单缸四冲程柴油机课程设计说明书

机械原理机械原理 课程设计说明书课程设计说明书 设 计 题 目单缸四冲程柴油机 机械原理课程设计 1 目目 录录 目录目录 1、、机构简介与设计数据机构简介与设计数据 2 （1）机构简介 2 （2）设计数据 3 2、、设计内容设计内容及方案分析及方案分析 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、、设计体会设计体会 11 4、、主要参考文献主要参考文献 .11 机械原理课程设计 2 单缸四冲程柴油机单缸四冲程柴油机 1 1、、 机构简介与设计数据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θ0°→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θ180°→ 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θ360°→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θ540°→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 i12n1/n2Z1/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。 机械原理课程设计 3 （2）设计数据 设计数据表设计数据表 1 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经历分析及飞轮转动惯量的确定 符号 H λ LAS2 n1 Dk D G1 G2 G3 Js1 Js2 Js3 δ 单位 mm mm r/min mm N Kg·m2 数据 120 4 80 1500 100 200 210 20 10 0.1 0.05 0.2 1/100 齿轮机构的设计 凸轮机构的设计 Z1 Z2 m α h Φ Φs Φ′ [α] [α]′ mm ° mm ° 22 44 5 20 20 50 10 50 30 75 设计数据表设计数据表 2 2 位置编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 曲柄位置 （°） 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 气缸指示压 力/10 5N·m2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6.5 19.5 35 工作过程 进 气 压 缩 12′ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 375 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 60 25.5 9.5 3 3 2.5 2 1.5 1 1 1 1 1 做 功 排 气 2 2、、 设计内容设计内容及方案分析及方案分析 （（1 1）） 曲柄滑块机构的运动分析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，做机构滑块的位移、速度和加 机械原理课程设计 4 速度运动线图。 曲柄位置图的做法如附图 2 所示，以滑块在上指点是所对应的曲柄位置为起 始位置 （即θ0°） ， 将曲柄圆周按转向分成12 等分分得 12 个位置 1→12， 12′ （θ 375°）为气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 应的各位置。 1 1））设曲柄长度为 r，连杆长度为 l，由已知条件 λl/r4，H（lr）-（l-r）2r120mm 可得r60mm， l240mm按此尺寸做得曲柄滑