單缸四沖程柴油機課程設(shè)計說明書(二)

1、設(shè)計題目：單缸四沖程柴油機院（系、部）：機械工程學院專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班級：機械0907學號：2009000195設(shè)計者：蘇少杰指導教師：洪葉2012年1月13日目錄1、機構(gòu)簡介與設(shè)計數(shù)據(jù)2(1)機構(gòu)簡介2(2)設(shè)計數(shù)據(jù)32、設(shè)計內(nèi)容及方案分析3(1)曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析4(2)齒輪機構(gòu)的設(shè)計6(3)凸輪機構(gòu)的設(shè)計83、設(shè)計體會ii4、主要參考文獻ii單缸四沖程柴油機1、機構(gòu)簡介與設(shè)計數(shù)據(jù)（1）機構(gòu)簡介柴油機（如附圖1（a）是一種內(nèi)燃機，他將燃料燃燒時所發(fā)生的熱能轉(zhuǎn)釀成機械能。往復式內(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)。本設(shè)計是四沖程內(nèi)

2、燃機，即以活塞在氣缸內(nèi)往復移動四次（對應曲柄兩轉(zhuǎn)）完成一個工作循環(huán)。在一個工作循環(huán)中，氣缸內(nèi)的壓力變更可由示功圖（用示功器從氣缸內(nèi)測得，如附圖1（b）所示），它暗示汽缸容積（與活塞位移s成正比）與壓力的變更關(guān)系，現(xiàn)將四個沖程壓力變更做一簡單介紹。進氣沖程：活塞下行，對應曲柄轉(zhuǎn)角8=0-180。進氣閥開，燃氣開始進入汽缸，氣缸內(nèi)指示壓力略低于1個大氣壓力，一般以1大氣壓力算，如示功圖上的a-bo壓縮沖程：活塞上彳T,曲柄轉(zhuǎn)角8=180-3600o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。做功沖程：在壓縮沖程終了時，被壓縮的空氣溫度已超出柴油的自燃的溫度，因此，

3、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，燃氣壓力推動活塞下行對外做功，曲柄轉(zhuǎn)角8=360540。隨著燃氣的膨脹，氣缸容積增加，壓力逐漸降低，如圖上c-b。排氣沖程：活塞上行，曲柄轉(zhuǎn)角8=540720。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一a。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。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

4、依靠機械的慣性帶動。(2)設(shè)計數(shù)據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)表1設(shè)計內(nèi)容曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析曲衲渭塊機構(gòu)日勺動態(tài)經(jīng)歷分析及輪轉(zhuǎn)動慣量日勺確定符號H入LAS2n1DkDG1G2G3Js1JS2Js36單位mmmmr/minmmNKg-m2數(shù)據(jù)120480150010020021020101/100齒輪機構(gòu)E勺設(shè)計凸輪機構(gòu)的一沒計Z1Z2mahs，aammmm2244520205010503075設(shè)計數(shù)據(jù)表2位置編號123456789101112曲柄位置(0)306090120150180210240270300330360氣缸指示壓力/(105Nm2)11111111135工作過程進氣壓縮12131415161

5、7181920212223243753904204504805105405706006306606907206033211111做功三氣2、設(shè)計內(nèi)容及方案分析曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析已知：活塞沖程H,連桿與曲柄長度之比入，曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)nlo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。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的曲柄位置為起始位置（即e=0。），將曲柄圓周按轉(zhuǎn)向分成12等分分得12個位置112,12（0=375）為氣缸指示壓力達最大值時所對應的曲柄位置，1324為曲柄第二轉(zhuǎn)時對應的各位置。1）設(shè)曲柄長度為r,連桿長度為l,由已知條件

6、：=l/r=4,H=(l+r)-(l-r)=2r=120mm可得r=60ml=240mm按此尺寸做得曲柄滑塊機構(gòu)的故：由幾何知識：sin/OAB=cos/OAB=s=rcos+lcos/OAB=rcos+lV=-3rsin-把各點的角度分別代入上式得：S=S1=290.079mmS2=S。S5=S=186.156mmS 6=180mm S12=300mmS=$=232.38mmS4=SVi=-Vii2=-VioVj=-V94=-VV5=-V76=V2=0m/s2 ai=aii2=aio=739.401m/s 2a3=a9=-1.598 m/s24=a8=741.036 m/s2a5=a7=-1

7、281.34 m/s26=-1478.9 m/s 2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)。齒輪機構(gòu)的設(shè)計已知：齒輪齒數(shù)Z1,Z2,模數(shù)m,分度圓壓力角”，齒輪為正常齒制，再閉式潤滑油池中工作。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。1)傳動類型的選擇：依照一對齒輪變位因數(shù)之和(X1+X2)的分歧，齒輪傳動可分為零傳動、正傳動和負傳動。零傳動就是變位因數(shù)之和為零。零傳動又可分為尺度齒輪傳動和高度變成齒輪傳動。高變位齒輪傳動具有如下優(yōu)點：小齒輪正變位，齒根變厚，大齒輪負變位，齒根變薄，大小齒輪抗

8、彎強度相近，可相對提高齒輪機構(gòu)的承載能力：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。2)變位因數(shù)的選擇：此次設(shè)計應用封閉圖法，查表計算得xi=0.23x2=-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）3）齒輪機構(gòu)幾何尺寸的計算：齒輪m=51且為正常齒制故ha*=1,c*=0.25名稱小齒輪大齒輪計算公式變位因數(shù)x分度圓直徑d110220d=mz法向齒距PnPn=Ttmcosa嚙合角J2020中心距a（a）165節(jié)圓直徑d110220中心距變動因數(shù)y:0齒局艾動因數(shù)

9、（T0o-=x1+x2-y齒頂局ha:ha=(ha*+c*-0-)m齒根高hfhf=(ha*+c*-x)m齒全高hh=ha+hf齒頂圓直徑da:da=d+2ha齒根圓直徑dfdf=d-2hf重合度ea分度圓齒厚s1齒頂厚Sa4）根據(jù)以上數(shù)據(jù)作出齒輪傳動嚙合圖（如圖3）（3）凸輪機構(gòu)的設(shè)計已知：從動件沖程h,推程和回程的許用壓力角a,a,推程運動角，遠休止角S,回程運動角中，從動件的運動規(guī)律如（附圖3）所示。要求：依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s附圖3從動件運動規(guī)律圖1）運動規(guī)律的選擇：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。的二

10、階導數(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:S=Co+GS+GS2加速階段0-250S=2hS2/So減速階段25-500S=h-2h(So-S)2/So2以從動件開始上升的點為6=0。據(jù)此計算得6（單位：。）S(6)(單位：mm001020251030401502060207018085109011001100根據(jù)上表繪制出從動件上升位移S=S（8）的變更曲線（如圖4）2）基圓半徑計算根據(jù)許用壓力角計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nn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

11、度瞬心。故Vp12=VB2=co|OPl2|,從而有IOP12I=Vb23尸ds/d8o由上圖中的三角形BCB可知tana=整理得基圓半徑將S=S（S）和=%代入得：ro20mm在此我取r=34mm滾子半徑選取rr=4mm3）作由凸輪設(shè)計圖根據(jù)以上數(shù)據(jù)作出凸輪的實際廓線及理論廓線（如圖5）。設(shè)計體會經(jīng)過幾天不竭的努力，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，收獲頗豐。通過認真思考和總結(jié)，機械設(shè)計存在以下一般性問題：機械設(shè)計的過程是一個復雜細致的工作過程，不成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)計過程中不竭豐富和完善產(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)計過程是一個不竭完善的過程，各個設(shè)計階段并不是簡單的安順序進行，為了改進設(shè)計結(jié)果，經(jīng)常需要在各步調(diào)之間反復、交叉進行，指