1、機械原理課程披it說明書S it i 0：單缸四沖程柴油機院（系、部）：機械工程學院專業：林料成型及控制工程班級：01 01學號:1003040124按計者:解志強指導教恥壬靖2012年12月20日第1章設廿要求(2)1.1設廿任務(2)1.2按廿思路(2)(3)1.3機構簡介1.4按廿數據(4)第2章 連桿機構按廿和運動分林(5)2.1連桿機構的設廿要求(5)2.2桿件尺寸簡定(5)2.2桿件運動的分林與廿算(5)2.3圖解法作桿件的運動分林(7)第3章齒輪機枸傳動披計(8)3.1齒乾機構的披廿要求(8)3.2齒輪參數的it算(8)第4章酉花機構設計(11)4.1岀輪機構的按廿要求(11)4

2、.2運動規律的選擇(11)4.3基1:11144圖(13)課程按廿小結(14)參考文獻(14)第1章設廿要求1.1投it任務設廿一個四沖程內燃機。機器的功能與設廿要求：該機器的助能是把化學能 轉化成機械能。須完成的動作為：活塞的吸氣，壓編，做M,排氣4個 過程,a,排氣門的開關與關岡、燃料噴射。12設it思路設廿四沖程內加UI的關律點在干活塞的吸氣，壓縮，做功，排氣以及 氣門的開岡幾個動作的完成。而怎樣將迪個幾個動作完成并按照運動循壞 圖結合起來這是我們完成這次課程設廿所需要解決的間題。所以，我將從 這些方面人手，依據這些需要來選擇機構。1.3機構簡介柴曲機（如附圖1 2）是一種內燃機，它將燃

3、料加燒時所產生的熱能轉變成 機械能。往復式內燃機的主體機溝為曲柄滑快機購，以氣缸內的燃氣壓力 推動活塞3經連桿2而使曲柄1旋轉。本設廿是El沖程內燃機，即以活塞在氣虹內往復務動El次（對應曲柄 兩轉）完成一個工作循壞。在一個工作愴壞中，氣41內的壓力變化可由示 功圖（用示功器從氣征內測得，如附圖1 （b）所示），它表示汽舌I容枳（與 活塞位楊s成正比）與壓力的變化關系，現將呱個沖程壓力變化做一簡單介給。進氣沖程：活塞下行,對應曲柄轉角oji8(r。進氣閥開，燃氣開始axRfl, 氣虹內指示壓力略IK于1個大氣壓力，一般以1大氣壓力算，血示助圖上 的 a bo壓縮沖程:8塞上行，曲柄轉ffl e

4、 =180 - 360°o lit時進氣完畢,進氣閥關岡，已吸人的空氣受到壓縮，壓力満高，如示助圖上的b-co他功沖程：在壓縮沖程終了時，被壓縮的空氣溫度已超11柴油的自燃的溫度，因 此，在高壓下射人的柴油立刻爆燃,氣虹內的壓力突然増至最高點，燃氣 壓力推動活塞下行對外做功,曲柄轉角6 =360-540oo I®著燃氣的腸張， 氣SI容枳増加，壓力逐浙薛低，如圖上CTb。排氣沖程：活塞上行,曲柄轉角9 =540-720oo排氣閥打開，廢氣被 驅岀，氣亂內壓力略高于1大氣壓，一般亦以1大氣壓計算，如圖上的b *a。進排氣閥的啟閑是由岀輪機溝腔制的。岀輪機溝是通il曲柄軸0上的

5、 齒輪Z1和岀輪軸上的齒輪Z2來傳動的。由于一個工作循壞中，曲柄轉兩 轉而進排氣閥各啟岡一次，所以齒輪的傳動比iI2=n1/n2=Z1/Z2=20由上可知，在組成一個工作循壞的El個沖程巾，活塞只有一個沖程是 對外做助的,其余的三個沖程則需一次依靠機械的愼性帶動。(b )示功圖(a)機構簡圖圖1" 柴油機機構簡圖及示功圖1.4設廿數據表扱廿數據表投廿內容曲柄滑塊機構的運動分析曲柄滑挾Hl冏的動態經丙分析及飛輪專動嵋量的確定符號H入1AS2niDDG1G2G3Js1Js2Js35單位mmmmr/minmmNKg m2120480150010020021020100.10.050.21/

6、100齒輪機構的設it占輪機構的設itZ1Z2mah(DOse，aal，mmommo2244520205010503075表1-2示功圖數據表位置編號123456789101112曲 ffiEK°)306090120150180210240270300330360氣亂捋示壓力1111111116.519.535/(105N 亦)工作過程&氣壓縮12，1314151617181920212223243753904204504805105405706006306606907206025.59.5332.521.511111* «排氣連桿機構曲運動分林2.1連桿機構的按廿

7、要求已知：活塞沖程H,連桿與曲柄長度之比入，曲柄毎分外轉數n1。要求：設廿曲柄滑塊機構，繪制HI構運動簡圖，做機溝滑快的EfL速度和加速度 運動線圖。2.2 ff件尺寸的爾定曲柄位置圖的他法如附圖2所示，以滑挾在上指點是所對應的曲榊位置為起始位置(fiOe=o°), «曲柄同周按轉向分成12等分分得12個位11 ->12, 12* ( 9 =375°)為氣SH指示壓力達最大值時所對應的曲柄位 置，13-24為曲柄第二轉時對應的各位置。1 )設曲柄長度為，連桿長度為I,由已知條件：入=|/r=4, H= ( l+r) - (l-r) =2r=120mm可得r=

8、60mm, l=240mm按it尺寸做為曲柄滑塊機構的機枸運動簡0(PA9 O3O4O O5圖2J曲柄渭塊機構扼動簡圖圖2-2曲柄位置圖2.2 ff件運動的分橋與廿算由幾何知識: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把各點的角度分別代人上式(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圖解法作桿件的運動分析對點1做速度分折，劃0 = 30”，如下圖所示，向量王表示匕向量歷表示吋向量員則表示0 A桿做圓周運動的速I Va o圖2-3胃1的速度分林圖f向:BO 丄 OA 丄 AB齒輪機構的玻it3.1齒輪機構的按廿要求已知：齒輪齒U Z1, Z2,模數m,分度岡壓力角a,齒輪為正常齒制，再岡式 SI滑油it中工作。要求：選擇兩輪變位系數，計算齒輪各部分尺寸，用2號圖3（繪制齒 輪傳動的唔合圖。3.2齒輪參數的廿算1）齒輪基本參數：8：下面單位

11、為mm模數：m=5壓力角：a = 20°to：z 產 22 ?2=44齒頂高系數:V=i.o齒根高系數：c4 =0.25傳動比:i = Z2 心(3-1 )齒頂高變動系數:<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 )齒頃高：hai = m(h： +xt -cr) ( 3-6 )九2 =加(/叮 +X2 -<T)( 3-7 )齒根高：hfi = m(ha° +c -Xj) ( 3-8 )hfl=mh* +c* -x

12、2) ( 3-9 )齒 IS HI fi 徑:daX =dx + 2hai ( 3-10 )da2=d2+2ha2 ( 3-11 )齒ffilllfig： df=d-ihf (3-12)dfl = d2 - 2hfl ( 3-13 )2) 實際中心呃。'的確定：=(3-14)2心(a/5+1 ) x5 (3-15)3) 嚙合 a1 : cos(aj =+、】)xcos(a) ( 3-16 )2xafinva9 = 2tana(Xj +x2)/(zl +z2) + /:va ( 3-17 )4) 分6(變位系數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) 中心距變動系數y=3 - a)/m ( 3-21 )6) 重合 IS： £ = Z(tana“-tana') +乙(tana(Q-kma') ( 3-22 )2龍S =cos"(血 仏)£2 =cos(db2/da2) ( 3-23 )一般悄況應保證>1.27) 齒項圓齒彈:sal = s -2ral(invaal -inva) ( 3-24 )ri=s.-2/>(invaa. 一inva) ( 3-25

14、 ) r2一般 ®> 0.258) 分度【H齒厚：sl =7Dn + 2xntana ( 3-26 )= -7nn + 2xmtana ( 3-27 )2 表3-1齒輪參數的主嬰廿算結果小齒輪大齒輪II算公式變也因數X0.23-0.23分度同直徑d110220d=mz法向齒距Pn14.76Pn=irm cos a嚙合角a'20°20°中心ffia(az )165v Elfigd110220中心距變動因數y0齒高變動因數。0o=x1+x2-y齒頂高ha6.153.85ha=(ha*+c*-o)m齒根高h5.17.4hf=(ha*+c*-x)m齒全高h1

15、1.2511.25h=ha+hf齒 lOlfida122.3227.7da=d+2ha齒根HId<99.8205.2df=d-2h(重合Rea1.65分證圓齒厚s7.85齒頂圓齒厚Sa7.113.79四輪機構的披計4.1廿輪機枸的玻計耍求EM：從動件沖程h,推程和回程的許用壓力角a,ay ,推程運動角,遠休止ffiOs,回程運動舟，從動件的運動觀律如（附圖3）所示。要求：按照許用壓力軸確定門輪機構的基本尺寸，選取液子半徑，畫岀廿輪實際嘲線。并畫在2號圖3（上圖4-1從動件運動規律圖42運動規律的選擇：根揚從動件運動規律圖（附圖3）分析知位楊s對轉角e的二階導數為常數目周期變換，所以確定為

16、二次多頂式運動規律。公式：sy+cQ+c?/(4)加速階段：0-25°S=2h 5750(4-2)械速W段:25-50°S=h-2h(5o-5)2/5o2 (4-3)以從動件開始上升的點為5=0°表4-1 flS（ J ）廿算結果8 （單位：°）S( 8)(單位：mm )00101.6206.425103013.64018.450206020701&48013.68510906.41001.611004.3基Hl半徑廿算根據許用壓力角廿算出基岡半徑最小值，岀輪形狀選為偏距為零且對稱。如下圖所示,H3J件的盤塑機構位于推程的某位置上,法Sn-n與從

17、動件速® VB2的夾角為輪嘲在B點的壓力角，P12為岀輪與從動件的相對速 度瞬心。& VP12=VB2=co|OP12|,從而有 |OP12|=VB2/co1=ds/d50it算可知l°P12l ds/d6So S rn + stan a = u = u整理得基圓半徑將 S=S ( 8 ) fll a=a代人得：ro2Omm在此我取r0=34mm法子半徑選取rr=4mm根據以上數據做岀岀輪的實際WMK3論鳩線，如下圖所示:課程設it小結經il幾天不斷的努力，身體有些疲t, (S看到勞動后的碩果，心中2有幾分 喜悅。總而言之，感觸良名，收獲頗豐。通il從真思考和總結，HI械設it存在ftT-18性問題：機fih殳廿的11 況而定，大程是一彳、復雜細致的工作il程，不可能有同定不變的程序，設 itil程須視具體悄致可以分為三個主要階段：產晶規則階段、方案設it階 段和技術設廿階段。值得注恿的是：機撤設廿過程是一個從抽象IB念到具 休產品的演化11程，我們在設it 11程中不斷豐富和完善產品的設廿信息， 直到完成整個產晶設計；設計11程是一個逐步求精和細化的il程，設it初 期，我們對設廿對象的緒構關系和參數表達往往是模糊的，許多細節在一 開始不是很清楚，I#著設計il程的瀟人，這些關系才逐満