机械原理内燃机课程设计
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。
机械原理课程设计单缸
机械原理课程设计单缸一、教学目标本节课旨在让学生了解和掌握单缸机械原理的相关知识，包括其工作原理、结构特点和应用范围。
在知识目标方面，学生需要能够描述单缸内燃机的基本结构，解释其工作原理，并了解其在现代工业中的广泛应用。
技能目标方面，学生应通过实验和实践活动，培养观察、分析问题的能力，以及运用机械原理解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标方面，学生应培养对机械工程的兴趣和好奇心，认识机械原理在现代科技发展中的重要性，从而提高其学习的积极性和主动性。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括单缸内燃机的基本结构、工作原理和应用。
首先，介绍单缸内燃机的组成部分，如气缸、活塞、曲轴等，并讲解各部分的作用和相互关系。
其次，详细讲解单缸内燃机的工作原理，包括吸气、压缩、爆发和排气四个阶段。
最后，介绍单缸内燃机在现代工业中的应用，如汽车、发电机组等。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用多种教学方法。
首先，运用讲授法，为学生系统地讲解单缸内燃机的结构、原理和应用。
其次，采用讨论法，引导学生分组讨论单缸内燃机的工作过程，以及其在实际生活中的应用。
再次，运用案例分析法，分析一些典型的单缸内燃机故障案例，让学生学会运用机械原理解决问题。
最后，通过实验法，让学生亲自动手进行单缸内燃机的拆装和调试，增强其实践操作能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学，我们将准备以下教学资源：教材《机械原理》，用于为学生提供系统性的理论知识；参考书《内燃机原理与应用》，为学生提供更深入的背景知识；多媒体教学课件，以图文并茂的形式展示单缸内燃机的结构和工作原理；实验设备，包括单缸内燃机模型、工具等，让学生能够亲身体验和操作。
此外，还将利用网络资源，如相关视频、论文等，为学生提供更多的学习资料和信息。
五、教学评估本节课的评估方式将采用多元化的形式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括：平时表现，占30%，主要评估学生的课堂参与度、提问回答等；作业，占20%，主要评估学生的理解能力和实践能力；小测验，占20%，主要评估学生的知识掌握程度；实验报告，占15%，主要评估学生的实验操作能力和分析问题的能力；期末考试，占15%，全面考察学生的知识掌握和应用能力。
机械原理课程设计任务书-单缸四冲程内燃机
机械原理课程设计任务书
设计题目：单缸四冲程内燃机一、已知条件：
在图示的单缸四冲程内燃机中
活塞行程H
连杆与曲柄长度之比λ
曲轴转速
n
1
曲轴正时齿轮齿数
z
1
凸轮轴正时齿轮齿数
z
2
正时齿轮模数m
正时齿轮压力角α
气门推杆升程h
进气凸轮推程运动角Φ
进气凸轮远程休止角
Φ
s
进气凸轮回程运动角Φ'
进气凸轮推程许用压力角[]α
进气凸轮回程许用压力角[]'α
具体数值见下表：
进气门推杆的运动规律如下图所示：
二、设计任务
1.根据已知条件，要求完成如下设计任务：
●确定曲柄滑块机构杆件尺寸，绘制机构运动简图；利用图解法分
析机构的三个瞬时位置（用图纸绘制，与设计说明书一起上交）●计算齿轮机各部分参数。
●画出凸轮理论轮廓曲线和实际轮廓曲线
2．完成设计计算说明书一份（不少于3000字），内容包括：
●设计说明书封面
●目录
●机构简介与设计数据
●设计内容及方案分析
●设计体会
●主要参考文献
三、课程设计进程安排
本课程设计共计一周（五天），时间分配见下表。
内燃机的课程设计
内燃机的课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解内燃机的基本结构、工作原理及其在交通工具中的应用。
2. 掌握内燃机的四个冲程（进气、压缩、做功、排气）及其能量转换过程。
3. 理解内燃机的热效率、功率等性能指标，并学会如何提高内燃机的效率。
技能目标：1. 能够运用所学的内燃机知识，分析实际内燃机运行中可能存在的问题，并提出改进措施。
2. 学会使用简单工具进行内燃机的拆装和组装，提高动手实践能力。
3. 能够运用数学和物理知识，对内燃机的性能进行初步计算和评估。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对内燃机及相关技术的兴趣，激发创新意识，增强探索精神。
2. 增强学生的环保意识，认识到内燃机排放对环境的影响，关注新能源技术的发展。
3. 培养学生团队合作意识，学会在团队中发挥个人作用，共同完成任务。
课程性质：本课程为初中物理学科的教学内容，侧重于内燃机的基础知识和实践技能的传授。
学生特点：初中生具有较强的求知欲和好奇心，动手实践能力逐渐提高，但理论知识掌握程度有限。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的内燃机知识水平和实践能力。
在教学过程中，关注学生的学习进度，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。
通过有效的教学设计和评估，帮助学生将课程目标分解为具体的学习成果。
二、教学内容1. 内燃机概述- 内燃机的定义、类型及应用- 内燃机的发展简史2. 内燃机的结构与工作原理- 内燃机的四个冲程：进气、压缩、做功、排气- 内燃机的关键部件：气缸、活塞、连杆、曲轴、配气机构等- 内燃机的能量转换过程3. 内燃机的性能指标- 热效率、功率、扭矩等基本概念- 影响内燃机性能的因素- 提高内燃机性能的方法4. 内燃机的实际应用- 内燃机在交通工具中的应用案例- 内燃机在非交通工具领域的应用5. 内燃机的环保问题及新能源技术- 内燃机排放污染物的种类及危害- 环保内燃机技术及新能源技术简介6. 内燃机的拆装与组装实践- 内燃机的拆装与组装步骤- 安全操作规程及注意事项教学内容安排与进度：第1-2周：内燃机概述、结构与工作原理第3-4周：内燃机的性能指标、实际应用第5-6周：内燃机的环保问题及新能源技术第7-8周：内燃机的拆装与组装实践教学内容与课本关联性：教学内容紧密结合课本，按照教材章节顺序进行教学，确保学生能够系统地掌握内燃机相关知识。
内燃机原理教学设计
内燃机原理教学设计引言内燃机是机械专业必修的基础课程之一，掌握内燃机的原理和工作方式对于机械专业的同学来说至关重要。
本文将从教学目标、内容、方法和评估四个方面，设计一节内燃机原理的教学课程。
教学目标本节课程的主要教学目标如下：1.理解内燃机的基本概念和组成部分；2.了解内燃机的工作原理和工作循环；3.熟悉内燃机的分类和特点；4.掌握内燃机的性能参数计算方法；5.熟练掌握内燃机的故障诊断和维修方法。
教学内容第一部分：内燃机基础知识1.内燃机的基本概念和组成部分；2.内燃机的工作原理和工作循环；3.内燃机的分类和特点。
第二部分：内燃机性能参数计算1.内燃机的热力循环过程；2.内燃机的性能参数计算方法；3.内燃机的优化设计原则。
第三部分：内燃机维修与故障诊断1.内燃机的故障分类和诊断方法；2.内燃机的维护和保养方法；3.内燃机故障的排查和排除方法。
教学方法本节课程将采用多种教学方法，包括讲授、实验演示和案例分析等。
讲授在教学讲义中，详细介绍内燃机的基础知识、性能参数计算和故障维修等内容。
实验演示通过实验演示，让学生亲身体验内燃机的工作原理和计算方法。
实验设备包括内燃机实验台、热力循环实验仪和排放测试仪等。
案例分析通过案例分析，让学生学会应用所学知识解决实际问题。
案例包括内燃机的优化设计、故障排查、排放控制等。
教学评估教学评估主要采用考试评估和实验评估两种方式。
考试评估考试内容包括选择题、填空题和计算题等，旨在考察学生对内燃机的基础知识、性能参数计算和故障维修等方面的掌握程度。
实验评估实验评估主要考察学生在实验过程中的操作技能和实验报告撰写能力。
评估内容包括实验操作过程、实验结果记录和实验报告撰写等方面。
结论通过本节课程的教学设计，学生将能够全面了解内燃机的基础知识、性能参数计算和故障维修等方面，提高实践能力和解决实际问题的能力。
同时，教学评估也将为教师提供有效的教学反馈和课程改进建议。
内燃机设计课程设计
内燃机设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解内燃机的基本结构和工作原理；2. 掌握内燃机设计的基本要求和关键技术；3. 了解内燃机发展历程及未来发展趋势；4. 掌握内燃机性能评价的主要指标。
技能目标：1. 能够运用所学知识进行内燃机设计方案的分析与比较；2. 能够独立完成内燃机主要部件的设计与计算；3. 能够运用CAD软件进行内燃机零部件的绘制；4. 能够撰写内燃机设计报告并进行展示。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对内燃机设计及制造工艺的热爱，增强职业素养；2. 培养学生团队协作精神，提高沟通与表达能力；3. 增强学生环保意识，关注内燃机排放及能源问题；4. 激发学生创新意识，培养敢于挑战、勇攀科技高峰的精神。
课程性质分析：本课程为高年级专业课，要求学生具备一定的机械基础知识和工程实践能力。
学生特点分析：学生具备一定的自主学习能力和团队合作意识，对内燃机设计有一定了解，但实践能力有待提高。
教学要求：结合课程特点和学生实际，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。
二、教学内容1. 内燃机基本原理：讲解内燃机的四大冲程、燃烧过程、能量转换等基本原理，对应教材第一章内容。
2. 内燃机结构设计：介绍内燃机主要部件的结构设计，包括气缸、活塞、连杆、曲轴、配气机构等，对应教材第二章内容。
3. 内燃机性能评价：分析内燃机的性能指标，如功率、扭矩、燃油消耗率等，以及影响性能的因素，对应教材第三章内容。
4. 内燃机设计方法：讲解内燃机设计的基本流程、设计方法和设计规范，对应教材第四章内容。
5. 内燃机零部件设计与计算：深入探讨内燃机主要零部件的设计与计算方法，包括强度计算、刚度计算等，对应教材第五章内容。
6. 内燃机CAD软件应用：教授CAD软件在内燃机设计中的应用，如二维绘图、三维建模、装配体设计等，对应教材第六章内容。
7. 内燃机设计实例分析：分析典型内燃机设计案例，使学生掌握实际设计过程中的关键技术，对应教材第七章内容。
四冲程内燃机课程设计
点
（m/s）
（m/s）
（m/s）
（rad/s）
A0
……
5）同理，画出15个位置的加速度多边形，求出 的数值，并将方法和结果在说明书中说明和列表。（不同的图可用不同的比例，注明即可）
表二机构各点加速度表
点
(m/s2)
……
A0
……
6）在图纸的右侧绘制15个点的位移曲线、速度曲线和加速度曲线图。
55
1.07
160
120
180
660
1/90
组10
360
195
60
1.08
170
130
190
670
1/80
组11
380
200
65
1.09
180
140
200
680
1/80
附表1续：各组初始数据
单位：mm
分组
凸轮Ⅰ（进气）
凸轮Ⅱ（排气）
h1
e1
r0min
ω
h2
e2
r0min
ω
组1
6
5
50
8
0
54
组2
7
0
7.飞轮转动惯量的确定
在本课程设计中，决定飞轮的转动惯量时，不考虑机构各构件的质量和转动惯量。
1）求出图8-b中下列各单元的面积（以Mr为界）：
、 、 、 、 、 、
在阻抗力矩曲线之上的面积表示盈功，在阻抗力矩曲线之下面积表示亏功。
盈功为正，亏功为负值。
2）根据上面各单元的面积求相应的功
3）求出在各个位置上功的累积变化量
注意：
严格按比例绘制（推荐1：4）
机械原理课程设计单缸
机械原理课程设计单缸一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解和掌握单缸内燃机的工作原理和基本结构，培养学生运用机械原理分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：使学生了解单缸内燃机的构造、工作原理及其在实际中的应用；掌握内燃机的四冲程、能量转换和效率计算等基本知识。
2.技能目标：培养学生运用所学知识分析、解决实际问题的能力；能够绘制简单的单缸内燃机结构图，并进行简要的性能分析。
3.情感态度价值观目标：激发学生对机械原理和内燃机的兴趣，培养学生的创新精神和团队合作意识，使学生在学习过程中体验到科技改变生活的魅力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.单缸内燃机的结构与工作原理：介绍内燃机的四大组成部分——气缸、活塞、曲轴和飞轮，以及四冲程的作用和顺序。
2.内燃机的能量转换与效率计算：讲解内燃机在工作过程中能量的转换和损失，以及热机效率的计算方法。
3.单缸内燃机在实际中的应用：通过实例分析，使学生了解单缸内燃机在汽车、柴油机等领域的应用。
4.绘制单缸内燃机结构图：培养学生动手能力，让学生独立或合作绘制单缸内燃机结构图，并进行简要的性能分析。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用以下几种教学方法：1.讲授法：教师讲解内燃机的结构、工作原理、能量转换和效率计算等基本知识。
2.案例分析法：通过分析实际应用案例，使学生了解单缸内燃机在现实生活中的重要作用。
3.实验法：学生进行内燃机模型实验，使学生直观地感受内燃机的工作过程。
4.讨论法：鼓励学生在课堂上提问、发表见解，培养学生的团队合作精神和批判性思维。
四、教学资源为了支持本节课的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用符合课程标准的教材，为学生提供系统、科学的学习材料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备内燃机模型、实验器材等，为学生提供实践操作的机会。
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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');ylabel('位移');5.凸轮的轮廓线源程序：e=5; %凸轮的偏心距r=35; %凸轮的基圆半径r1=5; %滚子的半径s0=sqrt(r^2-e^2); %区间分段x1=50;x2=55;x3=105;x4=360;w=pi*650/60; %凸轮的角速度u=0:0.05:360;s1=(4*(1-cos(pi*u/50))).*(0<=u & u<x1); %凸轮推程运动阶段v1=pi*8.*sin(pi*u/50).*(0<=u & u<x1);dx1=((v1-e).*sin(u*pi/180)+(s0+s1).*cos(u*pi/180)).*(0<=u & u<x1);dy1=((v1-e).*cos(u*pi/180)-(s0+s1).*sin(u*pi/180)).*(0<=u & u<x1);X1=((s0+s1).*sin(u*pi/180)+e*cos(u*pi/180)).*(0<=u &u<x1);Y1=((s0+s1).*cos(u*pi/180)-e*sin(u*pi/180)).*(0<=u &u<x1);XS1=X1-r1*dy1./sqrt(dx1.^2+dy1.^2);YS1=Y1+r1*dx1./sqrt(dx1.^2+dy1.^2);s2=8; %远休止阶段v2=0;dx2=((v2-e).*sin(u*pi/180)+(s0+s2).*cos(u*pi/180)).*(x1<= u & u<x2);dy2=((v2-e).*cos(u*pi/180)-(s0+s2).*sin(u*pi/180)).*(x1<= u & u<x2);X2=((s0+s2)*sin(u*pi/180)+e.*cos(u*pi/180)).*(x1<=u &u<x2);Y2=((s0+s2)*cos(u*pi/180)-e.*sin(u*pi/180)).*(x1<=u &u<x2);XS2=X2-r1*dy2./sqrt(dx2.^2+dy2.^2);YS2=Y2+r1*dx2./sqrt(dx2.^2+dy2.^2);s3=4*(1+cos(pi*(u-x2)/50)).*(x2<=u&u<x3); %凸轮回程阶段v3=-pi*8.*sin(pi*(u-x2)/50).*(x2<=u&u<x3);dx3=((v3-e).*sin(u*pi/180)+(s0+s3).*cos(u*pi/180)).*(x2<= u&u<x3);dy3=((v3-e).*cos(u*pi/180)-(s0+s3).*sin(u*pi/180)).*(x2<= u&u<x3);X3=((s0+s3).*sin(u*pi/180)+e.*cos(u*pi/180)).*(x2<=u&u<x3 );Y3=((s0+s3).*cos(u*pi/180)-e.*sin(u*pi/180)).*(x2<=u&u<x3 );XS3=X3-r1*dy3./sqrt(dx3.^2+dy3.^2);YS3=Y3+r1*dx3./sqrt(dx3.^2+dy3.^2);%近休止阶段v4=0;s4=0;dx4=((v4-e).*sin(u*pi/180)+(s0+s4).*cos(u*pi/180)).*(x3<= u&u<x4);dy4=((v4-e).*cos(u*pi/180)-(s0+s4).*sin(u*pi/180)).*(x3<= u&u<x4);X4=(s0*sin(u*pi/180)+e.*cos(u*pi/180)).*(x3<=u & u<=x4); Y4=(s0*cos(u*pi/180)-e.*sin(u*pi/180)).*(x3<=u & u<=x4);XS4=X4-r1*dy4./sqrt(dx4.^2+dy4.^2);YS4=Y4+r1*dx4./sqrt(dx4.^2+dy4.^2);X=X1+X2+X3+X4; %合并分段函数Y=Y1+Y2+Y3+Y4;plot(X,Y,'--',XS1,YS1,'r',XS2,YS2,'r',XS3,YS3,'r',XS4,YS4 ,'r');title('凸轮理论轮廓线和实际轮廓线的比较');xlabel('X');ylabel('Y');6.凸轮的理论轮廓线的部分数据：X 5 8.017 11.072 14.222 17.492 20.862 24.26927.608 30.748 33.549 35.879 37.797 39.25940.067 40.230 39.812 38.922 37.698 36.29034.834 33.439 32.167 30.842 29.282 27.50025.508 23.323 20.959 18.437 15.774 12.99010.108 7.149 4.136 1.091 -1.962 -5.000 -8.000-10.939 -13.795 -16.546 -19.171 -21.651 -23.965-26.097 -28.030 -29.750 -31.244 -32.500 -33.509-34.262 -34.755 -34.983 -34.945 -34.641 -34.073-33.247 -32.167 -30.842 -29.282 -27.500 -25.508-23.323 -20.959 -18.437 -15.774 -12.990 -10.108-7.149 -4.136 -1.091 1.962 5.000Y34.641 34.268 33.999 33.759 33.439 32.90832.035 30.711 28.866 26.478 23.579 20.36216.892 13.166 9.322 5.491 1.786 -1.721 -5.000-8.067 -10.973 -13.795 -16.546 -19.171 -21.651-23.965 -26.097 -28.030 -29.750 -31.244 -32.500-33.509 -34.262 -34.755 -34.983 -34.945 -34.641-34.073 -33.247 -32.167 -30.842 -29.282 -27.500-25.508 -23.323 -20.959 -18.437 -15.774 -12.990-10.108 -7.149 -4.136 -1.091 1.962 5.000 8.00010.939 13.795 16.546 19.171 21.651 23.96526.097 28.030 29.750 31.244 32.500 33.50934.262 34.755 34.983 34.945 34.6417.凸轮实际轮廓线的数据(略)。