2022年汽车发动机原理曲柄活塞教案 .pdf

学习必备欢迎下载第 3 教案发动机的工作原理和总体构造四冲程发动机的工作原理课型新课教学目标：1、知识目标：重点掌握发动机相关术语，四冲程发动机的工作原理。掌握发动机的基本结构，掌握发动机的主要性能指标、速度特性、发动机工况。了解介绍内燃机产品名称和型号编制规则。2、能力目标：了解汽车发动机一般构造及术语、了解发动机的组成、类型及型号、掌握发发动机的工作原理3、德育目标：培养学生养成良好的学习习惯，勤于动脑和钻研。教学重点：1、基本概念 2、发动机总体构造3、四冲程发动机工作原理和总体构造4、发动机的分类教学难点：基本概念教学关键：1、基本概念分析理解 2 、发动机总体构造3、四冲程发动机工作原理和总体构造教学方法：讲授法、讨论法、举例法课时2 教学时间： 8 月教学过程教学内容方法运用讲授新课讲 解 发 动机 的 基 本结构、功用讲 解 发 动机 结 构 学习 中 常 用的术语第一节四冲程发动机工作原理发动机是将某一形式的能量转化为机械能的机器。发动机是汽车最主要的总成之一.它是动力的来源，内燃机汽车发动机的作用是将燃料与空气进行混合在其机体内燃烧，推动活塞往复运动再带动曲轴旋转、从而将化学能转变为机械能向汽车提供动力。由于燃料是在气缸中燃烧.因此又称内燃机。基本术语1上止点； 活塞顶距离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点；2下止点 活塞顶距离曲轴旋转中心最近的位置，称为下止点 。3活塞行程 上、下止点间的距离称为活塞行程 ，用 s 表示。S=2R（R 曲柄半径）即曲轴每转一周，活塞完成两个行程。4.燃烧室容积，活塞在气缸内作往复直线运动，当活塞位于上止点时，活塞顶上面的气缸空间为燃烧室容积 ，用 VC表示。5.气缸工作容积：活塞从一个止点移到另一个止点所扫过的容积称为气缸工作容积，用Vh(L)表示。62102SDVh式中D气缸直径，mm ；s活塞行程，mm ；讲授法画图讲解， 教师引导，由学生 总 结 说 出术 语 的 含 义后，对照书上的标注说法，教师点评精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页学习必备欢迎下载讲 解 发 动机 结 构 学习 中 常 用的术语讲 解 压 缩比的含义，强 调 发 动机 最 为 重要 的 一 个指标讲 解 四 冲程 发 动 机的 工 作 原理6.气缸总容积活塞位于下止点时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积，用Va表示，即：Va=Vc+Vh 7 发动机排量多缸发动机所有气缸工作容积的总和称为发动机排量，用VL表示。 VL= Vhi 式中： i发动机的气缸数。8.压缩比 气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用表示。=Va/ Vc=1Vh/ Vc 表示活塞从下止点移到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。汽油机一般为69(有的轿车可达911)，柴油机一般为1622。9.进气行程10.压缩行程注意：爆燃，压缩比与经济性的关系，压缩比与爆燃的关系，表面点火。11.做功行程12.排气行程一、四冲程柴油机工作原理简单讲四冲程柴油机工作四行程详细讲柴油机与汽油机工作的不同：柴油黏度比汽油大，自燃温度比汽油低，故在混合气的形成和着火方式上都不同。1、 汽油机吸入的是可燃混合气，柴油机吸入的是纯空气，在压缩行程接近终了时，柴油机喷油泵将油压提高到10MPa 以上，通过喷油器喷入汽缸，在短时间内与压缩后的高温空气混合。2、 柴油机压缩比比较高，压缩终了时压力和温度都比较高，超过柴油燃点，自行发火燃烧。3、 汽油机转速高、 质量小、 工作噪音小、启动容易、制造和维修的费用较低， 但是燃油消耗率高、燃油经济性差； 柴油机压缩比高，燃油消耗率低，柴油价格较低，燃油经济性好，但是转速低、质量大、制造和维修的费用高二、总结四冲程发动机的工作特点画图讲解， 教师引导，由学生 总 结 说 出术 语 的 含 义后，对照书上的标注说法，教师点评举例法结 合 材 料 的知 识 及 所 学过的内容， 分析后，教师总结画 图 由 学 生总结，教师加以点拨小结了解发动机分类，掌握基本术语，掌握发动机的工作原理作业书 16 页练习题1-3课后记本节内容是本章的关键和重点，通过模型和示意图相结合方式，学生对十个技术术语掌握的很好，同时也对汽油机和柴油机的工作原理有了一定的了解。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页学习必备欢迎下载第 4 教案发动机的工作原理和总体构造四冲程发动机的工作原理课型新课教学目标：1、知识目标：掌握发动机的基本结构，掌握发动机的主要性能指标、速度特性、发动机工况。了解介绍内燃机产品名称和型号编制规则。2、能力目标：能够分析各性能指标、速度特性，并能够比较判断产品型号。3、德育目标：培养学生善于思考，遇到困难永不放弃。教学重点：性能指标定义、速度特性、型号规则教学难点：速度特性教学关键：性能指标定义、速度特性定义教学方法：讲授法、讨论法、举例法及启发式教学课时2 教学时间： 8 月教学过程教学内容方法运用讲 解 四 冲程 发 动 机的 大 体 的结构组成讲 解 发 动机 的 主 要性 能 指 标都有什么讲 解 有 效转 矩 与 有效 功 率 的定义讲 解 经 济性 指 标 的主要内容发动机的总体构造四冲程汽油机的构造：机体组、曲柄连杆机构、配气机构、供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、启动系统发动机主要性能指标与特性发动机的主要性能指标包括动力性指标（有效转矩、 有效功率、转速） 、经济性指标（燃油消耗率）、运转性能指标（排气品质、噪声、启动性能）一、动力性指标1、有效转矩发动机通过飞轮对外输出的平均转矩，有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩平衡。指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，通常用T e 表示，单位为N m。有效扭矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲轴产生的扭矩，并克服了摩擦，驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的净扭矩。2、有效功率指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用 P e表示，单位为kW 。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效扭矩和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器测定，测出有效扭矩和曲轴转速，然后用下面公式计算出有效功率。3210609550tqetqT nnPT二、经济性指标燃油消耗率是指单位时间内单位有效功的燃油消耗量，也就是发动机每发出1kW 有效功率在1 小时内所消耗的燃油质量(以 g 为单位 )，通常用be 表示，其单位为g/kW h 讲授法讲授法讲授法举例法讲授法精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页学习必备欢迎下载讲 解 环 境指 标 的 主要内容通 过 教 师的分析，由学 生 总 结出 发 动 机的 速 度 特性3*10eeBbPB 为发动机在单位时间内的耗油量有效燃油消耗率越小，其经济性越好。三、运转性能指标1、 排气品质2、 噪声3、 起动性能四、发动机的速度特性发动机速度特性指发动机的功率、转矩和燃袖消耗率三者随曲轴转速变化的规律。这个特性可以通过发动机在试验台上(例如测功器试验台)进行试验而求得。试验时，先保持一定的发动机节气门开度， 同时用测功器对发动机曲轴施加一定的阻力矩。当发动机运转稳定后，即阻力矩与发动机发出的有效转矩相等时，可用转速表测出此时的稳定转速n，同时在测功器上测出该转速下的发动机有效转矩，根据式(1 1)即可计算出有效功率Pe。另外，可测出消耗一定量汽油所经历的时间，用以换算出发动机每小时耗油量B，从而技式 (12)计算出燃油消耗率6。 。改变测功器的阻力矩数值，用与上述相同的方法，又可以得到相应于另一转速的Ttq、Pe、be五、发动机工作状况发动机工作状况(简称发动机工况)一般是用它的功率与曲轴转速来表征有时也用负荷与曲轴转速来表征。发动机负荷是指发动机驱动从动机械所耗费的功率或有效转矩的大小；也可表述为发动机在某一转速下的负荷，就是当时发动机发出的功率与同一转速下所能发出的最大功率之比（在同一转速下，节气门开度不同，发动机发出的功率不同）注意：负荷的概念不同于功率，如某一转速全负荷不意味着发动机发出最大功率，如图上的f 点，所以功率大小不等于负荷大小。在外特性曲线上各点都表示在各转速下的全负荷工况，但在同一条部分负荷速度特性曲线上各点的负荷值不相同。内燃机产品名称和型号编制规则审定并颁布7 因家标准 GB 725 91。 该标准的主要内容如下：(1)内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例如柴油机沼气机。双 (多种 )燃料发动机等。(2)内燃机型号由阿拉伯数码和汉语拼音字母组成。(3)内燃机型号由下列四部分组成讲授法举例法结 合 材 料 的知 识 及 所 学过的内容， 分析后，教师总结由学生总结，教 师 加 以 点拨精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页学习必备欢迎下载小结了解发动机的主要性能及国产内燃机型号编制规则作业书 16 页练习题4、5、6课后记本节内容比较抽象，对中职学生学习起来难度很大，主要通过举例、类比等方法，让学习将抽象的理论形象化，使学生易于理解和掌握。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页学习必备欢迎下载第 5 教案第二章曲柄连杆机构概述课型新课教学目标：1、知识目标：掌握曲柄连杆机构功能、组成了解机体组的结构2、能力目标：熟悉曲柄连杆机构的构造、功能、结构特点及其组成3、德育目标：培养学生学习专业课的兴趣，提高自信心教学重点：曲柄连杆机构的构造；作用；特点；教学难点：曲柄连杆机构的构造及其特点教学关键：曲柄连杆机构的组成、结构特点教学方法：讲授法、讨论法、举例法课时2 教学时间： 9 月教学过程教学内容方法运用讲授新课讲 解 曲 柄连 杆 的 功用及组成分 析 曲 柄连 杆 机 构的 工 作 环境 及 受 力情况讲 解 气 缸体 的 的 结构讲 解 气 缸的定义讲 解 气 缸体 的 冷 却方式曲柄连杆机构（交待清楚各个部件的作用、工作环境，以及为了满足这种工作环境而需要的材料、工艺、结构特点）第一节概述曲柄连杆机构的功用是：是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。曲柄连杆机构的主要零件可以分成三组：机体组、活塞连杆组以及曲轴飞轮组。曲轴工作环境恶劣：温度高、压力大、活塞运动线速度大、与可燃混和气和燃烧废气接触的机件还受到化学腐蚀。曲柄连杆机构的受力情况复杂，包括：气体作用力、往复惯性力与离心力、摩擦力由于曲柄连杆机构的工作条件恶劣，所以为了保证工作可靠、减少磨损，在结构上必须采取相应的措施。第二节机体组结构主要包括：气缸体、气缸盖、气缸盖衬垫以及油底壳等组成，机体组是发动机的支架，是曲柄连杆、配气机构和发动机各系统得主要零件的装配基体。各运动件的润滑和受热件的冷却也都要通过机体组来实现。一、气缸体水冷发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称为气缸体-曲轴箱，也可简称为气缸体，气缸体上半部有一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为气缸，下半部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。1、 气缸体的形式2、 气缸的冷却方式3、 气缸的排列方式4、 气缸和气缸套整体式气缸气缸套：干式、湿式讲授法由学生分析，教 师 加 以 点拨讨论法讲授法讲授法举例法讲授法精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页学习必备欢迎下载讲 解 气 缸盖的作用分析材料二、气缸盖与气缸盖衬垫1、气缸盖气缸盖的主要功用是密封气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。气缸盖内部也有冷却水套，共端面上的冷却水孔与气缸体的冷却水孔相通，以便利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。功用：封闭气缸上部， 与活塞顶部和汽缸壁一起组成燃烧室工作条件：高温、高压材料：一般采用灰铸铁、合金铸铁、铸铝型式：单体式：刚度大，维修方便，但结构复杂整体式：可缩短汽缸中心距和发动机的总长度，刚性较差块状：介于二者之间2、燃烧室三、气缸垫四、油底壳五、发动机支撑讲授法小结掌握发动机曲柄连杆机构的功用、组成掌握发动机曲柄连杆机构的工作环境、受力情况分析掌握气缸体的作用、结构特点、冷却方式作业1、曲柄连杆机构的功用、组成2、简述曲柄连杆机构的受力情况3、对比分析气缸体的冷却方式课后记通过采用挂图和实物，再结合学生已经具备一定的技能基础，使本节内容的学习相对很轻松，学生掌握的很熟练。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页学习必备欢迎下载第 6 教案第三章曲柄连杆机构活塞连杆组课型新课教学目标：1、知识目标：掌握活塞连杆组的组成、作用及结构特点2、能力目标：使学生能够认识其结构和名称3、德育目标：培养学生养成良好的学习习惯教学重点：活塞、活塞环教学难点：活塞结构教学关键：结构分析教学方法：讲授法、讨论法、举例法、启发式课时2 教学时间： 9 月教学过程教学内容方法运用讲授新课讲 解 活 塞连 杆 组 的作用、组成讲 解 活 塞的作用、分析 活 塞 的工作环境分 析 活 塞的材料讲 解 活 塞环的类型、作用分 析 气 环的作用“三隙”结构第三节活塞连杆组活塞连杆组将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动，由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成。一、活塞活塞的主要作用是承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。 活塞顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。活塞顶部工作环境：高温、高压、受力大，并且导致活塞侧压力大，惯性力大，承受交变载荷。为了适应这种工作环境，保证发动机的良好运转，对活塞的材料、制造工艺、结构特点作出了要求材料工艺结构：活塞顶部、活塞头部（环槽）、活塞裙部（上大下小椭圆锥形） 、活塞销座二、活塞环包括气环和油环，气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸中的高温、高压燃气大量混入曲轴箱，同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水或空气带定。油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁面涂上一层均匀的机油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃烧又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨损和摩擦阻力。此外，油环也起到封气的辅助作用。1、气环气环：密封和导热；工作条件：高温高压燃气，工作速度高、高温下机油容易变质，润滑条件变坏，难以保证液体润滑；材料：合金铸铁，表面镀多孔性铬，镀锡，磷化，喷鉬；采用钢片环，或粉末冶金的金属陶瓷和聚四氟乙烯制造的活塞环。结构：有切口外型尺寸比气缸内径大气环切口的形状：四种讲授法讲授法学生总结、 教师加以点拨讨论法讲授法举例法讲授法分析法精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页学习必备欢迎下载讲 解 油 环的作用分 析 活 塞销 的 工 作条件、偏心的原因讲 解 连 杆的作用分 析 连 杆的 工 作 条件气环断面的形状：六种泵油原理2、油环普通油环、组合油环三、活塞销功用：连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆工作条件：高温下承受很大的周期性冲击载荷，润滑条件差要求：有足够的刚度和强度，表面耐磨，质量尽可能小。材料和结构：一般为空心结构；用低碳钢或低碳合金钢制造活塞销内孔形状：圆柱形、组合形、两段截锥形。活塞销与销座孔和连杆小头衬套孔的连接，一般采用全浮式。四、连杆作用：将活塞承受的力传给曲轴从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。工作条件：承受活塞销传来的气体作用力和活塞往复运动的惯性力，连杆摆动产生惯性力矩，使得连杆承受一定的弯矩，力和力矩的大小和方向都是周期性变化的，因此连杆受到压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。材料和工艺：低碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成，然后再进行机械加工或热处理。结构：包括大头、杆身、小头。连杆大头按剖分面的方向：平切口、斜切口连杆体与连杆大头盖为了防止装配时错位，常用的定位方式：止口定位、套筒定位、锯齿定位V型发动机左右俩侧对应的两个气缸的连杆有三种安装方式：并列、叉形、主副讲授法讲授法由学生分析、教师讲解讲授法有 学 生 分 析教师讲解小结掌握活塞连杆组组成掌握活塞环的作用掌握连杆的形式作业活塞连杆组组成活塞环的作用对比分析连杆的形式课后记本节内容通过实物教学，在结合通俗易懂的语言，学生掌握的很好，理解的很透彻，当堂掌握了本节知识。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页