四沖程內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)講解

1、華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書題目四沖程內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)系另寸機(jī)電工程系專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)老師課程負(fù)責(zé)人2009年9 月10 日課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書茲發(fā)給班學(xué)生課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書，內(nèi)容如下：1、 設(shè)計(jì)題目： 四沖程內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)2、應(yīng)完成的項(xiàng)目：_ 內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(2) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析(3) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析(4) 用解析法設(shè)計(jì)凸輪U的實(shí)際輪廓曲線(5) 繪制內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)圖3、參考資料：_(1)機(jī)械原理 李琳，李杞儀主編中國(guó)輕工業(yè)出版社，2009年(2)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.楊忠秀主編.機(jī)械工業(yè)出版社，2003年 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題例及指導(dǎo).姜

2、琪主編，高教出版社，1991年4、本設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書于2009年 8月31 日發(fā)出，應(yīng)于2009年 9月 12日前完成, 然后進(jìn)行答辯。指導(dǎo)老師 繆丹云 簽發(fā) 2009年_8_月31 日課程負(fù)責(zé)人 簽發(fā)年月日課程設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ):1.設(shè)計(jì)獨(dú)立元成情況2.設(shè)計(jì)方案合理性3.計(jì)算準(zhǔn)確性4.圖紙表達(dá)正確性5.圖面質(zhì)量6.說明書質(zhì)量7.答辯情況8.出勤情況9.其他課程設(shè)計(jì)（論文）總評(píng)成績(jī):課程設(shè)計(jì)（論文）答辯負(fù)責(zé)人簽字年月日目錄一、已知條件：在圖示的四沖程內(nèi)燃機(jī)中 1二、設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)步驟及注意問題 21、 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（A4） 22、 選定長(zhǎng)度比例尺作出連桿機(jī)構(gòu)的位置圖 33、 作出機(jī)構(gòu)15個(gè)位置的速

3、度多邊形34、 作出機(jī)構(gòu)15個(gè)位置的加速度多邊形 45、用A2紙畫出以上2、3、4 56、動(dòng)態(tài)靜力分析（A1） 57、 用直角坐標(biāo)作出Mb Mb（）用方格紙繪制） 118、 計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 119、 計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)功率 1310、 進(jìn)行機(jī)構(gòu)部分平衡 1311、 設(shè)計(jì)凸輪H的實(shí)際輪廓曲線 1412、 繪制內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)圖（A4） 16一.已知條件：在圖示的四沖程內(nèi)燃機(jī)中活塞行程H=225(mm)活塞直徑D=170(mm)活塞移動(dòng)導(dǎo)路相對(duì)于曲柄中心的距離 e=50(mm)行程速比系數(shù)K=1.04連桿重心C2至A點(diǎn)的距離Iac2=0.35* I AE(mm)曲柄重量Q=160(N)連桿重量Q2=12

4、0(N)活塞重量Q=190(N)連桿通過質(zhì)心軸C2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性半徑2 =0.16*l 2AE(mm)c c曲柄的轉(zhuǎn)速ni=620(rpm)發(fā)動(dòng)機(jī)的許用速度不均勻系數(shù)5 =1/100曲柄不平衡的重心到 0點(diǎn)的距離loc=lO/(mm)開放提前角：進(jìn)氣門:-10 ° ；排氣門:-32 °齒輪參數(shù)：M=3.5(mm); a =20° h a=1乙=乙'=14; Z 3=N=72; Z i=36二.設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)步驟及注意問題1.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)：按照行程速比系數(shù) K及已知尺寸決定機(jī)構(gòu)的主要尺寸，并繪出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（4號(hào)圖紙）步驟：（1）求連桿及曲柄長(zhǎng)度設(shè)連桿的長(zhǎng)度為I

5、、曲柄的長(zhǎng)度為r'OB = l-r0E3 =l+r1801.0511.0513.53R CB1H2si n1827.78OE(OC)2 (CE)2.R2 (CD e)2438.77l r(OF)2 e2 (1)HOF OE 551.27i OE sin113.895OC10.365(2)l r 2Rsi n2聯(lián)立(1) (2),解得 l=441mm r=111mmA4圖紙2. 選定長(zhǎng)度比例尺作出連桿機(jī)構(gòu)的位置圖任務(wù)：以活塞在最高位置時(shí)為起點(diǎn)，將曲柄回轉(zhuǎn)一周按順時(shí)針方向分 為十二等分，然后找出活塞在最低位置時(shí)和活塞速度最大時(shí)的曲柄位 置（即曲柄旋轉(zhuǎn)一周共分為十五個(gè)位置）并做出機(jī)構(gòu)各位置時(shí)

6、的機(jī)構(gòu) 位置圖,求出滑塊的相對(duì)位移。步驟：A2圖紙3. 作出機(jī)構(gòu)15個(gè)位置的速度多邊形 任務(wù)：求出這15個(gè)位置的VbA、Vc2> Vb、3 2的數(shù)值，并列表表示。（表步驟：在A2圖紙上，作出Va垂直O(jiān)A方向與1相同。Vb方向與導(dǎo)軌平行。從a點(diǎn)開始作Vba與AB垂直，與Vb的交點(diǎn)記為b。b指向a的方向就 是Vba的方向。Vba乘以0.35,計(jì)算出C2點(diǎn)。連結(jié)p c2,由量取長(zhǎng)度乘以比例尺得到實(shí)際大小。2 n164.9l ab60l AC2 0.36 Iabvai 1oa1oa 7.2m/s60A2 比例尺：Uv=1: 200表(mm/s)VBAVc2VbA36.023.40Ai28.127

7、.022.713.6A14.035.034.26.7A8.236.834.32.6A6.834.235.01.7A20.731.227.19.2A33.126.214.115.2A35.023.13.016.0A33.712.6014.5A30.025.013.416.2A15.032.226.07.4A6.036.036.21.8A12.235.137.25.6Aio21.032.336.09.3Aii33.227.021.214.84.作出機(jī)構(gòu)的15個(gè)位置的加速度多邊形任務(wù)：求出15個(gè)位置的a；A、aBAac2、aB的數(shù)值并列表表示。（表二）步驟：在A2圖紙上，先作出aA，與OA平行。由a

8、點(diǎn)作 J，在作at垂直于naBA，交于點(diǎn)B。ab的長(zhǎng)度乘以尺后的到實(shí)際大小。0.35得到c2點(diǎn)。連結(jié)P C兩點(diǎn)，得到ac2。量取長(zhǎng)度乘以比例aBA ° BA計(jì)算公式:aBnt= aBA +aBA +aBA大小:？121OA22 IBA?方向:平行導(dǎo)軌AOBA丄ABA2 l1OA(2n)260l oa 467.n2 l2BABAnBA(max)2(16.3)20.441117.2m/s2nBA(min)(1.7)20.4411.32m/s2aaaa53 m / s2比例尺：1： 1000O表二:(mm/s2)naBAtaBAaBAaC2aBA117.240124.293.0518590

9、A82.7262273.8591.8442451A20.3431430.5975.0326133A3.4463464.01052.229722A1.4474475.01077.131072A40.0378381.1859.4310314A99.3211234.1480.7412321A114.218115.943.1403354A96.550109.2115.6440361A117.2254278.8573.7413360A825.6452451.71022.7340348A91.5498497.01126.9300120A13.4476475.21077.129238Aio40.139439

10、7.0895.7325138Ai97.8203224.5458.04614315. 任務(wù)：用直角坐標(biāo)作滑塊 B點(diǎn)的位移曲線 S=S( © ),速度曲線 VB=VB( © )及加速度曲線aB=aB( © )。(把以上2、3、4、5作在一張2 號(hào)圖紙上)步驟：A2圖紙6. 動(dòng)態(tài)靜力分析任務(wù)：求出機(jī)構(gòu)在各位置時(shí)各運(yùn)動(dòng)副的反力及應(yīng)加于曲柄0A的平衡力矩M,并用速度多邊形杠桿法檢驗(yàn).(每人完成五個(gè)位置)各種數(shù) 據(jù)均要列表表示：(1)將各個(gè)位置的Pl2P|3 M ,2等數(shù)值列于表三.(2)列出各個(gè)位置的的計(jì)算公式，并計(jì)算出其數(shù)值。將各個(gè)位置的p'、R；2、3、R23、

11、Ri2等數(shù)值列于 表四。(4)將各個(gè)位置的R01、M b等數(shù)值列于表五。(5) 將各個(gè)位置的p'、p、M '等數(shù)值列于表六bb將Mb和Mb進(jìn)行比較，計(jì)算出它們的誤差，把結(jié)果列于表七。步驟：(1)計(jì)算活塞上的氣體壓力p p F ( N)p Pi廠例如點(diǎn) A14: p'72.5 226.816443(N)D 22F(3)226.8(cm )求作用于構(gòu)件上的慣性：pm a (N)I 22 C2JC2 m2C 120/9.8 (0.16 04412) 0.381kg m2M I 2JC2 2PI 3m3 aB(N)表三:R2M I 2R3A-3796-327.4-5429A-3

12、673-429.3-2133A14-4041-371-2908A18-5388-44.04-6592A23-5633-174.4-9306Q3(3)計(jì)算活塞上受力的大小及方向:P|3(4)把作用在構(gòu)件 取Mb=02上的反力R12分解為R；和R；2 求出R；解：以B點(diǎn)取距,設(shè)順時(shí)針為正：(A4)：M12327.4PI2 3796Q2120hi0.073h20.008(A9M 12Pi 2 h1Q2 h2)：M 121 AB429.3R20.049M|2p 2h1Q2 h24 )： M1 AB12371P120.016M 12Pi 2 h1Q2 h?1 AB54373673 Q28215.6404

13、1Q2h2(h2(As): Mi2 44.0413553h 0.013h 2 =0.031120120R25388hih1Q20.1330.128120M|2 P2 h1 Q2 h>1 AB(A23 ) M 12174.4hi0.031h20.067RtM I2P|2 hi Q2 h2R121 AB(5)以構(gòu)件2、3為示力體，取(6) 以構(gòu)件3為示力體，取267.8F 0,P2 Q5633 Q212070.4,求Rn 和R12 %3 ，求 R23求出&1再由M0=0,求出Mb表四:IpR12R：R2R03R23A276.825010-5437335799786.624140A13

14、845731.88215.697413915.59741A14164436570213553677582651467168A18692675.4-267.868174.4381A23276.8366.8-70.4375.64.6366(7)以構(gòu)件1為示力體，(構(gòu)件1的重力忽略不計(jì))，取表五:R01MbA33579671580A9741204820Al4677581931103Al86813268.8A375.64131.6表六:I2P （ N*cm ）PbMbA276.85823.8646441A13841917212787A1416443169451880895A1869212013356A

15、23276.838.84306.88）用茹可斯基杠桿法，把速度多邊形轉(zhuǎn) 90°,把所有外力平移到速度多邊的相 應(yīng)點(diǎn)上，取 M p 0 求出m '，并與m b值進(jìn)行比較。表七:MbMb誤差A(yù)6715806464413.8%A2048202127873.7%A14193110318808952.6%Al83268.81335675%A234131.64306.84.07%（9）用一張4號(hào)圖紙大小的方格紙Mb（）曲線7. 用直角坐標(biāo)作出Mb Mb（）用方格紙繪制）8. 計(jì)算當(dāng)不考慮機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jf。（1）在本課程設(shè)計(jì)中，決定飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，不考慮機(jī)構(gòu)

16、各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。（2） 把 M M （）曲線作為 M M （）曲線（驅(qū)動(dòng)力矩曲線）參斤丄三三之外_ 1么堯/%規(guī)定：當(dāng)M b與的方向一致時(shí)為負(fù)，畫在橫坐標(biāo)的下方。 當(dāng)M b與的方向相反時(shí)為正，畫在橫坐標(biāo)的上方。（1的方向?yàn)轫槙r(shí)針）（3）根據(jù)一個(gè)波動(dòng)周期內(nèi)的輸入功等于輸出功求阻抗力矩（常數(shù)） M ，并作出阻抗力矩曲線（a）求出阻抗力矩（Mr（）的縱坐標(biāo)H：m =20N ?m/mm20.5(mm)Mr m H 410注意：i）f i,f 2f6表示各單位的面積，單位為 mrh在橫坐標(biāo)之下為負(fù)值，在橫坐標(biāo)之上為正值。ii）H的單位為毫米，當(dāng)乘上比例尺之后，才能得出M之值。MbIVI r（c）

17、根據(jù)求出的H值，作出m m （）阻抗力矩曲線。（4）根據(jù)上面各單元的面積求相應(yīng)的功，并求出最大盈虧功f1'f2f31f4f；f61f7-10.141.89-24.2851.29-16.342.62-0.53Mb 20Nm/mm3.14/60W f；Mb10.56 W2If2Mb20.9W3f3Mb25.03 W41f4 Mb52.59W5f5Mb16.74 W51f6Mb27.42W7 f7Mb31.4（5）求出在各個(gè)位置上功的累積變化量WW, W；105.6WbW284.6Wc33.50Wd 19.09We 2.344Wf5.08WgWmaxWd52.59 WminW 25.03(6

18、) 求出最大盈虧功WmaxWmax Wmax Wmin35.236(7) 根據(jù)許用不均勻系數(shù)，求出等效構(gòu)件上所需的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:2 口1/100 m 620m1 60Je184.16 kg m2m9. 計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)功率H LMb2凸 1.858 HP60 75010.對(duì)曲柄滑快機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)部分平衡（平衡 A點(diǎn)的質(zhì)量）由上面的方程組可求得:m2B m2 也 4.284 KGI ABm2A m2 也 7.960 KG1 abmBm3 m2B'解得 mB=15.103kgmA=24.287kgmAgm2A(2)把曲柄A點(diǎn)的質(zhì)量用距O點(diǎn)為a=0.5r的平衡質(zhì)量mb平衡mb 2 mA 48.5kgmb a mA rImb 0.5rmA r11.用解析法設(shè)計(jì)凸輪u的實(shí)際輪廓曲線建立凸輪輪廓的數(shù)學(xué)模型，寫出程序設(shè)計(jì)框圖，編寫程序