單缸四沖程柴油機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說

明

書設(shè)計(jì)題目：?jiǎn)胃姿臎_程柴油機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)..1、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介柴油機(jī)是內(nèi)燃機(jī)的一種，如圖1所示。它將柴油燃燒時(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)的主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，以氣缸內(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)。圖1柴油機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及示功圖四沖程內(nèi)燃機(jī)是以活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)移動(dòng)四次（對(duì)應(yīng)于曲柄軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)）完成一個(gè)工作循環(huán)。在一個(gè)工作循環(huán)中氣缸內(nèi)的壓力變化可用示功器或壓力傳感器從氣缸內(nèi)測(cè)得，然后將壓力與活塞位移的關(guān)系繪成曲線圖，稱為示功圖，見圖1（b）。現(xiàn)將四沖程柴油機(jī)的壓力變化關(guān)系作一粗略介紹：..進(jìn)氣沖程：活塞下行，對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角

=0°—180°，進(jìn)氣閥開啟，空氣進(jìn)入氣缸。汽缸內(nèi)指示壓力略低于1個(gè)大氣壓，一般可以1個(gè)大氣壓來計(jì)算。進(jìn)氣結(jié)束時(shí)，進(jìn)氣閥關(guān)閉。如示功圖上的a一b段。壓縮沖程：活塞上行，對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角=180°—360°，將進(jìn)入氣缸的空氣壓縮。隨著活塞的上移氣缸內(nèi)壓力不斷升高。如示功圖上的b一c段。膨脹沖程：在壓縮沖程結(jié)束前，被壓縮空氣的溫度已超過柴油的自燃溫度。因此當(dāng)高壓油泵將柴油噴進(jìn)燃燒室時(shí)，呈霧狀細(xì)滴的柴油與高溫空氣相接觸，立即爆炸燃燒，使氣缸內(nèi)的壓力驟增至最高點(diǎn)。燃?xì)猱a(chǎn)生的高壓推動(dòng)活塞下行，通過連桿帶動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)對(duì)外作功。對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角

=360°—540°，隨著燃?xì)獾呐蛎浕钊滦袣飧兹莘e增大，氣缸內(nèi)壓力逐漸降低，如示功圖上c—d段。排氣沖程：排氣閥開啟，活塞上行將廢氣排出。氣缸內(nèi)壓力略高于1個(gè)大氣壓，一般亦以一個(gè)大氣壓計(jì)算。對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角

=540°—720°，如示功圖上d—a段。進(jìn)、排氣閥的開啟是通過凸輪機(jī)構(gòu)控制的。凸輪機(jī)構(gòu)是通過曲柄軸上的齒輪Z1和凸輪軸上的齒輪Z2來傳動(dòng)的。這一對(duì)齒輪稱為正時(shí)齒輪，由于一個(gè)工作循環(huán)中，曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周而進(jìn)、排氣閥各開啟一次，所以正時(shí)齒輪的傳動(dòng)比為i12=2。由上可知，在一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)沖程中只有一個(gè)沖程是作功的，其余三個(gè)沖程都要依靠機(jī)械的慣性來帶動(dòng)、要消耗功的。因此曲柄會(huì)由于驅(qū)動(dòng)力的不均勻而引起速度波動(dòng)。為了減小速度波動(dòng)，曲柄軸上應(yīng)加裝飛輪來進(jìn)行調(diào)速。2、已知數(shù)據(jù)已知數(shù)據(jù)表設(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)

H

lAs2

l04B

n1

Dh

D

G1

G2

G3

Js1

Js2

J01單位

mm

mm

r/min

mm

N

kgm2數(shù)據(jù)

120

4

80

540

1500

100

200

210

20

10

0.1

0.05

0.2

1/100齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)Z1

Z1

m

h

s

′

[

]

[a′]mm

°

mm

°22

44

5

20

20

50

10

50

30

75..示功圖數(shù)據(jù)表位置編號(hào)曲柄位置（°）氣缸指示壓力0.1MPa(105N/m2)

1301

2601

3901

41201

51501

61801

72101

82401

92701

103006.5

1133019.5

1236035工作過程

進(jìn)氣

壓縮12′37560

1339025.5

144209.5

154503

164803

175102.5

185402

195701.5

206001

216301

226601

236901

247201膨脹3、設(shè)計(jì)內(nèi)容我的學(xué)生編號(hào)為37，即計(jì)算7、12兩個(gè)位置。（1）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

排氣L

0.001

mmm

l.1）根據(jù)已知數(shù)據(jù)，取μ（以大圖為準(zhǔn)，這里只是示意），畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。1）根據(jù)已知數(shù)據(jù)，取μ（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L(zhǎng)，連桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，由表，λ=1/L1=4,H=(L1+L2)-(L1-L2)=120mm.得L1=60mm，12L2=240mm。速度分析：..B大小

？

L11

L（未知）222方向豎直⊥OA

⊥BAμ0.1v

m/smm

，根據(jù)矢量方程式，作機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的速度圖，及滑塊B的速度線圖。由圖可得，v7μl3.68m/sBvpb，72

vBA34.2rad/slabv12μl0，Bvpb122

vl

BA39.27rad/sab加速度分析：BBABA

,μ10a

m/s2mm

，大?。?/p>

2L11

2L2

2

？.

方向豎直→OA

→BA⊥ABvvAvBAavvAvBAaaAanat.根據(jù)矢量方程式，取μ10a由圖及速度影像法可得，

m/s2mm

作機(jī)構(gòu)各點(diǎn)加速度圖及滑塊的加速度線圖。a7p'b'μ1086m/s2,a12p'b'μ1850m/s2BaBaa7p'sμ1290m/s2,a12p'sμ1600m/s22a2a7位置加速度圖

p'b''

b'

a's

2p'（2）B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)曲線繪制同組同學(xué)計(jì)算B點(diǎn)在個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)值如下表：

b''位置速度（m/s）加速度（m/s2）位置速度（m/s）

15.81390135.8

29.2575149.2

39.4385159.4

46.8-918166.8

53.6-1052173.6

60-1230180

7-3.6-105219-3.6

8-6.8-91820-6.8

9-9.438521-9.4

10-9.257522-9.2

11-6.3139023-6.3

1201831240

12′1648.s2s2a's2s2a'.加速度（m/s2）

1390

575

385

-918

-1052

-1230

-1052

-918

385

575

1390

1831注意：速度和加速度是有正負(fù)的。由計(jì)算數(shù)據(jù)畫B點(diǎn)的速度和加速度圖，再由數(shù)值積分方法劃出位移圖。（3）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析（1）受力分析取μ0.001L

mmm

，作2-3和1的力的示力體i3

i3

n12

12

2（2）計(jì)算活塞上的氣體壓力.

πD2πD2P'p7h27489N7i12i(3)求作用于構(gòu)件上的慣性力p7ma2580N,p12ma3200N22M7J7152.1N,M12J120ccp7ma71086N,p12ma123700N3B3Bnt

12P'P'R43R43pG3pG3Mi2G2Mi2RRtGh785.4P'P'R43R43pG3pG3Mi2G2Mi2RRtGh785.4N，P'p1244Ri2s2i2s2i2i2i3i3把作用在構(gòu)件2上的反力R12分解為R12和R12.取

M

B

=0，7位置，Rtl12

AB

MGhμphμ0,Rt574.1N21L1212位置，Rt012力分析：34321212

i2

大小?

√√√

√√

√

？

？

√

√√

？

√

√方向√

√√

√

√√

√

√

？

√

√√

？

√

√由力的矢量方程式，作力的多邊形，取μ720P

Nmm

,

，7位置力多邊形μ12100P

Nmm

'

i3

p

i3

以構(gòu)件1為示力體，（構(gòu)件1的重力忽略不計(jì)），取Pi221yy

'F0,求出R，再由

M

0=0，n4、選作一題飛輪設(shè)計(jì)：方案Ⅳ

i2

W,Wdrdrmax飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定.i2i22RP'GpGpRtRni3i2R23pG2i2i22RP'GpGpRtRni3i2R23pG2R12R14G1R21R43R34R41G3PppR12R41G2R12tR12G3P求出M710R.2N（順時(shí)針），M120。R21R12G1R14p(G2)R14G1.JF

900Wmax0.494kgm2π2n2[]飛輪尺寸的確定GD24gJAF4gJGF19.78NAHb

GAπDr

6.297r

m25、設(shè)計(jì)心得體會(huì)經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我們的課程設(shè)計(jì)終于完成了，在這次課程設(shè)計(jì)中我學(xué)到得不僅是專業(yè)的知識(shí)，還有的是如何進(jìn)行團(tuán)隊(duì)的合作，因?yàn)槿魏我粋€(gè)作品都不可能由單獨(dú)某一個(gè)人來完成，它必然是團(tuán)隊(duì)成員的細(xì)致分工完成某一小部分，然后在將所有的部分緊密的結(jié)合起來，并認(rèn)真調(diào)試它們之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系之后形成一個(gè)完美的作品。這次課程設(shè)計(jì)，由于理論知識(shí)的不足，再加上平時(shí)沒有什么設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一開始的時(shí)候有些手忙腳亂，不知從何入手。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的可能不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。在這種相