單缸四沖程柴油機課程設(shè)計說明書

1、<p><b>　　機械原理</b></p><p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　設(shè) 計 題 目：單缸四沖程柴油機</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　單缸四沖程柴油機</b>

2、</p><p><b>　　機構(gòu)簡介與設(shè)計數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　?。?）機構(gòu)簡介</b></p><p>　　柴油機（如附圖1（a））是一種內(nèi)燃機，他將燃料燃燒時所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機械能。往復(fù)式內(nèi)燃機的主體機構(gòu)為曲柄滑塊機構(gòu)，以氣缸內(nèi)的燃氣壓力推動活塞3經(jīng)連桿2而使曲柄1旋轉(zhuǎn)。</p>&

3、lt;p>　　本設(shè)計是四沖程內(nèi)燃機，即以活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)移動四次（對應(yīng)曲柄兩轉(zhuǎn)）完成一個工作循環(huán)。在一個工作循環(huán)中，氣缸內(nèi)的壓力變化可由示功圖（用示功器從氣缸內(nèi)測得，如附圖1（b）所示），它表示汽缸容積（與活塞位移s成正比）與壓力的變化關(guān)系，現(xiàn)將四個沖程壓力變化做一簡單介紹。</p><p>　　進氣沖程：活塞下行，對應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角θ=0°→180°。進氣閥開，燃氣開始進入汽缸，氣缸內(nèi)指示壓

4、力略低于1個大氣壓力，一般以1大氣壓力算，如示功圖上的a → b。</p><p>　　壓縮沖程：活塞上行，曲柄轉(zhuǎn)角θ=180°→ 360°。此時進氣完畢，進氣閥關(guān)閉，已吸入的空氣受到壓縮，壓力漸高，如示功圖上的b→c。</p><p>　　做功沖程：在壓縮沖程終了時，被壓縮的空氣溫度已超過柴油的自燃的溫度，因此，在高壓下射入的柴油立刻爆燃，氣缸內(nèi)的壓力突然增至最高點，

5、燃氣壓力推動活塞下行對外做功，曲柄轉(zhuǎn)角θ=360°→540°。隨著燃氣的膨脹，氣缸容積增加，壓力逐漸降低，如圖上c→b。</p><p>　　排氣沖程：活塞上行，曲柄轉(zhuǎn)角θ=540°→720°。排氣閥打開，廢氣被驅(qū)出，氣缸內(nèi)壓力略高于1大氣壓，一般亦以1大氣壓計算，如圖上的b→a。</p><p>　　進排氣閥的啟閉是由凸輪機構(gòu)控制的。凸輪機構(gòu)是通過

6、曲柄軸O上的齒輪Z1和凸輪軸上的齒輪Z2來傳動的。由于一個工作循環(huán)中，曲柄轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)而進排氣閥各啟閉一次，所以齒輪的傳動比i12=n1/n2=Z1/Z2 =2。</p><p>　　由上可知，在組成一個工作循環(huán)的四個沖程中，活塞只有一個沖程是對外做功的，其余的三個沖程則需一次依靠機械的慣性帶動。</p><p><b>　?。?）設(shè)計數(shù)據(jù)</b></p>&

7、lt;p><b>　　設(shè)計數(shù)據(jù)表1</b></p><p><b>　　設(shè)計數(shù)據(jù)表2</b></p><p><b>　　設(shè)計內(nèi)容及方案分析</b></p><p>　?。?） 曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析</p><p>　　已知：活塞沖程H，連桿與曲柄長度之比λ，曲柄每分

8、鐘轉(zhuǎn)數(shù)n1。</p><p>　　要求：設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)，繪制機構(gòu)運動簡圖，做機構(gòu)滑塊的位移、速度和加速度運動線圖。</p><p>　　曲柄位置圖的做法如附圖2所示，以滑塊在上指點是所對應(yīng)的曲柄位置為起始位置（即θ=0°），將曲柄圓周按轉(zhuǎn)向分成12等分分得12個位置1→12，12′（θ=375°）為氣缸指示壓力達最大值時所對應(yīng)的曲柄位置，13→24為曲柄第二轉(zhuǎn)時對應(yīng)的

9、各位置。</p><p>　　1）設(shè)曲柄長度為r，連桿長度為l，由已知條件：</p><p>　　λ=l/r=4，H=（l+r）-（l-r）=2r=120mm</p><p>　　可得r=60mm，l=240mm按此尺寸做得曲柄滑塊機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖，如圖1。</p><p><b>　　2）</b></p>

10、<p>　　O s B 12 12′ </p><p>　　r l 11 1</p><p>　　A 10 2

11、</p><p>　　9 3</p><p>　　8 4</p><p>　　7 5</p><p>　　附圖2 曲柄位置圖 6</p><p>　　由幾何知識：sin∠OAB= = 故： cos∠OAB=</

12、p><p>　　∴ s=rcos+l cos∠OAB= rcos+l</p><p>　　V==-ωrsin- </p><p>　　把各點的角度分別代入上式得：</p><p>　　S1=S11=290.079mm S2=S10=264.3mm</p><p>　　S3

13、=S9=232.38mm S4=S8=204.31mm</p><p>　　S5=S7=186.156mm S6=180mm S12=300mm</p><p>　　V1=-V11=-5.741m/s V2=-V10=-9.207m/s</p><p>　　V3=-V9=-9.425m/s

14、V4=-V8=-7.117m/s</p><p>　　V5=-V7=-3.684m/s V6=V12=0m/s</p><p>　　a1=a11=1282.86m/s2 a2=a10=739.401 m/s2</p><p>　　a3=a9=-1.598 m/s2 a4=a8=741.036 m/s2<

15、;/p><p>　　a5=a7=-1281.34 m/s2 a6=-1478.9 m/s2</p><p>　　根據(jù)上面的數(shù)據(jù)描點畫圖分別得其位移、速度和加速度運動線圖（分別如圖2（a）、圖2（b）和圖2（c）所示）。</p><p>　?。?） 齒輪機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　已知：齒輪齒數(shù)Z1，Z2，模數(shù)m，分度圓壓力角

16、α，齒輪為正常齒制，再閉式潤滑油池中工作。</p><p>　　要求：選擇兩輪變位系數(shù)，計算齒輪各部分尺寸，用2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖。</p><p>　　1）傳動類型的選擇：</p><p>　　按照一對齒輪變位因數(shù)之和（x1+x2）的不同，齒輪傳動可分為零傳動、正傳動和負(fù)傳動。 </p><p>　　零傳動就是變位因數(shù)之和為零。

17、零傳動又可分為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動和高度變?yōu)辇X輪傳動。</p><p>　　高變位齒輪傳動具有如下優(yōu)點：①小齒輪正變位，齒根變厚，大齒輪負(fù)變位，齒根變薄，大小齒輪抗彎強度相近，可相對提高齒輪機構(gòu)的承載能力;②大小齒輪磨損相近，改善了兩齒輪的磨損情況。 因為在柴油機中配氣齒輪要求傳動精確且處于高速運動中，為提高使用壽命高變位齒輪較為合適。</p><p>　　2）變位因數(shù)的選擇：</p>

18、<p>　　此次設(shè)計應(yīng)用封閉圖法，查表計算得x1=0.23 x2=-0.23, 數(shù)據(jù)查表得具體參考《齒輪設(shè)計與實用數(shù)據(jù)速查》第34頁內(nèi)容（ 張展 主編 機械工業(yè)出版社） </p><p>　　3）齒輪機構(gòu)幾何尺寸的計算：</p><p>　　齒輪m=5>1 且為正常齒制故ha*=1 ， c*=0.25 </p><p>　　4)根據(jù)以

19、上數(shù)據(jù)作出齒輪傳動嚙合圖（如圖3）</p><p>　?。?） 凸輪機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　已知：從動件沖程h，推程和回程的許用壓力角[α] ,[α]′,推程運動角Φ，遠休止角Φs，回程運動角Φ′，從動件的運動規(guī)律如(附圖3)所示。</p><p>　　要求：按照許用壓力角確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑，畫出凸輪實際廓線。并畫在2號圖紙上</p

20、><p><b>　　s ′</b></p><p>　　附圖3 從動件運動規(guī)律圖</p><p>　　1）運動規(guī)律的選擇：</p><p>　　根據(jù)從動件運動規(guī)律圖(附圖3)分析知位移s對轉(zhuǎn)角φ的二階導(dǎo)數(shù)為常數(shù)且周期變換，所以確定為二次多項式運動規(guī)律。 公式：</p><p>　　S=C0

21、+C1δ+C2δ2 </p><p>　　加速階段 0-25° </p><p><b>　　S=2hδ2/δ0</b></p><p>　　減速階段 25-50°</p><p>　　S=h-2h(δ0-δ)2/δ02</p><p>　　以從動件開始上

22、升的點為δ=0°</p><p><b>　　據(jù)此計算得</b></p><p>　　根據(jù)上表繪制出從動件上升位移</p><p>　　S= S(δ) 的變化曲線（如圖4）</p><p><b>　　2）基圓半徑計算</b></p><p>　　根據(jù)許用壓力角計

23、算出基圓半徑最小值，凸輪形狀選為偏距為零且對稱。如下圖所示，從動件的盤型機構(gòu)位于推程的某位置上，法線n—n與從動件速度VB2的夾角為輪廓在B點的壓力角，P12 為凸輪與從動件的相對速度瞬心。</p><p>　　故 VP12=VB2=ω|OP12|，</p><p>　　從而有 |OP12| =VB2/ω1=ds/dδ。</p><p>　　由上圖中的三角形△BC

24、P12可知 </p><p><b>　　tanα==</b></p><p><b>　　整理得基圓半徑 </b></p><p>　　將S=S（δ）和α=[α]代入 得：</p><p>　　r0≥20mm 在此我取r0=34mm</p><p>　　滾子半徑選取rr

25、=4mm</p><p><b>　　3)作出凸輪設(shè)計圖</b></p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)作出凸輪的實際廓線及理論廓線（如圖5）。</p><p><b>　　設(shè)計體會</b></p><p>　　經(jīng)過幾天不斷的努力，身體有些疲憊，但看到勞動后的碩果，心中又有幾分喜悅。總而言之，感觸良多，收

26、獲頗豐。</p><p>　　通過認(rèn)真思考和總結(jié)，機械設(shè)計存在以下一般性問題：機械設(shè)計的過程是一個復(fù)雜細致的工作過程，不可能有固定不變的程序，設(shè)計過程須視具體情況而定，大致可以分為三個主要階段：產(chǎn)品規(guī)劃階段、方案設(shè)計階段和技術(shù)設(shè)計階段。值得注意的是：機械設(shè)計過程是一個從抽象概念到具體產(chǎn)品的演化過程，我們在設(shè)計過程中不斷豐富和完善產(chǎn)品的設(shè)計信息，直到完成整個產(chǎn)品設(shè)計；設(shè)計過程是一個逐步求精和細化的過程，設(shè)計初期，我

27、們對設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)關(guān)系和參數(shù)表達往往是模糊的，許多細節(jié)在一開始不是很清楚，隨著設(shè)計過程的深入，這些關(guān)系才逐漸清楚起來；機械設(shè)計過程是一個不斷完善的過程，各個設(shè)計階段并非簡單的安順序進行，為了改進設(shè)計結(jié)果，經(jīng)常需要在各步驟之間反復(fù)、交叉進行，指導(dǎo)獲得滿意的結(jié)果為止。</p><p>　　獲得這份擁有是我們團隊共同努力的結(jié)果。我們通過默契的配合，精細的分工，精誠的合作，不斷的拼搏，共同完成了這一艱巨而又光榮的任務(wù)。&

28、lt;/p><p>　　在這里，特別要感謝一下田老師。經(jīng)過她的精心指導(dǎo)，我們多了幾分激情，少了幾分麻煩，多了幾分靈感，少了幾分憂慮</p><p><b>　　主要參考文獻</b></p><p>　　《齒輪設(shè)計與實用數(shù)據(jù)速查》（ 張展 主編 機械工業(yè)出版社）</p><p>　　《機械原理教程》（第2版） （張偉社