1、機械原理課程設計指導書四沖程燃機設計已知條件：在圖示的四沖程燃機中活塞行程H(m)活塞直徑D=(mr)活塞移動導路相對于曲柄中心的距離e=(mm行程速比系數K=連桿重心C2至A點的距離1 AC2 =系數l AB(mm)曲柄重量Q1 =(N)連桿重量Q2 =(N)活塞重量Q3 =(N)連桿通過質心軸c2的轉動慣性半徑c2=系數i2ab (mm2)曲柄的轉速n1 =(rpm)發動機的許用速度不均勻系數=曲柄不平衡的重心到0點的距離loc = loA(mr)開放提前角：進氣門：-10 °排氣門：-32 °齒輪參數：m=3.5（ mr）=20° h*a =1Z2 =Z2

2、=14； Z3 =Z3=72； Zi =36示功圖見P10圖2所示。、.設計任務1. 機構設計按照行程速比系數K及已知尺寸決定機構的主要尺寸， 并繪出機構運動簡圖（4號圖紙）。（凸輪要計算出裝角后才畫在該圖上）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，將曲柄回轉一周按順時針方向分為十二等 分，然后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）并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Vba、VC2、VB、3 2的數值，并列表表示。（表一）4. 作出機構的 15個位置

3、的加速度多邊形求出 15 個位置的 anBA 、 atBA 、 aBA 、2 、 aC2、 aB 的數值，并列表表示。（表二）5. 用直角坐標作滑快B點的位移曲線Sb = Sb （），速度曲線Vb Vb（）及加速度曲線 aB aB（ ）。（把以上 2、 3、 4、 5作在一 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于曲柄0A的平衡力矩M b ，并用速度多邊形杠桿法檢驗。 （每人完成五個位置）各種數據均要列表表示：（1）將各個位置的P12、M I2、Pl3等數值列于表三。（2）列出各個位置的R；2的計算公式，并計算出其數值。3)將各個位置的p'

4、、R12、R；、R12、R03、R23 等數值列于表四。4)將各個位置的Roi、Mb等數值列于表五5)將各個位置的p、Pb、Mb等數值列于表六（ 6） 將 M b' 與 M b 進行比較，計算出它們的誤差，把結果列于表七。7. 用直角坐標作出 M b=Mb（ ）曲線。（用方格紙繪制）（M b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 J F9. 計算發動機功率。10. 對曲柄滑快機構進行機構部分平衡（平衡 A點的質量）。11. 用解析法設計凸輪U的實際輪廓曲線建立凸輪輪廓的數學模型，寫出程序設計框圖，編寫程序，要有簡短 的程序說明及變

5、量符號說明，上機計算并打印結果（包括凸輪輪廓曲 線）。12. 繪制燃機的工作循環圖（4號圖紙）。根據工作循環圖及曲柄的位置，求出凸輪的安裝角，把凸輪畫在機構 運動簡圖上。13. 最后，將設計過程寫成20頁左右的詳細說明書。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1、曲柄長度為rOBI rOBI r180 K K 1可求R CBiH2si nOE(OC)(CE)2.(OC)2(CD DE)2 R2 (CD e)2/ 2I r ,(0F)2 eOF"HOE 2.1 OE sinOC(1)2. 曲柄回轉一周共分為15個位置當活塞在最咼位置時為起點，曲柄 A點的編號為A。由A

6、。點開始，順時針 方向把圓等分為12等分，得A。Ai、A、,An等點。當滑快在最低位置 時，曲柄上A點的編號為A6。可近似認為，當曲柄在 OA和0A位置時，滑快B的速度為最大值。注：括號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p' Pi F(N)F活塞的面積(cm2)(2) 求作用于構件上的慣性力Pi2 = m2 aC2(N)j2J C m2 Cm3(N)(3) 出活塞上受力的大小及方向P P' Pi3 Q3(4) 把作用在構件2上的反力R12分解為和R2取Mb=0,求出R；2(5) 以構件2、3為示力體，取F 0,求出和R03(6) 以構件3

7、為示力體，取F 0,求出R23(7) 以構件1為示力體，(構件1的重力忽略不計)，取 F 0,求出Roi，再由 Mo =0,求出Mb 0(8) 用茹可斯基杠桿法，把速度多邊形轉90°,把所有外力平移到速度多邊形的相應點上，取M p =0求出Mb，并與Mb值進行比較。(9) 用一 4號圖紙大小的方格紙作出Mb = Mb ()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Mb=Mb ()曲線作為Md=Md ()曲線(驅動力矩曲Mb線)£e£A規定：當Mb與i的方向一致時為負，畫在橫坐標的下方 當

8、Mb與i的方向相反時為正，畫在橫坐標的上方。(在本課程設計中，1的方向為順時針)(4) 以Mb的平均值作為阻抗力矩Mr (常數)。這是因為在周期性 的速度波動中，一個波動周期的輸入功等于輸出功。即dr E 0(a)首先求出下列各單元的面積：f1、 f2、 f3、 f4、 f5、 f6(b)求出阻抗力矩(Mr M r ()的縱坐標H:Hfl f2 f3 f4 f5 f6(mm)L注意：i) f1， f2 f6表示各單元的面積，單位為 mm,在橫坐標之下為負值，在橫坐標之上為正值。ii) H的單位為毫米，當乘上比例尺 Mb之后，才得出Mr之值(C)根據求出的H值，作出Mr=Mr ()阻抗力矩曲線(

9、現 為水平線)(5) 求出下列各單元的面積：!f 1、 f 2、彳3、彳4、彳5、 f 6、 f 7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flMBW4f 4 M hbW7f7MbW,1f2MbW51f5 Mb1f3MbW61f6Mb(7) 求出在各個位置上功的累積變化量WWa (Nmwb (NmWc (Nmwg ( NmWd (NmWe(NmWf(Nm根據上面各值找出Wmax (NmWmin(Nm(8) 求出最大盈虧功WmaxWmax =W maxWmin = (Nm)(8)根據許用不均勻系數,求出等效構

10、件上所需的等效轉動慣量：JeVmax2kgm22 ni)60 )(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。J e J FJcJc可忽略不擠J F Je5 計算發動機功率Mb6. 曲柄滑快機構的平衡(1)把連桿的質量代換到A、B點m2 m2A m2Bm2A l AC2m2B (l ABlAC2 )由上面的方程組可求得:1 ac2m2Bm2 1 AB1 AB1 AC2m2Am2-1 ABImBm3m2BmAmim)2A(2)mb amA rmb 0.5rmA rmb 2 mA7. 排氣凸輪(凸輪U)的輪廓設計(1) 升程角為60°，回程角為60。，遠停程角為10°。(2) 選擇升程和回程的運動規律。(3) 用解析法設計凸輪U的輪廓曲線。需打印出s曲線以及凸輪的輪廓曲線。8. 以曲柄作為定標構件，曲柄每轉兩周為