单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析
机械原理课程设计说明书题目：单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析
二级学院机械工程学院
年级专业机械制造及其自动化
学号
学生姓名
指导教师
教师职称
目录
第一部分绪论 (1)
第二部分课题题目及主要技术参数说明 (2)
2.1 课题题目 (2)
2.2 机构简介 (2)
2.3设计数据 (3)
第三部分设计内容及方案分析 (5)
3.1曲柄滑块机构设计及其运动分析 (5)
3.1.1设计曲柄滑块机构 (5)
3.1.2曲柄滑块机构的运动分析 (7)
3.2 齿轮机构的设计 (11)
3.2.1 齿轮传动类型的选择 (11)
3.2.2 齿轮传动主要参数及几何尺寸的计算 (12)
3.3 凸轮机构的设计 (13)
3.3.1 从动件位移曲线的绘制 (13)
3.3.2 凸轮机构基本尺寸的确定 (14)
3.3.2 凸轮轮廓曲线的设计 (15)
第四部分设计总结 (17)
第五部分参考文献 (18)
第一部分绪论
内燃机具有体积小、质量小、便于移动、热效率高、起动性能好的特点。但是内燃机一般使用石油燃料，同时排出的废气中含有害气体的成分较高。广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。它是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。这也是将热能转化为机械能的一种热机。
第二部分课题题目及主要技术参数说明
2.1 课题题目
单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析
图2-1内燃机机构简图
2.2 机构简介
内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
常见的有柴油机和汽油机，通过将内能转化为机械能，是通过做功改变内能。
内燃机的工作原理：
让燃料在机器内燃烧产生热量向外界传输机械能。四冲程汽油机是由进气、压缩、作功和排气完成一个工作循环的。
吸气冲程：活塞下行形成气缸内压力小于于大气压的差，这个压力差俗称真空度，由于真空度的存在使机器外的空气进如气缸。当活塞下行到最后位置进气阀门关闭吸气冲程完成。在机器运转中由于速度的关系在吸气冲程完成时气缸内的气压是大于大气压的，在设计上设置了一个进气门关闭的延迟时间就是为了提高进气量。
压缩冲程：吸气冲程完成后活塞上行压缩空气达到一定温度使燃料燃烧，此时有两种情况，一种是外界给于点火，另一种是压缩到一定时候使其自燃.
做功冲程：压缩后燃烧的空气使活塞下行从而将热能转换成机械能，这种是通过连杆活塞组和曲轴实现的，在高温高压的燃气的作用下推动活塞下行通过连杆使曲周做圆周运动，这个圆周运动就是人们所需要的机械能，其能量同过于曲轴连接的设备输出，其中一部份转换成势能储存在与曲轴相连的飞轮中，这个势能以飞轮惯性旋转的形式释放为内燃机的吸气，压缩，排气这三个冲程提供能量。
排气冲程：在飞轮惯性的驱动下活塞上行将燃烧后的废气从打开的排气阀门中排出，当活塞行至上终点位置时整个内燃机的工做循环完成，在飞轮惯性的作用下将开始新的一轮工作循环
2.3设计数据
1、曲柄滑快机构设计及其运动分析
已知：活塞冲程H，按照行程速比系数K，偏心距e,,柄每分钟转数n1
设计数据表2-1
设计内容曲柄滑块机构的设计
符号H（mm）e（mm）K n1（r/min）符号215 55 1.05 650
设计数据表2 -2
位置编号 2 8
曲柄位置（o）60o240o
-
图2 曲柄位置图
学生编号33 位置编号 2 8
2、齿轮机构设计
已知：齿轮齿数Z1，Z2，模数m，分度圆压力角α，齿轮为正常齿制，在闭式润滑油池中工作。
设计内容齿轮机构设计
符号Z1 Z2 i m a α'
数据15 45 3 4 120 120 3、凸轮机构设计
已知：从动件冲程h，推程和回程的许用压力角[α] ，[α]′，推程运动角Φ，远休止角Φs，回程运动角Φ′，从动件按余弦加速度运动规律运动。
设计内容凸轮机构的设计
符号h（mm）ΦΦs Φ' [α] [α]'
数据25 50 10 50 30 75
第三部分 设计内容及方案分析
3.1曲柄滑块机构设计及其运动分析
已知：活塞冲程H ，按照行程速比系数K ，偏心距e ，柄每分钟转数n1
表3-1设计数据表
设计内容 曲柄滑块机构的设计 符号 H （mm ） e （mm ） K n 1（r/min ） 符号
215
55
1.05
650
3.1.1设计曲柄滑块机构
以R ，L 表示曲柄、连杆的长度，e 表示曲柄回转中心与滑块移动导路中线的距离，即偏距；H 表示滑块的最大行程；K
为行程速比系数,θ为极为夹角。
左图为过C1，C2，P 三点所作的外接圆。半径为r ，其中C1，C2垂直C2P,∠
C1PC2=θ,C1，C2为滑块的两极限位置，A 为圆上的一点，它至C1，C2的距离为偏距e ，即A 为曲柄的回中心。曲柄回转中心A 的位置。为了能够满足机构连续性条件，A 点只能在右图所示的C2AP 上选取，而不能在pt
（p 、t 为滑块处于两极限位置 图 3-1 C1，C2时，导路 的垂线与C1C2P 圆周的交点）上选取。 由已知条件可以求出曲柄和连杆的长度:
()39.41
1180=+-=
K K
θ
○
1
○
2
由○
1○2得： θsin e 22H
R L =
- ○3
)
(2)(2)
)((2)()(222222
22cos R L H R L R L R L H R L R L --+-+--++=
=
θ○
4 由○
3○4得： mm 106sin 4sin e 2-cos e 22==
+θ
θ
θ H H H R
mm 407sin 4sin e 2cos e 22=++=
θ
θ
H H H L
可得R=106mm ，L=407mm 。按此比例作出曲柄滑块机构的运动简图如图3-2所示。
图3-2机构运动简图
θθβsin sin 22r 2sin H
R L H
R
L R L -=-=
-=
R
L +=
e
sin β
3.1.2曲柄滑块机构的运动分析 1.解析法分析滑块的运动
位移分析：由上图可根据曲柄滑块简图及几何知
L
e
-sin sin ?R ECB =
∠ 故()2
2
e -sin 1cos L R ECB ?-
=
∠
=()L
R L 2
2e -sin ?-
则()22
e -sin cos cos cos ???R L R ECB L R S -+=∠+=
位移s 数据表3-2
S 的位置
?
弧度? S/mm S 0 0 0 509.2667 S 1 30 0.523599 498.7938 S 2 60 1.047198 458.3330 S 3 90 1.570796 403.7920 S 4 120 2.094395 352.3330 S 5 150 2.617994 315.1964 S 6 180 3.141593 297.2667 S 7 210 3.665191 300.6105 S 8 240 4.18879 326.6039 S 9 270 4.712389 373.8021 S 10 300 5.235988 432.6039 S 11 330 5.759587 484.2079 S 12
360
6.283185
509.2667
速度分析：
()222e -sin 2cos e 2-2sin -sin -dt ds ??ω?ω?ωR L R R R V -==
加速度分析：
()()()[]2
3222222222e -sin 4cos e 2-2sin R e -sin sin e 2cos 2--cos -dt dv a ??ω?ω??ω?ω?ωR L R R L R R R --+== 2.图解法分析机构的二个瞬时位置
利用图解法作机构的两个瞬时位置的速度和加速度多边形 已知曲柄滑块机构的尺寸及2个位置，构件1的转速n1，用图解法求连杆的角速度w2及角加速度α2滑块上C 点的速度和加速度。 a 曲柄位置：
（1）曲柄位置为60°位置图 取μl = 5（mm/mm ）
图3-3
曲柄位置图 ?=150°
（2）速度多边形图 v μ=0.2(m/s)/mm
已知 68rad/s =2ππ=W 11
s R W V B /m 2.71
== CB B V V V +=c 方向 √ √ √
大小 ？ √ ？
图由
图
3-4
可
知
3-4 速度多边形
s m bc V s
pc V v CB /4.3/m 6.6c v =?=?==μμ
（3）加速度多边形 a μ=10()
mm s m 2
/
t CB
n CB t B n B c n CB B CB
a a a a a s m L a s R L
v +++=======/4.28/m 490a s
/rad 354.8222
21n 2ωωω
图3-5加速度多边形 方向 √ √ √ √
大小 ？ √ 0 √ ?
由图3-5可知：
2
22.2
/398.1034/421''/235''.s rad t
a a s m c n a s m c p a t CB a t CB a c ======μμ
b.曲柄位置
（4）曲柄位置为240°的位置图取 μl = 5（mm/mm ）
图3-6曲柄位置图
（2）速度多边形 v μ=0.2(m/s)/mm
CB B V V V +=C
大小 ？ √ ？ 方向 √ √ ？
图3-7速度多边形
由图3-7可知：
s
m bc V s
m pc V V CB C /8.3/98.4===?=μμ
（3）加速度多边形 a μ=10()
mm s m 2
/
CB
n CB t B n B c n CB CB
a a a a a s m L a L
V +++=====/48.35s
/rad 337.9222ωω
图3-8加速度多边形 方向：√ √ 0 √ ？
大小：√ √ √ √
由图3-8可知：
3.2 齿轮机构的设计
已知：齿轮齿数Z1,Z2,模数m ，分度圆压力角α，齿轮为正常齿制，在闭式润滑油中工作。
设计数据表3-3
设计内容 齿轮机构设计 符号 Z1 Z2 i m a a' 数据 15 45 3
4
120
120
3.2.1 齿轮传动类型的选择 由最小变位系数，X min =min
min Z Z Z ）（-h a *
，其中Z min =17则有：
X 1≥
1715
17-=0.118 X 2≥17
45
17-=-1.647
选择等变位齿轮传动则： X 1=-X 2
2
22.2
/66.1093/445''/360''.s rad t
a a s m c n a s m c p a t
CB a t CB a c ======μμ
X1+X2=0
取X1=0.118 X2=-0.118
X1+X2=0且X1=-X2≠0。此类齿轮传动称为等变位传动。由于X1+X2=0,故:
a’= a ，α’=α , y=0,Δy=0
即其啮合角等于分度圆压力角中心距等于中心距节圆与分度圆重合，齿顶圆不需要降低。对于等变位齿轮传动为有利于强度的提高，小齿轮应采用正变位，大齿轮采用负变位，使大﹑小齿轮的强度趋于接近从而使齿轮的承载能力提高。
3.2.2 齿轮传动主要参数及几何尺寸的计算
已知：齿轮齿数Z1=15,Z2=45,模数m=4，分度圆压力角α=20。，齿轮为正常齿制，在闭式润滑油池中工作
齿轮m=4＞1，且为正常齿制故h a*=1，c*=0.25
由等变位齿轮传动可知α’=α=20。 a=a=120
齿轮各部分尺寸表3-4
名称小齿轮Z
1大齿轮Z
2
计算公式
模数m 4
压力角α20
分度圆直径d 60 180 d=mz 节圆直径d’60 180 d'=d=mz 啮合角α’20 a'=a
齿顶高h
a 4.472 3.528 h
a
=（h
a
*+x）
齿根高h
f 4.528 5.472 h
f
=（h
a
*+c*-x）
齿顶圆直径d
a 68.944 187.056 d
a
=d+2h
a
齿根圆直径d
f 50.944 169.056 d
f
=d-2h
f
中心距a 120 a'=a=m（z
1+z
2
）/2
中心距变动系数y 0 y=0 齿顶高降低系数Δy 0 Δy=0
基圆直径d
b 56.382 169.145 d
b
=d cosα
齿距p 12.56 P=πm
基圆齿距p
b 11.81 P
b
=p cosα
齿厚s 6.62 5.94 S=（π/2+2xtanα）m
）
齿槽宽e 5.94 6.62 e=（π/2-2xtanα）m
顶隙c 1 c=c *m
传动比i 3 I 12=ω1/ω2=z 2/z 1=d 2’/d 1’
3.3 凸轮机构的设计
已知：从动件冲程h ，推程和回程的许用压力角[α]，[α]’，推程运动角φ，远休止角φs ，回程运动角φ’，从动件按余弦加速度运动规律运动。
设计数据表3-5
设计内容 凸轮机构的设计 符号 H （mm ） φ φs Φ’ [α]
[α]’ 数据
25
50
10 50
30
75
3.3.1 从动件位移曲线的绘制
从动件推杆的位移随凸轮转角δ的变化而变化，分为四个过程分别是推程，远休止，回程，近休止。
从动件按余弦加速度运动规律运动，则其推程时的位移方程为：
S=2
]cos -h[1δ0πδ 其回程时的位移方程为： S=
2
]cos h[1δ0'
πδ
以从动件开始上升的点位δ=0o，s=0 据此计算得
δ（单位：o）s （δ）（单位：mm ） δ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 s
2.4 8.6 16.4 22.6 25
25 22.6 16.4 8.6 2.4 0
则从动件位移曲线图如下：
其中h=25，δ0=50，δ01=10，δ0’=50，δ02=250
δ（单位：o）s （δ）（单位：mm ）
图3-9
3.3.2 凸轮机构基本尺寸的确定
根据许用压力角计算出基
圆半径最小值，凸轮形状选为偏
距为零且对称。如右图所示，从
动件的盘形机构位于推程的某
位置，上法线n—n与从动件速
度V B 夹角为轮廓在B 点的压力角，p 点为凸轮与从动件的相对速度瞬心。
故 V P = V = W
OP
图3-10
从而有 OP =
1
w v
=d δds
又由图中的三角形ΔBCP 可得 tan α=S S OP +0=s r0d δ
ds
+ 则基圆半径的计算公式：
s r tan 0d ds
-=
α
δ
将s=是（δ）o
15,=δdt ds 和α=[α] 代入上式
计算得出：r 0 ≥66.4mm ，取r 0=80mm ，滚子半径选取r r =10mm 。 3.3.2 凸轮轮廓曲线的设计 根据反转法建立直角坐标系。
(1)以r 0为半径作基圆取从动件初始位置，自B0起沿-w 方向将基圆中心角分为δ0，δ01，δ0’，δ02对应四段圆弧，并将δ0，δ0’对应弧进行五等分。在从动件位移曲线图上量取各相应的行程以此为半径并分别以基圆上的1，2，......，10，11点为圆心作弧，令其与各等分点相交于B1，B2,......B10,B11点，用光滑曲线连接各点，所得封闭曲线便是凸理论轮廓曲线。
(2)在凸理论轮廓曲线基础上，以滚子半径为偏移量作出其等距曲线，即为滚子从动件凸轮工作轮廓曲线。 凸轮轮廓曲线如下：
第四部分设计总结
机械原理课程设计已经结束，经过一周的奋战我们的课程设计终于完成了，课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我们今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
说实话，课程设计真的有点累．需要靠自己的毅力，坚持和一个团队的合作。然而，当我们一着手整理自己的设计成果，漫漫回味这一周的付出与努力，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消．因为我们的课程设计只有一周余的时间，所以时间上非常紧，容不得我们有丝毫懈怠，除了在寝室休息食堂吃饭其他时间都是在做课程设计。这个过程中我们团队在网上收集资料，选定方向，提出初步的方案，经过几次不断地反复修改和讨论，我们确定了设计的方向。这个阶段我们分工明确，有条不紊，我想这是我最充实的几天，经过概念设计后我们对方案都认为有深刻的了解，可是真正落实到细节，我们低估了它的困难性，在设计时遇到大量的专业知识问题，除了向老师咨询外，还需要自己去重新查阅资料，而且很多资料都需要花大量的时间去阅读，思考，最终把所有知识结合，慢慢完善设计中出现的问题，最终达到满意为止。只有自己亲手设计东西才知道这其中的缘由，所以也真正认识到学好机械原理的重要性。
虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了一中”春眠不知晓”的感悟．通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致．也让我体会到了合作与双赢的快乐。
我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了！
第五部分参考文献
[1] 孙恒，陈作模，葛文杰机械原理[M].第八版，北京：高等教育出版社，2013.
[2] 王湘江，何哲明机械原理课程设计指导书[S] 第一版，中南大学出版社
[3] 哈尔滨工业大学理论力学教研室，理论力学第七版，北京：高等教育出版社
[4] 同济大学数学系，高等数学.第六版，北京：高等教育出版社2007
[5] 刘鸿文，材料力学，第五版，北京：高等教育出版社
[6] 田凌，冯涓机械制图第三版，清华大学出版社
[7] 吴宗泽，罗胜国，机械设计课程设计手册.第三版.北京：高等教育出版社，2005.
[8] 张展,齿轮设计与实用数据速查，机械工业出版社.
[9]杨惠英，王玉坤.机械制图.第三版，清华大学出版社.
[10]余桂英，郭纪林.AutoCAD2008基础教程.大连：大连理工大学
出版社，2008.
[11]姜琪.机械运动方案及机构设计.北京：高等教育出版社.
机械原理课程设计单缸四冲程内燃机
机械原理课程设计说明书题目：单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析 二级学院机械工程学院 年级专业 13材料本科班 学号 学生姓名 指导教师朱双霞 教师职称教授
目录 第一部分绪论 (2) 第二部分设计题目及主要技术参数说明 (3) 2.1 设计题目及机构示意图 (3) 2.2 机构简介 (3) 2.3 设计数据 (4) 第三部分设计内容及方案分析 (6) 3.1 曲柄滑块机构设计及其运动分析 (6) 3.1.1 设计曲柄滑块机构 (6) 3.1.2 曲柄滑块机构的运动分析 (7) 3.2 齿轮机构的设计 (11) 3.2.1 齿轮传动类型的选择 (12) 3.2.2 齿轮传动主要参数及几何尺寸的计算 (13) 3.3 凸轮机构的设计 (13) 3.3.1 从动件位移曲线的绘制 (14) 3.3.2 凸轮机构基本尺寸的确定 (15) 3.3.3 凸轮轮廓曲线的设计 (16) 第四部分设计总结 (18) 第五部分参考文献 (20) 第六部分图纸 (21)
第一部分绪论 1.本课程设计主要内容是单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析，在设计计算中运用到了《机械原理》、《理论力学》、《机械制图》、 《高等数学》等多门课程知识。 2. 内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能是气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞做功。再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。内燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧和膨胀、排气等过程组成。这些过程中只有膨胀过程是对外做功的过程。其他过程都是为更好的实现做功过程而需要的过程。四冲程是指在进气、压缩、膨胀和排气四个行程内完成一个工作循环，此间曲轴旋转两圈。进气行程时，此时进气门开启，排气门关闭；压缩行程时，气缸、内气体受到压缩，压力增高，温度上升；膨胀行程是在压缩上止点前喷油或点火，使混合气燃烧，产生高温、高压，推动活塞下行并做功；排气行程时，活塞推挤气缸内废气经排气门排出。此后再由进气行程开始，进行下一个工作循环。
四冲程内燃机设计
机械原理课程设计指导书 四冲程内燃机设计 一．设计任务 1.机构设计 根据行程速比系数K及已知尺寸确定机构的主要尺寸，并绘制机构运动简图1张（A4）。 2.运动分析 图解求出连杆机构的位置、速度与加速度，绘制滑块的位移、速度与加速度曲线，完成运动分析图1张（A2）。 3.动态静力分析 通过计算和图解，求出机构中各运动副的约束反力及应加于曲柄OA的平衡M（每人负责完成5～6个位置），完成动态静力分析图1张（A1）。 力矩 b 4.计算并画出力矩变化曲线图1张（A3方格纸）。 5.计算飞轮转动惯量F J。 6.计算发动机功率。 7.用图解法设计进、排气凸轮，完成凸轮设计图1张（A3）。 8.绘制内燃机的工作循环图1张（A4）。 9.完成设计说明书（约20页）。 ●分组及组内数据见附表1； ●示功图见附表2； ●组内成员分功见附表3； ●课程设计进程表见附表4； ●四冲程内燃机中运动简图见附图1。
二．设计步骤及注意问题 1. 确定初始数据 根据分组情况（附表1），查出设计初始数据。 活塞行程 H = （mm ） 活塞直径 D= （mm ） 活塞移动导路相对于曲柄中心的距离 e= （mm ） 行程速比系数 K= 连杆重心2c 至A 点的距离 2AC l = （mm ） 曲柄重量 1Q = （N ） 连杆重量 2Q = （N ） 活塞重量 3Q = （N ） 连杆通过质心轴2c 的转动惯性半径c ρ 2c ρ= （m 2m ） 曲柄的转速 n 1= （rpm ） 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]= 曲柄不平衡的重心到O 点的距离 OC l =OA l （mm ） 开放提前角： 进气门：-10°；排气门： -32° 齿轮参数： m =3.5（mm ）； α=20°；a h *=1；25.0*=C 2Z =' 2Z =14； 3Z ='3Z =72 ；1Z =36
内燃机设计课程设计大作业
第一部分：四缸机运动学分析 绘制四缸机活塞位移、速度、加速度随曲轴转角变化曲线（X －α，V －α，a －α）。 曲轴半径r=52.5mm 连杆长度l=170mm, 连杆比31.0==l r λ 1、位移：)]2cos 1(4 1 )cos 1[(αλα-+-=r x 2、速度：)2sin 2 (sin αλ αω+ =r v 3、加速度：)2cos (cos 2αλαω+=r a
第二部分：四缸机曲柄连杆机构受力分析 1、初步绘制四缸机气缸压力曲线（g F －α），绘制活塞侧击力变化曲线（N F －α），绘制连杆力变化曲线（L F －α），绘制曲柄销上的切向力（t F ），径向力（k F ）的变化曲线（－α），（－α）。 平均大气压MPa p 09839.098.39kPa 0== 缸径D=95mm 则 活塞上总压力 6 010 )(?-=A P P F g g 24 D A π = 单缸活塞组质量：kg m h 277.1= 连杆组质量： 1.5kg =l m 则 往复运动质量：l h j m m m 3.0+= 往复惯性力：)2cos (cos 2αλαω+-=-=r m a m F j j j )sin arcsin(αλβ=又 合力：g j F F F += 侧击力：βtan F F N = 连杆力：β cos F F L = 切向力：)sin(βα+=L t F F 径向力：)cos(βα+=L k F F t F k F
2.四缸机连杆大头轴承负荷极坐标图，曲柄销极坐标图 连杆大头集中质量产生的离心力：2 227.0ωωr m r m F l rL == 连杆轴颈负荷： qy qx p F F arctan =α 连杆轴承负荷： ?+++=180βαααq P )sin(p P px F F α= 2m rL L q F F F +=k rL qx F F F -=t qy F F =q p F F -=)(p p py con F F α=
机械原理课程设计单缸四冲程内燃机
机械原理课程设计说明书题目：单缸四冲程燃机机构设计及其运动分析 二级学院机械工程学院 年级专业 13材料本科班 学号 学生 指导教师朱双霞 教师职称教授
目录 第一部分绪论 (2) 第二部分设计题目及主要技术参数说明 (3) 2.1 设计题目及机构示意图 (3) 2.2 机构简介 (3) 2.3 设计数据 (4) 第三部分设计容及方案分析 (6) 3.1 曲柄滑块机构设计及其运动分析 (6) 3.1.1 设计曲柄滑块机构 (6) 3.1.2 曲柄滑块机构的运动分析 (7) 3.2 齿轮机构的设计 (11) 3.2.1 齿轮传动类型的选择 (12) 3.2.2 齿轮传动主要参数及几何尺寸的计算 (13) 3.3 凸轮机构的设计 (13) 3.3.1 从动件位移曲线的绘制 (14) 3.3.2 凸轮机构基本尺寸的确定 (15) 3.3.3 凸轮轮廓曲线的设计 (16) 第四部分设计总结 (18) 第五部分参考文献 (20) 第六部分图纸 (21)
第一部分绪论 1.本课程设计主要容是单缸四冲程燃机机构设计及其运动分析，在设计计算中运用到了《机械原理》、《理论力学》、《机械制图》、《高等数学》等多门课程知识。 2. 燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。通常所说的燃机是指活塞式燃机。活塞式燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式燃机将燃料和空气混合，在其气缸燃烧，释放出的热能是气缸产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞做功。再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧和膨胀、排气等过程组成。这些过程中只有膨胀过程是对外做功的过程。其他过程都是为更好的实现做功过程而需要的过程。四冲程是指在进气、压缩、膨胀和排气四个行程完成一个工作循环，此间曲轴旋转两圈。进气行程时，此时进气门开启，排气门关闭；压缩行程时，气缸、气体受到压缩，压力增高，温度上升；膨胀行程是在压缩上止点前喷油或点火，使混合气燃烧，产生高温、高压，推动活塞下行并做功；排气行程时，活塞推挤气缸废气经排气门排出。此后再由进气行程开始，进行下一个工作循环。
平面连杆机构及其设计答案
第八章平面连杆机构及其设计 一、填空题： 1.平面连杆机构是由一些刚性构件用转动副和移动副连接组成的。 2.在铰链四杆机构中，运动副全部是低副。 3.在铰链四杆机构中，能作整周连续回转的连架杆称为曲柄。 4.在铰链四杆机构中，只能摆动的连架杆称为摇杆。 5.在铰链四杆机构中，与连架杆相连的构件称为连杆。 6.某些平面连杆机构具有急回特性。从动件的急回性质一般用行程速度变化系数表示。 7.对心曲柄滑块机构无急回特性。 8.平行四边形机构的极位夹角θ=00，行程速比系数K= 1 。 9.对于原动件作匀速定轴转动，从动件相对机架作往复直线运动的连杆机构，是否有急回 特性，取决于机构的极位夹角是否为零。 10.机构处于死点时，其传动角等于0?。 11.在摆动导杆机构中，若以曲柄为原动件，该机构的压力角α=00。 12.曲柄滑块机构，当以滑块为原动件时，可能存在死点。 13.组成平面连杆机构至少需要 4 个构件。 二、判断题： 14.平面连杆机构中，至少有一个连杆。（√） 15.在曲柄滑块机构中，只要以滑块为原动件，机构必然存在死点。（√） 16.平面连杆机构中，极位夹角θ越大，K值越大，急回运动的性质也越显著。（√） 17.有死点的机构不能产生运动。（×） 18.曲柄摇杆机构中，曲柄为最短杆。（√） 19.双曲柄机构中，曲柄一定是最短杆。（×） 20.平面连杆机构中，可利用飞轮的惯性，使机构通过死点位置。（√） 21.在摆动导杆机构中，若以曲柄为原动件，则机构的极位夹角与导杆的最大摆角相等。 （√） 22.机构运转时，压力角是变化的。（√） 三、选择题：
23.铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和 A 其他两杆之和。 A ≤ B ≥ C > 24.铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和，而 充分条件是取 A 为机架。 A 最短杆或最短杆相邻边 B 最长杆 C 最短杆的对边。 25.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以 B 为机架时， 有两个曲柄。 A 最短杆相邻边 B 最短杆 C 最短杆对边。 26.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以 A 为机架时， 有一个曲柄。 A 最短杆相邻边 B 最短杆 C 最短杆对边。 27.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以 C 为机架时， 无曲柄。 A 最短杆相邻边 B 最短杆 C 最短杆对边。 28.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和 B 其余两杆长度之和，就一定是双摇杆 机构。 A < B > C = 29.对曲柄摇杆机构，若曲柄与连杆处于共线位置，当 C 为原动件时，此时机构处在死点位 置。 A 曲柄 B 连杆 C 摇杆 30.对曲柄摇杆机构，若曲柄与连杆处于共线位置，当 A 为原动件时，此时为机构的极限 位置。 A 曲柄 B 连杆 C 摇杆 31.对曲柄摇杆机构，当以曲柄为原动件且极位夹角θ B 时，机构就具有急回特性。 A <0 B >0 C =0 32.对曲柄摇杆机构，当以曲柄为原动件且行程速度变化系数K B 时，机构就具有急 回特性。 A <1 B >1 C =1 33.在死点位置时，机构的压力角α= C 。 A 0 o B 45o C 90o 34.若以 B 为目的，死点位置是一个缺陷，应设法通过。 A 夹紧和增力B传动 35.若以 A 为目的，则机构的死点位置可以加以利用。 A 夹紧和增力；B传动。
四冲程内燃机机械原理课程设计说明书
四冲程内燃机机械原理课程设计说明书 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
X X 大学 机械原理课程设计说明书 四冲程内燃机设计 院（系）机械工程学院 专业机械工程及自动化 班级××机械工程×班 学生姓名××× 指导老师××× 年月日 课程设计任务书 兹发给×××班学生×××课程设计任务书，内容如下： 1．设计题目：四冲程内燃机设计 2．应完成的项目： （1）内燃机机构运动简图1张（A4） （2）内燃机运动分析与动态静力分析图1张（A3） （3）力矩变化曲线图1张（A4） （4）进气凸轮设计图1张（A4） （5）工作循环图1张（A4） （6）计算飞轮转动惯量 （7）计算内燃机功率 （8）编写设计说明书1份 3．参考资料以及说明： （1）机械原理课程设计指导书 （2）机械原理教材 4．本设计任务书于20××年 1月4日发出，应于20××年1月15日前完成，然后进行答辩。
指导教师签发 201×年 12 月31日
课程设计评语： 课程设计总评成绩： 指导教师签字： 201×年1月15日
目录 摘要 (1) 第一章绪论 (2) 1．1 课程设计名称和要求 (2) 1．2 课程设计任务分析 (2) 第二章四冲程内燃机设计 (4) 2．1 机构设计 (4) 2．2 运动分析 (7) 2．3 动态静力分析 (11) 2．4 飞轮转动惯量计算 (16) 2．5 发动机功率计算 (18) 2．6 进排气凸轮设计 (18) 2．7 工作循环分析 (19) 设计小结 (21) 参考文献 (22)
摘要 内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。四冲程内燃机是将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，把曲轴转两圈(720°)，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，驱动从动机械工作，完成一个工作循环的内燃机。本课程设计是对四冲程内燃机的运动过程进行运动分析、动态静力分析，计算飞轮转动惯量、发动机功率等，设计一款四冲程内燃机。 关键词：四冲程内燃机；运动分析；动态静力分析
机械原理内燃机课程设计
电算的源程序（MATLAB） 1.滑块的位移源程序 x1=0:0.05:4*pi; %x1--原动件的角度变量 b=150; %b--原动件的长度 c=200; %c--连杆的长度 k=b/c; l=150*cos(x1)+sqrt(200^2-(150*sin(x1).^2)) %l--连杆的位移plot(x1,l); title('滑块的位移图像') xlabel('\it角度','FontSize',8) ylabel('位移大小','FontSize',8) 2.滑块的速度源程序 x1=0:0.05:4*pi; %x1--原动件的角度变量 b=150; %b--原动件的长度 c=200; %c--连杆的长度 k=b/c; w=(2*pi*650)/60; %w--原动件的角速度x2=asin(-k*sin(x1)); %x2--连杆的角度 v=b*w*sin(x1-x2)./cos(x2); plot(x1,v); title('滑块的速度图像') xlabel('\it角度','FontSize',8) ylabel('速度大小','FontSize',8) 3.滑块的加速度源程序：
x1=0:0.05:4*pi; %x1--原动件的角度变量 b=150; %b--原动件的长度 c=200; %c--连杆的长度 k=b/c; w=(2*pi*650)/60; %w--原动件的角速度x2=asin(-k*sin(x1)); %x2--连杆的角度 a=b*(w^2)*(cos(x1-x2)./cos(x2)+k*cos(x1).^2./cos(x2).^3); plot(x1,a); title('滑块的加速度图像') xlabel('\it角度','FontSize',8) ylabel('加速度大小','FontSize',8) 4.从动件滚子的位移源程序： e=5; %凸轮的偏心距 r=35; %凸轮的基圆半径 u=0:0.001:360; s0=sqrt(r^2-e^2); s1=(4*(1-cos(pi*u/50))).*(0<=u & u<50); %凸轮推程运动阶段 s2=8.*(u>=50&u<55); %远休止阶段 s3=4*(1+cos(pi*(u-55)/50)).*(u>=55&u<105); %凸轮回程阶段 s4=0.*(u>=105&u<=360); %近休止阶段 s=s1+s2+s3+s4; plot(u,s); axis([0,360,0,15]); title('滚子的运动线图'); xlabel('角度');
平面连杆机构及其设计(参考答案)
一、填空题： 1．平面连杆机构是由一些刚性构件用低副连接组成的。 2．由四个构件通过低副联接而成的机构成为四杆机构。 3．在铰链四杆机构中，运动副全部是转动副。 4．在铰链四杆机构中，能作整周连续回转的连架杆称为曲柄。 5．在铰链四杆机构中，只能摆动的连架杆称为摇杆。 6．在铰链四杆机构中，与连架杆相连的构件称为连杆。 7．某些平面连杆机构具有急回特性。从动件的急回性质一般用行程速度变化系数表示。 8．对心曲柄滑快机构无急回特性。9．偏置曲柄滑快机构有急回特性。 10．对于原动件作匀速定轴转动，从动件相对机架作往复运动的连杆机构，是否有急回特性，取决于机构的极位夹角是否大于零。 11．机构处于死点时，其传动角等于０。12．机构的压力角越小对传动越有利。 13．曲柄滑快机构，当取滑块为原动件时，可能有死点。 14．机构处在死点时，其压力角等于９０o。 15．平面连杆机构，至少需要４个构件。 二、判断题： 1．平面连杆机构中，至少有一个连杆。（√） 2．平面连杆机构中，最少需要三个构件。（×） 3．平面连杆机构可利用急回特性，缩短非生产时间，提高生产率。（√） 4．平面连杆机构中，极位夹角θ越大，K值越大，急回运动的性质也越显著。（√） 5．有死点的机构不能产生运动。（×） 6．机构的压力角越大，传力越费劲，传动效率越低。（√） 7．曲柄摇杆机构中，曲柄为最短杆。（√） 8．双曲柄机构中，曲柄一定是最短杆。（×） 9．平面连杆机构中，可利用飞轮的惯性，使机构通过死点位置。（√） 10．平面连杆机构中，压力角的余角称为传动角。（√） 11．机构运转时，压力角是变化的。（√） 三、选择题： 1．铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和 A 其他两杆之和。 A <=； B >=； C > 。 2．铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和，而充分条件是取 A 为机架。 A 最短杆或最短杆相邻边； B 最长杆； C 最短杆的对边。3．铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以 B 为机架时，有两
(完整)四冲程内燃机-机械原理课程设计说明书
(完整)四冲程内燃机-机械原理课程设计说明书 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)四冲程内燃机-机械原理课程设计说明书）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)四冲程内燃机-机械原理课程设计说明书的全部内容。
X X 大学 机械原理课程设计说明书 四冲程内燃机设计 院（系）机械工程学院 专业机械工程及自动化 班级××机械工程×班 学生姓名××× 指导老师××× 年月日 课程设计任务书 兹发给×××班学生×××课程设计任务书，内容如下： 1．设计题目：四冲程内燃机设计 2．应完成的项目: （1）内燃机机构运动简图1张（A4) （2）内燃机运动分析与动态静力分析图1张（A3） (3）力矩变化曲线图1张（A4）
（5）工作循环图1张（A4） (6）计算飞轮转动惯量 （7）计算内燃机功率 (8）编写设计说明书1份 3．参考资料以及说明： (1）机械原理课程设计指导书 (2）机械原理教材 4．本设计任务书于20××年 1月4日发出，应于20××年1月15日前完成,然后进行答辩。 指导教师签发 201×年 12 月31日
课程设计评语： 课程设计总评成绩： 指导教师签字： 201×年1月15日
目录 摘要 (1) 第一章绪论 (2) 1．1 课程设计名称和要求 (2) 1．2 课程设计任务分析 (2) 第二章四冲程内燃机设计 (4) 2．1 机构设计 (4) 2．2 运动分析 (7) 2．3 动态静力分析 (11) 2．4 飞轮转动惯量计算 (16) 2．5 发动机功率计算 (18) 2．6 进排气凸轮设计 (18) 2．7 工作循环分析 (19) 设计小结 (21) 参考文献 (22)
四冲程内燃机设计机械原理课程设计报告书
目录 一、四冲程内燃机的运动分析及总体设计思路 (1) 二、绘制内燃机机构简图 (3) 三、绘制连杆机构位置图 (4) 四、作出机构15个位置的速度和加速度多边形 (4) 五、动态静力分析 (8) 六、计算飞轮转动惯量（不计构件质量） (14) 七、计算发动机功率 (16) 八、对曲柄滑块进行机构部分平衡 (17) 九、排气凸轮（凸轮Ⅱ）的轮廓设计 (17) 十、四冲程工作内燃机的循环图 (24) 参考文献 (26) 一、四冲程内燃机的运动分析及总体设计思路 根据设计任务书，我们需要解决以下问题：凸轮的参数是多少？如何能让机构正常循环工作？为了解决这个问题，我们需要对整个机构从运动及力学的角度分析。 首先，需要明确四冲程内燃机的工作原理：内燃机是通过吸气、压缩、燃烧、排气四个过程不断重复进行的。如果在四个冲程里完成吸气、压缩、做功（燃烧、膨胀）、排气的循环动作，就叫做四冲程。相应的内燃机叫四冲程内燃机。 第一冲程，即吸气冲程。这时曲轴向下转动，带动活塞向下，同时通过齿轮带动凸轮向下旋转，是凸轮的突起部分顶开进气阀门，雾状汽油和空气混合的燃料被吸入气缸。 第二冲程，即压缩冲程。曲轴带动活塞向上，凸轮的突起部分已经转两个过去，进气阀门被关闭，由于凸轮只转了1/4周，所以排气阀门仍然处于关闭状态。活塞向上运动时，将第一冲程吸入的可燃气体压缩，被压缩的气体的压强达到0.6～1.5兆帕，温度升高到300摄氏度左右。 第三冲程是做功冲程。在压缩冲程末火花塞产生电火花，混合燃料迅速燃烧，温度骤然升高到2000摄氏度左右，压强达到3～5兆帕。高温高压烟气急剧膨胀，推动活塞向下做功，此时曲柄转动半周而凸轮转过1/4周，两个气阀仍然紧闭。 第四冲程是排气冲程。由于飞轮的惯性，曲柄转动，使活塞向上运动，这时由于凸轮顶开排气阀，将废气排出缸外。 四个冲程是内燃机的一个循环，每一个循环，活塞往复两次，曲柄转动两周，进排气
平面连杆机构及其设计
第4章平面连杆机构及其设计 教学目标： 平面连杆机构是由一些简称“杆”的构件通过平面低副相互连接而成，故又称平面低副机构。平面连杆机构被广泛地应用，近年来，随着电子计算机应用的普及，设计方法的不断改进，平面连杆机构的应用范围还在进一步扩大。本章的教学将使读者了解平面连杆机构的基本形式及其演化过程；对平面四杆机构的一些基本知识(包括曲柄存在的条件、急回运动及行程速比系数、传动角及死点、运动的连续性等)有明确的概念；能按已知连杆三位置、两连架杆三对应位置、行程速比系数等要求设计平面四杆机构。 教学重点和难点： ●平面四杆机构的一些基本知识； ●按已知连杆三位置、两连架杆三对应位置、行程速比系数等要求设计平面四杆 机构。 案例导入： 我们知道，用三根木条钉成的木框是稳定的，即使把钉子换成转动副(铰链)，三角形也不会运动。而用四根木条钉成的木框是不稳固的，如果把钉子换成铰链，四边形即可以运动了。依此类推，五边形等也都是可以运动的(图4-1)。因此我们说：三角形是不能运动的最基本图形，而四边形是能运动的最基本图形。把四边形各顶点装上铰链，把一边作为机架，即构成平面四杆机构。因此，四杆机构是最基本的连杆机构。复杂的多杆机构(多边形)也可由其组成。通过本章的学习，读者将了解这种最基本机构的特性，认识这类机构千变万化的应用并掌握其设计方法。 图4-1 三角形和四杆机构 4.1铰链四杆机构的基本形式及应用 连杆机构的优点是运动副为面接触，压强较小、磨损较轻、便于润滑，故可承受较大载荷；低副几何形状简单，加工方便；能实现轨迹较复杂的运动，因此，平面连杆机构在各种机器及仪器中得到广泛应用。其缺点是运动副的制造误差会使误差累积较大，致使惯
单缸四冲程柴油机设计及静力分析
题目二 单缸四冲程柴油机设计 一、机构简介及有关数据 1、机构简介 柴油机如图2-1所示，其中a)为机构简图，它将燃料（柴油）燃烧时所产生的热能转变为机械能。往复式内燃机的主体机构为曲柄滑块机构，借气缸内的燃气压力推动活塞3，再通过连杆2使曲柄1作旋转运动。 往复式内燃机有两冲程和四冲程两种，本课程设计的是四冲程内燃机，即以活塞在气缸内往复移动四次（对应曲柄转两转）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通过示功图（或称容压曲线）如图2-1 b)看出，它表示气缸容积（与活塞位移s 成正比）与压力的变化关系。 a) 机构简图 b) 示功图 图1 单缸四冲程柴油机的机构简图和示功图 四冲程内燃机的工作原理如下： 进气冲程：活塞由上止点向下移动，对应曲柄转角000180?=→。进气阀开，空气开始进入气缸，此时气缸内指示压力略低于1大气压力，一般以1大气压力计算，如示功图上的a b →。 压缩冲程：活塞由下止点向上移动，对应曲柄转角00180360?=→。此时进气完毕，进气阀闭，已吸入的空气受到压缩，压力渐升高，如示功图上的b c →。 膨胀（工作）冲程：在压缩冲程终了时，被压缩的空气的温度已超过柴油自燃的温度，因此，在高压下射入的柴油立刻爆炸燃烧，气缸内压力突增至最高点，此时燃气压力推动活塞由上向下移动对外作功（故又可称工作冲程），曲柄转角00360540?=→，随着燃气的膨胀，活塞下行，气缸容积增加，压力逐渐降低，如示功图上的c b →。 排气冲程：活塞由下向上移动，曲柄转角00540720?=→。排气阀开，废气经排
气阀门被驱除，此时气缸内压力略高于1大气压力，一般亦以1大气压力计算，如示功图上的b a →。示功图中的a b c b a →→→→即表四个冲程气缸内的压力变化情况。进、排气阀的启闭是由凸轮机构来控制的，图2-1 a ）中y y -剖面有进、排气阀各一只（图示只画了进气凸轮）。凸轮机构是通过曲柄轴O 上的齿轮Z 1和凸轮轴O 1的齿轮Z 2来传动的，由于一个工作循环中，曲柄转将转两转而进、排气阀则仅各启闭一次，所以齿轮的传动比1212212i n n Z Z ===。 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（膨胀冲程）是对外作功的，而其余的三个冲程则需依靠机械的惯性来带动。因此，曲柄所受的驱动力是不均匀的，所以其速度波动也较大；为了减少速度波动，曲柄轴上装有飞轮（图2-1中未示出）。为了使驱动力较均匀和增加内燃机的功率，内燃机常做成多缸的，如两缸、四缸和六缸等。 2、题目数据 表1 原始数据 图2 凸轮机构从动件加速度图 表2 示功图数据表 a τ
单缸四冲程柴油机
课程设计说明书 课程名称 _______________________ 题目名称 _______________________ 专业 _______________________ 姓名 _______________________ 指导老师 _______________________ 年月日 实习（训）报告评语等级： 评阅人：职称： 年月日 河南工程学院 实习（训）报告 实训目的（内容）： 实习时间：自月日至月日 共天 实习地点： 实习单位： 指导老师：系主任： 目录
一、机构简介与设计数据 1 机构简介 (1) 2 设计数据 (2) 二、设计内容及方案分析 1 曲柄滑块机构的运动分析（6） 2 曲柄滑块机构的动态静力分析（11） 3 齿轮机构的设计（12） 4 凸轮机构的设计（13） 附：齿轮啮合图的绘制（17） 三、心得体会（21） 四、主要参考文献（22） 一、机构简介与设计数据 1. 机构简介 柴油机（图1，a）是一种内燃机，它将燃料燃烧时所产生的热能转变为机械能。往复式内燃机的主体机构为曲柄滑块机构，以汽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，汽缸内的压力变化可由示功图(用示功器从汽缸内测得，见图1，b)表出，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作一简单介绍：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，汽缸内指示压力略低于1大气压力，一般以1大气压力计算，
内燃机金典练习题及解析
内燃机练习 一.选择题(共１2小题) １．（2０15?贵港）如图所示是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图,下列说法正确的是( ） A．该冲程是压缩冲程 Ｂ.该冲程中活塞向上运动 C.该冲程是内能转化为机械能的过程 D．该冲程是机械能转化为内能的过程 2.（2015?滨州）汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分,汽车多数采用汽油机作为发动机,如图是四冲程汽油机的工作循环示意图,下列说法中不正确的是() Ａ.甲冲程是把机械能转化为内能 Ｂ．乙冲程是排气冲程 C．丙冲程是把机械能转化为内能 D．丁冲程是吸气冲程 ３．(2015?青海)如图表示四冲程内燃机工作时的示意图,一个工作循环的正确顺序为（） A．甲、乙、丙、丁B．丁、丙、乙、甲?Ｃ．甲、丁、乙、丙?D.甲、丙、乙、丁4．（2015?巴中)汽油机吸气冲程吸入气缸内的物质是（）
Ａ．柴油B．汽油和空气?C.汽油?D．空气 5.(２０１5?乌鲁木齐）家用轿车四冲程汽油机工作时为轿车提供动力的冲程是（）A．吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程Ｄ．排气冲程 6．（2015?天桥区一模）如图所示为生活中常用的热水瓶，注入一定量的热水后,立即盖上软木塞，软木塞常会跳起来.内燃机的哪个冲程与这一现象的能量转化相同() A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程D．排气冲程 7．(２015?莒县二模)如图所示流程图是用来说明单杠四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是() A．①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能 B.①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能 Ｃ．①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能 D.①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能 8.（2０15?潍城区模拟）汽油机在压缩冲程中，汽缸中空气的温度、内能和体积的变化情况是（） Ａ．温度升高，内能增加,体积减小 B.温度升高，内能增加，体积增大 C.温度降低,内能减少,体积减小 Ｄ．温度降低,内能减少，体积增大 ９．(２015?犍为县模拟）在汽油机的四个冲程中，都发生能量转化的一组冲程是（）Ａ．吸气冲程和压缩冲程?B．压缩冲程和做功冲程 Ｃ．做功冲程和排气冲程 D.排气冲程和吸气冲程 11.(2015秋?邵阳县校级期中）关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法,其中正确的是( ) ①在压缩冲程中，是机械能转化为内能②在做功冲程中，是内能转化为机械能 ③只有做功冲程是燃气对外做功④汽油机和柴油机的点火方式相同． A.②③ B．①③ C.②④?D．①②③ 1２．（2015秋?滕州市期中）四冲程汽油机的转速为600r／ｍin,则在每秒钟内，汽油机对外做功的次数为( ） Ａ．300次?B.60０次?C.10次Ｄ．5次
四冲程内燃机 机械原理课程设计说明书
机械原理课程设计说明书 四冲程内燃机设计 院（系）机械工程学院 专业机械工程及自动化 班级××机械工程×班 学生姓名××× 指导老师××× 年月日 课程设计任务书 兹发给×××班学生×××课程设计任务书，内容如下：1．设计题目：四冲程内燃机设计 2．应完成的项目： （1）内燃机机构运动简图1张（A4） （2）内燃机运动分析与动态静力分析图1张（A3） （3）力矩变化曲线图1张（A4） （4）进气凸轮设计图1张（A4） （5）工作循环图1张（A4） （6）计算飞轮转动惯量 （7）计算内燃机功率 （8）编写设计说明书1份 3．参考资料以及说明： （1）机械原理课程设计指导书
（2）机械原理教材 4．本设计任务书于20××年1月4日发出，应于20××年1月15日前完成，然后进行答辩。 指导教师签发201×年12 月31日
课程设计评语： 课程设计总评成绩： 指导教师签字： 201×年1月15日
目录 摘要 (1) 第一章绪论 (2) 1．1 课程设计名称和要求 (2) 1．2 课程设计任务分析 (2) 第二章四冲程内燃机设计 (4) 2．1 机构设计 (4) 2．2 运动分析 (7) 2．3 动态静力分析 (11) 2．4 飞轮转动惯量计算 (16) 2．5 发动机功率计算 (18) 2．6 进排气凸轮设计 (18) 2．7 工作循环分析 (19) 设计小结 (21) 参考文献 (22)
摘要 内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。四冲程内燃机是将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，把曲轴转两圈(720°)，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，驱动从动机械工作，完成一个工作循环的内燃机。本课程设计是对四冲程内燃机的运动过程进行运动分析、动态静力分析，计算飞轮转动惯量、发动机功率等，设计一款四冲程内燃机。 关键词：四冲程内燃机；运动分析；动态静力分析
四冲程内燃机-机械原理课程设计说明书
X X 大学机械原理课程设计说明书四冲程内燃机设计 院（系）机械工程学院 专业机械工程及自动化 班级××机械工程×班 学生姓名××× 指导老师××× 年月日 课程设计任务书
兹发给×××班学生×××课程设计任务书，内容如下： 1．设计题目：四冲程内燃机设计 2．应完成的项目： （1）内燃机机构运动简图1张（A4） （2）内燃机运动分析与动态静力分析图1张（A3） （3）力矩变化曲线图1张（A4） （4）进气凸轮设计图1张（A4） （5）工作循环图1张（A4） （6）计算飞轮转动惯量 （7）计算内燃机功率 （8）编写设计说明书1份 3．参考资料以及说明： （1）机械原理课程设计指导书 （2）机械原理教材 4．本设计任务书于20××年1月4日发出，应于20××年1月15日前完成，然后进行答辩。 指导教师签发201×年12 月31日
课程设计评语： 课程设计总评成绩： 指导教师签字： 201×年1月15日
目录 摘要 (1) 第一章绪论 (2) 1．1 课程设计名称和要求 (2) 1．2 课程设计任务分析 (2) 第二章四冲程内燃机设计 (4) 2．1 机构设计 (4) 2．2 运动分析 (7) 2．3 动态静力分析 (11) 2．4 飞轮转动惯量计算 (16) 2．5 发动机功率计算 (18) 2．6 进排气凸轮设计 (18) 2．7 工作循环分析 (19) 设计小结 (21) 参考文献 (22)
摘要 内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。四冲程内燃机是将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，把曲轴转两圈(720°)，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，驱动从动机械工作，完成一个工作循环的内燃机。本课程设计是对四冲程内燃机的运动过程进行运动分析、动态静力分析，计算飞轮转动惯量、发动机功率等，设计一款四冲程内燃机。 关键词：四冲程内燃机；运动分析；动态静力分析
单缸四冲程柴油机课程设计说明书
单缸四冲程柴油机课程设计说明书
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 (3) 2、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 (8) 3、设计体会 (11) 4、主要参考文献 (11)
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=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。
单缸四冲程柴油机
课程设计说明书 课程名称_______________________ 题目名称_______________________ 专业_______________________ 姓名_______________________ 指导老师_______________________ 年月日 实习（训）报告评语
等级： 评阅人：职称： 年月日 河南工程学院 实习（训）报告
实训目的（内容）： 实习时间：自月日至月日 共天 实习地点： 实习单位： 指导老师：系主任： 目录
一、机构简介与设计数据 1 机构简介(1) 2 设计数据(2) 二、设计内容及方案分析 1 曲柄滑块机构的运动分析（6） 2 曲柄滑块机构的动态静力分析（11） 3 齿轮机构的设计（12） 4 凸轮机构的设计（13） 附：齿轮啮合图的绘制（17） 三、心得体会（21） 四、主要参考文献（22） 一、机构简介与设计数据 1. 机构简介
柴油机（图1，a ）是一种内燃机，它将燃料燃烧时所产生的热能转变为机械能。往复式内燃机的主体机构为曲柄滑块机构，以汽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，汽缸内的压力变化可由示功图(用示功器从汽缸内测得，见图1，b)表出，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作一简单介绍： 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，汽缸内指示压力略低于1大气压力，一般以1大气压力计算，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，如示功图上的b →c 。 膨胀（作功）冲程：在压缩冲程终了时，被压缩的空气温度已超过柴油自燃的温度，因此，在高压下射入的柴油立刻爆炸燃烧，气缸内压力突增至最高点，燃气压力推动活塞下行对外作功，曲柄转角θ=360?→540?，随着燃起的膨胀，汽缸容积增加，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?.排气阀开，废气被驱出，气缸内压力略高于1大气压力，一般亦以1大气压力计算，如图上的b →a 。 进排气阀的启闭是由凸轮机构控制的，图1，a 中y-y 剖面有进排气阀各一只（图中只画了进气凸轮）。凸轮机构是通过曲柄轴O 上的齿轮z 1和凸轮轴O 1上的齿轮z 2来传动的。由于一个工作循环中，曲柄轴转两转而进排气阀各启闭一次，所以齿轮的传动比 21 2 2112=== z z n n i 。
内燃机课程设计6200柴油机曲轴设计动力计算(DOC)
《内燃机学》课程设计设计计算说明书 题目6200柴油机曲轴设计 学院 专业 班级 姓名 学号 指导教师 年月日
目录 1 动力计算 (2) 1.1初始条件 (2) 1.2曲柄连杆机构运动质量的确定 (2) 1.3 P-φ示功图的求取 (3) 1.4往复惯性力P j（α）计算 (3) 1.5总作用力P（α）计算 (4) 1.6活塞侧推力P H（α）计算 (4) 1.7连杆力P C（α）计算 (5) 1.8法向力P N（α）计算 (5) 1.9切向力P T（α）计算 (6) ∑T p计算 (7) 1.10总切向力) (α 1.11曲柄销负荷R B（α）计算 (8) 1.12准确性校核 (9) 2 曲轴设计计算 (10) 2.1曲轴各部尺寸比例 (10) 2.2曲轴船规验算 (11)
1 动力计算 1.1初始条件 母型机参数： 四冲程六缸、废气涡轮增压、不可逆式、直接喷射、压缩空气启动。 D=200mm S=270mm n=600r/min Ne=440kW 增压压力P k =0.241Ma ,压缩比ε=12.5，机械效率ηm =0.85,压缩复热指数n 1=1.37,膨胀复热指数n 2=1.26，Z 点利用系数ξz =0.88，燃烧过量空气系数α=2.0，中冷器出水温度t=250 ,原机配气定时： 进气门开——上死点前60度 进气门关——下死点后40度 排气门开——下死点前40度 排气门关——上死点后60度 行程失效系数可取约0.083。 连杆长L=540mm ，质量为34.76kg ，活塞组质量m=35.76kg ，连杆组质量分配比0.347/0.653，单位曲柄不平衡质量m=48.67kg 。 1.2曲柄连杆机构运动质量的确定 将摆动的连杆用双质量系代替，一部分质量等价到做往复运动的活塞组中，另一部质量等价到做回转运动的曲柄组中，从而可以求出往复质量j m 和连杆组算到大端的质量B m 。由于连杆尺寸并未确定，先按照母型机的连杆质量分配比。 0.347*35.760.347*34.7647.8217()j L m M m kg =+=+= 0.653*0.653*34.7622.6983()B L m m kg === 上式中，M 表示活塞组质量，0.347/0.653为连杆组质量分配比，L m 为连杆质量，质量单位都用kg 。