内燃机的发明，带动了汽车的发展，给世人在“行”上带来极大的便利，使得窨距离缩小，人们的工作速度得以提高。内燃机是发动机的一种。发动机是把某种形式的能转变为机械能的机器。发动机是汽车、拖拉机、飞机和船舶等动力机械的动力之源，是它们的“心脏”，其性能是决定这些机器使用性能好坏的关键。往复式发动机由于受自身结构的限制，已经不太适用于高转速、大功率的工作场合。

通过对往复式发动机与旋转式发动机的结构特点与工作原理进行对比分析后。作者试求设计一种能够结合往复式发动机与旋转式发动机特点于一身的新型发动机——摆动活塞式发动机。

首先，针对摆动活塞式发动机的工作原理进行设计与分析。这种新型发动机既具备传统发动机的曲柄连杆机构，又具备了旋转式发动机的旋转特性。它利用扇形活塞转子在一定角度范围内旋转的摆动，通过活塞销带动曲柄连杆机构的运动，最终将力传到曲轴上作为动力输出。

其次，针对摆动活塞式发动机的总体结构进行设计。即主要针对发动机的重要传动机构——曲柄连杆机构进行结构分析与设计，其中包括发动机气缸、燃烧室、活塞连杆组以及曲轴等部件的结构设计与分析。

最后，借鉴目前广泛使用的发动机辅助机构——冷却系统与润滑系统。对冷却与润滑系统的结构及部件进行分析介绍，以致能充分完善发动机的总体结构。

关键词：发动机；摆动式发动机；扫气作用；浮式连接；包瓦现象；平衡重

Content summary

The internal combustion engine invention, has led the automobile development, on brings the enormous convenience for the common people in "the line", causes the basement distance to reduce, people's working speed can enhance. The internal combustion engine is the engine one kind. The engine is can transform some kind of form into the mechanical energy machine. The engine is power generator the and so on automobile, tractor, airplane and ships source of power, is they "the heart", its performance is decides these machine operational performance qualities the key. The reciprocation type engine as a result of own structure limit, not too is already suitable for the high rotational speed, the high efficiency work situation.

Through carries on the contrast analysis after the reciprocation type engine and the rotary system engine unique feature and the principle of work. The author tries to ask to design one kind to be able to unify the reciprocation type engine and the rotary system engine characteristic——swings the piston engine in a body new engine.

First, in view of swings the piston engine principle of work to carry on the design and the analysis. This kind of new engine both has the traditional engine crank link motion gear, and has had the rotary system engine turning performance. It uses the fan-shaped piston rotor in certain angle scope internal rotation swinging, through the piston pin impetus crank link motion gear movement, finally passes to the strength on the crank to take the dynamic output.

Next, in view of swings the piston engine overall structure to carry on the design. Namely mainly aims at the engine the important transmission system ——crank link motion gear to carry on the structure analysis and the design, including part and so on engine cylinder, combustion chamber, piston linkage as well as crank structural design and analysis.

Finally, model at present widespread use engine auxiliary body ——cooling system and lubrication system. To cools carries on the analysis introduction with the lubrication system structure and the part, so that can fully consummate the engine the overall structure.

Key word：Engine；Oscillating engine；Sweeps is mad the function；Floating type connection；Package of tile；Phenomenon Counterbalance

内容提要……………I

Content summary………II

1 前言1

1.1 内燃机的概述1

1.2 选题的背景2

2 往复发动机基本工作原理

3 2.1 二冲程发动机工作原理及换气过程

3 2.2 四冲程发动机工作原理4

3 摆动活塞式发动机工作原理

6 3.1 工作原理6

3.2 曲柄摇杆机构传动分析9

4 摆动活塞式发动机结构设计12

4.1 传统发动机的组成结构介绍12

4.2 曲柄连杆机构的设计12

4.3 主轴的设计22

4.4 气缸端盖及轴承盖的设计23

4.5 装配草图24

5 润滑系统27

5.1 润滑的作用与设计要求27

5.2 几种常见的润滑方式27

5.3 润滑系统的设计28

6 冷却系统29

6.1 传统发动机水冷却系统的组成29

6.2 冷却系统的设计30

7 总结32

参考文献33

致谢34

附录35 内燃机的发明，带动了汽车的发展，给世人在“行”上带来极大的便利，使得窨距离缩小，人们的工作速度得以提高。近年来随着电子技术的发展，又使汽车发动机如虎添翼，成为高新技术的集成。　　汽车用内燃机作动力并发展成为支柱产业，在历史上有几次革命性的进步，第一次是石油作为内内燃机的燃料，这使发动机摆脱了最初建立在煤气为燃料基础上的固定式发动机，从而迈向移动式的车用动力。第二次革命是汽车生产的工业化。第三次是电子技术与发动机技术相结合。电子技术最初在汽油机上的应用是实现电子点火，然后到电控燃油喷射，至今天点火和喷射的集成管理。　　短短几十年，发动机成为高新技术的集成。无论是燃油经济性、动力性、废气排放水平等等，是任何一种其他动力机械所无法比拟的。这一切都来源于电子技术发挥的作用。汽车内燃机是通过燃料的燃烧，把燃料的化学能转化为热能，再将热能转化为机械功的热动力机械。热力学、燃烧学和机械学的理论分析表明，内燃机是热效率最高的热力机械，但仍存在着巨大的节能及降低尾气污染的潜力。2 往复发动机基本工作原理

2.1 二冲程发动机工作原理及换气过程

汽油机是将汽油和空气混合成可燃混合气，然后进入气缸用电火花点燃。首先，我们以曲柄轴箱扫气二冲程发动机为例说明一下二冲程汽油机的工作过程。二冲程汽油机的工作冲程如下：

2.1.1 工作原理

（1）．第一冲程活塞自下止点向上移动，三个气孔被关闭后，在活塞上方，已进入气缸的可燃混合气体被压缩；而活塞下方的曲柄轴箱内因容积增大，形成一定的真空度，在进气孔露出时，可燃混合气体自化油器经进气孔流入曲柄轴箱内。

（2）．第二冲程活塞压缩到上止点附近时，火花塞点燃混合气体，高温高压的燃气膨胀，推动活塞下移做功。活塞下移做功时进气孔关闭，密闭在曲轴箱内的可燃混合气体冲入气功，驱除废气，进行换气过程。此过程一直进行到下一冲程活塞上移，三个气孔完全关闭为止。总之，活塞上行时进行换气、压缩、曲柄轴箱进气；活塞下行时进行做功、压缩曲柄轴箱混合气体、换气。

2.1.2 二冲程发动机的换气过程

二冲程发动机与四冲程发动机相比，由于省去单独的进排气冲程，必须在下死点前后很短的时间内同时进行进排气，进排气的时间差不多只有四冲程发动机的三分之一，因此，必须用有压力的新气清除气缸内的废气，称为扫气作用。如果在此期间，有可能把废气完全驱除，而用新鲜气充满气缸，则与同样大小同样转速的四冲程发动机相比，可使功率增大50%-70%。但如扫气作用进行得不好，在气缸中残留下很多废气，与新气混合，而且新气中相当一部分进入气缸后并没有留在缸内，而在扫气期间短路经过排气口流出缸外的话，则由于气缸内空气不足（加上为了压缩新气要消耗一定能量），功率就要受到影响。如果是汽化器式发动机，新气中含有燃料，短路溜走的燃料又会造成浪费。这样会使燃料消耗率增高很多，而且排气污染更严重[3]。

由此可见，对二冲程发动机来说，扫气作用对性能影响特别大。如果扫气不良，压缩空气中废气率高，实际的混合气体浓度将很稀，经常由于缺火使工作不稳定，有时也会因为压缩过量，温度过高而发生爆燃。小负荷由于进气节流，缺火会特别严重，甚至变成两转爆发一次，像四冲程那样。由于二冲程的汽化器式发动机经济性较差，如果能采用汽油直接喷射即可大大改善指标（燃料消耗可下降1/4左右）。二冲程原理应用于柴油机，效果显著。

排气口一经开启，膨胀过程就告结束，因此排气口应尽可能晚开启，但是它应保证扫气孔紧跟着它开启时，气缸内的压力能降低到足够低，以避免废气倒流，同时还保证扫气过程又足够的时间，所以排气口不能开的太晚。由于气口的存在，使发动机的实际压缩比低于几何压缩比。实际压缩比应该为几何压缩比减去一个排气口相对高度σ，而对于摆动活塞则应该减去一个排气口的相对角度。扫气口的开启时间也应该从类似的考虑确定。应该注意的是，换气过程中气体的流量不仅是活塞的位置的函数，而且是时间的函数，故发动机的转速越高，气口相对高度或摆动活塞发动机的排气相对角度就要越大。至于扫气口和排气口的关闭时间，如果扫气孔比排气孔先关，新气可能逃逸，过后充填也就不可能了。所以最好是不对称换气，即排气口先开先关，扫气口后开后关[4]。

2.2 四冲程发动机工作原理

四冲程汽油机的每个工作循环均经过如下四个冲程：

（1）．进气冲程在这个冲程中，进气门开启，排气门关闭，气缸与化油器相通，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方容积增大，气缸内产生一定的真空度。可燃混合气体被吸入气缸内。活塞行至下止点时，曲轴转过半周，进气门关闭，进气冲程结束。

（2）．压缩冲程进气冲程结束后，进气门、排气门同时关闭。曲轴继续旋转，活塞由下止点向上止点移动，活塞上方的容积减少，进入到气缸内的可燃混合气体被压缩，使其温度、压力升高。活塞到上止点时，压缩冲程结束。

（3）．做功冲程当压缩冲程临近终了时，火花塞发出电火花，点燃可燃混合气体。由于混合气体迅速燃烧膨胀，在极短的时间内压力可达到3-5MPa，最高温度约为2200-2800K。高温、高压的燃气推动活塞迅速下行，并通过连杆使曲柄旋转而对外做功。在做功冲程中，活塞自上止点移至下止点，曲轴转至一周半。随活塞向下运动，活塞上方容积增大，燃气温度、压力逐渐降低。

（4）．排气冲程混合气体燃烧后成了废气，为了便于下一个工作循环，这些废气应及时排出气缸，所以在做功冲程终了时，排气门开启，活塞向上移动，废气便排到气缸外[5]。

当活塞到达上止点时，排气门关闭、曲轴转至两周，完成一个工作循环。由此可见，四冲程发动机经过进气、压缩、做功、排气四个过程，完成一个工作循环。这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个冲程，相应的曲轴旋转了两周。

由上面的分析我们可以看出二冲程与四冲程汽油机不同，即二冲程汽油机曲轴每转动一周就有一个做功冲程，因此，理论上相同排量的二冲程发动机的功率应该等于四冲程发动机的二倍。和四冲程发动机相比，由于做功频率较快，因而运转比较均匀平稳。而且结构简单。但是二冲程发动机换气过程中新鲜气体损失较多，废气排放也不彻底，而且气孔占据了一部分活塞冲程，做功时能量损失较大，经济性较差。本文主要是针对二冲程汽油机进行设计的。3.1 工作原理

下面我们就用图解法来说明一下这个二冲程摆动发动机的工作原理。

如图1所示，我们可以看出活塞在气缸内大致装配位置（环状缸体即为气缸；扇形状为活塞，我们称为扇形活塞）。

当扇形活塞逆时针摆动至死点时，可燃性混合气体已经被压缩在左燃烧室内。经火花塞点火后，压缩气体爆炸产生作用力，推动扇形活塞向右摆动，发动机开始工作。此时左储气室开始进气。右工作室进气已经完毕，右气门关闭

摆动活塞式发动机的结构设计.gif

连杆3.gif

气缸1.gif

曲轴2.gif

装配图.gif

内容简介：: -

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。