題目：四衝程內燃機設計
學院機械與汽車工程學院
專業車輛工程
學生姓名
學生學號
指導教師邱志成鄒焱飈
課程編號 130160
課程學分 2.0
起始日期 2014.6.30-2014.7.11
目錄一、四衝程內燃機的運動分析及總體設計思路 4
二、繪製內燃機機構簡圖 6
三、繪製連桿機構位置圖 6
四、作出機構15個位置的速度和加速度多邊形 7
五、動態靜力分析 10
六、計算飛輪轉動慣量（不計構件質量） 17
七、計算發動機功率 18
八、對曲柄滑塊進行機構部分平衡 19
九、排氣凸輪（凸輪ⅱ）的輪廓設計 20
十、四衝程工作內燃機的迴圈圖 27
參考文獻 29
根據設計任務書，我們需要解決以下問題：凸輪的引數是多少？如何能讓機構正常迴圈工作？為了解決這個問題，我們需要對整個機構從運動及力學的角度分析。
首先，需要明確四衝程內燃機的工作原理：內燃機是通過吸氣、壓縮、燃燒、排氣四個過程不斷重複進行的。如果在四個衝程裡完成吸氣、壓縮、做功（燃燒、膨脹）、排氣的迴圈動作，就叫做四衝程。
相應的內燃機叫四衝程內燃機。
第一衝程，即吸氣衝程。這時曲軸向下轉動，帶動活塞向下，同時通過齒輪帶動凸輪向下旋轉，是凸輪的突起部分頂開進氣閥門，霧狀汽油和空氣混合的燃料被吸入氣缸。
第二衝程，即壓縮衝程。曲軸帶動活塞向上，凸輪的突起部分已經轉兩個過去，進氣閥門被關閉，由於凸輪只轉了周，所以排氣閥門仍然處於關閉狀態。活塞向上運動時，將第一衝程吸入的可燃氣體壓縮，被壓縮的氣體的壓強達到0.
6～1.5兆帕，溫度公升高到300攝氏度左右。
第三衝程是做功衝程。在壓縮衝程末火花塞產生電火花，混合燃料迅速燃燒，溫度驟然公升高到2000攝氏度左右，壓強達到3～5兆帕。高溫高壓煙氣急劇膨脹，推動活塞向下做功，此時曲柄轉動半周而凸輪轉過周，兩個氣閥仍然緊閉。
第四衝程是排氣衝程。由於飛輪的慣性，曲柄轉動，使活塞向上運動，這時由於凸輪頂開排氣閥，將廢氣排出缸外。
四個衝程是內燃機的乙個迴圈，每乙個迴圈，活塞往復兩次，曲柄轉動兩周，進排氣閥門各開一次。
圖1 1、已知條件：
活塞行程 h=220 (mm)
活塞直徑 d＝160（mm）
活塞移動導路相對於曲柄中心的距離 e＝68 (mm)
行程速比係數 k＝1.08
連桿重心c至a點的距離 ＝0.35
曲柄重量 ＝135 (n)連桿重量 ＝125 (n)
活塞重量 ＝200（n）曲柄的轉速 ＝640 (rpm)
連桿通過質心c的轉動慣性半徑 ＝0.15 ()
發動機的許用速度不均勻係數 ＝1/90
曲柄不平衡的重心到o點的距離 ＝ (mm)
開放提前角進氣門：°；排氣門：°
齒輪引數：=3.5 (mm) ；=20°；=1
==14; ==72; =36
凸輪i 行程 ＝7 mm 凸輪ii的行程 = 6 mm
凸輪i的基圓半徑 = 55 mm 凸輪ii的基圓半徑 = 60 mm
凸輪ii的偏心距 = 0 mm 凸輪i 偏心距 = 0 mm
2、求連桿的長度和曲柄的長度
設連桿的長度為、曲柄長度為
°又=912.99mm
=476.46mm1)
=471.58mm
=23.33
=16.41
=261.60mm2
聯立（1）、（2）式求解，可求出連桿的長度及曲柄的長度。
圖2按照比例尺1：5，根據第五組資料，繪製內燃機機構簡圖，空出凸輪的結構，並對凸輪與排氣裝置的連線方式進行修改。
以活塞在最高位置時為起點，將曲柄迴轉一周按順時針分為十二等分，然後找出活塞在最低位置時和活塞速度為最大時的曲柄位置（即曲柄旋轉一周共分為十五個位置）並作出機構各位置時的機構位置圖，求出滑塊的相對位移。
當活塞在最高位置時位起點，曲柄點的編號為，由點開始，順時針方向把圓等分為12等分，得、、、……，等點。當滑塊在最低位置時，曲柄上點的編號為。
可近似以為，當曲柄在和位置時，滑塊速度為最大值。
1、速度分析，畫出速度多邊形
單位：v---m/s, w---rad/s
大小lao ?
方向 //be ⊥ao ⊥ab
表1 機構15個位置的速度引數數值
畫圖基本步驟：
①確定極點p；
②根據的大小和方向過極點p畫出即pa；
③過a畫出的方向⊥ao；
④過p畫出的方向∥導軌，與交於b；
⑤pb即為；
⑥ab即為；
⑦取ac=0.35ab，則即為；⑧= /。
圖4 速度多邊形
2、分析加速度，畫出加速度多邊形
大小方向 ∥be a→o b→a ⊥ba
=484.3
作出機構的15個位置的加速度多變形，見2號圖紙，各位置引數數值如表2。
表2 機構15個位置的加速度引數數值
畫圖基本步驟：
①定極點p；
②根據的大小和方向作出即pa；
③過a，由的大小和方向畫出即at；
④過t作出的方向；
⑤過p作出的方向∥導軌，與的方向交於b，則pb即為，tb即為；
⑥ab即；
⑦取，即；
⑧。圖5速度多邊形
動態靜力分析－根據理論力學中所講的達朗伯原理，將慣性力視為一般外力加在構件上，仍可採用靜力學方法對其進行受力分析。這樣的力分析稱為動態靜力分析。
求出機構在各位置時各運動副的反力及應加於曲柄oa的平衡力矩（每人完成五個位置）。各種資料都要列表表示。
1、計算活塞上的氣體壓力
（n--活塞的面積 （）
圖6由圖可知，在特殊位置（如14，13，12，24，23，22）處，氣體壓力非常大，相信為電火花點燃，氣體**，內燃機工作時的點。
2、求作用於構件上慣性力。
(n)(n)在這一步時，需要注意慣性力的方向均與加速度或角加速度相反。
慣性力是指當物體加速時，慣性會使物體有保持原有運動狀態的傾向，若是以該物體為座標原點，看起來就彷彿有一股方向相反的力作用在該物體上，因此稱之為慣性力。慣性力實際上並不存在，實際存在的只有原本將物體加速的力。
3、求出活塞上受力的大小及方向
(n)表3
機械原理課程設計報告A
目錄一設計要求 二設計題目 三設計原理 四設計資料 五圖樣展示 六設計體會 七參考文獻 一 設計要求 1 設計說明書 份。包括 1 目錄 2 設計題目 3 各部分分析設計過程 必要的推導及圖形 4 分析設計的電子 ecxel 及尤其得從動件位移曲線 速度曲線和加速度曲線，以及凸輪形狀曲線。5 wok...
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