单缸四冲程柴油机机构设计

1、机械原理课程设计说明书设计题目：单缸四冲程柴油机机构设计学 院：机电工程学院专 业：班 级：学 号：设计者：指导教师：王洪波提交日期：二o年七月1、机构简介柴油机是内燃机的一种，如图1所示。它将柴油燃烧时所产生的热能转变为机械能。往复 式内燃机的主运动机构是曲柄滑块机构，以气缸内的燃气压力推动活塞3经连杆2而使曲柄1 旋转。图1柴油机机构简图及示功图四冲程内燃机是以活塞在气缸内往复移动四次(对应于曲柄轴转两转)完成一个工作循环。 在一个工作循环中气缸内的压力变化可用示功器或压力传感器从气缸内测得，然后将压力与活 塞位移的关系绘成曲线图，称为示功图，见图1 (b)o现将四冲程柴油机的压力变化关系

2、作一粗略介绍：进气冲程：活塞下行，对应曲柄转角0=0。-180° ,进气阀开启，空气进入气缸。汽缸内 指示压力略低于1个大气压，一般可以1个大气压来计算。进气结束时，进气阀关闭。如示功 图上的a * b段。压缩冲程：活塞上行，对应曲柄转角0=180° -360° ,将进入气缸的空气压缩。随着活塞 的上移气缸内压力不断升高。如示功图上的b-c段。膨胀冲程：在压缩冲程结束前，被压缩空气的温度已超过柴油的自燃温度。因此当高压油泵 将柴油喷进燃烧室吋，呈雾状细滴的柴油与高温空气相接触，立即爆炸燃烧，使气缸内的压力 骤增至最高点。燃气产生的高压推动活塞下行，通过连杆带动曲柄

3、旋转对外作功。对应曲柄转 角0=360° -540°，随着燃气的膨胀活塞下行气缸容积增大，气缸内压力逐渐降低，如示功图 上cd段。排气冲程：排气阀开启，活塞上行将废气排出。气缸内压力略高于1个大气压，一般亦以一 个大气压计算。对应曲柄转角0=540° -720° ,如示功图上da段。进、排气阀的开启是通过凸轮机构控制的。凸轮机构是通过曲柄轴上的齿轮z1和凸轮轴上 的齿轮z2来传动的。这一对齿轮称为正时齿轮，由于一个工作循环中，曲柄轴转动两周而进、 排气阀各开启一次，所以正吋齿轮的传动比为加=2。由上可知，在一个工作循环的四个冲程中只有一个冲程是作功的，其

4、余三个冲程都要依靠机 械的惯性来带动、要消耗功的。因此曲柄会由于驱动力的不均匀而引起速度波动。为了减小速 度波动，曲柄轴上应加装飞轮來进行调速。2、已知数据已知数据表设计内容曲柄滑块机构的运动分析曲柄滑块机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定符号h九氐2a)4bdhdgig?g3丿si人2丿()18单位mmmmr/minmmnkgtrt数据120480540150010020021020100.10.050.21/100齿轮机构设计凸轮机构设计z】zimah0a0/ammommo2244520205010503075示功图数据表位置编号123456789101112曲柄位置（°)30

5、6090120150180210240270300330360气缸指示压力. 1111111116.59.5350lmpa(10u/nt)工作过程进气压缩12/1314151617181920 21 2223243753904204504805105405706006306606907206025.59.5332.521.511 111膨胀排气3、设计内容我的学生编号为1,即计算1、10两个位置。（1）曲柄滑块机构的运动分析1）根据已知数据，取m （以大图为准，这里只是示意），画机构运动简图。2）运动分析®1位置速度分析：加速度分析：（2）b点运动曲线绘制同组同学计算b点在个位置的运动参数值如下表:位置12345678910111212z速度(m/s)加速度（m/s2）位置131415161718192021222324速度(m/s)