四冲程内燃机设计机械原理课程设计报告书

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一、四冲程内燃机的运动分析及总体设计思路1二、绘制内燃机机构简图4三、绘制连杆机构位置图4四、作出机构15个位置的速度和加速度多边形5五、动态静力分析8六、计算飞轮转动惯量（不计构件质量）15七、计算发动机功率16八、对曲柄滑块进行机构部分平衡17九、排气凸轮（凸轮Ⅱ）的轮廓设计18十、四冲程工作内燃机的循环图25

定逆时针为正。小组决定为便利判断以及减少错误的出现，使用逆时针为正，决定式中各项的正负。在这一步运算中要注意比例尺和单位的转换。由于在计算中MI2为标准国际单位，因此要把毫米化为米，这一点很简单出错！如上，我们能够得到动态静力分析中所能确定的两个力的大小。而其他未知力均能求得方向（或在某一直线上）。

以点8作实例，分析如图7：

图7

5、以构件2，3为示力体，取?F?0，求出Rn12和R03。

在这一步骤中，Rn12和R03方向均未知，在受力分析时可假设其已知，在这一步中通过力封闭多边形求出方向。如图8：

图8

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6、以构件3为示力体，取?F?0，求出R23。如图9：

图9

7、以构件1为示力体，（构件1上的重力忽略不计），取?F?0，求出R01，再由?MB?0，求出Mb。如图10：

图10

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数据记录如下：

表4

点的位'nt(N)RRR12(N)R03(N)R23(N)p12(N)12(N)置0019302.2297.7619302.472119.7512712.661-402.1215310.202065.1215448.96509.6710073.052-402.1252473296.9061838103600.832’-402.12476.753416.903450500757.853-402.124186.443492.5254881962662.504-402.1289552662.83936013559855-402.12112501554.3211356.877006123.926-402.1212351.57456.431236019006873.036’-402.1213096.49424.0013103.3528377517.867401.9213788.501087.4313831.313118.608247.188603.1814095.292468.8814309.883737.609564.4392023.69108.693111.69625.53172.56802.199’3216.963337.243515.834847.511552845.51106031.82253436.483575237.52062.51117483.521877.722229.862915.1515508118.561256296.837530.8897.7637531.015789.8944126.811356296.841391.232065.9241442.761148.1646702.891429153.724267.073296.92449014126091.4114’2030120725.493534.2921024.682275.3620606.601513068.918167.343492.5218500117516169.04166031.8152002655.83154502005062.5173014.4147001554.3214781.9510009552.60181005.314045.19234.6014047.152459.548585.2618’-1005.314390526.4144002125875019402.1215528.87915.7215555.853865.279822.9020-402.1214025.491954.351416146839351.2921402.127493.953074.19810026405094.8921’402.122403492.453500.69870893.8522-402.1267053488.217560112.55062.523401.12161002229.8616253.68380010936.61

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表5

在这一步运算中，小组出现了一点分歧，即是否应当计算其构件1的惯性力，虽然这个问题并不影响所求出的转动惯量，可是却会对R01产生影响。虽然题设构件1的重力忽略不计，可是最终我们认为是应当加上惯性力计算的，由于O对1点主要是给以平衡连杆对1点的力，以及匀速圆周运动。并且在对内燃机的认识下，曲柄作为输出的机构，带动汽车的其他机构运动，并不能孤立地作为二力杆来作出分析。8、用一张4号图纸大小的方格纸作出Md?Md???曲线

点的位(N)'(N*m)MR01b置019302-10.56115448-795.6226182-445.182’3450-44.8535487348.4949360547.56511355374.7861235663.046’13103-52.41713831-322.85814310-973.0799626-784.509’4830-299.460103575-117.98112916-306.141237531-10.561341443745.9714244902600.814’210252236.9015185001813.0016154501035.1517147824735.021814047-105.7518’14400-21.6191556-373.342014161-793.02218100-619.6521’350117.50227560589.682316254841.1914

六、计算飞轮转动惯量（不计构件质量）

1、把

Md?Md???曲线作为

Md?Md???曲线（驱动力矩曲线）

MrMb?Mb?25N?m/mmf4’f2f6’f7’f2f3f4f5f6f1f1’?????60/mmf3’f5’图11

规定：当与Mb与?1的方向一致时为负，画在横坐标的下方，当Mb与?1的方向相反时为正，画在横坐标的上方。（在本课程设计中，?1的方向为顺时针）

2、以Mb的平均值作为阻抗力矩Mr（常数）。这是由于在周期性的速度波动中，一个波动周期内的输入功等于输出功。即?d??r??E?0。2.1、首先求出以下各单元面积

f1=-560；f2=500；f3=-997；f4=2630；f5=-680；f6=580。

2.2、求出阻抗力矩（Mr?Mr???）的纵坐标H

15

H?f1?f2?f3?f4?f5?f61473??6.1375mm

L2402.3、求出以下各单元的面积

f1?=-732；f2?=301；f3?=-1380；f4?=2279；f5?=-890；f6?=437；f7?=-3

在阻抗力矩曲线之上的面积表示盈功，在阻抗力矩曲线之下的面积表示亏功。盈功为正，亏功为负值。

2.4、根据上面各单元的面积求相应的功

W1?f1???Mb?????957.7；W2?f2???Mb????393.81；W3?f3???Mb?????1805.5；W4?f4???Mb????2981.69；W5?f5???Mb?????1168.34；W6?f6???Mb????571.74；W7?f7???Mb?????3.925

2.5、求出各个位置上功的累计变化量?W

?Wa??957.7?N?m?；?Wb??563.89?N?m?；?Wc??2369.39?N?m?；

?Wd?612.30?N?m?；?We??556.04?N?m?；?Wf?15.7?N?m?；?Wg?11.775?N?m?根据上面各值找出：

Wmax?612.30?Nm?Wmin?2369.39?Nm?2.6、求出最大盈亏功

?Wmax?Wmax?Wmin?2981.69?Nm?

2.7、根据许用不均匀系数???，求出等效构件上所需的等效转动惯量

Je?

?m2???2?n1)60?Wmax?2981.69?902?59.74kg?m??67.022

(?m?2.8、确定飞轮的转动惯量

Je?JF?JC

按题意：不考虑各构件的质量和转动惯量。

?JC可忽略不计

?JF?Je?59.74kg?m2

??七、计算发动机功率

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N?Mr?L??Mb???2?n11?607506.1375?240?25???60?640?1

607502?13.70(HP)八、对曲柄滑块进行机构部分平衡

1、把连杆的质量代换到A、B点

m2?m2A?m2B①

m2A?lAC2?m2B?lAB?lAC2?②联立①②可求得m2A和m2B

m2B=4.466kgm2A=8.294kg??m3?m2BmBm?A?m1?m2A

?=15.944kgm?可求得mBA=22.074kg

图12

2、把曲柄A点的质量用距O为a=0.5r的平衡质量mb平衡。

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mb?a?m?A?rmb?0.5r?m?A?r

?mb?2?m?A

可求得mb=44.148kg

九、排气凸轮（凸轮Ⅱ）的轮廓设计

1、凸轮II轮廓设计要求

1.1、升程角为60度，回程角为60度，远停程角为10度。1.2、选择升程和回程的运动规律。

1.3、用解析法设计凸轮的轮廓曲线，打印出s??曲线以及凸轮的轮廓曲线。2、凸轮轮廓的数学模型

为减少凸轮在运作过程中的损耗，选用正弦运动规律，以消除刚性冲击和柔性冲击。

s?h2?(?/?0)?sin(2??/?0)/(2?)????0~60?推程时：

''s?h2??1?(?/?0)?sin(2??/?0)/(2?)?????70~130?回程时：

?6mm?式中，h2，0130

?3、解析法设计凸轮Ⅱ的实际轮廓曲线代码：PrivateSubForm_Load()Width=Screen.Width

Height=Screen.Height*0.9

Left=(Screen.Width-Width)/100Top=(Screen.Height-Height)/100EndSub

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PrivateSubCommand1_Click()Diml1,l2,l3AsSingle

Form2.Picture2.Scale(-0.1,1200)-(7,-1200)

l1=-Abs(Form2.Picture1.ScaleHeight/Form2.Picture1.ScaleWidth)l3=-Abs(Form2.Picture3.ScaleHeight/Form2.Picture3.ScaleWidth)Form2.Picture1.ScaleWidth=9.5Form2.Picture3.ScaleWidth=150

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Dimdt1,dt2,dt3,dt4,dt5,s1,v1,s2,v2,k1,s0,r0AsSingleDimn,mAsInteger

18

Dimh,eAsInteger

Dimdt6,dt7,dt8,dt9,dt10,dt11,x1,y1,x2,y2,rAsSingleDimx3,y3,x4,y4,rgConstpi=3.1415926

h=Form2.Text3e=Form2.Text2k1=Form2.Text5r0=Form2.Text1rg=Form2.Text4

n=10000dt11=0dt1=pi/3dt2=pi/3

dt3=pi/2/ndt4=0

dt6=pi/