單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析

1、-. z.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書題目：單缸四沖程燃機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析二級學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院年級專業(yè)機(jī)械制造及其自動(dòng)化*學(xué)生指導(dǎo)教師教師職稱-. z.目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc29053 第一局部緒論 PAGEREF _Toc29053 1 HYPERLINK l _Toc30028 第二局部課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說明 PAGEREF _Toc30028 1 HYPERLINK l _Toc12300 2.1 課題題目 PAGEREF _Toc12300 1 HYPERLINK l _Toc7858 2.2 機(jī)構(gòu)簡介 PAGEREF _Toc7858 1

2、HYPERLINK l _Toc25018 2.3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc25018 1 HYPERLINK l _Toc26787 第三局部設(shè)計(jì)容及方案分析 PAGEREF _Toc26787 1 HYPERLINK l _Toc11544 3.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析 PAGEREF _Toc11544 1 HYPERLINK l _Toc14493 設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) PAGEREF _Toc14493 1 HYPERLINK l _Toc7695 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 PAGEREF _Toc7695 1 HYPERLINK l _Toc23974 3.2 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)

3、計(jì) PAGEREF _Toc23974 1 HYPERLINK l _Toc30539 3.2.1 齒輪傳動(dòng)類型的選擇 PAGEREF _Toc30539 1 HYPERLINK l _Toc26764 3.2.2 齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)及幾何尺寸的計(jì)算 PAGEREF _Toc26764 1 HYPERLINK l _Toc17389 3.3 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc17389 1 HYPERLINK l _Toc10063 3.3.1 從動(dòng)件位移曲線的繪制 PAGEREF _Toc10063 1 HYPERLINK l _Toc21452 3.3.2 凸輪機(jī)構(gòu)根本尺寸確實(shí)定 PA

4、GEREF _Toc21452 1 HYPERLINK l _Toc25817 3.3.2 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc25817 1 HYPERLINK l _Toc24277 第四局部設(shè)計(jì)總結(jié) PAGEREF _Toc24277 1 HYPERLINK l _Toc22378 第五局部參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc22378 1-. z.第一局部緒論燃機(jī)具有體積小、質(zhì)量小、便于移動(dòng)、熱效率高、起動(dòng)性能好的特點(diǎn)。但是燃機(jī)一般使用石油燃料，同時(shí)排出的廢氣中含有害氣體的成分較高。廣義上的燃機(jī)不僅包括往復(fù)活塞式燃機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，也包括旋轉(zhuǎn)葉輪式的燃?xì)廨啓C(jī)

5、、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)等，但通常所說的燃機(jī)是指活塞式燃機(jī)。塞式燃機(jī)以往復(fù)活塞式最為普遍?；钊饺紮C(jī)將燃料和空氣混合，在其汽缸燃燒，釋放出的熱能使汽缸產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?。燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞作功，再通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)或其他機(jī)構(gòu)將機(jī)械功輸出，驅(qū)動(dòng)從動(dòng)機(jī)械工作。燃機(jī)是一種動(dòng)力機(jī)械，它是通過使燃料在機(jī)器部燃燒，并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動(dòng)力的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。它是將液體或氣體燃料與空氣混合后，直接輸入汽缸部的高壓燃燒室燃燒爆發(fā)產(chǎn)生動(dòng)力。這也是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種熱機(jī)。第二局部課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說明2.1 課題題目單缸四沖程燃機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析圖2-1燃機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖2.2 機(jī)構(gòu)簡介燃機(jī)，是一種動(dòng)力機(jī)械，它是通過使

6、燃料在機(jī)器部燃燒，并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動(dòng)力的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。廣義上的燃機(jī)不僅包括往復(fù)活塞式燃機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，也包括旋轉(zhuǎn)葉輪式的燃?xì)廨啓C(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)等，但通常所說的燃機(jī)是指活塞式燃機(jī)?；钊饺紮C(jī)以往復(fù)活塞式最為普遍?；钊饺紮C(jī)將燃料和空氣混合，在其汽缸燃燒，釋放出的熱能使汽缸產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?。燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞作功，再通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)或其他機(jī)構(gòu)將機(jī)械功輸出，驅(qū)動(dòng)從動(dòng)機(jī)械工作。常見的有柴油機(jī)和汽油機(jī)，通過將能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是通過做功改變能。燃機(jī)的工作原理：讓燃料在機(jī)器燃燒產(chǎn)生熱量向外界傳輸機(jī)械能。四沖程汽油機(jī)是由進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣完成一個(gè)工作循環(huán)的。吸氣沖程：活塞下

7、行形成氣缸壓力小于于大氣壓的差，這個(gè)壓力差俗稱真空度，由于真空度的存在使機(jī)器外的空氣進(jìn)如氣缸。當(dāng)活塞下行到最后位置進(jìn)氣閥門關(guān)閉吸氣沖程完成。在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中由于速度的關(guān)系在吸氣沖程完成時(shí)氣缸的氣壓是大于大氣壓的，在設(shè)計(jì)上設(shè)置了一個(gè)進(jìn)氣門關(guān)閉的延遲時(shí)間就是為了提高進(jìn)氣量。壓縮沖程：吸氣沖程完成后活塞上行壓縮空氣到達(dá)一定溫度使燃料燃燒，此時(shí)有兩種情況，一種是外界給于點(diǎn)火，另一種是壓縮到一定時(shí)候使其自燃.做功沖程：壓縮后燃燒的空氣使活塞下行從而將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，這種是通過連桿活塞組和曲軸實(shí)現(xiàn)的，在高溫高壓的燃?xì)獾淖饔孟峦苿?dòng)活塞下行通過連桿使曲周做圓周運(yùn)動(dòng)，這個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)就是人們所需要的機(jī)械能，其能量同過

8、于曲軸連接的設(shè)備輸出，其中一部份轉(zhuǎn)換成勢能儲存在與曲軸相連的飛輪中，這個(gè)勢能以飛輪慣性旋轉(zhuǎn)的形式釋放為燃機(jī)的吸氣，壓縮，排氣這三個(gè)沖程提供能量。排氣沖程：在飛輪慣性的驅(qū)動(dòng)下活塞上行將燃燒后的廢氣從翻開的排氣閥門中排出，當(dāng)活塞行至上終點(diǎn)位置時(shí)整個(gè)燃機(jī)的工做循環(huán)完成，在飛輪慣性的作用下將開場新的一輪工作循環(huán)2.3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)曲柄滑快機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析：活塞沖程H，按照行程速比系數(shù)K，偏心距e,柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表2-1設(shè)計(jì)容曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符號HmmemmKn1r/min符號215551.05650設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表2 -2 位置編號28曲柄位置60240 -圖2 曲柄位置圖學(xué)生編號33位置編號28

9、2、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：齒輪齒數(shù)Z1，Z2，模數(shù)m，分度圓壓力角，齒輪為正常齒制，在閉式潤滑油池中工作。設(shè)計(jì)容齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)符號Z1Z2ima數(shù)據(jù)1545341201203、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：從動(dòng)件沖程h，推程和回程的許用壓力角，推程運(yùn)動(dòng)角，遠(yuǎn)休止角s，回程運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件按余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)容凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符號hmms數(shù)據(jù)255010503075-. z.第三局部設(shè)計(jì)容及方案分析3.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析：活塞沖程H，按照行程速比系數(shù)K，偏心距e，柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n1表3-1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)容曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符號HmmemmKn1r/min符號215551.05650設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)以R，L

10、表示曲柄、連桿的長度，e表示曲柄回轉(zhuǎn)中心與滑塊移動(dòng)導(dǎo)路中線的距離，即偏距；H表示滑塊的最大行程；K為行程速比系數(shù),為極為夾角。左圖為過C1，C2，P三點(diǎn)所作的外接圓。半徑為r，其中C1，C2垂直C2P,C1PC2=,C1，C2為滑塊的兩極限位置，A為圓上的一點(diǎn)，它至C1，C2的距離為偏距e，即A為曲柄的回中心。曲柄回轉(zhuǎn)中心A的位置。為了能夠滿足機(jī)構(gòu)連續(xù)性條件，A點(diǎn)只能在右圖所示的C2AP上選取，而不能在ptp、t為滑塊處于兩極限位置圖 3-1 C1，C2時(shí)，導(dǎo)路的垂線與C1C2P圓周的交點(diǎn)上選取。由條件可以求出曲柄和連桿的長度: EQ oac(,1) EQ oac(,2)由 EQ oac(,1

11、) EQ oac(,2)得： EQ oac(,3) EQ oac(,4)由 EQ oac(,3) EQ oac(,4)得：可得R=106mm，L=407mm。按此比例作出曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖如圖3-2所示。圖3-2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析解析法分析滑塊的運(yùn)動(dòng)位移分析：由上圖可根據(jù)曲柄滑塊簡圖及幾何知故=則位移s數(shù)據(jù)表3-2S的位置弧度S/mmS000509.2667S1300.523599498.7938S2601.047198458.3330S3901.570796403.7920S41202.094395352.3330S51502.617994315.1964S61803.1

12、41593297.2667S72103.665191300.6105S82404.18879326.6039S92704.712389373.8021S103005.235988432.6039S113305.759587484.2079S123606.283185509.2667速度分析：加速度分析：2.圖解法分析機(jī)構(gòu)的二個(gè)瞬時(shí)位置利用圖解法作機(jī)構(gòu)的兩個(gè)瞬時(shí)位置的速度和加速度多邊形曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸及2個(gè)位置，構(gòu)件1的轉(zhuǎn)速n1，用圖解法求連桿的角速度w2及角加速度2滑塊上C點(diǎn)的速度和加速度。a曲柄位置：曲柄位置為60位置圖取l = 5mm/mm圖3-3曲柄位置圖=150速度多邊形圖=0.2(

13、m/s)/mm 方向大??？由圖3-4可知圖3-4 速度多邊形加速度多邊形=10圖3-5加速度多邊形方向大?。?0 由圖3-5可知：b.曲柄位置曲柄位置為240的位置圖取l = 5mm/mm圖3-6曲柄位置圖2速度多邊形=0.2(m/s)/mm 大??？方向？圖3-7速度多邊形由圖3-7可知：3加速度多邊形=10圖3-8加速度多邊形方向： 0 ？大?。河蓤D3-8可知：3.2 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：齒輪齒數(shù)Z1,Z2,模數(shù)m，分度圓壓力角，齒輪為正常齒制，在閉式潤滑油中工作。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表3-3設(shè)計(jì)容齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)符號Z1Z2imaa數(shù)據(jù)1545341201203.2.1 齒輪傳動(dòng)類型的選擇由最小變位系數(shù)，*m

14、in=ha*，其中Zmin=17則有： *1=0.118 *2=-1.647選擇等變位齒輪傳動(dòng)則： *1=-*2 *1+*2=0取*1=0.118 *2=-0.118 *1+*2=0且*1=-*20。此類齒輪傳動(dòng)稱為等變位傳動(dòng)。由于*1+*2=0,故: a= a ，= , y=0,y=0即其嚙合角等于分度圓壓力角中心距等于中心距節(jié)圓與分度圓重合，齒頂圓不需要降低。對于等變位齒輪傳動(dòng)為有利于強(qiáng)度的提高，小齒輪應(yīng)采用正變位，大齒輪采用負(fù)變位，使大小齒輪的強(qiáng)度趨于接近從而使齒輪的承載能力提高。3.2.2 齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)及幾何尺寸的計(jì)算：齒輪齒數(shù)Z1=15,Z2=45,模數(shù)m=4，分度圓壓力角=20

15、。，齒輪為正常齒制，在閉式潤滑油池中工作齒輪m=41，且為正常齒制故ha*=1，c*=0.25由等變位齒輪傳動(dòng)可知=20。 a=a=120齒輪各局部尺寸表3-4名稱小齒輪Z1大齒輪Z2計(jì)算公式模數(shù)m4壓力角20分度圓直徑d60180d=mz節(jié)圓直徑d60180d=d=mz嚙合角20a=a齒頂高h(yuǎn)a4.4723.528ha=ha*+*齒根高h(yuǎn)f4.5285.472hf=ha*+c*-*齒頂圓直徑da68.944187.056da=d+2ha齒根圓直徑df50.944169.056df=d-2hf中心距a120a=a=mz1+z2/2中心距變動(dòng)系數(shù)y0y=0齒頂高降低系數(shù)y0y=0基圓直徑db56

16、.382169.145db=d cos齒距p12.56P=m基圓齒距pb11.81Pb=p cos齒厚s6.625.94S=/2+2*tanm齒槽寬e5.946.62e=/2-2*tanm頂隙c1c=c*m傳動(dòng)比i3I12=1/2=z2/z1=d2/d13.3 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：從動(dòng)件沖程h，推程和回程的許用壓力角，推程運(yùn)動(dòng)角，遠(yuǎn)休止角s，回程運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件按余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表3-5設(shè)計(jì)容凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符號Hmms數(shù)據(jù)2550105030753.3.1 從動(dòng)件位移曲線的繪制從動(dòng)件推桿的位移隨凸輪轉(zhuǎn)角的變化而變化，分為四個(gè)過程分別是推程，遠(yuǎn)休止，回程，近休止。從動(dòng)件按余弦加速度運(yùn)動(dòng)

17、規(guī)律運(yùn)動(dòng)，則其推程時(shí)的位移方程為： S=其回程時(shí)的位移方程為： S=以從動(dòng)件開場上升的點(diǎn)位=0，s=0據(jù)此計(jì)算得單位：s單位：mm102030405060708090100110s2.48.616.422.6252522.616.48.62.40則從動(dòng)件位移曲線圖如下：其中h=25，0=50，01=10，0=50，02=250單位：s單位：mm圖3-93.3.2 凸輪機(jī)構(gòu)根本尺寸確實(shí)定根據(jù)許用壓力角計(jì)算出基圓半徑最小值，凸輪形狀選為偏距為零且對稱。如右圖所示，從動(dòng)件的盤形機(jī)構(gòu)位于推程的*位置，上法線nn與從動(dòng)件速度VB 夾角為輪廓在B點(diǎn)的壓力角，p點(diǎn)為凸輪與從動(dòng)件的相對速度瞬心。故 VP =

18、V = W圖3-10 從而有=又由圖中的三角形BCP可得 tan=則基圓半徑的計(jì)算公式：將s=是和= 代入上式計(jì)算得出：r0 66.4mm，取r0=80mm，滾子半徑選取rr =10mm。3.3.2 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)根據(jù)反轉(zhuǎn)法建立直角坐標(biāo)系。 (1)以r0為半徑作基圓取從動(dòng)件初始位置，自B0起沿-w方向?qū)⒒鶊A中心角分為0，01，0，02對應(yīng)四段圓弧，并將0，0對應(yīng)弧進(jìn)展五等分。在從動(dòng)件位移曲線圖上量取各相應(yīng)的行程以此為半徑并分別以基圓上的1，2，10，11點(diǎn)為圓心作弧，令其與各等分點(diǎn)相交于B1，B2,B10,B11點(diǎn)，用光滑曲線連接各點(diǎn)，所得封閉曲線便是凸理論輪廓曲線。 (2)在凸理論輪廓曲

19、線根底上，以滾子半徑為偏移量作出其等距曲線，即為滾子從動(dòng)件凸輪工作輪廓曲線。凸輪輪廓曲線如下：第四局部設(shè)計(jì)總結(jié)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)已經(jīng)完畢，經(jīng)過一周的奮戰(zhàn)我們的課程設(shè)計(jì)終于完成了，課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程千里之行始于足下，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會到這句千古名言的真正含義我們今天認(rèn)真的進(jìn)展課程設(shè)計(jì)，學(xué)會腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的根底說實(shí)話，課程設(shè)計(jì)真的有點(diǎn)累需要靠自己的毅力，堅(jiān)持和一個(gè)團(tuán)隊(duì)的合作。然而，當(dāng)我們一著手整理自己的設(shè)計(jì)成果，漫漫回味這一周的付出與努力，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消因?yàn)槲覀兊恼n程設(shè)計(jì)只有一周余的時(shí)間，所以時(shí)間上非常緊，容不得我們有絲毫懈怠，除了在寢室休息食堂吃飯其他時(shí)間都是在做課程設(shè)計(jì)。這個(gè)過程中我們團(tuán)隊(duì)在網(wǎng)上收集資料，選定方向，提出初步的方案，經(jīng)過幾次不斷地反復(fù)修改和討論，我們確定了設(shè)計(jì)的方向。這個(gè)階段我們分工明確，有條不紊，我想這是我最充實(shí)的幾天，經(jīng)過概念設(shè)計(jì)后我們對方案都認(rèn)為有深刻的了解，可是真正落實(shí)到細(xì)節(jié)，我們低估了它的困難性，在設(shè)計(jì)時(shí)遇到大量的專業(yè)知識問題，除