课程设计（论文）四冲程内燃机设计.doc

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1、华南理工大学广州汽车学院课程设计说明书题目四冲程内燃机设计系 别 机电工程系 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导老师 课程负责人 2009 年9 月 10 日课程设计（论文）任务书兹发给 班学生 _ 课程设计（论文）任务书，内容如下：1、设计题目： 四冲程内燃机设计 2、应完成的项目： (1) 内燃机机构设计 _ (2) 曲柄滑块机构运动分析 _ (3) 曲柄滑块机构动态静力分析 _ (4) 用解析法设计凸轮的实际轮廓曲线 (5)_ 绘制内燃机的工作循环图 3、参考资料： (1) 机械原理. 李琳，李杞仪主编. 中国轻工业出版社， 2009年 (2) 机械原理课程设计指导书. 杨忠秀主编.

2、机械工业出版社， 2003年 (3) 机构运动方案及机构设计机械原理课程设计题例及指导.姜琪主编， 高教出版社， 1991年 4、本设计（论文）任务书于2009年 8月 31日发出，应于2009年 9月12日前完成，然后进行答辩。 指导老师 缪丹云 签发 2009 年 8 月 31 日 课程负责人 签发 年 月 日课程设计（论文）评语：1. 设计独立完成情况 2. 设计方案合理性 3. 计算准确性 4. 图纸表达正确性 5. 图面质量 6. 说明书质量 7. 答辩情况 8. 出勤情况 9. 其他 课程设计（论文）总评成绩：课程设计（论文）答辩负责人签字 年 月 日目录一、已知条件:在图示的四冲

3、程内燃机中1二、设计任务、设计步骤及注意问题21、机构设计（A4）22、选定长度比例尺作出连杆机构的位置图33、作出机构15个位置的速度多边形34、作出机构15个位置的加速度多边形45、用A2纸画出以上2、3、456、动态静力分析（A1）57、用直角坐标作出用方格纸绘制）118、计算飞轮转动惯量119、计算发动机功率1310、进行机构部分平衡1311、设计凸轮的实际轮廓曲线1412、绘制内燃机的工作循环图（A4）16一. 已知条件:在图示的四冲程内燃机中 活塞行程H=225(mm) 活塞直径D=170(mm) 活塞移动导路相对于曲柄中心的距离e=50(mm)行程速比系数K=1.04连杆重心C2

4、至A点的距离lAC2=0.35* lAB(mm)曲柄重量Q1=160(N)连杆重量Q2=120(N)活塞重量Q3=190(N)连杆通过质心轴C2的转动惯性半径 2 =0.16*l2AB(mm)曲柄的转速n1=620(rpm)发动机的许用速度不均匀系数=1/100曲柄不平衡的重心到O点的距离lOC=lOA(mm)开放提前角:进气门:-10;排气门:-32齿轮参数:M=3.5(mm);=20h*a=1Z2=Z2=14; Z3=Z3=72; Z1=36二. 设计任务、设计步骤及注意问题1. 机构设计任务：按照行程速比系数K及已知尺寸决定机构的主要尺寸,并绘出机构运动简图(4号图纸)。步骤：（1）求连

5、杆及曲柄长度 设连杆的长度为l、曲柄的长度为rOBl-r OB=l+r （1） （2）联立（1）（2），解得 l=441mm r=111mmA4图纸2. 选定长度比例尺作出连杆机构的位置图任务：以活塞在最高位置时为起点,将曲柄回转一周按顺时针方向分为十二等分,然后找出活塞在最低位置时和活塞速度最大时的曲柄位置(即曲柄旋转一周共分为十五个位置)并做出机构各位置时的机构位置图,求出滑块的相对位移。步骤：A2图纸3. 作出机构15个位置的速度多边形任务：求出这15个位置的VBA、VC2、VB、2的数值，并列表表示。（表一）步骤：在A2图纸上，作出Va垂直OA，方向与相同。Vb方向与导轨平行。从a点开

6、始作Vba与AB垂直，与Vb的交点记为b 。b指向a的方向就是Vba的方向。Vba乘以0.35，计算出C2点。连结p c2，由量取长度乘以比例尺得到实际大小。 A2比例尺：Uv=1：200表一:(mm/s) A036.023.40A128.127.022.713.6A214.035.034.26.7A28.236.834.32.6A36.834.235.01.7A420.731.227.19.2A533.126.214.115.2A635.023.13.016.0A633.712.6014.5A730.025.013.416.2A815.032.226.07.4A96.036.036.21.8

7、A912.235.137.25.6A1021.032.336.09.3A1133.227.021.214.84.作出机构的15个位置的加速度多边形任务：求出15个位置的、的数值，并列表表示。（表二） 步骤：在A2图纸上，先作出，与OA平行。由a点作，在作垂直于，交于点B。ab的长度乘以0.35得到c2点。连结P C两点，得到。量取长度乘以比例尺后的到实际大小。计算公式：= + + 大小： ？ ？方向：平行导轨 AO BA AB比例尺：1：10000表二:(mm/s2)A0117.240124.293.0518590A182.7262273.8591.8442451A220.3431430.59

8、75.0326133A23.4463464.01052.229722A31.4474475.01077.131072A440.0378 381.1859.4310314A599.3211234.1480.7412321A6114.218115.943.1403354A696.550109.2115.6440361A7117.2254278.8573.7413360A825.6452451.71022.7340348A91.5498497.01126.9300120A913.4476475.21077.129238A1040.1394397.0895.7325138A1197.8203224.5

9、458.04614315. 任务：用直角坐标作滑块B点的位移曲线SB=SB(),速度曲线VB=VB()及加速度曲线aB=aB()。(把以上2、3、4、5作在一张2号图纸上)步骤：A2图纸6. 动态静力分析任务：求出机构在各位置时各运动副的反力及应加于曲柄OA的平衡力矩Mb ,并用速度多边形杠杆法检验.（每人完成五个位置）各种数据均要列表表示：(1)将各个位置的 等数值列于表三.（2） 列出各个位置的的计算公式，并计算出其数值。(3) 将各个位置的 、 、 、 、 、 等数值列于表四。(4) 将各个位置的 、 等数值列于表五。（5）将各个位置的 、 、 等数值列于表六(6) 将 和 进行比较，计

10、算出它们的误差，把结果列于表七。步骤：（1）计算活塞上的气体压力 （N）例如点A14 ： (2) 求作用于构件上的惯性: (N)(N)表三:A4-3796-327.4-5429A9-3673-429.3-2133A14-4041-371-2908A18-5388-44.04-6592A23-5633-174.4-9306(3)计算活塞上受力的大小及方向：（4）把作用在构件2上的反力R12分解为 和 取 求出解：以B点取距，设顺时针为正:(): (): (): (): =0.031() (5)以构件2、3为示力体，取 , 求 和（6） 以构件3为示力体，取 ，求表四:A4276.825010-5

11、437335799786.624140A913845731.88215.697413915.59741A14164436570213553677582651467168A18692675.4-267.868174.4381A23276.8366.8-70.4375.64.6366（7）以构件1为示力体，（构件1的重力忽略不计），取 求出 再由 ，求出 表五:A433579671580A99741204820A14677581931103A186813268.8A23375.64131.6表六:（N*cm2）A4276.85823.8646441A913841917212787A14164431

12、69451880895A1869212013356A23276.838.84306.88）用茹可斯基杠杆法，把速度多边形转90，把所有外力平移到速度多边的相应点上，取 求出 ，并与 值进行比较。表七:误差A46715806464413.8%A92048202127873.7%A14193110318808952.6%A183268.81335675%A234131.64306.84.07%（9）用一张4号图纸大小的方格纸 曲线7. 用直角坐标作出用方格纸绘制） 8. 计算当不考虑机构各构件的质量和转动惯量时的飞轮转动惯量 。（1） 在本课程设计中，决定飞轮的转动惯量时，不考虑机构各构件的质量和

13、转动惯量。 （2） 把 曲线作为 曲线（驱动力矩曲线)规定：当与的方向一致时为负，画在横坐标的下方。当与的方向相反时为正，画在横坐标的上方。（的方向为顺时针）（3） 根据一个波动周期内的输入功等于输出功求阻抗力矩（常数） ，并作出阻抗力矩曲线 （a) 求出阻抗力矩（）的纵坐标H：=20注意：i)f1,f2.f6表示各单位的面积，单位为mm2，在横坐标之下为负值，在横坐标之上为正值。ii）H的单位为毫米，当乘上比例尺之后，才能得出之值。（c）根据求出的H值，作出阻抗力矩曲线。(4) 根据上面各单元的面积求相应的功, 并求出最大盈亏功-10.141.89-24.2851.29-16.342.62-

14、0.53 (5)求出在各个位置上功的累积变化量 （6） 求出最大盈亏功（7）根据许用不均匀系数,求出等效构件上所需的等效转动惯量： 9. 计算发动机功率10.对曲柄滑快机构进行机构部分平衡（平衡A点的质量）（1）把连杆的质量代换到A、B点由上面的方程组可求得： 解得 =15.103kg =24.287kg（2） 把曲柄A点的质量用距O点为a=0.5r的平衡质量平衡 11.用解析法设计凸轮的实际轮廓曲线建立凸轮轮廓的数学模型，写出程序设计框图，编写程序，要有简短的程序说明及变量符号说明，上机计算并打印结果（包括凸轮轮廓曲线）。（1） 数学模型正弦推程等加速回程 （2） 设计框架12.绘制内燃机的工作循环图（4号图纸）。根据工作循环图及曲柄的位置，求出凸轮的安装角，把凸轮画在机构上