机械原理课程设计指导书（四冲程）

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机械原理课程设计指导书四冲程内燃机设计

一．设计任务（共需要A1、A2、A3各1张，A3网格纸1张，A4两张）

1.机构设计

根据行程速比系数K及已知尺寸确定机构的主要尺寸，并绘制机构运动简图1张（A4）。2.运动分析

图解求出连杆机构的位置、速度与加速度，绘制滑块的位移、速度与加速度曲线，完成运动分析图1张（A2）。3.动态静力分析

通过计算和图解，求出机构中各运动副的约束反力及应加于曲柄OA的平衡力矩Mb（每人负责完成5～6个位置），完成动态静力分析图1张（A1）。4.计算并画出力矩变化曲线图1张（A3方格纸）。5.计算飞轮转动惯量JF。6.计算发动机功率。

7.用图解法设计进、排气凸轮，完成凸轮设计图1张（A3）。8.绘制内燃机的工作循环图1张（A4）。9.完成设计说明书（约20页）。

?分组及组内数据见附表1；?示功图见附表2；?组内成员分工见附表3；?课程设计进程表见附表4；

?四冲程内燃机中运动简图见附图1。

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二．设计步骤及注意问题

1.确定初始数据

根据分组状况（附表1），查出设计初始数据。

活塞行程H=（mm）活塞直径D=（mm）活塞移动导路相对于曲柄中心的距离e=行程速比系数K=

连杆重心c2至A点的距离lAC2=曲柄重量Q1=连杆重量Q2=活塞重量Q3=连杆通过质心轴c2的转动惯性半径?c?2c=曲柄的转速

n1=发动机的许用速度不均匀系数[?]=曲柄不平衡的重心到O点的距离lOC=lOA开放提前角：

进气门：-10°；排气门：-32°齿轮参数：

m=3.5（mm）；?=20°；h*a=1；C*?0.25

Z'2=Z2=14；Z3=Z'3=72；Z1=36

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mm）（mm）（N）（N）（N）（mm2）（rpm）

mm）（（

2.计算连杆及曲柄的长度

设曲柄长度为r、连杆的长度为l，活塞行程H

?OB??l?r（极限位置1）

OB??l?r（极限位置2）

???180?K?1K?1H

2sin?22??可求

R?CBI?图1曲柄滑块机构设计OE?(OC)?(CE)

=(OC)2?(CD?DE)2=R2?(Rcos??e)2

l?r?(OF)2?e2????????????????(1)

OF?OE?H2??sin?1OEOC?????

l?r?2Rsin?2???????????????????(2)

联立（1）、（2）式求解，可求出连杆的长度l及曲柄的长度r。

3.绘制内燃机的机构运动简图（A4）

根据曲柄与连杆的尺寸、活塞（滑块）的行程、活塞移动导路相对于曲柄中心的距离e、各齿轮的参数等数据，参照“附图1〞绘制构内燃机的运动简图。

1）计算小于17齿轮的变位系数（参考教材），确定其它齿轮变位系数。2）计算各齿轮节圆直径（若采用高度变位，节圆直径与标准齿轮分度圆直径一致），计算齿轮中心距。

3）找出并更正指导书中机构运动简图的不合理之处（弹簧的定位、排气阀门的自由度等）。

4）选定绘图比例并绘底图（用细实线，不要用虚线）．．．．．．．．．．．．．．注意：

?

严格按比例绘制（推荐1：4，图纸竖放）

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?????

先打好图纸的边框，画好标题栏，再根据空间的大小合理安排位置画图。标题栏放在图纸的右下方。

凸轮先不画，待凸轮设计完成后再补画样例中进、排气阀机构有错，需要找出并更正

附图1给定的尺寸即为已知，未给定的尺寸可根据已知条件确定。图线、箭头要规范、书写要工整（以机械制图中的GB为准）。????????

实体用粗实线

齿轮的节圆用点划线（间距要基本一致）

文字、尺寸（界）线、剖面线用细实线。粗细线比例为2：1。

文字与尺寸标注方向朝上或朝左（在尺寸线上写时可朝左，如样图中的162；无尺寸线的文字朝上书写，如样图中的Z3。上下以标题栏中的文字为准）假想位置可画成虚线或双点划线（建议用双点划线）

尺寸按自己的实际尺寸标注，不要标注字母，齿轮标注Z1=？？。机架的剖面线要一致，尺寸线的箭头比例不对，正确长宽比应为1：5左右

4.运动分析

1）参照图2设置图纸布局（A2）

2）在速度“v图〞与加速度“a图〞之间

的位置上，画出曲柄滑块机构的运动简图（参照图3）

具体作法：

以活塞在最高位置时的“A〞为起点（远端极限位，记为A0），由A0开始，顺时针方

A1、A2、向将圆等分为12等分，得A0、……，

A11共12个点；

图2机构运动分析找出滑块在最低位置时曲柄上A点的

位置，（近端极限位，记为A6'）；

找出曲柄OA与连杆AB垂直的两点（此

图3曲柄滑块的运动简图

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'时lOB?l2?r2），分别记为A'2和A9。如此，曲柄回转一周共分为15个位置

'可近似认为，当曲柄在OA'2和OA9位置时，滑快B的速度为最大值。

注意：

???

括号内的编号在绘制运动分析图时不用，绘制动态静力分析图时再使用。图中，用粗实线画出曲柄滑块的一个位置（任选），并画出滑块、转动副、滑动副及机架（剖面线方向要一致）。

其它14个位置的曲柄与连杆用细实线画，滑块不画，标注出各B点的位置即可。

3）设定适合的比例，画出机构15个位置的速度多边形。

??m/s?在“V图〞的左上角明白注明绘图比例（?v?），表示每mm长度代表100m/s

mm的速度（比例值取整数），确定比例后，即按比例画图。假使采用一致比例画图，可在速度图的左上角标注一次，假使采用不同比例画图，则要在每个速度小图上标注比例。后面的加速度、受力分析、构件长度等绘图中关于比例的要求与此一致。速度矢量用粗实线绘制，箭头长宽比约4/1～5/1，绘图要规范、工整每个速度矢量图上要标注p、a、b、c2符号！），假使线条太短，不够画箭头，可用小圆点代替箭头。文字一定要工整规范！

???

4）通过图解法，求出这15个位置的VBA、VC2、VB、?2的数值。

??

所有公式和计算过程都写在说明书上，不要写到图纸上

在说明书上写出1个点的求解步骤和方法即可（包括简图），其他点直接将所计算数据列在表中即可。

表一机构各点速度表

点A0……VBA（m/s）VC2（m/s）VB（m/s）?2（rad/s）t5）同理，画出15个位置的加速度多边形，求出anBA、aBA、aBA、?2、aC2、aB的

数值，并将方法和结果在说明书中说明和列表。（不同的图可用不同的比例，注明即可）

?

每个速度矢量图上要标注p′、a′、b′、c2′、n′符号！）。

表二机构各点加速度表

点A0……

6）在图纸的右侧绘制15个点的位移曲线、速度曲线