达到产品综合竞争优势强，从而实现生产者与使用者都满意的产品组合，创造效益化。汽车企业必须建立研发中心，进行新产品的研发和管理。因此，要实现成功的产品研发，必须在强大的人才库的支撑下，建立一套行之有效、规范的研发管理和项目管理体系。高等学校是人才培养的摇篮，汽车工程师一般是在高等学校接受过相关专业学习毕业的本科生或研究生，并在企业积累经验。一名合格的汽车工程师应该具备怎样的能力和视野，应该掌握哪些技能，高等学校的相关专业在人才培养中应该把握怎样的口径，学生能力的培养如何与企业需求有效对接等，这些都是国内汽车界、教育界讨论多且还必须继续讨论下去的问题。专业领域的教材建设是人才培养的重要环节，为了适应我国汽车工业发展的需要及汽车类专业的教学要求，尤其是培养合格的汽车工程师的要求，特编写本书。在传统专业设置上，与汽车紧密相关的专业就是车辆工程和内燃机。专业方向课基本上遵循“构造—原理（理论）—设计—试验”的主线，传统的内燃机教材只单纯涉及若干方面的问题，“内燃机设计”教材一般也是以内燃机各系统的受力展开的，不免陷入“力学计算即设计”的狭小范畴。本书力图将“设计”扩展为“设计开发”，用更丰富和详尽的内容来阐述汽车内燃机在开发过程中涉及的各种问题。汽车内燃机设计应具备科学严格的流程，包括研发组织、市场调研、样机设计（包括虚拟样机和实物样机）、试验评价、产品定型和市场投放等过程。所以，产品的开发从来就不是纯技术问题，还必须考虑多方面的约束和限制，以及诸多前瞻性问题。本书从阐述与汽车及内燃机相关的重大问题出发，首先试图使设计者具备强烈的社会责任感，认知工程伦理；然后介绍企业成熟的研发体系，以拓宽学生视野并培养其组织能力，同时介绍汽车内燃机的选型，阐述汽车内燃机设计过程三大经典计算（工作过程计算、动力学计算和零部件强度校核计算）；接下来介绍汽车内燃机各系统的设计，设计过程中的力学问题，主要零部件的设计等；后介绍产品的试验评价与产品定型。每章都有教学目标、思考题和项目训练，以更加强调项目训练对提升设计能力的重要性。本书由湖北汽车工业学院韩同群教授编著，编者有多年汽车企业的工作经验，曾从事汽车整车及汽车内燃机产品的设计和试验工作，广泛接触汽车开发设计、生产制造、试验使用和售后服务等工作。编者根据多年的工作和教学经验编写了本书，以适应高校人才培养的要求。希望本书为有志于成为汽车工程师的青年学子提供一架进阶之梯。由于编者水平有限，加之经验不足，书中难免有错误和疏漏之处，恳请广大读者批评指正。 编者
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