机械原理课程设计四冲程内燃机设计(12级)

1、机械原理课程设计时间：二周时间：二周一、目的一、目的二、要求二、要求三、三、课程设计的内容课程设计的内容四、课程设计的步骤四、课程设计的步骤五、课程设计的进度表五、课程设计的进度表结合一个简单的机械系统，综合运用结合一个简单的机械系统，综合运用所学理论，确定机构运动方案，要对所学理论，确定机构运动方案，要对方案中某些机构进行分析和设计。通方案中某些机构进行分析和设计。通过设计提高学生利用技术资料、运算过设计提高学生利用技术资料、运算和绘图的能力。和绘图的能力。 将所学过的分散知识点集成为一个比将所学过的分散知识点集成为一个比较完整的体系。较完整的体系。 包含了机构运动简图、运动分析、包含了机构

2、运动简图、运动分析、动态静力分析、齿轮、凸轮等机构的动态静力分析、齿轮、凸轮等机构的设计、速度波动的调节、运动循环图设计、速度波动的调节、运动循环图等内容。等内容。（1 1）要有良好的学风及严格的纪律）要有良好的学风及严格的纪律在规定的时间内，一律要在教室内搞设计，以在规定的时间内，一律要在教室内搞设计，以便教师进行指导。上午：便教师进行指导。上午：8:40-11:508:40-11:50； 下午：下午：2:30-5:302:30-5:30每个教室，在黑板的右下角，按座位写上名字，每个教室，在黑板的右下角，按座位写上名字，以便教师点名。无故缺席、按学生手册规定处以便教师点名。无故缺席、按学生手

3、册规定处理。理。课程设计成绩的评定，与遵守纪律情况、图面课程设计成绩的评定，与遵守纪律情况、图面质量、说明书质量、运动方案是否合理、答辩质量、说明书质量、运动方案是否合理、答辩等因素有关。等因素有关。（2 2）每位同学都要独立完成自己的设计任务。）每位同学都要独立完成自己的设计任务。（3 3）图面质量的要求）图面质量的要求图幅、线型、标题栏等均要符合国标。图幅、线型、标题栏等均要符合国标。不能徒手画图：曲线要用曲线板、小圆要用不能徒手画图：曲线要用曲线板、小圆要用模板、包括角速度、角加速度的方向也不能模板、包括角速度、角加速度的方向也不能徒手画出。图纸上不能写有关的计算公式、徒手画出。图纸上不

4、能写有关的计算公式、计算结果。计算结果。（4 4）说明书要求）说明书要求说明书不得涂改说明书不得涂改说明书要有封面、任务书、评语、目录、正文、说明书要有封面、任务书、评语、目录、正文、及参考资料等及参考资料等封面、任务书、评语三项打印外，其余统一用封面、任务书、评语三项打印外，其余统一用A4A4纸手写。纸手写。（5 5）所有图纸要叠好（按）所有图纸要叠好（按4 4号图纸的大号图纸的大小），连同说明书一起装在档案袋内。小），连同说明书一起装在档案袋内。（6 6）按规定时间来答辩。）按规定时间来答辩。（7 7）齿轮传动要按照无根切条件考虑。）齿轮传动要按照无根切条件考虑。( (采用变位齿轮采用变位

5、齿轮) )（8 8）分组）分组 6 6个人完成一个方案，在进行动态静力分个人完成一个方案，在进行动态静力分析时，每个人完成五个位置的力分析（按表析时，每个人完成五个位置的力分析（按表中规定的位置），共完成中规定的位置），共完成3030个位置的力分析，个位置的力分析，这样就有这样就有3030个数据来画出个数据来画出 曲线。曲线。M 因此，要求每位同学都要按进度完成设因此，要求每位同学都要按进度完成设计任务，要有整体观念。计任务，要有整体观念。 每个方案组要有一个组长，组长要负起每个方案组要有一个组长，组长要负起整个方案组的各项工作，包括：分工、整个方案组的各项工作，包括：分工、纪律、进度纪律、进

6、度等。等。 每个班由班长、学习委员负责分组，并每个班由班长、学习委员负责分组，并交一份分组名单。交一份分组名单。 每个班分组时，剩下的人不足每个班分组时，剩下的人不足6个人时，个人时，把剩余的人分到各方案组去。把剩余的人分到各方案组去。已知条件：活塞行程 H （mm）活塞直径 D= （mm）活塞移动导路相对于曲柄中心的距离 e= （mm）行程速比系数 K=连杆重心C2至A点的距离lAC2= 系数lAB(mm)曲柄重量Q1 = (N)连杆重量Q2 = (N)活塞重量Q3 = (N)连杆通过质心轴的转动惯性半径 曲柄的转速n1= (rpm)发动机的许用速度不均匀系数 =曲柄不平衡的重心到O点的距离

7、lOC=lOA（mm）开放提前角：进气门：-10；排气门： -32齿轮参数：m=3.5（mm）； =20；ha*=1 Z2=Z2=14；Z3=Z3=72；Z1=36)(222mmlABcc系数 1. 机构设计机构设计 按照行程速比系数按照行程速比系数K及已知尺寸决定机及已知尺寸决定机构的主要尺寸，并绘构的主要尺寸，并绘出机构运动简图（出机构运动简图（4号号图纸图纸）。）。 （凸轮要计算出安装凸轮要计算出安装角后才画在该图上）角后才画在该图上） 以活塞在最高位置时为起以活塞在最高位置时为起点，将曲柄回转一周按顺时点，将曲柄回转一周按顺时针方向分为十二等分，然后针方向分为十二等分，然后找出活塞在最

8、低位置时和活找出活塞在最低位置时和活塞速度为最大时的曲柄位置塞速度为最大时的曲柄位置（即曲柄旋转一周共分十五（即曲柄旋转一周共分十五个位置），并作出机构各位个位置），并作出机构各位置时的机构位置图，求出滑置时的机构位置图，求出滑快的相对位移。快的相对位移。 、 、 、2 2、选定长度比例尺作出连杆机构的位置图、选定长度比例尺作出连杆机构的位置图 3. 作出机构作出机构15个位置的速度多边形个位置的速度多边形 求出这求出这1515个位置的个位置的 , , , , ,2的数值，并列的数值，并列表表示。（表一）表表示。（表一） 、 4. 4. 作出机构的作出机构的1515个位置的加速度多边形个位置的

9、加速度多边形 求出求出1515个位置的个位置的 , , , , , , , , , , 的数的数值值 并列表表示。（表二）并列表表示。（表二）nBAatBAaBAa22CaBa5.5.用直角坐标作滑快用直角坐标作滑快B B点的位移曲线点的位移曲线 , ,速度曲线速度曲线 及加速度曲线及加速度曲线 （把以上把以上2、3、4、5作在一张作在一张2号图纸上号图纸上）（BBSS)(BBVV )(BBaa BAVBV2CV6.1 6.1 概念概念: :动态静力分析根据理论力学中所讲动态静力分析根据理论力学中所讲的达朗伯原理，将惯性力视为一般外力加在构的达朗伯原理，将惯性力视为一般外力加在构件上，仍可采用

10、静力学方法对其进行受力分析。件上，仍可采用静力学方法对其进行受力分析。这样的力分析称为动态静力分析。这样的力分析称为动态静力分析。6.6.动态静力分析动态静力分析惯性力惯性力惯性力偶矩惯性力偶矩IsMJ ssJa构件对于其质心轴的转动惯量构件的角加速度Pm asI sma构件的质量构件质心s的加速度IsMaI上两式中的负号表示P和的方向分别与 和 相反6.2 6.2 动态静力分析方法动态静力分析方法(1)计算活塞上的气体压力Fppi（N） F活塞的面积（cm )2(2) 求作用于构件上的惯性: 222cIamp222CCmJBIamP3(3)计算活塞上受力的大小及方向：33QPPPI（4）把作

11、用在构件2上的反力R12分解为 和 ，取 求出nR12tR120BMtR12(5)以构件2、3为示力体，取 , 求 和 , 0FnR1203R（6）以构件3为示力体，取 ，求 , 0F23R （7）以构件1为示力体，（构件1的重力忽略不计），取 求出 再由 ，求出 , 0F01R00MbM（8）用一张3号图纸大小的方格纸作出 曲线）（bbMM=6.3 6.3 动态静力分析步骤动态静力分析步骤6.4 6.4 动态静力分析结果动态静力分析结果（1 1号图纸）号图纸） 求出机构在各位置时各运动副的反力及应加于曲柄求出机构在各位置时各运动副的反力及应加于曲柄OAOA的平的平衡力矩，（衡力矩，（每人完成

12、五个位置）各种数据均要列表表示。每人完成五个位置）各种数据均要列表表示。(1)将各个位置的 、 、 等数值列于表三。表三。2IP2IM3IP（2）列出各个位置的的 计算公式，并计算出其数值。tR12(3) 将各个位置的 、 、 、 、 、 等数值列于表四表四。 、pnR12tR1212R03R23R（4）将各个位置的 、 等数值列于表五。表五。、01RbMp 7. 用直角坐标作出曲线 （用方格纸绘制）（用方格纸绘制） （ 统一用“动态静力分析”所求得的值）（bbMMbM（1）在本课程设计中，决定飞轮的转动惯量时，不考虑机构各构件的质量和）在本课程设计中，决定飞轮的转动惯量时，不考虑机构各构件的

13、质量和 转动惯量。转动惯量。 (2)(2)把把 曲线作为曲线作为 曲线（驱动力矩曲线曲线（驱动力矩曲线) )）（bbMM）（ddMM3bM（3）根据）根据一个波动周期内的输入功等于输出功求一个波动周期内的输入功等于输出功求阻抗力矩阻抗力矩（常数），并作（常数），并作出阻抗力矩曲线出阻抗力矩曲线 rM阻抗力矩的纵坐标H：（)(654321mmLffffffHHMMr8.8.计算飞轮转动惯量计算飞轮转动惯量 FJ bMfW44 BMfW11bMfW77bMfW22bMfW55bMfW33bMfW66minmaxmaxWWW 22maxmkgWJme（5）根据许用不均匀系数）根据许用不均匀系数 ,求出等效构件上所需的等求出等效构件上所需的等 效转动惯量：效转动惯量：6021nm(6) 确定飞轮的转动惯量确定飞轮的转动惯量： 不考虑各构件的质量和转动惯量: eFJJ(4)根据上面各单元面积求相应的功根据上面各单元面积求相应的功, 并求出最大盈亏功并求出最大盈亏功9. 计算发动机功率计算发动机功率 11.绘制内燃机的工作循环图绘制内燃机的工作循环图（4号图纸）号图纸） 根据