四衝程內燃機設計
一． 已知條件： 在圖示的四衝程內燃機中
活塞行程hmm）
活塞直徑dmm）
活塞移動導路相對於曲柄中心的距離 emm）
行程速比係數k=
連桿重心至a點的距離係數(mm)
曲柄重量n)
連桿重量n)
活塞重量n)
連桿通過質心軸的轉動慣性半徑 = 係數(m)
曲柄的轉速n1rpm)
發動機的許用速度不均勻係數 =
曲柄不平衡的重心到o點的距離 = （mm）
開放提前角：
進氣門：-10°；排氣門： -32°
齒輪引數：
m=3.5（mm）；=20°；=1
==14； ==72 ； =36
示功圖見p10圖2所示。
二． 設計任務
1. 機構設計
按照行程速比係數k及已知尺寸決定機構的主要尺寸，並繪出機構運動簡圖（4號圖紙）。（凸輪要計算出裝角後才畫在該圖上）
2. 選定長度比例尺作出連桿機構的位置圖
以活塞在最高位置時為起點，將曲柄迴轉一周按順時針方向分為十二等分，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十五個位置）並作出機構各位置時的機構位置圖，求出滑快的相對位移。
3. 作出機構15個位置的速度多邊形
求出這15個位置的、、、ω2的數值，並列表表示。（表一）
4. 作出機構的15個位置的加速度多邊形
求出15個位置的、、、、、的數值，並列表表示。（表二）
5.用直角座標作滑快b點的位移曲線=（），速度曲線及加速度曲線。（把以上2、3、4、5作在一張2號圖紙上）
6. 動態靜力分析（1號圖紙）
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）各種資料均要列表表示：
（1） 將各個位置的、、等數值列於表三。
（2） 列出各個位置的的計算公式，並計算出其數值。
（3） 將各個位置的、、、、、等數值列於表四。
（4） 將各個位置的、等數值列於表五
（5） 將各個位置的、、等數值列於表六
（6） 將與進行比較，計算出它們的誤差，把結果列於表七。
7. 用直角座標作出=（）曲線。（用方格紙繪製）
（統一用「動態靜力分析」所求得的值）
8. 計算當不考慮機構各構件的質量和轉動慣量時的飛輪轉動慣量。
9. 計算發動機功率。
10. 用**法設計凸輪ⅱ的實際輪廓曲線
11. 繪製內燃機的工作迴圈圖（4號圖紙）。
根據工作迴圈圖及曲柄的位置，求出凸輪的安裝角，把凸輪畫在機構運動簡圖上。
12. 最後，將設計過程寫成20頁左右的詳細說明書。
三． 設計步驟及注意問題
1.求連桿及曲柄的長度
設連桿的長度為l、曲柄長度為
可求==聯立（1）、（2）式求解，可求出連桿的長度l及曲柄的長度r.
2.曲柄迴轉一周共分為15個位置
當活塞在最高位置時為起點，曲柄a點的編號為a。，由a。點開始，順時針方向把圓等分為12等分，得a。、、、……，等點。當滑快在最低位置時，曲柄上a 點的編號為。
可近似認為，當曲柄在oa和oa位置時，滑快b的速度為最大值。
注：括號內的編號在分析力時才使用。
3.動態靜力分析步驟
（1） 計算活塞上的氣體壓力
（n）f—活塞的面積（cm）
(2) 求作用於構件上的慣性力
n）n）（3） 出活塞上受力的大小及方向
（4） 把作用在構件2上的反力r分解為和取=0，求出
（5） 以構件2、3為示力體，取求出和
（6） 以構件3為示力體，取求出
（7） 以構件1為示力體，（構件1的重力忽略不計），取求出，再由=0，求出。
（8） 用一張4號圖紙大小的方格紙作出=（）曲線。
4.飛輪轉動慣量的確定
（2） 在本課程設計中，決定飛輪的轉動慣量時，不考慮機構各構件的質量和轉動慣量。
（3） 把=（）曲線作為=（）曲線（驅動力矩曲線）
規定：當與的方向一致時為負，畫在橫座標的下方。
當與的方向相反時為正，畫在橫座標的上方。
（在本課程設計中，的方向為順時針）
（4） 以的平均值作為阻抗力矩（常數）。這是因為在週期性的速度波動中，乙個波動週期內的輸入功等於輸出功。即
（a）首先求出下列各單元的面積：
（b）求出阻抗力矩（（））的縱座標h：
注意：ⅰ），……表示各單元的面積，單位為mm,在橫座標之下為負值，在橫座標之上為正值。
ⅱ）h的單位為公釐，當乘上比例尺之後，才得出之值。
（c）根據求出的h值，作出=（）阻抗力矩曲線（現為水平線）
（5） 求出下列各單元的面積：、、、、、、
在阻抗力矩曲線之上的面積表示盈功，在阻抗力矩曲線之下面積表示虧功。盈功為正，虧功為負值。
（6） 根據上面各單元的面積求相應的功
（7） 求出在各個位置上功的累積變化量
……（nm） …… （nm）
……（nm） …… （nm）
……（nm） …… （nm）
……（nm）
根據上面各值找出
…… （nm） …… （nm）
（8） 求出最大盈虧功
==……（nm）
8) 根據許用不均勻係數，求出等效構件上所需的等效轉動慣量：
9）確定飛輪的轉動慣量：
按題意： 不考慮各構件的質量和轉動慣量。
可忽略不擠
5．計算發動機功率
6.排氣凸輪（凸輪ⅱ）的輪廓設計
（1） 公升程角為60°，回程角為60°，遠停程角為10°。
（2）選擇公升程和回程的運動規律。
（3）用**法設計凸輪ⅱ的輪廓曲線。
需列印出曲線以及凸輪的輪廓曲線。
7. 以曲柄作為定標構件，曲柄每轉兩周為一工作迴圈。畫出各執行機構在位置上協調配合工作的迴圈圖。
附：四衝程內燃機機構運動簡圖比例：1：4
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