單缸四沖程柴油機(jī)

1、.學(xué)號(hào)成績(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 課程名稱 _ 題目名稱 _ 專 業(yè) _ 姓 名 _ 指導(dǎo)老師 _ 年 月 日實(shí)習(xí)（訓(xùn)）報(bào)告評(píng)語(yǔ) 等級(jí)： 評(píng)閱人： 職稱： 年 月 日河 南 工 程 學(xué) 院實(shí)習(xí)（訓(xùn)）報(bào)告 實(shí)訓(xùn)目的（內(nèi)容）： 實(shí)習(xí)時(shí)間： 自 月 日至 月 日 共 天 實(shí) 習(xí) 地 點(diǎn)： 實(shí) 習(xí) 單 位：指導(dǎo)老師： 系主任：目 錄一、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 1 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 (1) 2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) (2)二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及方案分析 1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 （6） 2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 （11） 3 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （12） 4 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （13） 附：齒輪嚙合圖的繪制 （17）三、心得體會(huì) （21）四

2、、主要參考文獻(xiàn) （22）一、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1. 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介柴油機(jī)（圖1，a）是一種內(nèi)燃機(jī)，它將燃料燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的主體機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，以汽缸內(nèi)的燃?xì)鈮毫ν苿?dòng)活塞3經(jīng)連桿2而使曲柄1旋轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)是四沖程內(nèi)燃機(jī)，即以活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)移動(dòng)四次（對(duì)應(yīng)曲柄兩轉(zhuǎn)）完成一個(gè)工作循環(huán)。在一個(gè)工作循環(huán)中，汽缸內(nèi)的壓力變化可由示功圖(用示功器從汽缸內(nèi)測(cè)得，見圖1，b)表出，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?，F(xiàn)將四個(gè)沖程壓力變化作一簡(jiǎn)單介紹：進(jìn)氣沖程：活塞下行，對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角=0180。進(jìn)氣閥開，燃?xì)忾_始進(jìn)入汽缸，汽缸內(nèi)指示壓力略低于1大氣壓力，一般以1大氣壓力

3、計(jì)算，如示功圖上的ab。壓縮沖程：活塞上行，曲柄轉(zhuǎn)角=180360。此時(shí)進(jìn)氣畢，進(jìn)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bc。膨脹（作功）沖程：在壓縮沖程終了時(shí)，被壓縮的空氣溫度已超過(guò)柴油自燃的溫度，因此，在高壓下射入的柴油立刻爆炸燃燒，氣缸內(nèi)壓力突增至最高點(diǎn)，燃?xì)鈮毫ν苿?dòng)活塞下行對(duì)外作功，曲柄轉(zhuǎn)角=360540，隨著燃起的膨脹，汽缸容積增加，壓力逐漸降低，如圖上cb。排氣沖程:活塞上行，曲柄轉(zhuǎn)角=540720.排氣閥開，廢氣被驅(qū)出，氣缸內(nèi)壓力略高于1大氣壓力，一般亦以1大氣壓力計(jì)算，如圖上的ba。進(jìn)排氣閥的啟閉是由凸輪機(jī)構(gòu)控制的，圖1，a中y-y剖面有進(jìn)排氣閥各一只（圖中只畫

4、了進(jìn)氣凸輪）。凸輪機(jī)構(gòu)是通過(guò)曲柄軸O上的齒輪z1和凸輪軸O1上的齒輪z2來(lái)傳動(dòng)的。由于一個(gè)工作循環(huán)中，曲柄軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)而進(jìn)排氣閥各啟閉一次，所以齒輪的傳動(dòng)比 。圖1 由上可知，在組成一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)沖程中，活塞只有一個(gè)沖程是對(duì)外作功的，其余的三個(gè)沖程則需依靠機(jī)械的慣性帶動(dòng)。因此，曲柄所受的驅(qū)動(dòng)力不是均勻的，所以其速度波動(dòng)也較大。為了減少速度波動(dòng)，曲柄軸上裝有飛輪（圖上未畫）。2.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表1，2，3。1）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析已知 活塞沖程H,連桿與曲柄長(zhǎng)度之比，曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n1要求 設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，作機(jī)構(gòu)三個(gè)位置的加速度和加速度多邊形，并作出滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖。以上內(nèi)容與后

5、面動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫在1號(hào)圖紙上（參考圖例1）。設(shè)計(jì)內(nèi)容曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定符號(hào)HllAs2l04Bn1DhDG1G2G3Js1Js2J01d單位mmmmr/minmmNkgm2數(shù)據(jù)120480540150010020021020100.10.050.21/100齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)Z1Z1mahffsfaamm°mm°2244520205010503075表1 圖2曲柄位置圖的作法如圖2所示，以滑塊在上止點(diǎn)時(shí)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置為起始位置（即=0），將曲柄圓周按轉(zhuǎn)向分成十二等分得12個(gè)位置112，12(=375)為汽缸指示壓

6、力達(dá)最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置，1324為曲柄第二轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)各位置。2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析已知 機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的重量G，繞重心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JS,活塞直徑DA，示功圖數(shù)據(jù)（表2）以及運(yùn)動(dòng)分析所得的各運(yùn)動(dòng)參數(shù)。 要求 確定機(jī)構(gòu)兩個(gè)位置（同運(yùn)動(dòng)分析）的各運(yùn)動(dòng)副反力及曲柄上的平衡力矩My。以上內(nèi)容作在運(yùn)動(dòng)分析的同一張圖紙上（參考圖例1）。3）飛輪設(shè)計(jì)已知 機(jī)器的速度不均勻系數(shù)，曲柄軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、連桿2繞其重心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，動(dòng)態(tài)靜力分析求得的平衡力矩My；阻力矩Mc為常熟。要求 用慣性力法確定安裝在曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF。以上內(nèi)容，作在2號(hào)圖紙上（參考圖例2）。注意：該部分內(nèi)容為選

7、作內(nèi)容。4）齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)已知 齒輪齒數(shù)、模數(shù)m、分度圓壓力角；齒輪為正常齒制，在閉式的潤(rùn)滑油池中工作。要求 選擇兩輪變位系數(shù)，計(jì)算齒輪各部分尺寸。用2號(hào)圖紙繪制齒輪傳動(dòng)的嚙合圖。表2位置編號(hào)123456789101112曲柄位置（°）306090120150180210240270300330360氣缸指示壓力0.1MPa(105N/m2)1111111116.519.535工作過(guò)程進(jìn)氣壓縮121314151617181920212223243753904204504805105405706006306606907206025.59.5332.521.511111膨脹排氣表3 5.凸

8、輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)已知 從動(dòng)件沖程h，推程和回程的許用壓力角和，推程運(yùn)動(dòng)角，遠(yuǎn)休止角，回程運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（圖3）。 要求 按照許用壓力角確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑，畫出凸輪實(shí)際廓線。以上內(nèi)容，作在2號(hào)圖紙上。圖3設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算數(shù)據(jù)二 設(shè)計(jì)內(nèi)容1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 1）根據(jù)已知數(shù)據(jù)，取l（以大圖為準(zhǔn)，這里只是示意），畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 2）運(yùn)動(dòng)分析 設(shè)曲柄長(zhǎng)為，連桿長(zhǎng)為，由表1可得，=/=4, H=(+)-(-)=120mm. 解得 =60mm，=240mm。=60mm=240mm設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算數(shù)據(jù) A點(diǎn)了角速度 ： =2x3.14x1500/60 =157 當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)到

9、10，11，12號(hào)點(diǎn)時(shí)的位置的滑塊的位移量：由幾何知識(shí)可知 解得：=264mm=290mm=300mm 速度分析： 大小 . 方向 豎直 OA BA以根據(jù)矢量方程式，做機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的速度圖，及滑塊B的速度圖（以大圖為準(zhǔn)，這里只是示意）。=264mm =290mm =300mm設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算數(shù)據(jù) 由圖4可知bap圖5 11號(hào)點(diǎn)位速度分析圖 由圖5可知設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算數(shù)據(jù)aP(b)圖6 12號(hào)點(diǎn)位速度分析圖由圖6可知 加速度分析， 大小 . . 方向 豎直 OA BA AB 以根據(jù)矢量方程式，做機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的加速度圖，及滑塊B的速度圖（以大圖為準(zhǔn)，這里只是示意）。p S2 ban圖7 10號(hào)點(diǎn)位加速

10、度分析圖設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算數(shù)據(jù) 由圖7可知pS2abn圖7 11號(hào)點(diǎn)位加速度分析圖 由圖7可知 paS2b圖8 12號(hào)點(diǎn)位加速度分析圖 由圖8可知設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算數(shù)據(jù)2、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 1) 受力分析 對(duì)10，11，12號(hào)點(diǎn)位進(jìn)行受力分析，分別為圖9（a）（b）（c）（a）10號(hào)點(diǎn) （b）11號(hào)點(diǎn) （c）12號(hào)點(diǎn) 圖9 受力分析2）計(jì)算活塞上的氣體壓力設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算數(shù)據(jù) 3）求作用于構(gòu)件上的慣性力3、齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1）傳動(dòng)類型的選擇： 按照一對(duì)齒輪變位因數(shù)之和（x1+x2）的不同，齒輪傳動(dòng)可分為零傳動(dòng)、正傳動(dòng)和負(fù)傳動(dòng)。 零傳動(dòng)就是變位因數(shù)之和為零。零傳動(dòng)又可分為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)

11、和高度變?yōu)辇X輪傳動(dòng)。高變位齒輪傳動(dòng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：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(qiáng)度相近，可相對(duì)提高齒輪機(jī)構(gòu)的承載能力;大小齒輪磨損相近，改善了兩齒設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算數(shù)據(jù)輪的磨損情況。 因?yàn)樵诓裼蜋C(jī)中配氣齒輪要求傳動(dòng)精確且處于高速運(yùn)動(dòng)中，為提高使用壽命高變位齒輪較為合適。2）變位因數(shù)的選擇： 此次設(shè)計(jì)應(yīng)用封閉圖法，查表計(jì)算得x1=0.23 x2=-0.23, 數(shù)據(jù)查表得具體參考【1】 3）齒輪機(jī)構(gòu)幾何尺寸的計(jì)算： 齒輪m=5>1 且為正常齒制故ha*=1 ， c*=0.25名稱小齒輪大齒輪計(jì)算公式變位因數(shù)x0.23-0.23分度圓直徑d110220d=mz法向

12、齒距Pn14.76Pn=m·cos嚙合角20°20°中心距a(a)165節(jié)圓直徑d110220中心距變動(dòng)因數(shù)y0齒高變動(dòng)因數(shù)0=x1+x2-y齒頂高h(yuǎn)a6.153.85ha=(ha* +c*-)m齒根高h(yuǎn)f5.17.4hf=(ha* +c*-x)m齒全高h(yuǎn)11.2511.25h=ha+hf齒頂圓直徑da122.3227.7da=d+2ha齒根圓直徑df99.8205.2df=d-2hf重合度a1.65分度圓齒厚s7.85齒頂厚sa7.113.79（注：公式參考資料【1】）4 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1）運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇： 根據(jù)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖分析知位移s對(duì)轉(zhuǎn)角的二階導(dǎo)數(shù)為常數(shù)

13、且周期變換，所以確定為二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律。x1=0.23 x2=-0.23設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算數(shù)據(jù)（公式參考資料【1】）： S=C0+C1+C22 加速階段 0-25° S=2h2/0 減速階段 25-50°S=h-2h(0-)2/02 以從動(dòng)件開始上升的點(diǎn)為=0° 據(jù)此計(jì)算得 （單位：°）S() （單位：mm）00101.6206.425103013.64018.4502060207018.48013.68510906.41001.61100 根據(jù)上表繪制出從動(dòng)件上升位移 S= S() 的變化曲線（如圖10）設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算數(shù)據(jù)2）基圓半徑計(jì)算 由基圓

14、半徑公式得3)作出凸輪設(shè)計(jì)圖根據(jù)以上數(shù)據(jù)作出凸輪的實(shí)際廓線及理論廓線 s 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算數(shù)據(jù)s圖10 凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖附錄：齒輪嚙合圖的繪制齒輪嚙合圖是將齒輪各部分尺寸按一定的比例尺畫出輪齒嚙合關(guān)系的一種圖形。它可直觀地表達(dá)一對(duì)齒輪的嚙合特性和嚙合參數(shù)，并可借助圖形作某些必要的分析。一、漸開線的畫法漸開線齒廓按漸開線的形成原理繪制，如圖4所示。以小齒輪廓線為例，其步驟如下:圖121)按公式計(jì)算出各圓直徑db、d、d´、df及da，畫出各相應(yīng)的圓。 圖11 2)連心線與節(jié)圓的交點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)P。過(guò)P點(diǎn)作基圓之切線，與基圓相切于N1，則即為理論嚙合線的一段，也是漸開線發(fā)生線的一段。3)將線段

15、分成若干等分:、 4)根據(jù)漸開線的特性N1 O´，因弧長(zhǎng)不易測(cè)量，可按下式計(jì)算N1 O´所對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng) （1）按此弦長(zhǎng)在基圓上取O´點(diǎn)。5)將基圓上的弧長(zhǎng)N1O'分成同樣等分得基圓上的對(duì)應(yīng)分點(diǎn)1'、2'、3'。6)過(guò)點(diǎn)1'、2'、3'作基圓的切線，并在這些切線上分別截切線段，使得、 。得1"、2"、3"諸點(diǎn)。光滑連接0´、1"、2"、3"各個(gè)點(diǎn)的曲線即為節(jié)圓以下部分的漸開線。7)將基圓上的分點(diǎn)向左延伸，作出5´、6´、7&

16、#180;，取，可得節(jié)圓以下漸開線各點(diǎn)5"、6"直至畫到齒頂圓為止。8)當(dāng)df<db時(shí)，基圓以下一段齒廓取為徑向線，在徑向線與齒根圓之間以r=O.2mn為半徑畫出過(guò)渡圓角; 當(dāng)df>db時(shí)，在漸開線與齒根圓之間直接畫出過(guò)渡圓角。二、嚙合圖的繪制步驟1)選取比例尺L(mm/mm)，使齒全高在圖樣上有30-5Omm的高度為宜。定出齒輪中心01 、02如圖所示。分別以01、02為圓心作出基圓、分度圓、節(jié)圓、齒根圓、齒頂圓。2)畫出工作齒廓的基圓內(nèi)公切線，它與連心線的交點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)P，又是兩節(jié)圓的切點(diǎn)，內(nèi)公切線與過(guò)P點(diǎn)的節(jié)圓切線間夾角為嚙合角´t。，應(yīng)與按式(1)

17、計(jì)算之值相符。3)過(guò)節(jié)點(diǎn)p分別畫出兩齒輪在頂圓與根圓之間的齒廓曲線。4)按已算得的齒厚和齒距P計(jì)算對(duì)應(yīng)弦長(zhǎng)和。(2)(3)圖13按和在分度圓上截取弦長(zhǎng)得A、C點(diǎn)，則弧AB=s,弧AC=P （見圖12） 5)取AB中點(diǎn)D,連01、D兩點(diǎn)為輪齒的對(duì)稱線。用描圖紙描下對(duì)稱線右半齒形以此為模板畫出對(duì)稱的左半部分齒廓及其他相鄰的34個(gè)齒廓。另一齒輪的作法相同。6)作出齒廓工作段。B1、B2為起始與終止嚙合點(diǎn)，以01為圓心為半徑作圓弧交齒輪1齒廓于b1點(diǎn)，則從b1點(diǎn)到齒頂圓一段齒廓為齒廓工作段。同理可作出齒輪2的齒廓工作段。7)畫出兩齒輪嚙合過(guò)程中的滑動(dòng)系數(shù)變化曲線。滑動(dòng)系數(shù)計(jì)算公為 (4)(5)在線段上

18、，按計(jì)算之值取點(diǎn)B2、P、B1,自N1點(diǎn)量起，按適當(dāng)?shù)拈g距取LX值，按式(3)、式(4)計(jì)算出對(duì)于不同LX的各位置處兩輪齒面滑動(dòng)系數(shù)和，畫出如圖13所示的滑動(dòng)系數(shù)曲線圖。參考文獻(xiàn)1給出了一種使用方便的滑動(dòng)系數(shù)圖解計(jì)算法。一般情況下，輪齒的齒廓工作段最低點(diǎn)具有絕對(duì)值最大的滑動(dòng)系數(shù)，其值為(6) (7)有嚙合圖上直接量取、 、代入上式即可算出心得體會(huì)：經(jīng)過(guò)一周的奮戰(zhàn)我們的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在這短短了五天時(shí)間里如同把課本復(fù)習(xí)了一遍，為考試做好了準(zhǔn)備。從中體會(huì)到一個(gè)完整機(jī)構(gòu)從計(jì)算到繪制了不容易。包括計(jì)算精度，繪圖了規(guī)范布局。小小了細(xì)節(jié)就會(huì)影響到整個(gè)計(jì)算繪制過(guò)程。一個(gè)小小了細(xì)節(jié)就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)計(jì)算過(guò)程重算，繪圖重畫。小