单缸四冲程柴油机.docx

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成绩
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****训）报告评语
等级：
评阅人：职称：
年月日
河南工程学院
实****训）报告
实训目的（内容）：
实****时间：自月日至月日
共天
实****地点：
实****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

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z1和凸轮轴O1上的齿轮z2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。
图1
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作功的，其余的三个冲程则需依靠机械的惯性带动。因此，曲柄所受的驱动力不是均匀的，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（图上未画）。

见表1，2，3。
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
要求设计曲柄滑块机构，绘制机构运动简图，作机构三个位置的加速度和加速度多边形，并作出滑块的运动线图。以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上（参考图例1）。
设计内容
曲柄滑块机构的运动分析
曲柄滑块机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定
符号
H
?
lAs2
l04B
n1
Dh
D
G1
G2
G3
Js1
Js2
J01
?
单位
mm
mm
r/min
mm
N
kgm2
数据
120
4
80
540
1500
100
200
210
20
10



1/100
齿轮机构设计
凸轮机构设计
Z1
Z1
m
?
h
?
?s
?′
[?]
[a′]
mm
°
mm
°
22
44
5
20
20
50
10
50
30
75
表1
图2
曲柄位置图的作法如图2所示，以滑块在上止点时所对应的曲柄位置为起始位置（即θ=0?），将曲柄圆周按转向分成十二等分得12个位置1→12，12?(θ=375?)为汽缸指示压力达最大值时所对应的曲柄位置，13→24为曲柄第二转时对应各位置。
2）曲柄滑块机构的动态静力分析
已知机构各构件的重量G，绕重心轴的转动惯量JS,活塞直径DA，示功图数据（表2）以及运动分析所得的各运动参数。
要求确定机构两个位置（同运动分析）的各运动副反力及曲柄上的平衡力矩My。以上内容作在运动分析的同一张图纸上（参考图例1）。
3）飞轮设计
已知机