单缸四冲程柴油机机构设计机械原理课程设计-图文
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。
单缸四冲程柴油机课程设计说明书86220
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.（2）设计数据2、设计内容及方案分析（1）曲柄滑块机构的运动分析已知：活塞冲程H,连杆与曲柄长度之比λ，曲柄每分钟转数n1。
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。
机械原理课程设计指导书(四冲程)讲解
机械原理课程设计指导书四冲程内燃机设计一．设计任务（共需要A1、A2、A3各1张，A3网格纸1张，A4两张）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b4.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；●组内成员分工见附表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*=C2Z ='2Z =14； 3Z ='3Z =72 ；1Z =362. 计算连杆及曲柄的长度设曲柄长度为r 、连杆的长度为l ，活塞行程Hr l OB -=∴I （极限位置1）r l OB += （极限位置2）11180+-︒=K K θ θ∴ 可求θsin 2HCB R I ==22)()(CE OC OE -==22)()(DE CD OC -- =22)cos (e R R --θ)1()(22----------------+=+e OF r l2H OE OF += OCOE1sin -=α θαδ-=)2(2sin2-------------------=-δR r l联立（1）、（2）式求解，可求出连杆的长度l 及曲柄的长度r 。
单缸四冲程柴油机课程设计
单缸四冲程柴油机课程设计引言：柴油机是一种内燃机，通过燃烧柴油燃料产生动力，用于驱动机械设备。
单缸四冲程柴油机是一种常见的柴油机型号，具有结构简单、运行稳定等特点。
本课程设计将围绕单缸四冲程柴油机展开，包括其结构、工作原理、性能参数和调整方法等内容。
一、单缸四冲程柴油机的结构单缸四冲程柴油机由气缸、活塞、曲轴、连杆、进气门、排气门、燃油喷射泵等组成。
其中，气缸是柴油机的主要部件，负责容纳活塞和燃烧室。
活塞通过连杆与曲轴相连，将往复运动转化为旋转运动。
进气门和排气门分别负责柴油机的进气和排气过程。
燃油喷射泵则负责将燃油喷射到燃烧室中。
二、单缸四冲程柴油机的工作原理单缸四冲程柴油机的工作过程包括进气、压缩、燃烧和排气四个冲程。
具体过程如下：1. 进气冲程：曲轴旋转，活塞向下运动，气缸内形成负压，进气门打开，新鲜空气通过进气道进入燃烧室。
2. 压缩冲程：活塞向上运动，气缸内的空气被压缩，进气门关闭。
3. 燃烧冲程：活塞接近上止点时，燃油喷射泵将燃油喷射到燃烧室中，与高温高压的空气混合并燃烧，产生高温高压气体推动活塞向下运动。
4. 排气冲程：活塞再次向上运动，排气门打开，废气通过排气道排出气缸。
三、单缸四冲程柴油机的性能参数单缸四冲程柴油机的性能参数包括功率、扭矩、燃油消耗率和排放等。
其中，功率是柴油机输出的动力大小，通常用千瓦（kW）表示；扭矩是柴油机输出的转矩大小，通常用牛·米（N·m）表示；燃油消耗率是柴油机每单位功率输出所消耗的燃油量，通常用克/千瓦小时（g/kWh）表示；排放是指柴油机在工作过程中排放的废气中的污染物含量，如氮氧化物、颗粒物等。
四、单缸四冲程柴油机的调整方法为了保证单缸四冲程柴油机的正常运行，需要对其进行调整。
常见的调整方法包括：1. 燃油喷射量的调整：通过调整燃油喷射泵的工作参数，控制燃油喷射量，以达到最佳的燃烧效果。
2. 气缸压缩比的调整：通过更换气缸垫片或调整活塞运动幅度，改变气缸的压缩比，以提高柴油机的功率和燃烧效率。
机械原理课程设计四冲程内燃机设计(课堂PPT)
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（4）说明书要求
➢ 说明书不得涂改
➢ 说明书要有封面、任务书、评语、目录、正文、 及参考资料等
➢ 封面、任务书、评语三项打印外，其余统一用 A4纸手写。
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（5）所有图纸要叠好（按4号图纸的大 小），连同说明书一起装在档案袋内。
（6）按规定时间来答辩。
（7）齿轮传动要按照无根切条件考虑。 (采用变位齿轮)
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6.动态静力分析
6.1 概念:动态静力分析－根据理论力学中所讲的 达朗伯原理，将惯性力视为一般外力加在构件 上，仍可采用静力学方法对其进行受力分析。 这样的力分析称为动态静力分析。
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➢ 惯性力
r PI mgas
m构件的质量
as 构件质心s的加速度
➢ 惯性力偶矩
MI Js
Js构 件 对 于 其 质 心 轴 的 转 动 惯 量
Z2=Z2’=14；Z3=Z3’=72；Z1=36
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四、课程设计的步骤
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1. 机构设计
按照行程速比系数 K及已知尺寸决定机 构的主要尺寸，并绘 出机构运动简图（4号 图纸）。
（凸轮要计算出安装 角后才画在该图上）
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2、选定长度比例尺作出连杆机构的位置图
以活塞在最高位置时为、 起 点，将曲柄回转一周按顺时
➢ 每个教室，在黑板的右下角，按座位写上名字， 以便教师点名。无故缺席、按学生手册规定处 理。
➢ 课程设计成绩的评定，与遵守纪律情况、图面
质量、说明书质量、运动方案是否合理、答辩
等因素有关。
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（2）每位同学都要独立完成自己的设计任务。
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-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIANX 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。
机械原理课程设计任务书--单缸四冲程柴油机齿轮机构设计.
机械原理课程设计任务书（五）姓名杨军 ___________ 专业液压传动与控制班级液压 09 —— 1 ______________ 学号 0907240121已知： 齿轮齿数 乙=22, Z 2 =44, m = 5 mm ,分度圆压力角:一 20° ;齿轮为正常齿制，在闭式的润滑油池中工作。
四、要求：1） 用C 语言编程序，选择两轮变位系数，计算齿轮各部 分尺寸。
2） 用2号图纸绘制齿轮传动的啮合图。
3） 编写说明书一份。
指导教师：郝志勇、席本强 开始日期：2011 年6 月26 日 完成日期：2011 年6月30 日、设计题目：单缸四冲程柴油机齿轮机构设计 、系统简图：目录1、设计题目及参数 (2)2、数学模型地建立 (2)3、程序框图 (6)4、程序清单及结果 (7)5、设计总结 (18)6、参考文献 (19)，、设计题目及参数已知：齿轮齿数乙=22,Z2=44,m=5mm分度圆压力角a =20 齿轮为正常齿轮，在闭式的润滑油池中工作。
要求：1用C语言编写程序，选择两轮变位系数，计算齿轮各部分尺寸。
2）绘制柴油机机构运动简图3）编写说明书一份。
】、数学模型的建立d2s 而n.3DrF呈冲2「BS3）IA带轮(a/5+1 ) 5;inv ： =2tan ：(咅 x 2)/(zz 2) inv ：;z min 二 2h ：：17sin :X 1 min = h a (z min-Z 1 ) / Z minX 2min _ h a (z min _ z 2 ) / z min(inva -inva"/ +z 2)X i X 25.齿轮基本参数:(注: 模数:1. 实际中心距a •的确定：…T ； a=2. 啮合角：■cosc r^Z^I cosO ；2 g "3. 分配变位系数4.中心距变动系数y=( a - a )/m ；mr) m=5压力角: 二=20齿数: z i =22Z 2=44齿顶高系数:a九0齿根高系数: c：=0.25传动比：i = z2 / 乙齿顶高变动系数：二=x1 -• x2 - y分度圆直径；d1 = mzi d2二mz2 基圆直径；d b1 = mz1 cos.：：d b2 =mz2cos：齿顶咼：h ai =m(h a & -匚)h a2 訥仇 * -二)齿根高：h f1 =m(h a c —xjh f2 二m(h a c -X2)齿顶圆直径：d a1 二d1 2h a1d a2 "2 2h a2齿根圆直径；d f1 二d〔— 2h f 1 d f2 "2 - 2h f2节圆直径：cos ad1 =d1-COSG cos a d2 二d2cos。
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单缸四冲程柴油机机构设计机械原理课程设计-图文
机械原理课程设计
说明书
设计题目：单缸四冲程柴油机机构设计
学院：机电工程学院专业：车辆工程班级：S1
学号：2022126849设计者：黄通尧指导教师：王洪波
提交日期：二○一四年七月
1、机构简介
柴油机是内燃机的一种，如图1所示。
它将柴油燃烧时所产生的热能
转变为机械能。
往复式内燃机的主运动机构是曲柄滑块机构，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。
图1柴油机机构简图及示功图
四冲程内燃机是以活塞在气缸内往复移动四次（对应于曲柄轴转两转）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用示功器或压
力传感器从气缸内测得，然后将压力与活塞位移的关系绘成曲线图，称为
示功图，见图1（b）。
现将四冲程柴油机的压力变化关系作一粗略介绍：
=0°—180°，进气阀开启，空气进入气缸。
汽缸内
指示压力略低于1个大气压，一般可以1个大气压来计算。
进气结束时，进气阀关闭。
如示功图上的a一b段。
=180°—360°，将进入气缸的空气压缩。
随着活塞
的上移气缸内压力不断升高。
如示功图上的b一c段。
膨胀冲程：在压缩冲程结束前，被压缩空气的温度已超过柴油的自燃温度。
因此当高压油泵将柴油喷进燃烧室时，呈雾状细滴的柴油与高温空气相接触，立即爆炸燃烧，使气缸内的压力骤增至最高点。
燃气产生的高压推动活塞下行，通过连杆带动曲柄旋转对外作功。
对应曲柄转=360°—540°，随着燃气的膨胀活塞下行气缸容积增大，气缸内压力逐渐降低，如示功图上c—d段。
排气冲程：排气阀开启，活塞上行将废气排出。
气缸内压力略高于1个大气压，一般亦以一个大气压计算。
对应
=540°—720°，如示功图上d—a段。
进、排气阀的开启是通过凸轮机构控制的。
凸轮机构是通过曲柄轴上的齿轮Z1和凸轮轴上的齿轮Z2来传动的。
这一对齿轮称为正时齿轮，由于一个工作循环中，曲柄轴转动两周而进、排气阀各开启一次，所以正时齿轮的传动比为i12=2。
由上可知，在一个工作循环的四个冲程中只有一个冲程是作功的，其余三个冲程都要依靠机械的惯性来带动、要消耗功的。
因此曲柄会由于驱动力的不均匀而引起速度波动。
为了减小速度波动，曲柄轴上应加装飞轮来进行调速。
2、已知数据
已知数据表
13012601390141201进气164803175102.5185402515016180150凸轮机构设计°[][a′]10503075721018910111236035240270300330116.519.5压缩195701.5202122232472016006306606901111排气3、设计内容（1）曲柄滑块机构的运动分析
mmm1）根据已知数据，取μL0.001l
（以大图为准，这里只是示意），画机构运动简图。
2）运动分析
设曲柄长为L1，连杆长为L2，由表，λ=1/L1=4,H=(L1+L2)-(L1-
L2)=120mm.得L1=60mm，
L2=240mm。
速度分析：
vBvAvBA
（22未知）大小？1L12L方向竖直⊥OA⊥BA
m/μv0.1，根据矢量方程式，mm
作机构各点的速度图，及滑块B
的速度线图。
由图可得，v7Bμvlpb3.68m/7vBA，
2l34.2rad/abv12Bμvlpb0，
vBA1239.27rad/2lab
加速度分析：aBaAaanBAtBAm/2,μa10，
mm2大小？12L12L2？
方向竖直→OA→BA⊥AB
m/2根据矢量方程式，取μa10作机构各点加速度图及滑块的加速度
线图。
mm由图及速度影像法可得，
7''aBp'b'μa1086m/2,a12μa1850m/2Bpb72'2122'2ap2μa1290m/,ap
2μa1600m/'a7位置加速度图
''bb''p
p'
a'2b''
（2）B点运动曲线绘制
由计算数据画B点的速度和加速度图，再由数值积分方法划出位移图。
（3）导杆机构的动态静力分析（1）受力分析
取μL0.001
Rm，作2-3和1的力的示力体
mmP'PR43'R43pi3G3pi3G3G2Mi2Mi2G2Rn12t12（2）计算活塞上的气体压力22πDh'12πDh785.4N，P27489NR12P7p12pi44'7i(3)求作用于构件上
的惯性力
12pi7ma2580N,pN22i2m2a23200271212Mi7J152.1N,MJ0cic2271212pi7 ma1086N,pma3700N3Bi333Bnt
RR1212把作用在构件2上的反力R分解为和
12取MBtt=0，7位置，R12lABMi2G2h1μLpi2h2μ0,R12574.1N
t12位置，R120
力分析：
R34PG3pi3G2pi2RRR23pi2G2R12R14G1R21大小√√√√√√？？
√√√？√√方向√√√√√√√√？√√√？√√
NN12μ10020由力的矢量方程式，作力的多边形，取μ7,，PPmmmmR43R347位置力多边形
以构件1为示力体，（构件1的重力忽略不计），取
12求出M710.2N（顺时针），M0。
yynt't12n12R41G3Ppi3'pi3R12pR41R12R12G2G3PPi2'R21R12G1R21R14pi2( G2)R14G1F0,求出R，再由M0=0，
4、选作一题飞轮设计：方案Ⅳ
drW,drWma某
飞轮转动惯量的确定
J900Wma某0.494kgm2Fπ2n2[]
飞轮尺寸的确定
2GAD4gJFG4gJF19.78NA2D
GA6.2972HmbπDrr
5、设计心得体会
经过两周的奋战我们的课程设计终于完成了，在这次课程设计中我学到得不仅是专业的知识，还有的是如何进行团队的合作，因为任何一个作
品都不可能由单独某一个人来完成，它必然是团队成员的细致分工完成某一小部分，然后在将所有的部分紧密的结合起来，并认真调试它们之间的运动关系之后形成一个完美的作品。
在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。
在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解…..也许很多问题没有想象中的那么复杂,关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧的心态,因为我们的出发点都是一致的。
经过这次课程设计我们学到了很多课本上没有的东西，它对我们今后的生活和工作都有很大的帮助，所以，这次的课程设计不仅仅有汗水和艰辛，更的是苦后的甘甜。