单缸四冲程柴油机课程设计报告说明书

1、机械原理课程披it说明书S it i 0：单缸四冲程柴油机院（系、部）：机械工程学院专业：林料成型及控制工程班级：01 01学号:1003040124按计者:解志强指导教恥壬靖2012年12月20日第1章设廿要求(2)1.1设廿任务(2)1.2按廿思路(2)(3)1.3机构简介1.4按廿数据(4)第2章 连杆机构按廿和运动分林(5)2.1连杆机构的设廿要求(5)2.2杆件尺寸簡定(5)2.2杆件运动的分林与廿算(5)2.3图解法作杆件的运动分林(7)第3章齿轮机枸传动披计(8)3.1齿乾机构的披廿要求(8)3.2齿轮参数的it算(8)第4章酉花机构设计(11)4.1岀轮机构的按廿要求(11)4

2、.2运动规律的选择(11)4.3基1:11144图(13)课程按廿小结(14)参考文献(14)第1章设廿要求1.1投it任务设廿一个四冲程内燃机。机器的功能与设廿要求：该机器的助能是把化学能 转化成机械能。须完成的动作为：活塞的吸气，压编，做M,排气4个 过程,a,排气门的开关与关冈、燃料喷射。12设it思路设廿四冲程内加UI的关律点在干活塞的吸气，压缩，做功，排气以及 气门的开冈几个动作的完成。而怎样将迪个几个动作完成并按照运动循坏 图结合起来这是我们完成这次课程设廿所需要解决的间题。所以，我将从 这些方面人手，依据这些需要来选择机构。1.3机构简介柴曲机（如附图1 2）是一种内燃机，它將燃

3、料加烧时所产生的热能转变成 机械能。往复式内燃机的主体机沟为曲柄滑快机购，以气缸内的燃气压力 推动活塞3经连杆2而使曲柄1旋转。本设廿是El冲程内燃机，即以活塞在气虹内往复務动El次（对应曲柄 两转）完成一个工作循坏。在一个工作愴坏中，气41内的压力变化可由示 功图（用示功器从气征内測得，如附图1 （b）所示），它表示汽舌I容枳（与 活塞位杨s成正比）与压力的变化关系，现将呱个冲程压力变化做一简单介给。进气冲程：活塞下行,对应曲柄转角oji8(r。进气阀开，燃气开始axRfl, 气虹内指示压力略IK于1个大气压力，一般以1大气压力算，血示助图上 的 a bo压缩冲程:8塞上行，曲柄转ffl e

4、 =180 - 360°o lit时进气完毕,进气阀关冈，已吸人的空气受到压缩，压力満高，如示助图上的b-co他功冲程：在压缩冲程终了时，被压缩的空气温度已超11柴油的自燃的温度，因 此，在高压下射人的柴油立刻爆燃,气虹内的压力突然増至最高点，燃气 压力推动活塞下行对外做功,曲柄转角6 =360-540oo I®着燃气的腸张， 气SI容枳増加，压力逐浙薛低，如图上CTb。排气冲程：活塞上行,曲柄转角9 =540-720oo排气阀打开，废气被 驱岀，气亂内压力略高于1大气压，一般亦以1大气压计算，如图上的b *a。进排气阀的启闲是由岀轮机沟腔制的。岀轮机沟是通il曲柄轴0上的

5、 齿轮Z1和岀轮轴上的齿轮Z2来传动的。由于一个工作循坏中，曲柄转两 转而进排气阀各启冈一次，所以齿轮的传动比iI2=n1/n2=Z1/Z2=20由上可知，在组成一个工作循坏的El个冲程巾，活塞只有一个冲程是 对外做助的,其余的三个冲程则需一次依靠机械的愼性带动。(b )示功图(a)机构简图图1" 柴油机机构简图及示功图1.4设廿数据表扱廿数据表投廿内容曲柄滑块机构的运动分析曲柄滑挟Hl冏的动态经丙分析及飞轮专动嵋量的确定符号H入1AS2niDDG1G2G3Js1Js2Js35单位mmmmr/minmmNKg m2120480150010020021020100.10.050.21/

6、100齿轮机构的设it占轮机构的设itZ1Z2mah(DOse，aal，mmommo2244520205010503075表1-2示功图数据表位置编号123456789101112曲 ffiEK°)306090120150180210240270300330360气亂捋示压力1111111116.519.535/(105N 亦)工作过程&气压缩12，1314151617181920212223243753904204504805105405706006306606907206025.59.5332.521.511111* «排气连杆机构曲运动分林2.1连杆机构的按廿

7、要求已知：活塞冲程H,连杆与曲柄长度之比入，曲柄毎分外转数n1。要求：设廿曲柄滑块机构，绘制HI构运动简图，做机沟滑快的EfL速度和加速度 运动线图。2.2 ff件尺寸的爾定曲柄位置图的他法如附图2所示，以滑挟在上指点是所对应的曲榊位置为起始位置(fiOe=o°), «曲柄同周按转向分成12等分分得12个位11 ->12, 12* ( 9 =375°)为气SH指示压力达最大值时所对应的曲柄位 置，13-24为曲柄第二转时对应的各位置。1 )设曲柄长度为，连杆长度为I,由已知条件：入=|/r=4, H= ( l+r) - (l-r) =2r=120mm可得r=

8、60mm, l=240mm按it尺寸做為曲柄滑块机构的机枸运动简0(PA9 O3O4O O5图2J曲柄渭块机构扼动简图图2-2曲柄位置图2.2 ff件运动的分桥与廿算由几何知识:sin乙OBA二rsincp sincp 1得:cosz_OBA=S二rcosW+l cos 乙 OBA二 rcosP+N o)lsin2(p sin(p 2)(2-3)ds3 2 j 1 _ ( AV二dt=_3rsin甲- Q"2sin 2(pA =2dt32J1-rcos-sin(p 21一(丁)4 (2-1)sincp 2'(2-2)+ 64cos2°l-sin© 3221

9、-，sin0)2 4丿jsin© *4丿Si=Sn=290.079mmS2=Sio=264.307mmS3=Sg=232.379mmS<=S8=204.307mmS5=S7=186.156mmS6=180.000S12=300.000mm把各点的角度分别代人上式(2-2 )(2-3 )(2-4) W：(2-4)Vi=-Vn=-5.741 m/sV3=-V9=-9.425m/sV5=-V7=-3.684m/sV2=-Vio=-9.2O7m/sV4=-V8=-7.117m/sV6=V12=0m/sai=an=1282.86m/s2a3=a9=-1.598 m/s2a5=a7=-12

10、81.34 m/s2a2=aw=739.401 m/s2a4=as=741.036 m/s2a«=-1478.9 m/s22.3图解法作杆件的运动分析对点1做速度分折，划0 = 30”，如下图所示，向量王表示匕向量历表示吋向量员则表示0 A杆做圓周运动的速I Va o图2-3胃1的速度分林图f向:BO 丄 OA 丄 AB齿轮机构的玻it3.1齿轮机构的按廿要求已知：齿轮齿U Z1, Z2,模数m,分度岡压力角a,齿轮为正常齿制，再冈式 SI滑油it中工作。要求：选择两轮变位系数，计算齿轮各部分尺寸，用2号图3（绘制齿 轮传动的唔合图。3.2齿轮参数的廿算1）齿轮基本参数：8：下面单位

11、为mm模数：m=5压力角：a = 20°to：z 产 22 ?2=44齿顶高系数:V=i.o齿根高系数：c4 =0.25传动比:i = Z2 心(3-1 )齿顶高变动系数:<T = X, +x2 -y ( 3-2 )分度IO S：1=叫妁=陀2 ( 3-3 )基fflfifi：心,i = mz cos a ( 3-4 )dhl = mz2 cos a ( 3-5 )齿顷高：hai = m(h： +xt -cr) ( 3-6 )九2 =加(/叮 +X2 -<T)( 3-7 )齿根高：hfi = m(ha° +c -Xj) ( 3-8 )hfl=mh* +c* -x

12、2) ( 3-9 )齿 IS HI fi 径:daX =dx + 2hai ( 3-10 )da2=d2+2ha2 ( 3-11 )齿ffilllfig： df=d-ihf (3-12)dfl = d2 - 2hfl ( 3-13 )2) 实际中心呃。'的确定：=(3-14)2心(a/5+1 ) x5 (3-15)3) 啮合 a1 : cos(aj =+、】)xcos(a) ( 3-16 )2xafinva9 = 2tana(Xj +x2)/(zl +z2) + /:va ( 3-17 )4) 分6(变位系数Xp x2 ;"議"7(3-18)Xlmin=V(min-

13、)/min ；勺罰=(%n 一 G " Sin ( 3*1 9 )=(加T-曲a) +)( 3_20 )2 tan a5) 中心距变动系数y=3 - a)/m ( 3-21 )6) 重合 IS： £ = Z(tana“-tana') +乙(tana(Q-kma') ( 3-22 )2龙S =cos"(血 仏)£2 =cos(db2/da2) ( 3-23 )一般悄况应保证>1.27) 齿项圓齿弹:sal = s -2ral(invaal -inva) ( 3-24 )ri=s.-2/>(invaa. 一inva) ( 3-25

14、 ) r2一般 ®> 0.258) 分度【H齿厚：sl =7Dn + 2xntana ( 3-26 )= -7nn + 2xmtana ( 3-27 )2 表3-1齿轮参数的主嬰廿算结果小齿轮大齿轮II算公式变也因数X0.23-0.23分度同直径d110220d=mz法向齿距Pn14.76Pn=irm cos a啮合角a'20°20°中心ffia(az )165v Elfigd110220中心距变动因数y0齿高变动因数。0o=x1+x2-y齿顶高ha6.153.85ha=(ha*+c*-o)m齿根高h5.17.4hf=(ha*+c*-x)m齿全高h1

15、1.2511.25h=ha+hf齿 lOlfida122.3227.7da=d+2ha齿根HId<99.8205.2df=d-2h(重合Rea1.65分證圓齿厚s7.85齿顶圓齿厚Sa7.113.79四轮机构的披计4.1廿轮机枸的玻计耍求EM：从动件冲程h,推程和回程的许用压力角a,ay ,推程运动角,远休止ffiOs,回程运动舟，从动件的运动观律如（附图3）所示。要求：按照许用压力轴确定門轮机构的基本尺寸，选取液子半径，画岀廿轮实际嘲线。并画在2号图3（上图4-1从动件运动規律图42运动規律的选择：根扬从动件运动规律图（附图3）分析知位杨s对转角e的二阶导数为常数目周期变换，所以确定为

16、二次多顶式运动规律。公式：sy+cQ+c?/(4)加速阶段：0-25°S=2h 5750(4-2)械速W段:25-50°S=h-2h(5o-5)2/5o2 (4-3)以从动件开始上升的点为5=0°表4-1 flS（ J ）廿算结果8 （单位：°）S( 8)(单位：mm )00101.6206.425103013.64018.450206020701&48013.68510906.41001.611004.3基Hl半径廿算根据许用压力角廿算出基岡半径最小值，岀轮形状选为偏距为零且对称。如下图所示,H3J件的盘塑机构位于推程的某位置上,法Sn-n与从

17、动件速® VB2的夹角为轮嘲在B点的压力角，P12为岀轮与从动件的相对速 度瞬心。& VP12=VB2=co|OP12|,从而有 |OP12|=VB2/co1=ds/d50it算可知l°P12l ds/d6So S rn + stan a = u = u整理得基圆半径将 S=S ( 8 ) fll a=a代人得：ro2Omm在此我取r0=34mm法子半径选取rr=4mm根据以上数据做岀岀轮的实际WMK3论鸠线，如下图所示:课程设it小结经il几天不斷的努力，身体有些疲t, (S看到劳动后的硕果，心中2有几分 喜悅。总而言之，感触良名，收获颇丰。通il从真思考和总结，HI械设it存在ftT-18性问题：机fih殳廿的11 况而定，大程是一彳、复杂细致的工作il程，不可能有同定不变的程序，设 itil程须視具体悄致可以分为三个主要阶段：产晶规则阶段、方案设it阶 段和技术设廿阶段。值得注恿的是：机撤设廿过程是一个从抽象IB念到具 休产品的演化11程，我们在设it 11程中不斷丰富和完善产品的设廿信息， 直到完成整个产晶设计；设计11程是一个逐步求精和细化的il程，设it初 期，我们对设廿对象的绪构关系和参数表达往往是模糊的，许多细节在一 开始不是很清楚，I#着设计il程的潇人，这些关系才逐満