机械原理课程设计说明书--单缸四冲程柴油机

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1、机械原理课程设计说明书设计题目：单缸四冲程柴油机院（系、部）：汽车学院专业：车辆工程班级：22010801学号：2201080125设计者：张鑫指导教师：田颖2010年6月15日机械原理课程设计目录目录1、机构简介与设计数据2（1）机构简介2（2）设计数据32、设计内容及方案分析3（1）曲柄滑块机构的运动分析4（2）齿轮机构的设计6（3）凸轮机构的设计83、设计体会114、主要参考文献1110机械原理课程设计单缸四冲程柴油机1、机构简介与设计数据（1）机构简介柴油机（如附图1（a））是一种内燃机，他将燃料燃烧时所产生的热能转变成机械能。往复式内燃机的主体机构为曲柄滑块机构，以气

2、缸内的燃气压力推动活塞3经连杆2而使曲柄1旋转。本设计是四冲程内燃机，即以活塞在气缸内往复移动四次（对应曲柄两转）完成一个工作循环。在一个工作循环中，气缸内的压力变化可由示功图（用示功器从气缸内测得，如附图1（b）所示），它表示汽缸容积（与活塞位移s成正比）与压力的变化关系，现将四个冲程压力变化做一简单介绍。进气冲程：活塞下行，对应曲柄转角θ=0°→180°。进气阀开，燃气开始进入汽缸，气缸内指示压力略低于1个大气压力，一般以1大气压力算，如示功图上的a→b。压缩冲程：活塞上行，曲柄转角θ=180°→360°。此时进气完毕，进气阀关闭，已吸入的空气受到压缩，压力渐高，如示功图上

3、的b→c。做功冲程：在压缩冲程终了时，被压缩的空气温度已超过柴油的自燃的温度，因此，在高压下射入的柴油立刻爆燃，气缸内的压力突然增至最高点，燃气压力推动活塞下行对外做功，曲柄转角θ=360°→540°。随着燃气的膨胀，气缸容积增加，压力逐渐降低，如图上c→b。排气冲程：活塞上行，曲柄转角θ=540°→720°。排气阀打开，废气被驱出，气缸内压力略高于1大气压，一般亦以1大气压计算，如图上的b→a。进排气阀的启闭是由凸轮机构控制的。凸轮机构是通过曲柄轴O上的齿轮Z1和凸轮轴上的齿轮Z2来传动的。由于一个工作循环中，曲柄转两转而进排气阀各启闭一次，所以齿轮的传动比i12=n1/n2

4、=Z1/Z2=2。由上可知，在组成一个工作循环的四个冲程中，活塞只有一个冲程是对外做功的，其余的三个冲程则需一次依靠机械的惯性带动。10机械原理课程设计（2）设计数据设计数据表1设计内容曲柄滑块机构的运动分析曲柄滑块机构的动态经历分析及飞轮转动惯量的确定符号HλLAS2n1DkDG1G2G3Js1Js2Js3δ单位mmmmr/minmmNKg·m2数据120480150010020021020100.10.050.21/100齿轮机构的设计凸轮机构的设计Z1Z2mαhΦΦsΦ′[α][α]′mm°mm°2244520205010503075设计数据表2位置编号123456789

5、101112曲柄位置（°）306090120150180210240270300330360气缸指示压力/(105N·m2)1111111116.519.535工作过程进气压缩12′1314151617181920212223243753904204504805105405706006306606907206025.59.5332.521.511111做功排气1、设计内容及方案分析（1）曲柄滑块机构的运动分析已知：活塞冲程H，连杆与曲柄长度之比λ，曲柄每分钟转数n1。要求：设计曲柄滑块机构，绘制机构运动简10机械原理课程设计图，做机构滑块的位移、速度和加速度运动线图。曲柄位置图

6、的做法如附图2所示，以滑块在上指点是所对应的曲柄位置为起始位置（即θ=0°），将曲柄圆周按转向分成12等分分得12个位置1→12，12′（θ=375°）为气缸指示压力达最大值时所对应的曲柄位置，13→24为曲柄第二转时对应的各位置。1）设曲柄长度为r，连杆长度为l，由已知条件：λ=l/r=4，H=（l+r）-（l-r）=2r=120mm可得r=60mm，l=240mm按此尺寸做得曲柄滑块机构的机构运动简图，如图1。2）OφsB1212′rl111A102938475附图2曲柄位置图6由几何知识：sin∠OAB=rsinφl=sinφ4故：cos∠OAB=1-(sinφ4)2∴s

7、=rcosφ+lcos∠OAB=rcosφ+l1-(sinφ4)2V=dsdt=-ωrsinφ-ωlsin2φ321-(sinφ4)2A=dVdt=ω2{rcosφ-sin22φ[1-sinφ42]3-64cos2ψ1-sinφ42322[1-sinφ42]·l}把各点的角度分别代入上式得：10机械原理课程设计S1=S11=290.079mmS2=S10=264.3mmS3=S9=232.38mmS4=S8=204.31mmS5=S7=186.156mmS6=180mmS12=300mmV1