典型機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計報告

1、典型機(jī)械機(jī)構(gòu)課程報告 姓名： 陳斯敏 班級： AP06085 學(xué)號： AP0608313 指導(dǎo)老師： 沛曉峰 學(xué)校： 五邑大學(xué) 時間： 2010/03/20 目錄1、典型機(jī)械機(jī)構(gòu)概述2 1.1 摩托車發(fā)動機(jī) 2 1.1.1摩托車發(fā)動機(jī)工作原理 2 1.1.2摩托車發(fā)動機(jī)組成 3 1.2 軸向柱塞泵 7 1.2.1軸向柱塞泵工作原理 7 1.2.2軸向柱塞泵組成 92、典型機(jī)械機(jī)構(gòu)的傳動系統(tǒng)12 2.1 摩托車發(fā)動機(jī)傳動系統(tǒng) 12 2.2 軸向柱塞泵傳動系統(tǒng) 143、典型機(jī)械機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點 15 3.1 摩托車發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點 15 3.2 軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點 164、關(guān)鍵零件測繪 17 4.

2、1 摩托車發(fā)動機(jī)變速花鍵軸的作用和功能 17 4.2 零件圖的繪制與要求 175、 總結(jié) 19 1、 典型機(jī)械機(jī)構(gòu)概述1.1 摩托車發(fā)動機(jī)1.1.1摩托車發(fā)動機(jī)工作原理 1、發(fā)動機(jī)的分類:按照所使用燃料的不同可以分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。汽油機(jī)與柴油機(jī)各有不同的特點:汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動容易，制造成本低；柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。 2、發(fā)動機(jī)的工作原理:此次我們拆裝的發(fā)動機(jī)為四沖程發(fā)動機(jī)。四沖程發(fā)動機(jī)工作時分為四個行程，即：進(jìn)氣行程：活塞在上止點前某一規(guī)定曲柄轉(zhuǎn)角時，進(jìn)氣門開啟，可燃混合氣被吸入氣缸。當(dāng)活塞由上止點向下止點運動，排氣閥則在上止點某一規(guī)定的

3、曲軸轉(zhuǎn)角時關(guān)閉，同時活塞上方的氣缸容積增大，使氣缸形成真空度可燃混合氣繼續(xù)通過進(jìn)氣門吸入。當(dāng)活塞行至下止點后某一規(guī)定曲柄轉(zhuǎn)角時，進(jìn)氣門關(guān)閉，此時，進(jìn)氣工作過程結(jié)束。壓縮行程：活塞由下止點向上止點運動，當(dāng)進(jìn)氣工作過程終了時，進(jìn)氣門和排氣門都處于關(guān)閉狀態(tài)，此時氣缸內(nèi)的可燃混合氣開始被壓縮。燃燒膨脹作功行程：在壓縮行程，當(dāng)活塞向上行至上止點前某一規(guī)定曲柄轉(zhuǎn)角時，火花塞電極間發(fā)出火花，將被壓縮的可燃混合氣點燃。燃燒著的可燃混合氣使氣缸內(nèi)的溫度和壓力急劇升高，活塞則在此高溫高壓氣壓作用下，再由上止點向下止點運動，且通過連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)而作有用功。m排氣行程：在燃燒膨脹行程，當(dāng)活塞行至下止點前某一規(guī)定曲軸

4、轉(zhuǎn)角時，排氣閥開啟，廢氣即通過排氣門開始排出。曲軸仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并推動活塞再由下止點向上止點運動。將廢氣推出氣缸。此排氣過程直到活塞行至上止點后某一規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角，排氣門被關(guān)閉時終止。 如下圖為四沖程發(fā)動機(jī)的四個行程：1.1.2摩托車發(fā)動機(jī)的組成1）曲柄連桿機(jī)構(gòu) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動零件。 它由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作直線運動，通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，并從曲軸對外輸出動力。而在進(jìn)氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成活塞的直線運動。2）配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作順序和工

5、作過程，定時開啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進(jìn)入。氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣過程。配氣機(jī)構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)，一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅(qū)動組組成。3）燃料供給系統(tǒng)汽油機(jī)燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機(jī)的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去。4）潤滑系統(tǒng) 潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損。并對零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機(jī)油泵、機(jī)油濾清器和一些閥門等組成。5）冷卻系統(tǒng)冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機(jī)在

6、最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機(jī)的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風(fēng)扇、水箱、節(jié)溫器等組成。6）點火系統(tǒng)在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機(jī)的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點火系，點火系通常由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點火線圈和火花塞等組成。7）起動系統(tǒng)要使發(fā)動機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)的曲軸，使活塞作往復(fù)運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機(jī)才能自行運轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動到發(fā)動機(jī)開始自動地怠速運轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動機(jī)的起

7、動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā)動機(jī)的起動系。 1.2 軸向柱塞泵1.2.1軸向柱塞泵工作原理 軸向柱塞泵是將多個柱塞配置在一個共同缸體的圓周上,并使柱塞中心線和缸體中心線平行的一種泵。軸向柱塞泵有兩種形式,直軸式(斜盤式)和斜軸式(擺缸式),如圖3-23所示為直軸式軸向柱塞泵的工作原理,這種泵主體由缸體1、配油盤2、柱塞3和斜盤4組成。柱塞沿圓周均勻分布在缸體內(nèi)。斜盤軸線與缸體軸線傾斜一角度,柱塞靠機(jī)械裝置或在低壓油作用下壓緊在斜盤上(圖中為彈簧),配油盤2和斜盤4固定不轉(zhuǎn),當(dāng)原動機(jī)通過傳動軸使缸體轉(zhuǎn)動時,由于斜盤的作用,迫使柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運動,并通過配油盤的配油窗口進(jìn)行吸油和壓油。如

8、圖3-23中所示回轉(zhuǎn)方向,當(dāng)缸體轉(zhuǎn)角在2范圍內(nèi),柱塞向外伸出,柱塞底部缸孔的密封工作容積增大,通過配油盤的吸油窗口吸油;在0范圍內(nèi),柱塞被斜盤推入缸體,使缸孔容積減小,通過配油盤的壓油窗口壓油。缸體每轉(zhuǎn)一周,每個柱塞各完成吸、壓油一次,如改變斜盤傾角,就能改變柱塞行程的長度,即改變液壓泵的排量,改變斜盤傾角方向,就能改變吸油和壓油的方向,即成為雙向變量泵。 圖215 軸向柱塞泵的工作原理1缸體2配油盤3柱塞4斜盤5傳動軸6彈簧軸向柱塞泵的優(yōu)點是: 結(jié)構(gòu)緊湊、徑向尺寸小,慣性小,容積效率高,目前最高壓力可達(dá)40.0MPa,甚至更高,一般用于工程機(jī)械、壓力機(jī)等高壓系統(tǒng)中,但其軸向尺寸較大,軸向作用

9、力也較大,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 1.2.2軸向柱塞泵組成 圖2-15直軸式向柱塞泵結(jié)構(gòu) 1轉(zhuǎn)動手輪2斜盤3回程盤4滑履5柱塞6缸體7配油盤8傳動軸圖2-15所示為一種直軸式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)。柱塞的球狀頭部裝在滑履4內(nèi)，以缸體作為支撐的彈簧9通過鋼球推壓回程盤3，回程盤和柱塞滑履一同轉(zhuǎn)動。在排油過程中借助斜盤2推動柱塞作軸向運動；在吸油時依靠回程盤、鋼球和彈簧組成的回程裝置將滑履緊緊壓在斜盤表面上滑動,彈簧9一般稱之為回程彈簧,這樣的泵具有自吸能力。在滑履與斜盤相接觸的部分有一油室,它通過柱塞中間的小孔與缸體中的工作腔相連,壓力油進(jìn)入油室后在滑履與斜盤的接觸面間形成了一層油膜,起著靜壓支承的作用,使滑

10、履作用在斜盤上的力大大減小,因而磨損也減小。傳動軸8通過左邊的花鍵帶動缸體6旋轉(zhuǎn),由于滑履4貼緊在斜盤表面上,柱塞在隨缸體旋轉(zhuǎn)的同時在缸體中作往復(fù)運動。缸體中柱塞底部的密封工作容積是通過配油盤7與泵的進(jìn)出口相通的。隨著傳動軸的轉(zhuǎn)動,液壓泵就連續(xù)地吸油和排油。 缸體 配流盤 柱塞滑履組 2、典型機(jī)械機(jī)構(gòu)的傳動系統(tǒng)2.1 摩托車發(fā)動機(jī)傳動系統(tǒng) 摩托車發(fā)動機(jī)傳動系統(tǒng)主要由離合器、變速器 、二次傳動裝置等零部件組成。（1）離合器： 離合器是設(shè)在發(fā)動機(jī)與變速箱之間的一個裝置，它的主要作用就是用來傳遞或切斷發(fā)動機(jī)的動力。傳遞動力的目的是讓車輛前進(jìn)；切斷動力的目的通常是為了便于換檔，因為如果不切斷動力，變速

11、箱內(nèi)主動齒輪和被動齒輪就很難同步，也就不容易換檔。（2） 變速器 ： 實現(xiàn)變速的關(guān)鍵部件是套在輸出軸上的滑套，它通過花鍵與輸出軸連接，帶動軸體旋轉(zhuǎn)。駕駛者通過拔叉控制滑套與旋轉(zhuǎn)齒輪的接合?；咨厦嬗型箟K，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把滑套與齒輪固連在一起，使齒輪帶動滑套，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結(jié)合與分離，達(dá)到換檔的目的。摩托車起動扭矩小，它沒有液力變扭器那一套東西，主要依靠離心式離合器進(jìn)行變速。（3） 傳動系統(tǒng)可用三種基本方式將發(fā)動機(jī)功率傳遞給摩托車后輪：鏈條、皮帶或軸。鏈條主減速器系統(tǒng)是目前最常用的方式。在此系統(tǒng)中，將安裝在輸出軸上的鏈輪（

12、即變速器中的軸）連接到通過金屬鏈附加在摩托車后輪的鏈輪上。變速器轉(zhuǎn)動較小的前部鏈輪時，沿著鏈條將功率傳遞給更大的后部鏈輪，然后轉(zhuǎn)動后輪。這類系統(tǒng)必須潤滑和調(diào)整，且由于鏈條伸長和鏈輪磨損，還需定期更換。（4） 發(fā)動機(jī)中的摩擦副和轉(zhuǎn)動副曲柄與連桿組成一轉(zhuǎn)動副，活塞與氣缸組成一摩擦副，軸套與花鍵軸組成摩擦副，花鍵齒輪與與花鍵軸組成一摩擦副，活塞與連桿組成一轉(zhuǎn)動副。2.2 軸向柱塞泵傳動系統(tǒng) 軸向柱塞泵是利用與傳動軸平行的柱塞在柱塞孔內(nèi)往復(fù)運動所產(chǎn)生的容積變化來進(jìn)行工作的?；ピ谛D(zhuǎn)過程中，由于離心力的作用，滑靴對于斜盤產(chǎn)生的壓緊力將偏離滑靴的軸線。在此力所引起的摩擦力的作用下，滑靴、柱塞在運動中會產(chǎn)

13、生繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運動，轉(zhuǎn)動的快慢取決于旋轉(zhuǎn)摩擦力的大小。但這一自旋可以改善滑靴底部的潤滑，對減小摩擦、改善磨損和提高效率均有利?；コ惺軄碜灾蝾^中心的壓力、彈簧力和斜盤的垂直反力外，還要承受離心力和摩擦力。軸向液壓柱塞泵在工作中，主傳動軸帶動缸體轉(zhuǎn)動。由于斜盤具有傾角，當(dāng)柱塞泵缸體轉(zhuǎn)動時柱塞就在缸體的柱塞孔內(nèi)作往復(fù)運動，完成液壓泵的吸油壓油過程。軸向柱塞泵中的轉(zhuǎn)動副與摩擦副 滑履與軸孔組成一摩擦副，滑履與斜盤組成一轉(zhuǎn)動副。 3、典型機(jī)械機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點 3.1 摩托車發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點發(fā)動機(jī)為四沖程汽油機(jī)；采用風(fēng)冷冷卻，有自然風(fēng)冷與強(qiáng)制風(fēng)冷兩種。發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速高，一般在5000轉(zhuǎn)/分以上；升

14、功率大，一般在60千瓦/升左右；發(fā)動機(jī)曲軸箱與離合器、變速箱設(shè)計一體，結(jié)構(gòu)緊湊。 一、單氣缸單氣缸是所有發(fā)動機(jī)的基本起點，也是發(fā)明摩托車發(fā)動機(jī)時采用的排列方式。不同型式的發(fā)動機(jī)都是由不同數(shù)量的單缸布置而成。由于曲軸需要旋轉(zhuǎn)兩周才會燃燒做功一次，因此工作的流暢感不佳，駕駛者會很清楚地感受到氣缸內(nèi)的活塞上下運動的振動。從表面上看，在性能上是缺點，但在主觀情感上有的車迷卻偏愛這種感受。二、并列(平行)雙缸簡單來說，并列雙缸發(fā)動機(jī)可以想象為把兩個單氣缸發(fā)動機(jī)連接在一個180º的曲軸上。當(dāng)一個活塞在上止點時，另一個活塞則在下止點位置(少數(shù)發(fā)動機(jī)如本田CD250除外)。由于兩氣缸活塞上下

15、運動慣性差不多，可以互相抵消，因此運動零件引起的震蕩較單缸三、V型雙缸氣缸呈V型布置的發(fā)動機(jī)，可以從簡單的V2發(fā)動機(jī)說起。不同的氣缸V型夾角，可使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生很大的變化。夾角越小，工作越不流暢，這也是美式巡航車營造強(qiáng)烈節(jié)奏感的源頭。四、水平對置雙氣缸水平對置的雙氣缸發(fā)動機(jī)夾角為180º，兩個活塞連桿分別裝在兩個相位角差180º的曲柄銷上，形成一個絕佳的活塞慣性抵消作用。由于兩個活塞猶如拳擊手搏擊般運動，因此，人們都習(xí)慣稱這種發(fā)動機(jī)為Boxer(意譯為拳師)發(fā)動機(jī)，也稱拳擊手。五、并列3氣缸可以想象，為把3個單氣缸發(fā)動機(jī)連接在一個120º的曲軸

16、上，它需要糅合單缸和多缸發(fā)動機(jī)的優(yōu)點，在重量和運動性能方面提供一個中間的落腳點。六、并列4氣缸 顧名思義，4氣缸發(fā)動機(jī)可以說是把4個單氣缸發(fā)動機(jī)并列在一起。第一和第四活塞平衡了第二和第三活塞的運動慣性，這是250ml以上的街車或跑車最樂意采用的標(biāo)準(zhǔn)布局。七、V4氣缸V4發(fā)動機(jī)，簡單來說是把兩臺V2發(fā)動機(jī)結(jié)合在一起而得來的。當(dāng)然，這種結(jié)構(gòu)在進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的布置上將更為復(fù)雜。8、 水平對向6氣缸水平對向6氣缸發(fā)動機(jī)可以想象是三臺Boxer發(fā)動機(jī)前、中、后排在一起再 塞入車架中。在摩托車的世界里屬于極為罕見的品種。這是因為發(fā)動機(jī)寵大的體積和沉重的重量，非一般摩托車能把它容納。近代仍然采用水平對向

17、6氣缸發(fā)動機(jī)的摩托車，是廣為人知的本田金翼1800，它裝有全球定位巡航系統(tǒng)等世界最尖端技術(shù)的儀器，是所有車迷朝思暮想的超級豪華摩托車。 由于上述特點，單缸摩托車給人一種沖勁和節(jié)奏感。而從工作圓滑角度來看，單缸機(jī)肯定不如雙缸機(jī)好，特別是在低轉(zhuǎn)速時，單缸發(fā)動機(jī)工作不平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速波動大，而且一旦失火，二次燃燒時間間隔較長，很容易使發(fā)動機(jī)熄火停機(jī)。在相同排量條件下，和雙缸相比，單缸發(fā)動機(jī)的運動件慣性力不能互相抵消，因此，單缸機(jī)的振動大，特別是高轉(zhuǎn)速時，這個問題表現(xiàn)得尤為突出。此外，在相同排量的條件下，單缸機(jī)缸徑較大，燃燒室尺寸大，因此混合氣的燃燒相對較差。當(dāng)然各運動件的尺寸也較大，譬如活塞、連桿等。這些

18、因素不利于發(fā)動機(jī)提高轉(zhuǎn)速，也不利于提高功率。上述這種傾向會隨著發(fā)動機(jī)的排量增加而明顯。所以單缸機(jī)排量越大，升功率越小，但是單缸機(jī)的脈動感卻越強(qiáng)。 在摩托車上，發(fā)動機(jī)是最重要的裝置，由于單缸機(jī)重量輕，結(jié)構(gòu)尺寸小，它的寬度比雙缸機(jī)窄，因此單缸機(jī)對整車布置十分有利，便于實現(xiàn)整車造型的苗條化。同時，由于單缸機(jī)有利于減輕整車的重量，也提高了方向把的靈活性。這是由于單缸機(jī)曲軸短而輕，尤其是橫置發(fā)動機(jī)，曲軸旋轉(zhuǎn)的陀螺效應(yīng)阻礙摩托車側(cè)傾轉(zhuǎn)彎，而且曲軸越重轉(zhuǎn)速越高，陀螺效應(yīng)也越大。在這一點上，單缸機(jī)比較好，陀螺效應(yīng)低，因此，車輛左右側(cè)傾十分輕便，再加上單缸機(jī)尺寸短，不會妨礙摩托車的側(cè)傾。此外，單缸機(jī)尺寸小，風(fēng)阻

19、也較小。單缸機(jī)的另一個特點是，在同一排量條件下，構(gòu)成單缸機(jī)的零部件數(shù)量也較少，且不需要進(jìn)行左右氣缸的平衡調(diào)整，故障點少。同時，較小的結(jié)構(gòu)又決定了單缸機(jī)具有制造和裝配工藝簡單、技術(shù)難度小等特點，因而單缸機(jī)制造成本低，使用維護(hù)簡便，具有很好的經(jīng)濟(jì)性3.2 軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點 軸向柱塞泵一般都由缸體、配油盤、柱塞和斜盤等主要零件組成。改變傾斜元件的角度，就可以改變柱塞在泵缸內(nèi)的行程長度，即可改變泵的流量。傾斜角度固定的稱為定量泵，傾斜角度可以改變的便稱為變量泵。斜盤式是斜盤相對回轉(zhuǎn)的缸體有一傾斜角度，而引起柱塞在泵缸中往復(fù)運動。傳動軸軸線和缸體軸線是一致的。這種結(jié)構(gòu)較簡單，轉(zhuǎn)速較高，但工作條件要求

20、高，柱塞端部與斜盤的接觸部往往是薄弱環(huán)節(jié)。斜軸式的斜盤軸線與傳動軸軸線是一致的。它是由于柱塞缸體相對傳動軸傾斜一角度而使柱塞作往復(fù)運動。流量調(diào)節(jié)依靠擺動柱塞缸體的角度來實現(xiàn)，故有的又稱擺缸式。它與斜盤式相比，工作可靠，流量大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 軸向柱塞泵與徑向柱塞泵比較，排出壓力高，它一般可在2050MPa范圍內(nèi)工作，效率也高，徑向尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。但結(jié)構(gòu)較徑向柱塞泵復(fù)雜，加工制造要求高，價格較貴。4、 關(guān)鍵零件測繪4.1 摩托車發(fā)動機(jī)變速花鍵軸的作用和功能發(fā)動機(jī)變速花鍵軸主要用于變速箱里面的動力傳動系統(tǒng)，起到傳遞動力和扭矩的作用。齒輪和花鍵軸是由套筒來連接的，套筒可以隨著花鍵軸轉(zhuǎn)動，同時也可以在花鍵軸上左右自由滑動來嚙合齒輪。 輸入軸帶動中間軸，中間軸帶動右邊的齒輪，齒輪通過套筒和花鍵軸相連，傳遞能量至驅(qū)動軸上。齒輪上的錐形凸出剛好卡進(jìn)套筒的錐形缺口，兩者之間的摩擦力使得套筒和齒輪同步，套筒的外部滑動，和齒輪嚙合。