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6.2气缸盖和油底壳的设计 27

6.3机体组的三维建模 27

7 发动机动力学分析 29

7.1运动学分析 29

7.2曲柄连杆机构中的作用力 31

8 强度校核与设计结果分析 36

8.1主要零部件的强度校核 36

8.2设计结果的分析 40

结论 42

致谢 43

参考文献 44

1 绪论

1.1研究的背景

自1886年世界上第一辆汽车诞生以来，汽车为人类的文明和进步做出了巨大贡献[1，2]。但随着社会经济和科学技术的飞速发展，人们生活水平的日益提高，人类消耗自然资源的数量正在以惊人的速度增长，当今社会资源紧缺、环境污染的问题也日益凸显[3，4]。汽车数量的不断递增，使得人们越来越多地关注如何消除对矿物燃料的依赖，一直渴望着新的“绿色汽车”及绿色汽车能源的出现[5]。所以，发展节能环保汽车势在必行，这不仅有利于加强国家能源安全和环境保护，也有利于汽车工业本身的提高，增强国家汽车工业核心竞争力[6]。

为了适应节约石油资源和改善环境污染的全球性发展战略，一种采用压缩空气发动机驱动的汽车已经引起了人们的关注[7]。压缩空气发动机是利用高压压缩空气工作，将高压空气中储存的压缩能转换为其它的机械能的一种动力装置[5，6，8]。它不消耗燃料，以压缩空气为介质，通过工质的膨胀过程对外输出功率,可以实现零排放，是真正意义上的“绿色的发动机”[5－9]。与传统的内燃机相比，压缩空气发动机没有燃烧过程和大幅度的热力工况变化，机体不承受高温，结构简单，重量轻，制造及使用维护成本低[5－8，10]。

1.2国内外的发展现状

1.3研究的主要内容

本课题的研究旨在提高往复式压缩空气发动机的强度和减轻其重量，以降低能耗，达到提高效率的目的。在设计中拟通过轻合金材料的使用和结构的简化设计来达到提高强度、减轻重量的目的。因为在整台发动机的质量中，机体所占的比例较大，所以轻合金材料将主要考虑用在机体上。在配气系统设计方面将以结构设计为主要工作。活塞和连杆在工作过程中产生的惯性力很大，所以在设计选材方面也将做重点研究。

2 发动机的总体设计

在上一章中已经提出了本课题要研究的主要问题，所以本章将就围绕这些问题提出发动机的总体设计方案，并加以论证。最后，在确定总体设计方案后将确定发动机的主要参数，给出发动机总体布置的草图。

2.1发动机的总体设计方案

根据所要研究的问题、前期所查阅的相关资料以及任务书的要求，在此提出了三套发动机总体设计的方案。

方案1：

压缩空气发动机采用汽车内燃机的结构形式，工作原理也同汽车内燃机完全一样，只是工作循环为二冲程（充气做功和排气两个过程）。

发动机气缸数量及排列方式采用两缸直列式。总体结构主要包括：两机构——曲柄连杆机构、配气机构；三系统——供给系统、润滑系统、启动系统（压缩空气发动机不需要点火系统和冷却系统）。

对于两个机构：采用中心曲柄连杆机构；凸轮轴下置、气门顶置的两气门配气机构。 (责任编辑：qin)