四冲程内燃机机械原理课程设计说明书

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1、广州学院机械原理课程设计说明书四冲程内燃机设计院（系）机械工程学院专 业 机械工程及自动化班 级XX机械工程X班学生姓名XXX指导老师XXX年 月曰课程设计任务书兹发给 XXX班学生 XXX 课程设计任务书，内容如下：1 .设计题目： 四冲程内燃机设计2.应完成的项目：(1)内燃机机构运动简图 1张(A4)(2)内燃机运动分析与动态静力分析图1张(A3)(3)力矩变化曲线图1 张（A4）(4)进气凸轮设计图1 张（A4）(5)工作循环图1张（A4）(6)计算飞轮转动惯量(7)计算内燃机功率(8)编写设计说明书1份3.参考资料以及说明：(1)机械原理课程设计指导书(2)机械原理教材4.本设计任务

2、书于 20XX年 1月4日发出，应于20XX年1月15日前完成，然后进行答辩。指导教师签发201 X年月31日课程设计评语:课程设计总评成绩:指导教师签字:201 X年 1 月15日摘要 1第一章绪论 21. 1课程设计名称和要求 21. 2课程设计任务分析 2第二章四冲程内燃机设计 42. 1机构设计 42. 2运动分析 72. 3动态静力分析112. 4飞轮转动惯量计算 162. 5发动机功率计算 182. 6进排气凸轮设计 182. 7工作循环分析19设计小结21参考文献22内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃 烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。四冲 程内燃机是

3、将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的 热能使气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功， 把曲轴转两圈（720 ），活塞在气缸内上下往复运动四个行 程，驱动从动机械工作，完成一个工作循环的内燃机。本课 程设计是对四冲程内燃机的运动过程进行运动分析、动态静 力分析，计算飞轮转动惯量、发动机功率等，设计一款四冲 程内燃机。关键词：四冲程内燃机；运动分析；动态静力分析第一章绪论1. 1课程设计名称和要求1. 课程设计名称：机械原理课程设计，四冲程内燃机设计2. 课程设计要求：（1）要有良好的学风及严格的纪律（2）每位同学都要独立完成自己的设计任务。（3）图面质量的要求1）图幅、线型、标题栏

4、等均要符合国标。2 ）不用徒手画图，图纸上不能写有关的计算公式、计算结 果。（4）说明书要求1 ）说明书不得涂改2 ）说明书要有封面、任务书、评语、目录、正文、及参考 资料等3 ）封面、任务书、评语三项打印外，其余统一用A4打印（5）所有图纸要叠好（按 4号图纸的大小），连同说明书一 起装在档案袋内。（6）按规定时间来答辩。（7） 齿轮传动要按照无根切条件考虑。（采用变位齿轮）1.2课程设计任务分析1. 机构设计根据行程速比系数 K及已知尺寸确定机构的主要尺寸， 并绘制机构运动简图1张（A4）。2. 运动分析图解求出连杆机构的位置、速度与加速度，绘制滑块的位移、速度与加速度曲线，完成运动分析图

5、。3. 动态静力分析通过计算和图解，求出机构中各运动副的约束反力及应加于曲柄0A的平衡力矩Mb，完成动态静力分析图。运动分析 与动态静力分析画在一张图中（A3）。4. 计算并画出力矩变化曲线图1张（A4）。5. 计算飞轮转动惯量Jf。6. 计算发动机功率。7. 用图解法设计进、排气凸轮，完成进气凸轮设计图1张（A4）。8. 绘制内燃机的工作循环图1张（A4）。9. 完成设计说明书（约 20页）。第二章 四冲程内燃机设计2. 1机构设计1.确定初始数据 活塞行程 活塞直径 推杆偏距 行程速比系数 连杆质心位置 曲柄重 连杆重 滑块重H(mm)D(mm) = 190e(mm) = 50K = 1.

6、06IAC/LAB = 0.37=300Q1(N) = 160Q2(N) = 130Q3(N) = 200连杆通过质心轴c2的转动惯性半径 匚 ?c = 27959.9142（ mm2）曲柄转速n1（rpm） = 610发动机许用速度不均匀系数进气凸轮推程h1 = 9进气凸偏距e1 = 68 = 0.012进气凸偏基圆直径 进气门开放提前角 排气凸轮推程 排气凸偏距排气凸偏基圆直径 排气门开放提前角 速度、加速度、动 齿轮参数d01min = 50-10 h2 = 10e2 = 8d02min = 50 -32 析中对应点A1m=3.5mm = 20h a = 1 c =0. 25Z3 二 z

7、 3 = 72 Z1 =362.计算连杆及曲柄的长度1）图解法求连杆和曲柄的长度设曲柄长度为r、连杆的长度为I，活塞行程H由已知数据知 e= 50 （ mm H = 300 （ mrj） K= 1.06 OB = I - r （极限位置1）O I r （极限位置2）根据K值求极位夹角：0 = 180。冷1，已知K值为1.06，算得9 =5.24如图2-1所示，借助 SolidWorks软件画出一条与活塞推程 H相等距离的水平线BBJ，在B 点处作一点 垂线，以By点为起点作一条线与垂线相交形成一个三角形， 并使两条线的夹角等于5.24。再做一条水平线与 BBU的距离为活塞偏置距e=50（mm，

8、以三角形斜边的中点为圆心，斜 边距离的一半为半径作圆，0为圆与水平线相交的点，连接0B、 OBJ，贝y OB . l - r，0耳 一 =I rK 1图2-1图解法确定连杆和曲柄的长度 由此可得曲柄r和连杆IOB OB2148. 85OBOB-2二 431.642）编程计算、校核设计原理：如图2-2所示，设曲柄长度为r、 连杆的长度为I，活塞行程H-OB】_r （极限位置1）ob，1行（极限位置2）八180心二日可求R = CB|2 sin 日0E = . (0C厂(CE)2=.(OC)2 - (CD -DE)22 : 2= R -(Rcose)OB = l r(OF)2 e2(1)HOF -

9、OE2._1 OE 丄 OE 匚-sinsinOCR6 =CL -0联立(1)、(2)式求解，可求出连杆的长度I及曲柄的长度r。利用Labview编程软件制作程序如图2-3 ,所示具体结果 如图2-4所示MRDM RBA BIWOi IWH HW K4Hor0 誣竄 匸匚磨0 口 匡店圍莎胃GJ图2-4图 2-3 Labview 程序Labview程序前面板3. 绘制内燃机的机构运动简图。由初始数据可知齿轮的参数如表2-1所示表2-1齿轮参数模数分度圆变位基圆齿顶齿根分度圆公法齿数圆直圆直上的齿m直径系数直径径径厚线长3-0.17118.131.7116.037.50乙63.512664016

10、8185.0497乙、13.5490.17646.057.2341.485.94616.60Z 2445226Z73.5252-0.17236.257.7242.05.04980.60Z 32680368181利用SolidWorks软件画出机构简图如图2-5所示图2-5机构简图2.2 运动分析1、速度分析(1 )在CAD中新建一个零件图，在任意处以曲柄长度r画一个圆，圆心为 0,以圆心为起点，r为长度画一条直线，与圆 0交于点A，再画一条无限长度竖直线，以A为起点画线与竖直线相交于点B,长度为I，一个简易的机构运动简图就完成 了。在简图上定出当 0A与AB共线和垂直的四个点，并以上 共线点在

11、圆上阵列出 12个点，此时圆上共有 15个点。如图2-6所示。图2-6运动简图(2)图解法求速度作出速度方程式如下：T T TV B =V A V BA_OA - AB，1lOA图2-7速度矢量三角形如图2-7所示，在SolidWorks中任取一点p作为速度极点。 从点p出发做代表Va的矢量pa( _oa且pa=Va/)，再分别过点 a和p做代表Vba的方向线ab (丄ab )，代表Vb的方向线pb(竖 直方向)，两者相交于点B，在线段ab上截出一点 C，使得lac/lab=0.37，c点即为连杆的质心点，连接pc，则pc的长度即为乂2的大小。赋予速度矢量三角形一些约束，则速度矢量Vba =

12、vab , Vb = v pb , Vc2 = vPC连杆的角速度则为Vabvab 2 :1 ABab在运动分析图中将曲柄移动一个点，记录一组数据，数据如 表2-2所示（S为连杆上端点与活塞推程最高点的距离）表2-2各点速度位置SVAB(m/s)Vc2(m/s)VB(m/s)CO 2A009.5084.754022.02251A126.117.8217.516.08418.11507A292.064.1079.2669.429.51267A2124.52.1499.5429.7484.977533A3170.850.8419.4169.5081.947932A4237.995.5238.2056.87312.79242A5281.738.6176.73.76719.95877A6299.589.5755.9750.57422.1777A63009.5084.754022.02251A7290.448.2086.657-2.87519.01144A8251.314.4568.304-6.70510.32103A9182.110.9229.644-9.8962.135545A9124.54.4969.653-10.51810.41367A1097.199.5379.324-10.1622.08968A1126.928.9