工程概論內(nèi)燃機(jī)

1、工程概論期末作業(yè)內(nèi)燃機(jī)功能剖析班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名： 2016年 6 月 1 日目錄1.內(nèi)燃機(jī)概述31.1內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展概況51.2內(nèi)燃機(jī)的工作原理72、內(nèi)燃機(jī)的組成機(jī)構(gòu)92.1內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)原理92.2內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)傳遞路線圖102.3 內(nèi)燃機(jī)包含的基本機(jī)構(gòu)112.3.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)122.3.2 齒輪機(jī)構(gòu)132.3.3 凸輪機(jī)構(gòu)143、內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)及分析163.1 內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)流程163.2內(nèi)燃機(jī)的性能分析174、內(nèi)燃機(jī)與同類機(jī)械的比較184.1與汽輪機(jī)的比較184.2與蒸汽機(jī)的比較191.內(nèi)燃機(jī)概述內(nèi)燃機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)的一種。發(fā)動(dòng)機(jī)是把某種形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的機(jī)器，將燃料中的化學(xué)能經(jīng)過燃燒過程轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?/p>

2、，井通過一定的機(jī)構(gòu)使之再轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)(簡稱熱機(jī))。如燃料的燃燒是在產(chǎn)生動(dòng)力的空間(通常就是氣缸)中進(jìn)行的這種熱機(jī)就稱為內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)根據(jù)活塞的運(yùn)動(dòng)方式可分為往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式兩種汽車和工程機(jī)械多以往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力，本文所說的內(nèi)燃機(jī)(或發(fā)動(dòng)機(jī))即指此種內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)的分類方法很多，但常用的有按燃料、用途、著火方式、氣缸布置形式進(jìn)行分類。1按燃料分有汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)、氣體燃料及多種燃料發(fā)動(dòng)機(jī)等。2.按著火方式分有壓縮著火(壓燃式)和強(qiáng)制點(diǎn)火(點(diǎn)燃式)兩類。3按冷卻方式分有水冷式和風(fēng)冷式兩種。汽車和工程機(jī)械用內(nèi)燃機(jī)多數(shù)是水冷式的。4按工作循環(huán)所需行程數(shù)及進(jìn)氣狀態(tài)

3、分 按照完成一個(gè)工作循環(huán)(工作循環(huán)指把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的一系列連續(xù)過程)所需的行程數(shù)來分，有四沖程內(nèi)燃機(jī)和二沖程內(nèi)燃機(jī)，汽車和工程機(jī)械用內(nèi)燃機(jī)多為四沖程內(nèi)燃機(jī)，按照進(jìn)氣狀態(tài)分類，內(nèi)燃機(jī)又有非增壓式和增壓式之分。5按氣缸布置形式分 有直列式、V型、臥式、對(duì)置式等，如圖11所示。圖1-1 氣缸布置分類6按用途分可分為汽車用、工程機(jī)械用、農(nóng)用、拖拉機(jī)用、發(fā)電用、機(jī)車用、船舶用、摩托車用、坦克用等內(nèi)燃機(jī)。7其他，除以上方式分類外，還可按轉(zhuǎn)速來分，有高速、中速和低速等幾種，按氣缸數(shù)來分有單缸、雙缸、多缸內(nèi)燃機(jī)。與其它熱機(jī)相比，內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：熱效率高。熱效率高，即燃油消耗率低，經(jīng)濟(jì)性好，尤其是柴油機(jī)，它

4、是熱效率最高的熱機(jī)，最高有效熱效率已達(dá)46；功率范圍寬廣?，F(xiàn)代汽油機(jī)單機(jī)最小功率0.59kW，而柴油機(jī)單機(jī)最大功率已達(dá)40600kW，故適用范圍大；結(jié)構(gòu)緊湊、比質(zhì)量幸較小、便于移動(dòng)；起動(dòng)迅速、操作簡便，并能在起動(dòng)后很快達(dá)到全負(fù)荷運(yùn)行。與其它熱機(jī)相比，內(nèi)燃機(jī)的缺點(diǎn)是：對(duì)燃料要求較高高速內(nèi)燃機(jī)一般均使用汽油或輕柴油，并且對(duì)燃料的清潔度要求嚴(yán)格。在氣缸內(nèi)部難以使用固體燃料或劣質(zhì)燃料；排氣污染和噪聲引起公害 由于內(nèi)燃機(jī)已廣泛地應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中，其產(chǎn)量和保有量極大，對(duì)環(huán)境的污染也越來越嚴(yán)重；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零部件加工精度要求較高。 內(nèi)燃機(jī)(往復(fù)活塞式)的應(yīng)用范圍非常廣泛。地面上各種運(yùn)輸車輛(汽車、

5、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)車等)，礦山、石油、建筑及工程等機(jī)械，農(nóng)業(yè)機(jī)械、林業(yè)機(jī)械和發(fā)電站等方面大量使用內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力。水上運(yùn)輸可作內(nèi)河及海上船舶的主機(jī)和輔機(jī)。在航空方面，一些小型民用飛機(jī)還采用內(nèi)燃機(jī)作動(dòng)力。內(nèi)燃機(jī)還廣泛使用在軍事裝備上，如坦克、裝甲車、步兵戰(zhàn)車、重武器牽引車以及各種水面艦艇及潛水艇等方面都大量使用內(nèi)燃機(jī)。1.1 內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展概況早在1700年，英國人紐卡姆就制成了蒸汽機(jī)。1763年英國人詹姆斯·瓦特(JamesWatt)改良了紐卡姆蒸汽機(jī)，使蒸汽機(jī)進(jìn)人了實(shí)用階段，這一重大發(fā)明在當(dāng)時(shí)促成了歐洲的工業(yè)革命。1876年德國工業(yè)家尼古拉斯·奧托(Nicolaus AOtto)創(chuàng)

6、制了按等容燃燒，用電火花點(diǎn)火的四沖程煤氣機(jī)，其功率為4馬力，壓縮比為25，這種發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率提高到了14，這是世界上第一臺(tái)按四沖程循環(huán)工作的內(nèi)燃機(jī)。但是，由于煤氣機(jī)必須使用氣體燃料，而當(dāng)時(shí)氣體燃料的來源比較困難，這就阻礙了煤氣機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展。1885年德國人戈特利布·戴姆勒(Gottlieb Daimler)仿照四沖程煤氣機(jī)的工作原理制成了第一臺(tái)汽油機(jī)，并于1886年使第一臺(tái)用汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車問世。與此同時(shí)，德國工程師卡爾·奔馳(Karl Benz)也于1886年1月20日向德國帝國專利局申請(qǐng)了他發(fā)明的汽車專利，同年11月2日專利局批準(zhǔn)了他的發(fā)明，并頒發(fā)了專利證書。由于汽油

7、機(jī)具有輕小價(jià)廉、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)及起動(dòng)、使用簡便等優(yōu)點(diǎn)，便迅速在運(yùn)輸車輛上得到了廣泛應(yīng)用。接著在1890年英國的克拉克(Dugald Clerk)和羅伯遜(James Robson)、德國的卡爾·奔馳(Karl Benz)成功地發(fā)明了二沖程內(nèi)燃機(jī)。目前二沖程和四沖程內(nèi)燃機(jī)在不同的領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。為了研制使用廉價(jià)燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，并進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，1892年德國工程師魯?shù)婪?#183;狄塞爾(Rudolf Diese)首先提出了柴油機(jī)的工作原理。他在發(fā)明專利中寫道：“在氣缸中的純空氣將被活塞強(qiáng)烈地壓縮，致使它所產(chǎn)生的溫度遠(yuǎn)超過所使用的燃料的自燃溫度，而燃料的噴入氣缸是在活塞越過

8、上止點(diǎn)之后進(jìn)行的”。一般說來，現(xiàn)代的柴油機(jī)基本上是按照這一原理工作的。后來他繼續(xù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行研究，改用煤油作燃料，采用了較高的壓縮比和壓縮著火方式，并將等溫燃燒過程改為等壓燃燒過程，終于在1897年研制成了世界上第一臺(tái)柴油機(jī)(當(dāng)時(shí)為煤油機(jī))。早期柴油機(jī)的燃料是靠壓縮空氣將其噴入氣缸的。1922年德國的羅伯特·波許(RobertBosch)公司研制出燃料機(jī)械噴射裝置。此后，這種機(jī)械噴油裝置就完全代替了燃料的空氣噴射，這就給柴油機(jī)在交通運(yùn)輸中的廣泛應(yīng)用提供了可能性，從此，柴油機(jī)開始了迅速的發(fā)展。柴油機(jī)增壓的設(shè)想早在1892年魯?shù)婪?#183;狄塞爾發(fā)表柴油機(jī)理論時(shí)就提出來了，當(dāng)時(shí)他指出：

9、“在單缸機(jī)上安裝增壓泵和進(jìn)氣室，這樣改變了進(jìn)氣室中的空氣壓力，就能改變輸出功率”。19111914年瑞士工程師艾爾弗雷德·比希(Alfred Buchi)首先提出柴油機(jī)廢氣渦輪增壓的理論，并于1915年進(jìn)行了試驗(yàn)。1925年他又以“脈沖增壓”獲得瑞士專利。1926年廢氣渦輪增壓技術(shù)開始用于四沖程柴油機(jī)，1942年以后在低速、船用二沖程柴油機(jī)上陸續(xù)采用。增壓技術(shù)可以有效地提高柴油機(jī)的平均有效壓力，從而大幅度地提高柴油機(jī)的有效功率。內(nèi)燃機(jī)自發(fā)明以來一直把提高動(dòng)力性，改善經(jīng)濟(jì)性以及提高可靠性和耐久性作為努力的目標(biāo)，不斷地進(jìn)行研究改進(jìn)。但是，隨著車用內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)量和保有量的迅速增加，汽車對(duì)環(huán)境

10、的污染越來越嚴(yán)重。1961年美國開始規(guī)定轎車的排氣標(biāo)準(zhǔn)，1970年美國加利福尼亞州決定對(duì)載重卡車用柴油機(jī)排放的一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸衔飶?973年和1975年起分兩個(gè)階段進(jìn)行限制，接著在歐洲、日本和我國都相應(yīng)制定了汽車排放法規(guī)，并且這些法規(guī)將越來越嚴(yán)格。此外，由于從1973年10月開始，石油輸出國大幅度地提高石油價(jià)格，從而引起各國對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的重視。為了減少內(nèi)燃機(jī)對(duì)日益短缺的石油基燃料的依賴，各國正在進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)燃用代用燃料的研究工作，以逐步取代汽油和柴油，如燃用天然氣、甲醇、乙醇、合成汽油、合成柴油以及二甲基醚(CH，OCH。)等。這些嚴(yán)峻的問題給全世界的內(nèi)燃機(jī)研究者和制造公司提

11、出了新的要求，使內(nèi)燃機(jī)傳統(tǒng)的研究目標(biāo)發(fā)生了根本性的變化。除了繼續(xù)提高其動(dòng)力性、可靠性、耐久性外，主要的研究目標(biāo)將是凈化廢氣，降低噪聲，降低燃油消耗率和采用多種燃料。1.2內(nèi)燃機(jī)的工作原理內(nèi)燃機(jī)氣缸中進(jìn)行的每一次將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的一系列連續(xù)過程稱為內(nèi)燃機(jī)的一次工作循環(huán)(作一次功)。每一次工作循環(huán)都包括進(jìn)氣、壓縮、燃燒一膨脹和排氣等四個(gè)過程。四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)是在曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，即四個(gè)行程中完成的，而二沖程內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)則是在曲軸旋轉(zhuǎn)一周，即兩個(gè)行程中完成的。由于四沖程和二沖程內(nèi)燃機(jī)工作原理相似，本文討論四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理。圖1-2為單缸四沖程柴油機(jī)工作循環(huán)原理圖。圖1-2 單缸四沖程柴

12、油機(jī)工作循環(huán)原理圖1) 進(jìn)氣過程(圖12a)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，這時(shí)在配氣機(jī)構(gòu)的作用下進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉。由于活塞的下移氣缸內(nèi)容積增大，壓力降低，新鮮空氣經(jīng)濾清器、進(jìn)氣管不斷吸入氣缸。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力，使進(jìn)氣終了氣缸內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力P0。(約7891 kPa)，溫度為5070。2) 壓縮過程(圖12b)活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)、排氣門關(guān)閉。氣缸內(nèi)容積不斷減少，氣體被壓縮，其溫度和壓力不斷提高。壓縮終了時(shí)氣體壓力可達(dá)35MPaMPa，溫度高達(dá)7501 000 K，為噴人氣缸內(nèi)的柴油蒸發(fā) 混合和燃燒創(chuàng)造條件。3) 作功過程(圖12c)在壓縮過程即將終了時(shí)，噴油器將柴油

13、以細(xì)小的油霧噴人氣缸，在高溫、高壓和高速氣流作用下很快蒸發(fā)。與空氣混合，形成混合氣。并在高溫下自動(dòng)著火燃燒，放出大量的熱量，使氣缸中氣體溫度和壓力急劇上升，燃燒氣體的最大壓力可達(dá)69 MPa，最高溫度可達(dá)1 8002 000 K。高壓氣體膨脹推動(dòng)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)對(duì)外作功。4) 4排氣過程(圖l一2d) 作功過程結(jié)束后，排氣門打開，進(jìn)氣門關(guān)閉?；钊谇S的帶動(dòng)下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，燃燒過的廢氣便依靠壓力差和活塞上行的排擠，迅速從排氣門排出。由于排氣系統(tǒng)有阻力，因此，排氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)廢氣壓力略高于大氣壓力。氣缸內(nèi)殘余廢氣的壓力約為0105012 MPa，溫度約為7009

14、00 K。當(dāng)活塞再次向下移動(dòng)時(shí)，又開始了新的工作循環(huán)?；钊?jīng)過上述四個(gè)連續(xù)過程后，便完成了一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)活塞再次由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，又開始下一個(gè)工作循環(huán)。這樣周而復(fù)始地繼續(xù)下去。2、內(nèi)燃機(jī)的組成機(jī)構(gòu)2.1內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)原理內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力源為燃料在氣缸內(nèi)燃燒后釋放的熱能，通過合理的設(shè)計(jì)氣缸和燃燒狀況，可以使燃料的化學(xué)能高效率的轉(zhuǎn)化為熱能。在燃燒做功過程中，釋放的熱能推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)曲柄連桿運(yùn)動(dòng)，曲柄將機(jī)械能傳遞到其他動(dòng)件，如齒輪或軸件。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程能量轉(zhuǎn)化過程為化學(xué)能熱能機(jī)械能，根據(jù)熱力學(xué)規(guī)律可知，化學(xué)能并不能完全轉(zhuǎn)化為熱能。由熱力學(xué)第二定律可知，熱能并不能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，有一部分轉(zhuǎn)化成

15、了低質(zhì)量的熱能。運(yùn)動(dòng)循環(huán)中活塞為初始動(dòng)力的輸入，其動(dòng)力來源于熱能，連桿與活塞相連，活塞在上止點(diǎn)到下止點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，將機(jī)械能傳遞給了連桿。連桿又將機(jī)械能傳遞給了與其相連的曲柄，最后曲柄通過齒輪或其他動(dòng)件將機(jī)械能傳遞出去，從而帶動(dòng)其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。2.2內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)傳遞路線圖內(nèi)燃機(jī)通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使氣缸內(nèi)燃油燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要零件中，曲軸作圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，連桿作復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)傳遞圖見2-1所示，內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部動(dòng)件如圖2-2所示。圖2-1 運(yùn)動(dòng)傳遞示意圖圖2-2 內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部動(dòng)件示意圖2.3 內(nèi)燃機(jī)包含的基本機(jī)

16、構(gòu)圖2-3示出內(nèi)燃機(jī)的基本機(jī)構(gòu)，它包括氣缸、氣缸蓋、活塞、活塞銷、連桿、曲軸、飛輪、曲軸箱和進(jìn)、排氣門?；钊稍跉飧變?nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊N穿過活塞相和連桿的上端，使活塞和連稈成為鉸鏈似的連接。連桿下端套在曲軸彎曲部分的曲柄銷(連桿抽頸)上，也是鉸鏈似的連接。曲軸兩端由曲軸箱上的軸承來支承，曲軸可在軸承中轉(zhuǎn)動(dòng)?；钊跉飧字型鶑?fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，曲軸則繞其軸心線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。很明顯，曲鈾每轉(zhuǎn)一周，活塞向上向下各行一次(兩個(gè)行程)。活塞離曲軸中心最大距離處叫上止點(diǎn)，離曲軸中心最小距離處叫做下止點(diǎn)，活塞在上止點(diǎn)與下止點(diǎn)之間循環(huán)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。圖2-3 內(nèi)燃機(jī)的基本機(jī)構(gòu)2.3.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)中

17、最重要的組成部分之一,也是構(gòu)成往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞式內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)是在高壓下作變速運(yùn)動(dòng),其工作過程中的受力情況非常復(fù)雜。曲柄與滑塊依靠中間件連桿進(jìn)行動(dòng)力傳遞。圖2-4為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡圖。圖2-4 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡圖該機(jī)構(gòu)中的滑塊由活塞充當(dāng)，其主要功用是承受燃燒氣體壓力和慣性力。并將燃撓氣體壓力通過活塞銷傳給連桿，推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)對(duì)外做功。連桿由連桿體(大頭、小頭和桿身)、連桿蓋、連桿軸瓦、連桿襯套和連桿螺拴等組成，連桿把活塞和曲柄連接起來組成曲柄連扦滑塊機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并將活塞上的壓力傳遞給曲柄。曲柄是內(nèi)燃機(jī)最重要的部件之一，其功用是將活塞、連桿傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變成為

18、轉(zhuǎn)矩，并傳遞給其他工作機(jī)構(gòu)；同時(shí)通過連桿驅(qū)動(dòng)活塞完成進(jìn)氣、壓縮和排氣工作過程，帶動(dòng)輔助助機(jī)構(gòu)工作。 曲柄受周期性變化的氣體壓力、運(yùn)動(dòng)慣性力及其他力矩的共同作用承受交變彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。而且由于曲柄形狀復(fù)雜、應(yīng)力集中嚴(yán)重易產(chǎn)生大小和性質(zhì)不同的疲勞應(yīng)力嚴(yán)重時(shí)合造成材料的疲勞破壞。因此曲軸應(yīng)有足夠的抗彎曲、抗扭轉(zhuǎn)的疲勞強(qiáng)度和剛度。2.3.2 齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)中一種重要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它可以用來傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。與其它傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動(dòng)平穩(wěn)、效率高、壽命長、能保證恒定的傳動(dòng)比，而且其傳遞的功率和適用的速度范圍大。但是齒輪機(jī)構(gòu)的制造安裝費(fèi)用高、低精度齒

19、輪傳動(dòng)的噪聲大。按照一對(duì)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比是否恒定，齒輪機(jī)構(gòu)可以分為兩大類：其一是定傳動(dòng)比齒輪機(jī)構(gòu)，齒輪是圓形的，又稱為圓形齒輪機(jī)構(gòu)，是目前應(yīng)用最廣泛的一種；其二是變傳動(dòng)比齒輪機(jī)構(gòu)，齒輪一般是非圓形的，又稱為非圓形齒輪機(jī)構(gòu)，僅在某些特殊機(jī)械中適用。按照一對(duì)齒輪在傳動(dòng)時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面運(yùn)動(dòng)還是空間運(yùn)動(dòng)，圓形齒輪機(jī)構(gòu)又可以分為平面齒輪機(jī)構(gòu)和空間齒輪機(jī)構(gòu)兩類。齒輪機(jī)構(gòu)的類型有：齒輪機(jī)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)直齒輪平行軸齒輪人字齒輪空間結(jié)構(gòu)圓錐齒輪交錯(cuò)軸斜齒輪蝸輪蝸桿傳動(dòng)圖2-5 圓錐齒輪機(jī)構(gòu)，圖2-6 直齒輪系機(jī)構(gòu)。圖2-5 圓錐齒輪機(jī)構(gòu)圖 2-6 空間直齒輪系機(jī)構(gòu)2.3.3 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的一部

20、分，根據(jù)各類型發(fā)動(dòng)機(jī)，分為上置凸輪軸，下置凸輪軸，凸輪機(jī)構(gòu)主要包括來自曲軸輸出的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，固定凸輪軸的各滑動(dòng)軸承，還有凸輪軸驅(qū)動(dòng)的進(jìn)排氣門等，對(duì)于柴油機(jī)內(nèi)噴泵體內(nèi)也有驅(qū)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械中的一種常用機(jī)構(gòu)，由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成，他能實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)控制。凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，一般為主動(dòng)件，作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。與凸輪輪廓接觸，并傳遞動(dòng)力和實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的構(gòu)件，一般做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)，稱為從動(dòng)件。凸輪機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中的基本特點(diǎn)在于能使從動(dòng)件獲得較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因?yàn)閺膭?dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線，所以在應(yīng)用時(shí)，只要根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線就可

21、以了。凸輪機(jī)構(gòu)的分類如下表所示。凸輪機(jī)構(gòu)的分類凸輪分類盤形凸輪移動(dòng)凸輪圓柱凸輪動(dòng)件分類尖底從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件接觸分類力鎖合：彈簧力、重力等幾何鎖合：等徑凸輪、等寬凸輪凸輪圖2-7 內(nèi)燃機(jī)中的盤形凸輪示意圖圖2-8 內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣排氣機(jī)構(gòu)示意圖3、內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)及分析3.1 內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)流程根據(jù)市場需要，確定基本性能參數(shù)和機(jī)構(gòu)形式確定內(nèi)燃機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)和要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。確定形式（汽或柴）、氣門數(shù)、直立或臥式、燃燒室形式?？偱帕?。標(biāo)定功率、標(biāo)定轉(zhuǎn)速、最大轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速。沖程數(shù)（2或4）、汽缸直徑、形程。氣缸排列方式（直列或V型）。排污指標(biāo)（噪聲、廢氣）燃油消耗率。平均有效壓力活塞平均速度

22、設(shè)計(jì)實(shí)施：內(nèi)燃機(jī)總布置設(shè)計(jì)，三維實(shí)體造型，和虛擬裝配，確定主要零部件的允許運(yùn)動(dòng)尺寸、結(jié)構(gòu)方案、外形圖等。進(jìn)行三維圖細(xì)致設(shè)計(jì)，繪制零部件工作圖。確定主要結(jié)構(gòu)及零部件參數(shù)，如燃燒室，壓縮比，燃油供應(yīng)方式，配氣系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、零部件（活塞、連桿、曲軸飛輪、機(jī)體汽缸蓋等）分析實(shí)驗(yàn)：主要進(jìn)行對(duì)曲軸、連桿、活塞銷等手里零部件的受力校核，零件疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)；對(duì)配氣機(jī)構(gòu)、平橫系統(tǒng)計(jì)算以及各大系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)零部件和單缸內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行試制試制多缸機(jī)斌進(jìn)行整機(jī)磨合、性能調(diào)整、電控系統(tǒng)標(biāo)定、性能測試、耐久試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、配套實(shí)驗(yàn)和擴(kuò)大用戶實(shí)驗(yàn)。改進(jìn)與處理階段具有一定規(guī)模的生產(chǎn)3.2內(nèi)燃機(jī)的性能分析1、動(dòng)力性

23、指標(biāo)動(dòng)力性能是指內(nèi)燃機(jī)發(fā)出的功率(扭矩)，表示內(nèi)燃機(jī)在能量轉(zhuǎn)換中量的大小，標(biāo)志動(dòng)力性能的參數(shù)有扭矩和功率等。判斷此項(xiàng)指標(biāo)主要靠通過計(jì)算內(nèi)燃機(jī)的有效功率、最大轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)速。2、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)經(jīng)濟(jì)性能是指發(fā)出一定功率時(shí)燃料消耗的多少，表示能量轉(zhuǎn)換中質(zhì)的優(yōu)劣，標(biāo)志經(jīng)濟(jì)性能的參數(shù)有熱效率和燃料消耗率。當(dāng)消耗一定的燃料產(chǎn)生的熱效率越大標(biāo)志著內(nèi)燃機(jī)的性能越優(yōu)良。燃油消耗率一般車用內(nèi)燃機(jī)燃油消耗率為 汽油機(jī)：250380g/kwh 柴油機(jī)：200260g/kwh.現(xiàn)在出現(xiàn)的缸內(nèi)直噴汽油機(jī)最低可達(dá)200 g/kwh甚至更低。機(jī)油消耗率機(jī)油的價(jià)格遠(yuǎn)高于燃料油，并且要求在兩個(gè)保養(yǎng)期之間不添加機(jī)油，一般車

24、用內(nèi)燃機(jī)機(jī)油消耗率為1.32.6之間。3、可靠性耐久性指標(biāo)可靠性是指在規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下具有持續(xù)工作不會(huì)因故障而影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)的能力；耐久性是指從開始使用到大修期的時(shí)間?？煽啃栽礁撸途眯栽胶玫膬?nèi)燃機(jī)性能更好。4、質(zhì)量、外形尺寸質(zhì)量、外形尺寸是評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的緊湊型和金屬利用程度的指標(biāo)。不同用途的內(nèi)燃機(jī)對(duì)質(zhì)量和外形的要求不盡相同。汽車要求外形要小，而機(jī)械工程需要的拖拉機(jī)外形則可能需要大一點(diǎn)。5、低公害指標(biāo)噪聲越低，有害氣體排放越少的內(nèi)燃機(jī)質(zhì)量越加優(yōu)良。4、 內(nèi)燃機(jī)與同類機(jī)械的比較4.1與汽輪機(jī)的比較汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械。又稱蒸汽透平。主要用作發(fā)電用的原動(dòng)機(jī)，也可直接驅(qū)動(dòng)各種泵、風(fēng)機(jī)