机械原理课程设计指导书(四冲程).doc

机械原理课程设计指导书四冲程内燃机设计一． 已知条件： 在图示的四冲程内燃机中活塞行程 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 至A点的距离 = 系 数 (mm)曲柄重量 = (N)连杆重量 = (N)活塞重量 = (N)连杆通过质心轴的转动惯性半径 = 系数(m)曲柄的转速 n1= (rpm)发动机的许用速度不均匀系数 []=曲柄不平衡的重心到O点的距离 = （mm）开放提前角： 进气门：-10°；排气门： -32°齿轮参数： m=3.5（mm）； =20°；=1==14； ==72 ；=36 示功图见P10图2所示。

二． 设计任务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）凸轮要计算出装角后才画在该图上）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针方向分为十二等分，然后找出活塞在最低位置时和活塞速度为最大时的曲柄位置（即曲柄旋转一周共分十五个位置）并作出机构各位置时的机构位置图，求出滑快的相对位移3. 作出机构15个位置的速度多边形求出这15个位置的、、、ω2的数值，并列表表示表一）4. 作出机构的15个位置的加速度多边形求出15个位置的 、 、 、 、 、 的数值，并列表表示表二）5.用直角坐标作滑快B点的位移曲线=（），速度曲线及加速度曲线把以上2、3、4、5作在一张2号图纸上）6. 动态静力分析（1号图纸） 求出机构在各位置时各运动副的反力及应加于曲柄OA的平衡力矩 ，并用速度多边形杠杆法检验每人完成五个位置）各种数据均要列表表示：（1） 将各个位置的、、等数值列于表三2） 列出各个位置的的计算公式，并计算出其数值3） 将各个位置的、、、、、等数值列于表四4） 将各个位置的、等数值列于表五（5） 将各个位置的、、等数值列于表六（6） 将与进行比较，计算出它们的误差，把结果列于表七。

7. 用直角坐标作出=（）曲线用方格纸绘制） （统一用“动态静力分析”所求得的值）8. 计算当不考虑机构各构件的质量和转动惯量时的飞轮转动惯量9. 计算发动机功率10. 对曲柄滑快机构进行机构部分平衡（平衡A点的质量）11. 用解析法设计凸轮Ⅱ的实际轮廓曲线建立凸轮轮廓的数学模型，写出程序设计框图，编写程序，要有简短的程序说明及变量符号说明，上机计算并打印结果（包括凸轮轮廓曲线）12. 绘制内燃机的工作循环图（4号图纸）根据工作循环图及曲柄的位置，求出凸轮的安装角，把凸轮画在机构运动简图上13. 最后，将设计过程写成20页左右的详细说明书三． 设计步骤及注意问题1.求连杆及曲柄的长度设连杆的长度为l、曲柄长度为 可求 = =联立（1）、（2）式求解，可求出连杆的长度l及曲柄的长度r.2.曲柄回转一周共分为15个位置当活塞在最高位置时为起点，曲柄A点的编号为A点开始，顺时针方向把圆等分为12等分，得A……，等点当滑快在最低位置时，曲柄上A 点的编号为 可近似认为，当曲柄在OA和OA位置时，滑快B的速度为最大值 注：括号内的编号在分析力时才使用。

3.动态静力分析步骤（1） 计算活塞上的气体压力 （N）F—活塞的面积（cm）(2) 求作用于构件上的惯性力 = （N） （N）（3） 出活塞上受力的大小及方向（4） 把作用在构件2上的反力R分解为和取=0，求出（5） 以构件2、3为示力体，取求出和（6） 以构件3为示力体，取求出（7） 以构件1为示力体，（构件1的重力忽略不计），取求出，再由=0，求出8） 用茹可斯基杠杆法，把速度多边形转90°，把所有外力平移到速度多边形的相应点上，取=0求出，并与值进行比较9） 用一张4号图纸大小的方格纸作出=（）曲线4.飞轮转动惯量的确定（2） 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3） 把=（）曲线作为=（）曲线（驱动力矩曲线）规定：当与的方向一致时为负，画在横坐标的下方当与的方向相反时为正，画在横坐标的上方在本课程设计中，的方向为顺时针）（4） 以的平均值作为阻抗力矩（常数）这是因为在周期性的速度波动中，一个波动周期内的输入功等于输出功即 （a）首先求出下列各单元的面积： 、、、、、（b）求出阻抗力矩（（））的纵坐标H：注意：ⅰ） ，……表示各单元的面积，单位为mm,在横坐标之下为负值，在横坐标之上为正值。

ⅱ）H的单位为毫米，当乘上比例尺之后，才得出之值c）根据求出的H值，作出=（）阻抗力矩曲线（现为水平线）（5） 求出下列各单元的面积：、、、、、、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6） 根据上面各单元的面积求相应的功 （7） 求出在各个位置上功的累积变化量……（Nm） …… （Nm）……（Nm） …… （Nm）……（Nm） …… （Nm）……（Nm） 根据上面各值找出…… （Nm） …… （Nm）（8） 求出最大盈亏功==……（Nm） (8) 根据许用不均匀系数[]，求出等效构件上所需的等效转动惯量： （） （9）确定飞轮的转动惯量：按题意： 不考虑各构件的质量和转动惯量 可忽略不挤 5．计算发动机功率 6. 曲柄滑快机构的平衡（1） 把连杆的质量代换到A、B点由上面的方程组可求得：（2） 把曲柄A点的质量用距O点为a=0.5r的平衡质量平衡 7.排气凸轮（凸轮Ⅱ）的轮廓设计（1） 升程角为60°，回程角为60°，远停程角为10°。

2）选择升程和回程的运动规律3）用解析法设计凸轮Ⅱ的轮廓曲线需打印出曲线以及凸轮的轮廓曲线8. 以曲柄作为定标构件，曲柄每转两周为一工作循环画出各执行机构在位置上协调配合工作的循环图 附：分组位 置负 责 人A0 7121814B1 813196C2 914206D3 915212E4 10162218F5 11172321 四冲程内燃机机构运动简图 比例：1：410。