四沖程內(nèi)燃機設計.doc

1、機械原理課程設計指導書四沖程內(nèi)燃機設計一 . 設計任務1. 機構(gòu)設計根據(jù)行程速比系數(shù) K 及已知尺寸確定機構(gòu)的主要尺寸，并繪制機構(gòu)運動簡圖 1 張 （A4） o2. 運動分析圖解求出連桿機構(gòu)的位置、速度與加速度，繪制滑塊的位移、速度與加速 度 曲線，完成運動分析圖 1 張 （A2） 。3. 動態(tài)靜力分析通過計算和圖解，求出機構(gòu)中各運動副的約束反力及應加于曲柄 OA 的平衡力矩叭 （每人負責完成 5? 6 個位置），完成動態(tài)靜力分析圖 1 張 （A1） 。4. 計算并畫出力矩變化曲線圖 1 張 （A3 方格紙）。5. 計算飛輪轉(zhuǎn)動慣量幾。6. 計算發(fā)動機功率。7. 用圖解法設計進、排氣凸輪，完成

2、凸輪設計圖 1 張 （A3） 。8. 繪制內(nèi)燃機的工作循環(huán)圖 1 張 （A4） 。9. 完成設計說明書（約 20 頁）。?分組及組內(nèi)數(shù)據(jù)見附表 1;?示功圖見附表 2；?組內(nèi)成員分功見附表 3；?課程設訃進程表見附表 4；?四沖程內(nèi)燃機中運動簡圖見附圖 1。? 1?(mm)(nun) (mm)(nun)(N)(N)(N)(mm2) (rpm)(mm)二 . 設計步驟及注意問題1. 確定初始數(shù)據(jù)根據(jù)分組情況（附表 1） ,查出設計初始數(shù)據(jù)。活塞行程活塞直徑活塞移動導路相對于曲柄中心的距離行程速比系數(shù)連桿重心 C2 至 A 點的距離曲柄重量連桿重量活塞重量連桿通過質(zhì)心軸 5 的轉(zhuǎn)動慣性半徑曲柄的轉(zhuǎn)

3、速發(fā)動機的許用速度不均勻系數(shù)曲柄不平衡的重心到 0 點的距離開放提前角：進氣門： -10 ；排氣門：齒輪參數(shù)：加=3.5 (mm ); a =20 ；Z2 = Z2 =14； Z3 = Z3=72h*H =D=e=K=AC2 二Q =e2=03 =P； =n-=刃二lOC = l OA-32 fl=l; C* =0.25； Z 1=36-7 -2 2H2. 計算連桿及曲柄的長度設曲柄長度為廠、連桿的長度為 /, 活塞行 程 H： .OB, =l-r （極限位置 HYPERLINK l _bookmark1 1）OBu=l + r （極限位置 HYPERLINK l _bookmark2 2）K

4、-1K + 1?/6 = 180 -? 0 可求R = CB,2sin&OE = J(OC)2_(CE)2= yj(OC) 2 - CD-DE) 1二 J/?2_(/?CO S8_0 ) 2I+ r = yl(OF) +eH圖 1 曲柄滑塊機構(gòu)設計_i OEa = sin -OC5 = a-6聯(lián)立 （1）、 （2） 式求解，可求出連桿的長度 1 及曲柄的長度 r。3? 繪制內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖 （A4）根據(jù)曲柄與連桿的尺寸、活塞（滑塊）的行程、活塞移動導路相對于曲柄 中 心的距離 e、各齒輪的參數(shù)等數(shù)據(jù)，參照“附圖 L 繪制構(gòu)內(nèi)燃機的運動簡 圖。?3?注 意：? ? ? ?嚴格按比例繪制（推薦

5、 1： 4）先打好圖紙的邊框，畫好標題欄，再根據(jù)空間的人小合理安排位置甌圖。標題欄放在圖紙的右下方。凸輪先不畫，待凸輪設計完成后再補畫樣例中進、排氣閥機構(gòu)有錯，需要找出并更正圖線、箭頭要規(guī)范、書寫要工整（以機械制圖中的 GB 為準）。 實體用粗實線 齒輪的節(jié)圓用點劃線（間距要基本相同）?4?文字、尺寸（界）線、剖面線用細實線。粗細線比例為 2： 1。文字與尺寸標注方向啊上或嵋左（在尺寸線上寫時可初左，如樣圖中的尺 寸線時只能啊上，如樣圖中的乙。上下以標題欄中的文字為準）162；無假想位置可畫成虛線或雙點劃線（建議用雙點劃線）尺寸按自己的實際尺寸標注，不要抄樣例尺寸。4? 運動分析1） 參照圖

6、2 設置圖紙布局（A2）圖 2 機構(gòu)運動分析2） 在速度 “v圖”與加速度 “a圖”之間 的位置上，畫出曲柄滑塊機構(gòu)的運動簡圖（參照圖 3）具體作法：以活塞在最高位置時的 “A”為起點（記 為 Ao） , 111 Ao 開始，順時針方向?qū)A等分為12 等分，得 A 。、兒、生、 . ，九共 12個占?找出滑塊在最低位置時曲柄上 A 點的位置，記為人；找出曲柄 OA 與連桿 AB 垂直的兩點 （此 時 l OB= V/ 2 +r ） ,分別記為 A 2和 A9 。如 此，曲柄回轉(zhuǎn)一周共分為 15 個位置可近似認為，當曲柄在 OA ?和 OA? 位置時 ,注意：滑快 B 的速度為最大值。? 括號內(nèi)

7、的編號在繪制運動分析圖時不用，繪制動態(tài)靜力分析圖時再使用。? 圖中，用粗實線湎出曲柄淸塊的 ?個位置（任選）。其它 14 個位置的曲柄與連桿用細實線畫，滑塊不畫，標注出各 B 點的位置即可。?5?5） 15 個位置的加速度多邊形，求出3） 設定合適的比例，畫出機構(gòu) 15 個位置的速度多邊形99 /H/5? 在V 圖”的左上角淸楚注明繪圖比例（ =- - ）mm? 速度矢量用粗實線繪制，箭頭長寬比約 4/1? 5/1,繪圖要規(guī)范 . 工整? 若圖線太短，不夠畫箭頭時，可用小圓點代替箭頭。4） 通過圖解法，求出這 15 個位置的 VRA、 J 馬的數(shù)值。? 所有公式和計算過程都寫在說明書上，不要寫

8、到圖紙上? 在說明書上寫出 1個點的求解步驟和方法即可（包括簡圖），其他點宜接將所計算數(shù)據(jù) 列在衣中即可。盧Ao表一機構(gòu)各點速度表V BA ( m/s) V C2 (m/s) V B (m/s ) (rad/s )二 同理，畫出 aj、 aj、 aBA . %、如的數(shù)值，并將方法和結(jié)果在說明書中說明和列表。（不同的圖可用不同的比例，注明即可）點Ao表二機構(gòu)各點加速度表盛 i (m/s?)6） 在圖紙的右側(cè)繪制 15 個點的位移曲線、速度曲線和加速度曲線圖。? ?坐標與單位要標注淸楚用粗實線繪制? Ifflifll ?個完整循環(huán)，也就是要畫 3605 （起點要畫 2 次），起點和終點的數(shù)據(jù)大小要

9、完 全相同（因為是同 - ?個點）。5.動態(tài)靜力分析1） 計算活塞上的氣體壓力? 注總“附衣要進行換算P = Pi ? F （N）F 活塞的面積 （cm2 ）2”衣中的數(shù)據(jù)單位是 mnn 而比例是 “（ 2N/cnF） 所以查衣所得數(shù) 據(jù)2） 求作用于構(gòu)件上的慣性力二 - 加 2 s （N）Pg = S （ N）3） 求出活塞上所受合力的大小及方向-6-P = P + 乩+03圖 5 求約束力4） 求作用于構(gòu)件上的慣性力矩丿 c = m2 ? P* （ Kg ? nr）= 一 JqS （N ? m）? 注意轉(zhuǎn)動慣量統(tǒng) ?單位5） 在 Al 圖紙上等分規(guī)劃好位置（根據(jù)分組情況等分 5? 6 份）

10、，見圖 4。圖 4 動態(tài)靜力分析? 所有的力（力矩）、構(gòu)件均曲租買線，其余用細買線? 尺寸、標題欄、邊框等的標注耍符合國標要求，每張圖紙都要畫邊框和標題欄? 基本桿組、力多邊形盡可能畫大 ?些? 不同的力多邊形的比例可以不同，但需要分別標注淸楚繪圖比例6） 以連桿 2 為研究對象，將作用在構(gòu)件 2A 點處的反力心 2 分解為礙和 &2 （方 向先假設，用虛線畫參見圖 5-a） ,取工 MB=O, 求出&2。? N/mm（a） (b)圖 5 求約束力取M fi =0,設 M 逆時針為正，則R； 2 G +02 ?從 _Pjh、 ?從 +Mh =0即e _ 一 0 ?%? / + 匕心 = - -

11、 -lAB若用 2 的計算結(jié)果為正，衣示圖中 &2 的方向假設正確；若為負，衣示尺 2 的實際方向與假設相反。7） 以構(gòu)件 2、 3 為示力體，取工尸 =0,利用圖解法求出 &；和心 3 （參見圖 5 ?。? 先畫已知力，建議從 P 開始，參照圖 5? b順序8） 以構(gòu)件 3 為示力體 , 取工尸 =0,求出忌 3Ros圖 6 求約束力9） 以構(gòu)件 1 為示力體（圖 7-b） , （構(gòu)件 1 的重力忽略不計），取工尸 =0,求出再由工 M： =0,求出? 尺 21 由圖 5 小求得（圖中虛線圖 7 求驅(qū)動力矩?7?6? 繪制力矩變化曲線 Mh = Mh （）1） 把 Mh = Mh 5 ）曲線

12、作為 Md = Md （0） 曲線（驅(qū)動力矩曲線）將同組同學所得 30 個/ 也，值，畫在一張 A4 方格紙上，作出 Md = Md （0） 曲線，參見圖 8。-4 7r)圖 8 畫驅(qū)動力矩變化曲線? 注明比例和單位，本圖不用湎邊框和標題欄，但要在右下方寫明圖名稱和姓名 ? 在本課程設計中， ?的方向為順時針，當與 ?的方向相反時為正，畫在橫坐標的2） 以的平均值作為阻抗力矩（常數(shù)）。這是因為在周期性的速度波動中個波動周期內(nèi)的輸入功等于輸出功。即 q = AE = 0上方。, 一（a） 首先求出下列各單元的面積（圖 &a）：? 人 , f 2人農(nóng)示各單元的面積（以 P 軸為界），單位為 mn

13、，在橫坐標之下為負值 , 在橫坐標之上為正值。（ b） 求出阻抗力矩 （M 嚴 （0） 的縱坐標 H：? H的單位為毫米，當乘上比例尺 ? 叫之后為M/?之值。（c） 根據(jù)求出的 H 值，畫出 Mr=Mr （0） 阻抗力矩曲線（參見圖?10?8-b,水平線）心？%H圖 8? b畫出平均阻抗力矩，計算飛輪轉(zhuǎn)動慣?飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定 量? 在本課程設計中，決定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量時，不考慮機構(gòu)各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量。1） 求出圖 8-b 中下列各單元的面積（以 Mr 為界）：? ? ? ?f （2、 人、 4、 f5 f6 fl? 在阻抗力矩曲線之上的而積表示盈功，在阻抗力矩曲線之下面積表示虧功。? 盈

14、功為正，虧功為負值。2） 根據(jù)上面各單元的面積求相應的功叫=力施 We 嗎=了屮叫?山 光=?11?3) 求出在各個位置上功的累積變化量 AWW“=Wi (Nm)州 ,= Wi+W 2 (Nm)叱 .= W1+W2+W3 ( Nm) Wd = . ( Nm)叱 .= . (Nm )W, = . . (Nm)化 = . (Nm)根據(jù)上面各值找出max = ( Nm) W； lin = (Nm)4) 求出最大盈虧功 AWmaxAW max=W max-lV min= (Nm)5） 根據(jù)許用不均勻系數(shù) 5, 求出等效構(gòu)件上所需的等效轉(zhuǎn)動慣量 :%606） 確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量 :人=幾+人按題意 :

15、不考慮各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量? ? 擠8. 計算發(fā)動機功率N=H心譏 x 丄（護）2 60 7509. 凸輪的輪廓設計,1） 兩凸輪的推程角均為 60 回程角均為 60, 遠休止角均為 10。2） 分別選擇兩凸輪推程和回程的運動規(guī)律。3） 用圖解法設計凸輪的輪廓 （A3） 。 ? 需畫岀 $ 一曲線與凸輪的輪廓曲線。10. 繪制內(nèi)燃機工作循環(huán)圖-12-以曲柄作為定標構(gòu)件，曲柄每轉(zhuǎn)兩周為一工作循環(huán)。畫出各執(zhí)行機構(gòu)在位 置上協(xié)調(diào)配合工作的循環(huán)圖 （A4） 。? 為了保證機械在工作時各執(zhí)行構(gòu)件間動作的協(xié)調(diào)配合關(guān)系，在設計機械時應編制出用以農(nóng)明機械在 ?個工作循環(huán)中各執(zhí)行軟件運動配合關(guān)系的工作循環(huán)圖（

16、也叫運動循環(huán) 圖）。? 在編制工作循環(huán)圖時，要從機械中選擇 - 個構(gòu)件作為定標件，用它的運動位置（轉(zhuǎn)角或位移）作為確定其他執(zhí)行構(gòu)件運動先后次序的基準。圖 9 匸作循環(huán)圖? 本圖中曲柄的位置是指在機構(gòu)運動簡圖中所瀝的曲柄位置，兩圖要統(tǒng) %11?補畫進 . 排氣凸輪，完成機構(gòu)運動簡圖。?凸輪推程的起點必須與工作循環(huán)圖中所求得的位置相對應，不能隨意畫。耍確保曲柄連桿轉(zhuǎn)到進氣（或排氣）位置時 . 進氣（或排氣）閥已經(jīng)提前開啟。凸輪的推程、遠休、回程等角度要與凸輪的輪廓設計相對應。12 . 將設計過程整理，寫成 20 頁左右的詳細說明書。-13 -附表 h 各組初始數(shù)據(jù)分組組 1組 2組 3組 4組 5

17、組 6組 7組 8組 9組 10組 11H(mm)180200220240260280300320340360380D(mm)150155160165170175180185190195200e(mm)4550556065704550556065K1.041.051.061.071.081.041.051.061.071.081.09l.u.(mm)0.35 厶 &0.36/肋0.37G0.38 厶 B0.37G0.35 心0.36 0.35 心0.36/肋0.37 人0.38 匚Qi(N)160170180190120130140150160170180Q2(N)12013014011012

18、0130140110120130140Q3(N)210220180190200210220230180190200pl-(mnr)0.15/人0.16/;,o 皿 0.18 幾0.16/;,0.17 比0.：0 6/；0.15 幾0.17/ 爲0.1 略ni(rpm)5805906006106206306406506606706803】1/1001/1001/901/901/801/801/1001/901/901/801/803 （）（）附表 1 續(xù)：各組初始數(shù)據(jù)分組組 1組 2組 3組 4組 5組 6組 7組 8組 9組 10組 11hi67891067S9106凸輪 I ei50403050403（進氣）FOmin5052545658605S565452501)289106789106S9凸輪e204053040II （排氣）romin54565S6()58565452505254單位: mm3附 表 2 ： 示 功 圖 、 表16附表 3： 組內(nèi)成員分工6 人一組數(shù)據(jù)分配 序號12345601234578991011A 點位置121314151617181920212223負責人1466218215 人一組數(shù)據(jù)分配 序號1234501