冲程内燃机机械原理课程设计说明书
机械原理课程设计单缸四冲程内燃机
机械原理课程设计说明书题目:单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析二级学院机械工程学院年级专业 13材料本科班学号学生姓名指导教师朱双霞教师职称教授目录第一部分绪论 (2)第二部分设计题目及主要技术参数说明 (3)2.1 设计题目及机构示意图 (3)2.2 机构简介 (3)2.3 设计数据 (4)第三部分设计内容及方案分析 (6)3.1 曲柄滑块机构设计及其运动分析 (6)3.1.1 设计曲柄滑块机构 (6)3.1.2 曲柄滑块机构的运动分析 (7)3.2 齿轮机构的设计 (11)3.2.1 齿轮传动类型的选择 (12)3.2.2 齿轮传动主要参数及几何尺寸的计算 (13)3.3 凸轮机构的设计 (13)3.3.1 从动件位移曲线的绘制 (14)3.3.2 凸轮机构基本尺寸的确定 (15)3.3.3 凸轮轮廓曲线的设计 (16)第四部分设计总结 (18)第五部分参考文献 (20)第六部分图纸 (21)第一部分绪论1.本课程设计主要内容是单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析,在设计计算中运用到了《机械原理》、《理论力学》、《机械制图》、《高等数学》等多门课程知识。
2. 内燃机是一种动力机械,它是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。
活塞式内燃机将燃料和空气混合,在其气缸内燃烧,释放出的热能是气缸内产生高温高压的燃气。
燃气膨胀推动活塞做功。
再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出,驱动从动机械工作。
内燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧和膨胀、排气等过程组成。
这些过程中只有膨胀过程是对外做功的过程。
其他过程都是为更好的实现做功过程而需要的过程。
四冲程是指在进气、压缩、膨胀和排气四个行程内完成一个工作循环,此间曲轴旋转两圈。
进气行程时,此时进气门开启,排气门关闭;压缩行程时,气缸、内气体受到压缩,压力增高,温度上升;膨胀行程是在压缩上止点前喷油或点火,使混合气燃烧,产生高温、高压,推动活塞下行并做功;排气行程时,活塞推挤气缸内废气经排气门排出。
机械原理课程设计指导书(四冲程)
机械原理课程设计指导书四冲程内燃机设计一. 已知条件: 在图示的四冲程内燃机中活塞行程 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= (mm ) 行程速比系数 K=连杆重心2c 至A 点的距离 2AC l = 系 数 AB l (mm) 曲柄重量 1Q = (N) 连杆重量 2Q = (N) 活塞重量 3Q = (N) 连杆通过质心轴2c 的转动惯性半径c ρ 2c ρ= 系数AB l 2(m 2m ) 曲柄的转速 n 1= (rpm) 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]=曲柄不平衡的重心到O 点的距离 OC l = OA l (mm ) 开放提前角:进气门:-10°;排气门: -32° 齿轮参数:m=3.5(mm ); α=20°;a h *=12Z ='2Z =14; 3Z ='3Z =72 ;1Z =36示功图见P10图2所示。
二.设计任务1. 机构设计按照行程速比系数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)。
(凸轮要计算出装角后才画在该图上) 2. 选定长度比例尺作出连杆机构的位置图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为最大时的曲柄位置(即曲柄旋转一周共分十五个位置)并作出机构各位置时的机构位置图,求出滑快的相对位移。
3. 作出机构15个位置的速度多边形求出这15个位置的BA V 、2C V 、B V 、ω2的数值,并列表表示。
(表一) 4. 作出机构的15个位置的加速度多边形求出15个位置的n BA a 、t BA a 、BA a 、2α 、2C a 、B a 的数值,并列表表示。
(表二)5.用直角坐标作滑快B 点的位移曲线B S =B S (φ),速度曲线)(ϕB B V V =及加速度曲线)(ϕB B a a =。
机械原理课程设计任务书-单缸四冲程内燃机
机械原理课程设计任务书
设计题目:单缸四冲程内燃机一、已知条件:
在图示的单缸四冲程内燃机中
活塞行程H
连杆与曲柄长度之比λ
曲轴转速
n
1
曲轴正时齿轮齿数
z
1
凸轮轴正时齿轮齿数
z
2
正时齿轮模数m
正时齿轮压力角α
气门推杆升程h
进气凸轮推程运动角Φ
进气凸轮远程休止角
Φ
s
进气凸轮回程运动角Φ'
进气凸轮推程许用压力角[]α
进气凸轮回程许用压力角[]'α
具体数值见下表:
进气门推杆的运动规律如下图所示:
二、设计任务
1.根据已知条件,要求完成如下设计任务:
●确定曲柄滑块机构杆件尺寸,绘制机构运动简图;利用图解法分
析机构的三个瞬时位置(用图纸绘制,与设计说明书一起上交)●计算齿轮机各部分参数。
●画出凸轮理论轮廓曲线和实际轮廓曲线
2.完成设计计算说明书一份(不少于3000字),内容包括:
●设计说明书封面
●目录
●机构简介与设计数据
●设计内容及方案分析
●设计体会
●主要参考文献
三、课程设计进程安排
本课程设计共计一周(五天),时间分配见下表。
机械原理课程设计指导书(四冲程)
机械原理课程设计指导书四冲程内燃机设计一. 已知条件: 在图示的四冲程内燃机中活塞行程 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= (mm ) 行程速比系数 K=连杆重心2c 至A 点的距离 2AC l = 系 数 AB l (mm) 曲柄重量 1Q = (N) 连杆重量 2Q = (N) 活塞重量 3Q = (N) 连杆通过质心轴2c 的转动惯性半径c ρ 2c ρ= 系数AB l 2(m 2m ) 曲柄的转速 n 1= (rpm) 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]=曲柄不平衡的重心到O 点的距离 OC l = OA l (mm ) 开放提前角:进气门:-10°;排气门: -32° 齿轮参数:m=3.5(mm ); α=20°;a h *=12Z ='2Z =14; 3Z ='3Z =72 ;1Z =36示功图见P10图2所示。
二.设计任务1. 机构设计按照行程速比系数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)。
(凸轮要计算出装角后才画在该图上) 2. 选定长度比例尺作出连杆机构的位置图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为最大时的曲柄位置(即曲柄旋转一周共分十五个位置)并作出机构各位置时的机构位置图,求出滑快的相对位移。
3. 作出机构15个位置的速度多边形求出这15个位置的BA V 、2C V 、B V 、ω2的数值,并列表表示。
(表一) 4. 作出机构的15个位置的加速度多边形求出15个位置的n BA a 、t BA a 、BA a 、2α 、2C a 、B a 的数值,并列表表示。
(表二)5.用直角坐标作滑快B 点的位移曲线B S =B S (φ),速度曲线)(ϕB B V V =及加速度曲线)(ϕB B a a =。
机械原理课程设计指导书(四冲程)
机械原理课程设计指导书四冲程内燃机设计一. 已知条件: 在图示的四冲程内燃机中活塞行程 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= (mm ) 行程速比系数 K=连杆重心2c 至A 点的距离 2AC l = 系 数 AB l (mm) 曲柄重量 1Q = (N) 连杆重量 2Q = (N) 活塞重量 3Q = (N) 连杆通过质心轴2c 的转动惯性半径c ρ 2c ρ= 系数AB l 2(m 2m ) 曲柄的转速 n 1= (rpm) 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]=曲柄不平衡的重心到O 点的距离 OC l = OA l (mm ) 开放提前角:进气门:-10°;排气门: -32° 齿轮参数:m=3.5(mm ); α=20°;a h *=12Z ='2Z =14; 3Z ='3Z =72 ;1Z =36示功图见P10图2所示。
二.设计任务1. 机构设计按照行程速比系数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)。
(凸轮要计算出装角后才画在该图上) 2. 选定长度比例尺作出连杆机构的位置图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为最大时的曲柄位置(即曲柄旋转一周共分十五个位置)并作出机构各位置时的机构位置图,求出滑快的相对位移。
3. 作出机构15个位置的速度多边形求出这15个位置的BA V 、2C V 、B V 、ω2的数值,并列表表示。
(表一) 4. 作出机构的15个位置的加速度多边形求出15个位置的n BA a 、t BA a 、BA a 、2α 、2C a 、B a 的数值,并列表表示。
(表二)5.用直角坐标作滑快B 点的位移曲线B S =B S (φ),速度曲线)(ϕB B V V =及加速度曲线)(ϕB B a a =。
内燃机课程设计说明书
掌握内燃机的基本原理和结构
内燃机是汽车、 船舶、航空等领 域的重要动力源
掌握内燃机的基 本原理和结构有 助于理解其工作 原理和性能特点
提高内燃机的使 用效率和可靠性, 降低能耗和排放
为内燃机技术的 发展和创新提供 理论基础和实践 经验
培养实际操作和解决问题的能力
提高学生的动手能力,增强实际操作经验 培养学生独立思考和解决问题的能力 提高学生的团队合作和沟通能力 增强学生对内燃机技术的理解和应用能力
设计要求:满足国家相关 标准和行业规范
设计流程:从需求分析、 方案设计、仿真验证到实 物制作
设计成果:提交设计报告、 实物模型和相关文档
设计评价:由教师和行业 专家进行评价,给出改进 建议
设计步骤和方法
添加标题
确定课程目标:明 确课程要达到的教 学目的和效果
添加标题
制定课程大纲:根 据课程目标,制定 课程内容和教学计 划
添加标题
团队协作的挑战:在课程设计中,团队成员之间的沟通和协作可能会遇 到一些挑战,如意见分歧、任务分配不均等。
添加标题
团队协作的建议:在课程设计中,团队成员之间应该加强沟通,明确任 务分配,提高团队协作的效率和质量。
添加标题
团队协作的反思:在课程设计中,团队成员之间应该对团队协作进行反 思,总结经验教训,为以后的团队协作提供参考。
培养创新能力:老师可以培养学生的创新能力,鼓励学生提出自己 的见解和想法,从而更好地理解和掌握内燃机的原理和操作方法。
课程设计的成果展示
设计报告的撰写要求
内容完整:包括设计目的、 设计过程、设计结果、设计 评价等
逻辑清晰:按照设计流程进 行叙述,条理清晰,易于理 解
数据准确:使用准确的数据、 图表、公式等来支持设计结 果
四冲程内燃机课程设计
点
(m/s)
(m/s)
(m/s)
(rad/s)
A0
……
5)同理,画出15个位置的加速度多边形,求出 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)
表二机构各点加速度表
点
(m/s2)
……
A0
……
6)在图纸的右侧绘制15个点的位移曲线、速度曲线和加速度曲线图。
55
1.07
160
120
180
660
1/90
组10
360
195
60
1.08
170
130
190
670
1/80
组11
380
200
65
1.09
180
140
200
680
1/80
附表1续:各组初始数据
单位:mm
分组
凸轮Ⅰ(进气)
凸轮Ⅱ(排气)
h1
e1
r0min
ω
h2
e2
r0min
ω
组1
6
5
50
8
0
54
组2
7
0
7.飞轮转动惯量的确定
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转动惯量。
1)求出图8-b中下列各单元的面积(以Mr为界):
、 、 、 、 、 、
在阻抗力矩曲线之上的面积表示盈功,在阻抗力矩曲线之下面积表示亏功。
盈功为正,亏功为负值。
2)根据上面各单元的面积求相应的功
3)求出在各个位置上功的累积变化量
注意:
严格按比例绘制(推荐1:4)
四冲程内燃机-机械原理课程设计说明书
四冲程内燃机-机械原理课程设计说明书-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIANX X 大学机械原理课程设计说明书四冲程内燃机设计院(系)机械工程学院专业机械工程及自动化班级××机械工程×班学生姓名×××指导老师×××年月日课程设计任务书兹发给×××班学生×××课程设计任务书,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)内燃机机构运动简图1张(A4)(2)内燃机运动分析与动态静力分析图1张(A3)(3)力矩变化曲线图1张(A4)(4)进气凸轮设计图1张(A4)(5)工作循环图1张(A4)(6)计算飞轮转动惯量(7)计算内燃机功率(8)编写设计说明书1份3.参考资料以及说明:(1)机械原理课程设计指导书(2)机械原理教材4.本设计任务书于20××年 1月4日发出,应于20××年1月15日前完成,然后进行答辩。
指导教师签发 201×年 12 月31日课程设计评语:课程设计总评成绩:指导教师签字:201×年1月15日目录摘要 (1)第一章绪论 (2)1.1 课程设计名称和要求 (2)1.2 课程设计任务分析 (2)第二章四冲程内燃机设计 (4)2.1 机构设计 (4)2.2 运动分析 (7)2.3 动态静力分析 (11)2.4 飞轮转动惯量计算 (16)2.5 发动机功率计算 (18)2.6 进排气凸轮设计 (18)2.7 工作循环分析 (19)设计小结 (21)参考文献 (22)摘要内燃机是一种动力机械,它是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
四冲程内燃机是将燃料和空气混合,在其气缸内燃烧,释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。
机械原理课程设计指导书(四冲程)
机械原理课程设计指导书四冲程内燃机设计一. 已知条件: 在图示的四冲程内燃机中活塞行程 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= (mm ) 行程速比系数 K=连杆重心2c 至A 点的距离 2AC l = 系 数 AB l (mm) 曲柄重量 1Q = (N) 连杆重量 2Q = (N) 活塞重量 3Q = (N) 连杆通过质心轴2c 的转动惯性半径c ρ 2c ρ= 系数AB l 2(m 2m ) 曲柄的转速 n 1= (rpm) 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]=曲柄不平衡的重心到O 点的距离 OC l = OA l (mm ) 开放提前角:进气门:-10°;排气门: -32° 齿轮参数:m=3.5(mm ); α=20°;a h *=12Z ='2Z =14; 3Z ='3Z =72 ;1Z =36示功图见P10图2所示。
二.设计任务1. 机构设计按照行程速比系数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)。
(凸轮要计算出装角后才画在该图上) 2. 选定长度比例尺作出连杆机构的位置图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为最大时的曲柄位置(即曲柄旋转一周共分十五个位置)并作出机构各位置时的机构位置图,求出滑快的相对位移。
3. 作出机构15个位置的速度多边形求出这15个位置的BA V 、2C V 、B V 、ω2的数值,并列表表示。
(表一) 4. 作出机构的15个位置的加速度多边形求出15个位置的n BA a 、t BA a 、BA a 、2α 、2C a 、B a 的数值,并列表表示。
(表二)5.用直角坐标作滑快B 点的位移曲线B S =B S (φ),速度曲线)(ϕB B V V =及加速度曲线)(ϕB B a a =。
机械原理课程设计指导书(四冲程)
机械原理课程设计指导书四冲程内燃机设计一. 已知条件: 在图示的四冲程内燃机中活塞行程 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= (mm ) 行程速比系数 K=连杆重心2c 至A 点的距离 2AC l = 系 数 AB l (mm) 曲柄重量 1Q = (N) 连杆重量 2Q = (N) 活塞重量 3Q = (N) 连杆通过质心轴2c 的转动惯性半径c ρ 2c ρ= 系数AB l 2(m 2m ) 曲柄的转速 n 1= (rpm) 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]=曲柄不平衡的重心到O 点的距离 OC l = OA l (mm ) 开放提前角:进气门:-10°;排气门: -32° 齿轮参数:m=3.5(mm ); α=20°;a h *=12Z ='2Z =14; 3Z ='3Z =72 ;1Z =36示功图见P10图2所示。
二.设计任务1. 机构设计按照行程速比系数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)。
(凸轮要计算出装角后才画在该图上) 2. 选定长度比例尺作出连杆机构的位置图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为最大时的曲柄位置(即曲柄旋转一周共分十五个位置)并作出机构各位置时的机构位置图,求出滑快的相对位移。
3. 作出机构15个位置的速度多边形求出这15个位置的BA V 、2C V 、B V 、ω2的数值,并列表表示。
(表一) 4. 作出机构的15个位置的加速度多边形求出15个位置的n BA a 、t BA a 、BA a 、2α 、2C a 、B a 的数值,并列表表示。
(表二)5.用直角坐标作滑快B 点的位移曲线B S =B S (φ),速度曲线)(ϕB B V V =及加速度曲线)(ϕB B a a =。
内燃机机构设计及其运动分析机械原理课程设计说明书
机械原理课程设计说明书题目内燃机机构设计及其运动分析班级07机制二班姓名学号指导教师第一章设计要求1.1 设计题目内燃机机构设计及其运动分析1.2 机构示意图该机构由气缸(机架)中活塞(滑块B)驱动曲柄,曲柄轴上固联有齿轮1,通过齿轮2驱动凸轮上齿轮3,凸轮控制配气阀推杆运动。
1.3 原始数据齿轮参数:压力角,齿顶高系数,顶隙系数。
气阀推杆运动规律:升程和回程均为简谐运动。
第二章 机构设计与分析2.1齿轮机构传动设计 分度圆直径8421411=⨯==mz d6015422=⨯==mz d 16842433=⨯==mz d机构传动比71429.0122112-===z z i ωω 8.2233223-===z z i ωω 齿轮变位系数11765.01714171717*m in=-=-=a h z x齿轮机构的传动类型齿轮1、2:不等变位齿轮正传动(min x 的值大于零) 齿轮2、3:不等变位齿轮正传动(min x 的值大于零) 齿轮啮合时的压力角 确定齿轮1 2的压力角α'12o oo inv inv z z x x inv 98.2020152111765.020tan 2)(tan 212212112='++⨯=+++='αααα解得:确定齿轮2、3的压力角α'23o oo inv inv z z x x inv 63.2020421511765.020tan 2)(tan 223323223='++⨯=+++='αααα解得:齿轮的实际中心距设齿轮1、2及2、3的实际中心距为12a '和23a ' 齿轮1、2的标准中心距()72)1521(42121121212=+⨯=+=+=z z m r r a中心距可分性公式45974.7298.20cos 20cos 72cos cos cos cos 12121212=='⋅='⋅='⋅'ooa a a a αααα 齿轮2、3的标准中心距()114)4215(42121323223=+⨯=+=+=z z m r r a46236.11463.20cos 20cos 114cos cos cos cos 23232323=='⋅='⋅='⋅'ooa a a a αααα 齿顶高降低系数根据中心距变动系数公式:11493.012=+='y ym a a11559.023=y()002713.011493.011765.0122112=-=-+=∆y x x y ()00206.011559.011765.0233223=-=-+=∆y x x y齿顶圆直径变位齿轮齿顶高公式:m y x h h a a ⨯∆++=*)(由于y 23∆数值小于y 12∆所以y ∆取大值即002713.012=∆y 对于齿轮1和3(它们的模数和齿顶高系数相同)的齿顶高:98915.34)002713.01()(=⨯-=⨯∆-+=*m y x h h a a (变位后)9873.9198915.3284211=⨯+=+=h d d a a (变位后)9783.17598915.32168233=⨯+=+=h d d a a (变位后)对于齿轮2:45974.44)002713.011765.01()(=⨯-+=⨯∆-+=*m y x h h aa (变位后)91948.6845974.4260211=⨯+=+=h d d a a (变位后)齿根圆直径 对于齿轮1和3:()744)25.0*2221(22**11=--=--=m c h z d a f()1584)25.02242(22**33=⨯--=--=m c hzd af 对于齿轮2:()94118.504)11765.0225.02215(222**22=⨯+⨯--=+--=m x c h zd af基圆直径78.934220cos 84cos 11=⨯==Ob d d α38156.5620cos 6020cos 22=⨯==O O b d d 86836.15720cos 16820cos 33=⨯==OOb d d机构的重合度设齿轮1、2和3啮合时的齿顶圆压力角分别为:1a α 、2a α、3a α ooa a r r 8869.30)9892.4520cos 42arccos()cos arccos(111===ααooa a r r 1071.35)45974.3420cos 30arccos()cos arccos(222===ααooa a r r 2278.26)99365.8720cos 84arccos()cos arccos(333===αα齿轮1、2啮合时的重合度[]1.48092)]98.20tan 11.35(tan 15)98.20tan 89.30(tan 21[21)t (t )t (t 211222121112=-+-='-+'-=o o o o a a an an z an an z πααααπεα齿轮2、3啮合时的重合度[]1.55683)]63.20tan 11.35(tan 15)63.20tan 23.26(tan 42[21)t (t )t (t 212322233323=-+-='-+'-=o o o o a a an an z an an z πααααπεα小齿轮的齿顶圆齿厚()2.02356)2011.35(45974.3430245974.34414.32/=--⨯⨯⨯=--=o o i i i i inv inv inv inv r r sr s αα2.1 主要的计算结果2.1.2 齿轮机构示意图2.2 凸轮机构设计2.2.1 从动件的位移、速度和加速度的运动方程 推程时[]002022000,0cos 2sin 2cos 12δδδδπδωπδδπδπωδδπ∈⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ha h v h s回程时[]002022000,0cos 2sin 2cos 12δδδδπδωπδδπδπωδδπ'∈⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'⋅'-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'⋅'-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'+=ha h v h s理论廓线滚子中心处于B 点的直角坐标⎭⎬⎫-+=++=δδδδsin cos )(cos sin )(00e s s y e s s x220e r s -=其中从动件位移、速度、加速度运动方程: 推程:[]8722.0,0∈δ)6.3cos(445.0)]6.3cos(1[8cos 120δδδδπ-=⨯-⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=h s )6.3sin(4.146.3)6.3sin(433δωωδ=⨯==dtds v)6.3cos(84.516.3)6.3cos(4.142333δωωδω=⨯⨯==dtdv a凸轮推程理论廓线方程:δδδδδδδδsin 5cos )]6.3cos(4cos 641.38[cos 5sin )]6.3cos(4sin 641.38[--=+-=Y X回程:[]8722.0,00∈'δ)6.3cos(445.0)]6.3cos(1[8cos 120δδδδπ+=⨯+⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=h s )6.3sin(4.146.3)6.3sin(433δωωδ-=⨯-==dtds v)6.3cos(84.516.3)6.3cos(4.142333δωωδω-=⨯⨯-==dtdv a凸轮回程理论廓线方程:δδδδδδδδsin 5cos )]6.3cos(4cos 641.38[cos 5sin )]6.3cos(4sin 641.38[-+=++=Y X 远休:δδcos 933.42sin 933.42==Y X近休:δδcos 35sin 35==Y X理论廓线示意图2.3.2实际廓线用作图法求的凸轮的实际工作曲线:从动件的位移运动图像顶杆运动分析推程:s=4-4⨯cos(3δ)回程:s=4+4⨯cos(3δ)注:从1050开始近休止速度运动图像:推程:v=14.4⨯34.034⨯sin(3.6δ)回程:v=-14.4⨯34.034⨯sin(3.6δ)加速度运动图像:推程:a=60047⨯cos(3.6δ) 回程:a=-60047⨯ cos(3.6δ)2.3机构运动分析确定杆件尺寸:由于活塞的冲程H=270,偏心距e=0 则:1351=L ,由曲柄存在条件12L L >可确定2L 的长度为170(1)位移分析221s l l =+即22121s l l i i =+θϕe e ○1应用欧拉公式,将实部和虚部分离,有⎭⎬⎫=+=+-0sin sin cos cos 221122211θϕθϕl l s l l)sin 79412.0arcsin(170sin 135arcsin sin arcsin 112112ϕϕϕθ-=-=-=l l28900sin 1351170cos 135sin 1cos 1221221221211ϕϕϕϕ-+-=-+-=l l l l s(2)速度分析○1对时间求导,得 2221121v l l i i =+θϕωωe e可得()()28900sin 1351)sin 79412.0arcsin(sin 68135cos /sin 12211221112ϕϕϕθθϕω-+⨯-=--=l v(3)加速度分析 求导,得322222211211a il l il i i i =++θϕϕωαωeee可得()[]()[]28900sin 135168170)sin 79412.0arcsin(cos 68135cos /cos 12221122222122113ϕϕϕθωϕθω-⨯+--⨯-=+--=l l a角度、速度、加速度关系表θ(度) θ(rad) s3(mm) θ2(rad) v(mm/s)w2(rad/s)a(mm/s2)0 0.00 305.00 0.00 0 -34.00 -820760 10 0.17 301.33 -0.13 -2803.91 -33.78 -796008 20 0.35 290.48 -0.26 -5474.7 -33.10 -721831 30 0.52 272.97 -0.39 -7876.34 -31.87 -598501 40 0.70 249.65 -0.51 -9866.57 -29.91 -426723 50 0.87 221.78 -0.63 -11294.6 -26.97 -208750 60 1.05 191.01 -0.72 -12006.1 -22.70 48081.46 70 1.22 159.45 -0.80 -11872.7 -16.75 323304.3 80 1.40 129.50 -0.85 -10870.9 -9.01 573592.1 90 1.57 103.43 -0.87 -9188.67 -0.04 740307.3 100 1.74 82.60 -0.85 -7225.77 8.93 791286.2 110 1.92 67.07 -0.80 -5391.46 16.68 751650.7 120 2.09 55.97 -0.72 -3901.12 22.66 673649 130 2.27 48.19 -0.63 -2773.57 26.94 594844.1 140 2.44 42.80 -0.51 -1936.61 29.89 530459.7 150 2.62 39.13 -0.39 -1304.51 31.85 483235.4 160 2.79 36.77 -0.27 -805.853 33.09 451654.9 170 2.97 35.43 -0.13 -386.277 33.78 433631.7 180 3.14 35.00 0.00 -3.44014 34.00 427720.5 190 3.31 35.42 0.13 379.0728 33.79 433418.2 200 3.49 36.73 0.26 797.626 33.11 451210 210 3.66 39.08 0.39 1294.393 31.88 482525.2 220 3.84 42.72 0.51 1923.474 29.93 529445.2 230 4.01 48.08 0.62 2755.947 27.01 593518.7 240 4.19 55.80 0.72 3877.431 22.75 672141.8 250 4.36 66.83 0.80 5360.871 16.81 750418.6 260 4.54 82.27 0.85 7190.108 9.09 791223.4 270 4.71 103.00 0.87 9153.948 0.13 742285.6 280 4.88 128.99 0.85 10845.3 -8.85 577556.4 290 5.06 158.88 0.80 11862.01-16.62 328268.6300 5.23 190.43 0.73 12011.52 -22.61 53034.97 310 5.41 221.24 0.63 11314.48 -26.91 -204372 320 5.58 249.18 0.52 9898.156 -29.87 -423146 330 5.76 272.59 0.39 7916.809 -31.84 -595796 340 5.93 290.22 0.27 5521.387 -33.09 -720019 350 6.11 301.19 0.14 2854.276 -33.77 -795096 360 6.28 305.00 0.00 51.60184 -34.00 -8207522.2.2 用图解法分析机构的运动 2.2.2.1 极位1分析 OA=135mm112/602650/6068.068/n rad s ωππ==•=s m OA v A /18.91==ω221/24.624s m OA a ==ω绘图比例1:1.5B A BA v v v =+方向∥OB ⊥OA ⊥AB大小 ? OA 1ω?速度比例尺(0.5m/s )/mmn n t B ABABAa aaa=++方向 ∥OB A →O B → A ⊥AB大小 ?21ωOA22ωAB ?加速度比例尺(2/20s m ))/mm2.2.2.2 极位2分析BA BAv v v =+方向 ∥OB⊥OA⊥AB 大小 ?OA 1ω?速度比例尺(0.5m/s )/mmn n tB A BA BAa a a a =++方向 ∥OB A →O B →O⊥AB 大小 ? 21ωOA22ωAB?加速度比例尺(2/20s m )/mm2.2.2.3 位置3分析b a bav v v =+方向 ∥OB ⊥OA⊥AB 大小 ?OA 1ω?速度比例尺(0.2m/s )/mmnntB A BABA a a aa=++方向 ∥OB A →OB →A⊥AB大小 ?21ωOA22ωAB加速度比例尺(2/5.8s m )/mm曲柄滑块机构运动源程序L1=92.5mm ,L2=100mm ,分析滑块b 的位移s 、速度v 、加速度a (带圈数字:构件号;数字:关键点号;④:导路)#include<math.h>#include<stdio.h>static double p[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;//各关节点位置、速度、加速度static double t[10],w[10],e[10];//各构件位置角、角速度、角加速度static int ic;//定义静态变量double r12,r23;//各杆两点间距离或构件基本尺寸double r2,vr2,ar2;//构件基本尺寸,速度,加速度int chioce;FILE *fp;/***************bark*******************************************/void bark(int n1,int n2,int n3,int k,double r1,double r2,double gam,double t[10],double w[10],double e[10],double p[20][2],double vp[20][2],double ap[20][2]){double rx2,ry2,rx3,ry3;if (n2!=0){rx2=r1*cos(t[k]);//lcosθry2=r1*sin(t[k]);//lsinθp[n2][1]=p[n1][1]+rx2;//位置分析,P2x=P1x+lcosθp[n2][2]=p[n1][2]+ry2;// P1y=P1y+lsinθvp[n2][1]=vp[n1][1]-ry2*w[k];//速度分析,v2x=-ωlsinθvp[n2][2]=vp[n1][2]+rx2*w[k];// v2y=+ωlcosθap[n2][1]=-rx2*w[k]*w[k]-ry2*e[k];//加速度分析,a2x=-ω2lcosθ-αlsinθap[n2][2]=-ry2*w[k]*w[k]+rx2*e[k];// a2x=-ω2lsinθ+αlcosθ}if (n3!=0){rx3=r2*cos(t[k]+gam);//l'cos(θ+φ)ry3=r2*sin(t[k]+gam);//l'sin(θ+φ)p[n3][1]=p[n1][1]+rx3;//位置分析,P3x=P1x+l'cos(θ+φ)p[n3][2]=p[n1][2]+ry3;// P3y=P1y+l'sin(θ+φ)vp[n3][1]=vp[n1][1]-ry3*w[k];//速度分析,v3x=v1x-l'ωsin(θ+φ)vp[n3][2]=vp[n1][2]+rx3*w[k];// v3y=v1y+l'ωcos(θ+φ)ap[n3][1]=ap[n1][1]-ry3*e[k]-rx3*w[k]*w[k];//a3x=a1x-l'ω2cos(θ+φ)-l'αsin(θ+φ)ap[n3][2]=ap[n1][2]+rx3*e[k]-ry3*w[k]*w[k];//a3y=a1y-l'ω2sin(θ+φ)-l'αcos(θ+φ)}}/****************rrpk********************************************/void rrpk(int m,int n1,int n2,int n3,int k1,int k2,int k3,double r1,double *r2,double *vr2,double *ar2,double t[10],double w[10],double e[10],double p[20][2],double vp[20][2],double ap[20][2]) {double dx12,dy12,dx31,dy31,dx32,dy32;double ssq,phi,ep,u,fp,cb,sb,ct,st,q,ev,fv,ea,fa;t[k2]=t[k3];//θ2=θ3dx12=p[n1][1]-p[n2][1];//P1x-P2xdy12=p[n1][2]-p[n2][2];//P1y-P2yssq=dx12*dx12+dy12*dy12;//d2=(P1x-P2x)2+(P1y-P2y)2phi=atan2(dy12,dx12);//φ=arctan[(P1y-P2y)/(P1x-P2x)]ep=sqrt(ssq)*cos(phi-t[k3]);//e=dcos(φ-θ3)u=sqrt(ssq)*sin(phi-t[k3]);//u=dsin(φ-β)if ((r1-fabs(u))<0){printf("\n RRP can't be assembled.\n");//当l1<|u|时,r2无解,不存在RRP杆组}else {fp=sqrt(r1*r1-u*u);//f=根号(l12-u22)if(m>0){*r2=ep+fp;//当M=+1,r2=e+f,其中r2为指针变量}else {*r2=ep-fp;//当M=-1,r2=e-f}cb=cos(t[k3]);//cosθ3sb=sin(t[k3]);//sinθ3p[n3][1]=p[n2][1]+(*r2)*cb;//P3x=P2x+r2cosθ3p[n3][2]=p[n2][2]+(*r2)*sb;//P3y=P2y+r2sinθ3dx31=p[n3][1]-p[n1][1];//P3x-P1xdy31=p[n3][2]-p[n1][2];//P3y-P1ydx32=p[n3][1]-p[n2][1];//P3x-P2xdy32=p[n3][2]-p[n2][2];//P3y-P2yt[k1]=atan2(dy31,dx31);//θ1=arctan[(P3y-P1y)/(P3x-P1x)]ct=cos(t[k1]);//cosθ1st=sin(t[k1]);//sinθ1q=dy31*sb-dx31*cb;//Q=(P3y-P1y)sinβ-(P3x-P1x)cosθ3ev=vp[n2][1]-vp[n1][1]-(*r2)*w[k3]*sb;//E=v2x-v1x-r2ω3sinθ3fv=vp[n2][2]-vp[n1][2]+(*r2)*w[k3]*cb;//F=v2y-v1y+r2ω3cosθ3w[k1]=(-ev*sb+fv*cb)/q;//ω1=(-Esinβ+Fcosβ)/Q*vr2=-(ev*dx31+fv*dy31)/q;//vr2=-[E(P3x-P1x)+F(P3y-P1y)]/Q,其中vr2是指针变量vp[n3][1]=vp[n1][1]-r1*w[k1]*st;//v3x=v1x-l1ω1sinθ1vp[n3][2]=vp[n1][2]+r1*w[k1]*ct;//v3y=v1y-l1ω1cosθ1ea=ap[n2][1]-ap[n1][1]+w[k1]*w[k1]*dx31-w[k3]*w[k3]*(*r2)*cb;ea=ea-2.0*w[k3]*(*vr2)*sb-e[k3]*dy32;//G=a2x-a1x+ω12(P3x-P1x)-ω32r2cosθ3-2ω3 vr2 sinθ3 -α3(P3y-P2y)fa=ap[n2][2]-ap[n1][2]+w[k1]*w[k1]*dy31-w[k3]*w[k3]*(*r2)*sb;fa=fa+2.0*w[k3]*(*vr2)*cb-e[k3]*dx32;//H=a2y-a1y+ω12(P3y-P1y)-ω32r2sinθ3-2ω3vr2 cosθ3-α3(P3x-P2x)e[k1]=(-ea*sb+fa*cb)/q;//α1=(-Gsinθ3+Hcosθ3)/Q*ar2=-(ea*dx31+fa*dy31)/q;//ar2=-[G(P3x-P1x)+H(P3y-P1y)]/Q,其中ar2为指针变量ap[n3][1]=ap[n1][1]-r1*w[k1]*w[k1]*ct-r1*e[k1]*st;//a3x=a1x-l1ω12cosθ1-l1α1sinθ1ap[n3][2]=ap[n1][2]-r1*w[k1]*w[k1]*st+r1*e[k1]*ct;//a3y=a1y-l1ω12sinθ1+l1α1cosθ1w[k2]=w[k3];//ω2=ω3e[k2]=e[k3];//α2=α3}}void DisplayMenu(){chioce=0;printf("=================================\n");printf("=================================\n");printf("Actual value or Proportion value?\n");printf("1.Actual value\n");printf("2.Proportion value\n");printf("Which chioce? Please enter the chioce number.\n");scanf("%d",&chioce);}void TransformModulus(){double pi,dr;//π,弧度int i;//定义局部变量int s;//比例值pi=4*atan(1);//求πdr=pi/180;//求弧度w[1]=w[1]*dr;ic=(int)(360/del);switch(chioce){case 1:printf("\n The Kinemate Parameters of Point 3\n");printf("No DEL S V A\n");printf(" deg mm mm/s mm/s/s\n");if ((fp=fopen("result.txt","w"))==NULL){printf("Cannot open this file!\n");//exit(0);}fprintf(fp,"\n The Kinemate Parameters of Point 3\n");fprintf(fp,"No DEL S V A\n");fprintf(fp," deg mm mm/s mm/s/s\n");for (i=0;i<=ic;i++){t[1]=(double)(i)*del*dr;bark(1,2,0,1,r12,0,0,t,w,e,p,vp,ap);//调用单杆构件运动分析子程序rrpk(-1,2,4,3,2,3,4,r23,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap);//调用RRP双杆组运动分析子程序printf("\n%2d %12.2f %12.2f %12.2f% 12.2f",i+1,t[1]/dr,p[3][1],vp[3][1],ap[3][1]);fprintf(fp,"\n%2d %12.3f %12.3f %12.3f% 12.3f",i+1,t[1]/dr,p[3][1],vp[3][1],ap[3][1]);if ((i%6)==0) printf("\n");}break;case 2:printf("Input proportion modulus:");scanf("%d",&s);printf("=================================\n");r12=r12*s;r23=r23*s;p[3][2]=p[3][2]*s;printf("\n The Kinemate Parameters of Point 3\n");printf("No DEL S V A\n");printf(" deg mm mm/s mm/s/s\n");if ((fp=fopen("result.txt","w"))==NULL){printf("Cannot open this file!\n");//exit(0);}fprintf(fp,"\n The Kinemate Parameters of Point 3\n");fprintf(fp,"No DEL S V A\n");fprintf(fp," deg mm mm/s mm/s/s\n");for (i=0;i<=ic;i++){t[1]=(double)(i)*del*dr;bark(1,2,0,1,r12,0,0,t,w,e,p,vp,ap);rrpk(-1,2,4,3,2,3,4,r23,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap);printf("\n%2d %12.2f %12.2f %12.2f% 12.2f",i+1,t[1]/dr,p[3][1],vp[3][1],ap[3][1]);fprintf(fp,"\n%2d %12.3f %12.3f %12.3f% 12.3f",i+1,t[1]/dr,p[3][1],vp[3][1],ap[3][1]);if ((i%6)==0) printf("\n");}break;}}void main(){int j,k,m,n;printf("L1="); scanf("%lf",&r12);//构件1的长度printf("L2="); scanf("%lf",&r23);//构件2的长度printf("ω1=");for (j=1;j<=1;j++) scanf("%lf",&w[j]);//w[1]:构件1的角速度printf("α1=");for (k=1;k<=1;k++) scanf("%lf",&e[k]);//e[1]:构件1的角加速度printf("角度变化:"); scanf("%lf",&del);//del:角度变化t[4]=0;w[4]=0;e[4]=0;//t[4]、w[4]、e[4]:滑块导路位置角、角速度、角加速度p[1][1]=0;//原点横坐标p[1][2]=0;//原点纵坐标p[3][1]=0;printf("滑块的高度:");for (m=3;m<=3;m++)for (n=2;n<=2;n++) scanf("%lf",&p[m][n]);//p[3][2]:滑块高度(图中滑块高度为0) printf("\n");DisplayMenu();TransformModulus();fclose(fp);}附录:参考文献:1、孙恒,陈作模.《机械原理》【M】.7版高等教育出版社2、唐亚楠.《机械原理同步辅导及习题全解》中国矿业大学出版社3、田淑清. 《二级教程----C语言程序设计》高等教育出版社4、马希青,苏梦香,赵月罗.《机械制图》中国矿业大学出版社。
机械原理课程设计指导书(四冲程)
机械原理课程设计指导书四冲程内燃机设计一. 已知条件: 在图示的四冲程内燃机中活塞行程 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= (mm ) 行程速比系数 K=连杆重心2c 至A 点的距离 2AC l = 系 数 AB l (mm) 曲柄重量 1Q = (N) 连杆重量 2Q = (N) 活塞重量 3Q = (N) 连杆通过质心轴2c 的转动惯性半径c ρ 2c ρ= 系数AB l 2(m 2m ) 曲柄的转速 n 1= (rpm) 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]=曲柄不平衡的重心到O 点的距离 OC l = OA l (mm ) 开放提前角:进气门:-10°;排气门: -32° 齿轮参数:m=3.5(mm ); α=20°;a h *=12Z ='2Z =14; 3Z ='3Z =72 ;1Z =36示功图见P10图2所示。
二.设计任务1. 机构设计按照行程速比系数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)。
(凸轮要计算出装角后才画在该图上) 2. 选定长度比例尺作出连杆机构的位置图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为最大时的曲柄位置(即曲柄旋转一周共分十五个位置)并作出机构各位置时的机构位置图,求出滑快的相对位移。
3. 作出机构15个位置的速度多边形求出这15个位置的BA V 、2C V 、B V 、ω2的数值,并列表表示。
(表一) 4. 作出机构的15个位置的加速度多边形求出15个位置的n BA a 、t BA a 、BA a 、2α 、2C a 、B a 的数值,并列表表示。
(表二)5.用直角坐标作滑快B 点的位移曲线B S =B S (φ),速度曲线)(ϕB B V V =及加速度曲线)(ϕB B a a =。
机械原理课程设计单缸四冲程内燃机
机械原理课程设计说明书题目:单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析二级学院机械工程学院年级专业13材料本科班学号学生姓名指导教师朱双霞教师职称教授目录第一部分绪论 (2)第二部分设计题目及主要技术参数说明 (3)2、1 设计题目及机构示意图 (3)2、2 机构简介 (3)2、3 设计数据…………………………………………………… 4第三部分设计内容及方案分析…………………………………… 63、1 曲柄滑块机构设计及其运动分析…………………………63、1、1 设计曲柄滑块机构……………………………………… 63、1、2 曲柄滑块机构得运动分析……………………………… 73、2 齿轮机构得设计……………………………………………113、2、1 齿轮传动类型得选择……………………………………123、2、2 齿轮传动主要参数及几何尺寸得计算…………………133、3 凸轮机构得设计 (13)3、3、1 从动件位移曲线得绘制 (14)3、3、2 凸轮机构基本尺寸得确定………………………………153、3、3 凸轮轮廓曲线得设计 (1)6第四部分设计总结 (18)第五部分参考文献 (20)第六部分图纸 (2)1第一部分绪论1、本课程设计主要内容就是单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析,在设计计算中运用到了《机械原理》、《理论力学》、《机械制图》、《高等数学》等多门课程知识。
2、内燃机就是一种动力机械,它就是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放出得热能直接转换为动力得热力发动机。
通常所说得内燃机就是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。
活塞式内燃机将燃料与空气混合,在其气缸内燃烧,释放出得热能就是气缸内产生高温高压得燃气。
燃气膨胀推动活塞做功。
再通过曲柄连杆机构或其她机构将机械功输出,驱动从动机械工作。
内燃机得工作循环由进气、压缩、燃烧与膨胀、排气等过程组成。
这些过程中只有膨胀过程就是对外做功得过程。
其她过程都就是为更好得实现做功过程而需要得过程。
机械原理课程设计指导书(四冲程)
机械原理课程设计指导书四冲程内燃机设计一. 已知条件: 在图示的四冲程内燃机中活塞行程 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= (mm ) 行程速比系数 K=连杆重心2c 至A 点的距离 2AC l = 系 数 AB l (mm) 曲柄重量 1Q = (N) 连杆重量 2Q = (N) 活塞重量 3Q = (N) 连杆通过质心轴2c 的转动惯性半径c ρ 2c ρ= 系数AB l 2(m 2m ) 曲柄的转速 n 1= (rpm) 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]=曲柄不平衡的重心到O 点的距离 OC l = OA l (mm ) 开放提前角:进气门:-10°;排气门: -32° 齿轮参数:m=3.5(mm ); α=20°;a h *=12Z ='2Z =14; 3Z ='3Z =72 ;1Z =36示功图见P10图2所示。
二.设计任务1. 机构设计按照行程速比系数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)。
(凸轮要计算出装角后才画在该图上) 2. 选定长度比例尺作出连杆机构的位置图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为最大时的曲柄位置(即曲柄旋转一周共分十五个位置)并作出机构各位置时的机构位置图,求出滑快的相对位移。
3. 作出机构15个位置的速度多边形求出这15个位置的BA V 、2C V 、B V 、ω2的数值,并列表表示。
(表一) 4. 作出机构的15个位置的加速度多边形求出15个位置的n BA a 、t BA a 、BA a 、2α 、2C a 、B a 的数值,并列表表示。
(表二)5.用直角坐标作滑快B 点的位移曲线B S =B S (φ),速度曲线)(ϕB B V V =及加速度曲线)(ϕB B a a =。
机械原理课程设计指导书
四冲程内燃机设计 课程设计任务
一、设计图示内燃机的运动机构(图 1),主要包括:
1. 曲柄滑块机构的设计(曲轴、连杆、活塞) 2. 曲柄滑块机构的运动分析与受力分析 3. 飞轮设计 4. 内燃机功率计算 5. 传动齿轮的设计 6. 控制进、排气的凸轮传动机构设计 7. 运动循环设计
图纸可用 A4 纸替代。
五、原始数据与辅导资料
课程设计原始数据、进度安排、说明书格式要求等,均见网络教学平台。
六、其他说明
设计图一套包括: 1. 运动分析与动态静力分析图一张,手绘,A3 号图纸 2. 力矩变化曲线图一张,A4 网络纸手绘,写好坐标、比例及其他必要标注 3. 进气凸轮设计图一张,方法不限,A4 4. 内燃机工作循环图 1 张,方法不限,A4 5. 机构运动简图一张,手绘,A3 号图纸
1)计算活塞上的气体压力
P' pi F
(N)
F—活塞的面积(cm 2 )
气体压强见机械原理课程设计原始数据.xls 中 sheet2 表。
注意“示功图表”表中的数据单位是 mm,而比例是“(2N/cm2)/mm”,所以查 表所得数据要进行换算
2)求作用于构件上的惯性力
PI2 = m2 ac2
图1
二、提交设计资料
1. 设计说明书一份 2. 设计图纸一套
三、设计要求
1. 5-6 人一组,团队协作,在组长组织下,共同完成 2. 2 周内完成,第 2 周周五答辩
四、设计准备
1. 制图工具一套 2. 安装二维(AutoCAD)或三维(SW)软件,用于辅助设计,版本不限,软
件也不限,上述 2 个软件是推荐 3. 档案袋一个,A3 图纸 2 张,A4 网格图 1 张(建议班级统一购买),其他 A4
机械原理课程设计指导书(四冲程)
机械原理课程设计指导书四冲程内燃机设计一. 已知条件: 在图示的四冲程内燃机中活塞行程 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= (mm ) 行程速比系数 K=连杆重心2c 至A 点的距离 2AC l = 系 数 AB l (mm) 曲柄重量 1Q = (N) 连杆重量 2Q = (N) 活塞重量 3Q = (N) 连杆通过质心轴2c 的转动惯性半径c ρ 2c ρ= 系数AB l 2(m 2m ) 曲柄的转速 n 1= (rpm) 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]=曲柄不平衡的重心到O 点的距离 OC l = OA l (mm ) 开放提前角:进气门:-10°;排气门: -32° 齿轮参数:m=3.5(mm ); α=20°;a h *=12Z ='2Z =14; 3Z ='3Z =72 ;1Z =36示功图见P10图2所示。
二.设计任务1. 机构设计按照行程速比系数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)。
(凸轮要计算出装角后才画在该图上) 2. 选定长度比例尺作出连杆机构的位置图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为最大时的曲柄位置(即曲柄旋转一周共分十五个位置)并作出机构各位置时的机构位置图,求出滑快的相对位移。
3. 作出机构15个位置的速度多边形求出这15个位置的BA V 、2C V 、B V 、ω2的数值,并列表表示。
(表一) 4. 作出机构的15个位置的加速度多边形求出15个位置的n BA a 、t BA a 、BA a 、2α 、2C a 、B a 的数值,并列表表示。
(表二)5.用直角坐标作滑快B 点的位移曲线B S =B S (φ),速度曲线)(ϕB B V V =及加速度曲线)(ϕB B a a =。
冲程内燃机-机械原理课程设计说明书
X X 大学机械原理课程设计说明书四冲程内燃机设计院(系)机械工程学院专业机械工程及自动化班级××机械工程×班学生姓名×××指导老师×××年月日课程设计任务书兹发给×××班学生×××课程设计任务书,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)内燃机机构运动简图1张(A4)(2)内燃机运动分析与动态静力分析图1张(A3)(3)力矩变化曲线图1张(A4)(4)进气凸轮设计图1张(A4)(5)工作循环图1张(A4)(6)计算飞轮转动惯量(7)计算内燃机功率(8)编写设计说明书1份3.参考资料以及说明:(1)机械原理课程设计指导书(2)机械原理教材4.本设计任务书于20××年 1月4日发出,应于20××年1月15日前完成,然后进行答辩。
指导教师签发 201×年 12 月31日课程设计评语:课程设计总评成绩:指导教师签字:201×年1月15日目录摘要 (1)第一章绪论 (2)1.1 课程设计名称和要求 (2)1.2 课程设计任务分析 (2)第二章四冲程内燃机设计 (4)2.1 机构设计 (4)2.2 运动分析 (7)2.3 动态静力分析 (11)2.4 飞轮转动惯量计算 (16)2.5 发动机功率计算 (18)2.6 进排气凸轮设计 (18)2.7 工作循环分析 (19)设计小结 (21)参考文献 (22)摘要内燃机是一种动力机械,它是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
四冲程内燃机是将燃料和空气混合,在其气缸内燃烧,释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。
燃气膨胀推动活塞作功,把曲轴转两圈(720°),活塞在气缸内上下往复运动四个行程,驱动从动机械工作,完成一个工作循环的内燃机。
内燃机设计课程设计说明书
内燃机设计课程设计说明书内燃机设计课程设计说明书1.引言在内燃机设计课程中,本设计说明书旨在指导学生完成一台内燃机的设计。
本说明书包含了内燃机设计的各个方面,包括设计目标、设计过程、材料选择、零部件设计和组装、测试与优化等内容。
2.设计目标本设计的目标是设计一种满足特定要求的内燃机。
设计要求包括性能指标、尺寸限制、经济性和环保要求等方面。
2.1 性能指标在设计过程中,需要确定内燃机的性能指标,包括功率、转速、燃料消耗率、排放等方面的要求。
需要根据实际应用场景确定这些指标。
2.2 尺寸限制内燃机的设计还需要考虑尺寸限制,包括整机尺寸、零部件尺寸等方面的要求。
这些限制可能来自于实际应用场景、安装空间或其他因素。
2.3 经济性要求经济性是内燃机设计中一个重要的考虑因素。
需要考虑内燃机的制造成本、使用成本以及修理和维护成本等方面的要求。
2.4 环保要求内燃机的设计还需要考虑环保要求,包括排放物限制、噪音限制等方面的要求。
需要选择合适的材料和设计方法来减少对环境的影响。
3.设计过程内燃机的设计过程包括准备阶段、概念设计、详细设计和优化等阶段。
3.1 准备阶段在准备阶段,需要明确设计目标和要求,并收集相关的背景资料。
还需要确定设计团队的组成和分工,并制定详细的项目计划。
3.2 概念设计概念设计阶段是内燃机设计的初步设计阶段,需要确定内燃机的整体结构和工作原理。
在这个阶段,可以采用草图、CAD模型和相关计算来确定内部布置、尺寸和关键部件。
3.3 详细设计在详细设计阶段,需要对内燃机的各个零部件进行详细设计。
包括发动机体、气缸、活塞、连杆、曲轴、进气和排气系统、燃油喷射系统等零部件的设计。
3.4 优化在最后的优化阶段,需要对设计进行评估和修改,以达到设计目标。
可以使用仿真软件进行性能分析和优化设计。
4.材料选择在内燃机设计中,材料的选择是非常重要的。
需要根据材料的特性、使用环境和经济性等因素来选择合适的材料。
常用的材料包括铁系合金、铝合金和不锈钢等。
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机械原理课程设计说明书四冲程内燃机设计院(系)机械工程学院专业机械工程及自动化班级××机械工程×班学生姓名×××指导老师×××年月日课程设计任务书兹发给×××班学生×××课程设计任务书,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)内燃机机构运动简图1张(A4)(2)内燃机运动分析与动态静力分析图1张(A3)(3)力矩变化曲线图1张(A4)(4)进气凸轮设计图1张(A4)(5)工作循环图1张(A4)(6)计算飞轮转动惯量(7)计算内燃机功率(8)编写设计说明书1份3.参考资料以及说明:(1)机械原理课程设计指导书(2)机械原理教材4.本设计任务书于20××年 1月4日发出,应于20××年1月15日前完成,然后进行答辩。
指导教师签发 201×年 12 月31日课程设计评语:课程设计总评成绩:指导教师签字:201×年1月15日目录摘要 (1)第一章绪论 (2)1.1 课程设计名称和要求 (2)1.2 课程设计任务分析 (2)第二章四冲程内燃机设计 (4)2.1 机构设计 (4)2.2 运动分析 (7)2.3 动态静力分析 (11)2.4 飞轮转动惯量计算 (16)2.5 发动机功率计算 (18)2.6 进排气凸轮设计 (18)2.7 工作循环分析 (19)设计小结 (21)参考文献 (22)摘要内燃机是一种动力机械,它是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
四冲程内燃机是将燃料和空气混合,在其气缸内燃烧,释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。
燃气膨胀推动活塞作功,把曲轴转两圈(720°),活塞在气缸内上下往复运动四个行程,驱动从动机械工作,完成一个工作循环的内燃机。
本课程设计是对四冲程内燃机的运动过程进行运动分析、动态静力分析,计算飞轮转动惯量、发动机功率等,设计一款四冲程内燃机。
关键词:四冲程内燃机;运动分析;动态静力分析第一章绪论1.1 课程设计名称和要求1.课程设计名称:机械原理课程设计,四冲程内燃机设计2.课程设计要求:(1)要有良好的学风及严格的纪律(2)每位同学都要独立完成自己的设计任务。
(3)图面质量的要求1)图幅、线型、标题栏等均要符合国标。
2)不用徒手画图,图纸上不能写有关的计算公式、计算结果。
(4)说明书要求1)说明书不得涂改2)说明书要有封面、任务书、评语、目录、正文、及参考资料等3)封面、任务书、评语三项打印外,其余统一用A4打印。
(5)所有图纸要叠好(按4号图纸的大小),连同说明书一起装在档案袋内。
(6)按规定时间来答辩。
(7)齿轮传动要按照无根切条件考虑。
(采用变位齿轮)课程设计任务分析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。
3.动态静力分析4.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M,完成动态静力分析图。
运动分析与动态静力分析画在一张图中(A3)。
矩b5.计算并画出力矩变化曲线图1张(A4)。
J。
6.计算飞轮转动惯量F7.计算发动机功率。
8.用图解法设计进、排气凸轮,完成进气凸轮设计图1张(A4)。
9.绘制内燃机的工作循环图1张(A4)。
10.完成设计说明书(约20页)。
第二章 四冲程内燃机设计2.1 机构设计1.确定初始数据活塞行程 H(mm) = 300 活塞直径 D(mm) = 190 推杆偏距 e(mm) = 50 行程速比系数 K = 连杆质心位置 lAC/LAB = 曲柄重 Q1(N) = 160 连杆重 Q2(N) = 130 滑块重 Q3(N) = 200 连杆通过质心轴2c 的转动惯性半径c ρ 2c ρ= (m 2m ) 曲柄转速 n1(rpm) = 610 发动机许用速度不均匀系数 [δ] = 进气凸轮推程 h1 = 9 进气凸偏距 e1 = 6 进气凸偏基圆直径 d01min = 50 进气门开放提前角 -10° 排气凸轮推程 h2 = 10 排气凸偏距 e2 = 8 排气凸偏基圆直径 d02min = 50 排气门开放提前角 -32° 速度、加速度、动态静力分析中对应点 A1齿轮参数 m= mm 20=α 1=*a h 25.0=*c2. 计算连杆及曲柄的长度1)图解法求连杆和曲柄的长度设曲柄长度为r 、连杆的长度为l ,活塞行程H 由已知数据知e= 50(mm )H = 300(mm )K=r l OB -=∴I (极限位置1) r l OB += (极限位置2)根据K 值求极位夹角:11180+-︒=K K θ,已知K 值为,算得θ=° 如图2-1所示,借助SolidWorks 软件画出一条与活塞推程H 相等距离的水平线 B B I ,在I B 点处作一点垂线,以 B 点为起点作一条线与垂线相交形成一个三角形,并使两条线的夹角等于°。
再做一条水平线与 B B I 的距离为活塞偏置距e=50(mm ),以三角形斜边的中点为圆心,斜边距离的一半为半径作圆,O 为圆与水平线相交的点,连接I OB 、 OB ,则r l OB -=I ,r l OB +=图2-1 图解法确定连杆和曲柄的长度由此可得曲柄r 和连杆l 2)编程计算、校核 设计原理:如图2-2所示,设曲柄长度为r 、连杆的长度为l ,活塞行程Hr l OB -=∴I (极限位置1)rl OB += (极限位置2)θ∴ 可求=22)()(DE CD OC -- =22)cos (e R R --θ联立(1)、(2)式求解,可求出连杆的长度l 及曲柄的长度r 。
利用Labview 编程软件制作程序如图2-3,所示具体结果如图2-4所示图2-3 Labview 程序 图2-4 Labview 程序前面板3. 绘制内燃机的机构运动简图。
由初始数据可知齿轮的参数如表2-1所示表2-1齿轮参数齿数 模数m 分度圆直径 变位系数基圆直径齿顶圆直径齿根圆直径分度圆上的齿厚公法线长Z 136126 Z 2、Z'2 14 49 Z 3、Z'3 72252利用SolidWorks 软件画出机构简图如图2-5所示图2-5 机构简图运动分析1、速度分析(1)在CAD 中新建一个零件图,在任意处以曲柄长度r 画一个圆,圆心为O ,以圆心为起点,r 为长度画一条直线,与圆O 交于点A ,再画一条无限长度竖直线,以A 为起点画线与竖直线相交于点B ,长度为l ,一个简易的机构运动简图就完成了。
在简图上定出当OA 与AB 共线和垂直的四个点,并以上共线点在圆上阵列出12个点,此时圆上共有15个点。
如图2-6所示。
图2-6 运动简图(2)图解法求速度 作出速度方程式如下:方向: ↓ OA ⊥ AB ⊥ 大小: OA l 1ω图2-7 速度矢量三角形如图2-7所示,在SolidWorks 中任取一点p 作为速度极点。
从点p 出发做代表A V 的矢量pa(OA ⊥且v A V pA μ/=),再分别过点a 和p 做代表BA V 的方向线ab (AB ⊥),代表B V 的方向线pb(竖直方向),两者相交于点B ,在线段ab 上截出一点C ,使得ab ac l l /=,c点即为连杆的质心点,连接pc ,则pc 的长度即为2c V 的大小。
赋予速度矢量三角形一些约束,则速度矢量三角形可跟着机构运动简图的运动而变化,(100:1=v μ)则ab V v BA μ=,pb V v B μ=,pc V v c μ=2连杆的角速度则为在运动分析图中将曲柄移动一个点,记录一组数据,数据如表2-2所示(S 为连杆上端点与活塞推程最高点的距离)。
表2-2 各点速度根据速度表格中的数据绘出S 的曲线如图2-8所示,绘出B V 的曲线图如图2-9所示。
图2-8 S 曲线图 图2-9B V 曲线图2、加速度分析(1)列出加速度的方程式方向: ↓ O A → A B → AB ⊥大小: OA l 21ω AB l 22ω 在SolidWorks 中任取一点'p 作为加速度极点。
从点'p 出发作代表A a 的矢量''a p (由机构图上的点A 指向点O ,且aAa a p μ='');再过点'a 和'p ,作代表an BA(t ''b a ⊥n ''b p 10000:1=a μB a 塞上的气体压力求解运用公式 F p P i ⋅=' (N ) (i p 数值查附表一可得)F —活塞的面积(cm ))(cm 222⎪⎪⎭⎫⎝⎛=DF π根据附表一表中的数据找到对应的i p ,所以F p P i 'μ=(N )由原始数据已知连杆重量2Q ,活塞重量3Q ,上面所求得的2c a ,B a ,然后求出作用于构件上的惯性力2I P =22c a m ⋅- (N ) BI a m P ⋅-=33 (N )可以求出,活塞上所受合力的大小及方向4)已知连杆重量2Q ,上面所求的2α,2c ρ=215.0AB l ,即可求作用于构件上的惯性力矩222CC m J ρ⋅= (Kg ·m 2)(见原始数据) 222J M αC I -= (N ·m )5)以构件2、3为示力体,将作用在构件2上A 点处的反力R 12分解为n R 12和tR 12(方向先假设),取∑BM=0,求出tR 12。
如图2-14,用图解法求出h 1,h 2取∑=0M B ,设M 逆时针为正,则图2-14 示力图6)以构件2、3为示力体,取∑=,0F 利用图解法求出nR 12和03R ,画受力分析图如图2-15,用矢量法解得nR 12,03R ,12R图2-15受力分析矢量图7)以构件3为示力体,对滑块进行受力分析如图2-16图2-16滑块受力分析图8)以构件1为示力体(构件1的重力忽略不计),取∑=,0F求出01R ,再由∑0M=0,求出b M 对曲柄做受力分析如图2-17 ,量得3h ,又2112R R =321b h R ⨯=M图2-17曲柄力矩图上述要求的数据可以通过原始数据与已经求的数据通过excel 表格求得如下表格2-4所示表格2-4 动态静力分析各点数据飞轮转动惯量计算1.绘制力矩变化曲线b M =b M (φ) 1)把b M =b M (φ)曲线作为d M =d M (φ)曲线(驱动力矩曲线)将所得30个bM 值,在A3图纸上画出去变化曲线,即d M =d M (φ)曲线,如图2-18图2-18力矩变化曲线图2)以b M 的平均值作为阻抗力矩r M (常数)。