四冲程内燃机设计机械原理课程设计报告书
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 =。
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 =。
单缸四冲程柴油机机构设计机械原理课程设计报告
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：车辆工程班级：S1学号：2012126849设计者：黄通尧指导教师：王洪波提交日期：二○一四年七月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）。
现将四冲程柴油机的压力变化关系作一粗略介绍： 进气冲程：活塞下行，对应曲柄转角=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 一b 段。
压缩冲程：活塞上行，对应曲柄转角=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 一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时，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，通过连杆带动曲柄旋转对外作功。
对应曲柄转角=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c —d 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=540°—720°，如示功图上d —a 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。
四冲程内燃机设计机械原理课程设计报告书
目录一、四冲程内燃机的运动分析及总体设计思路 (1)二、绘制内燃机机构简图 (3)三、绘制连杆机构位置图 (4)四、作出机构15个位置的速度和加速度多边形 (4)五、动态静力分析 (8)六、计算飞轮转动惯量（不计构件质量） (14)七、计算发动机功率 (16)八、对曲柄滑块进行机构部分平衡 (17)九、排气凸轮（凸轮Ⅱ）的轮廓设计 (17)十、四冲程工作内燃机的循环图 (24)参考文献 (26)一、四冲程内燃机的运动分析及总体设计思路根据设计任务书，我们需要解决以下问题：凸轮的参数是多少？如何能让机构正常循环工作？为了解决这个问题，我们需要对整个机构从运动及力学的角度分析。
首先，需要明确四冲程内燃机的工作原理：内燃机是通过吸气、压缩、燃烧、排气四个过程不断重复进行的。
如果在四个冲程里完成吸气、压缩、做功（燃烧、膨胀）、排气的循环动作，就叫做四冲程。
相应的内燃机叫四冲程内燃机。
第一冲程，即吸气冲程。
这时曲轴向下转动，带动活塞向下，同时通过齿轮带动凸轮向下旋转，是凸轮的突起部分顶开进气阀门，雾状汽油和空气混合的燃料被吸入气缸。
第二冲程，即压缩冲程。
曲轴带动活塞向上，凸轮的突起部分已经转两个过去，进气阀门被关闭，由于凸轮只转了1/4周，所以排气阀门仍然处于关闭状态。
活塞向上运动时，将第一冲程吸入的可燃气体压缩，被压缩的气体的压强达到0.6～1.5兆帕，温度升高到300摄氏度左右。
第三冲程是做功冲程。
在压缩冲程末火花塞产生电火花，混合燃料迅速燃烧，温度骤然升高到2000摄氏度左右，压强达到3～5兆帕。
高温高压烟气急剧膨胀，推动活塞向下做功，此时曲柄转动半周而凸轮转过1/4周，两个气阀仍然紧闭。
第四冲程是排气冲程。
由于飞轮的惯性，曲柄转动，使活塞向上运动，这时由于凸轮顶开排气阀，将废气排出缸外。
四个冲程是内燃机的一个循环，每一个循环，活塞往复两次，曲柄转动两周，进排气图11、已知条件：活塞行程 H=220 (mm) 活塞直径 D ＝160（mm ）活塞移动导路相对于曲柄中心的距离 e ＝68 (mm) 行程速比系数 K ＝1.08连杆重心C 2至A 点的距离 2AC l ＝0.35AB l 曲柄重量 1Q ＝135 (N)连杆重量 2Q ＝125 (N) 活塞重量 3Q ＝200（N ）曲柄的转速 1n ＝640 (rpm) 连杆通过质心C 2的转动惯性半径 2c ρ＝0.15 AB l (2mm ) 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]＝1/90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 凸轮I 行程 1h ＝7 mm 凸轮II 的行程 2h = 6 mm 凸轮I 的基圆半径 1r = 55 mm 凸轮II 的基圆半径 2r = 60 mm 凸轮II 的偏心距 2e = 0 mm 凸轮I 偏心距 1e = 0 mm2、求连杆的长度和曲柄的长度 设连杆的长度为l 、曲柄长度为r ∴I OB r l -= OB r l += 11180+-=︒K K θ92.6=°又 θsin 2HCB R ==I =912.99mmmme CD R DE CD OC CE OC OE 58.361)()()()()(222222=--=--=-=22)(e OF r l +=+=476.46mm -------- (1) 2HOE OF +==471.58mm OCOE1sin -=α=23.33° θαδ-==16.41° 2sin2δR r l =-=261.60mm----------- (2) 联立（1）、（2）式求解，可求出连杆的长度l 及曲柄的长度r 。
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 =。
机械原理课程设计报告书(四冲程内燃机设计) (2)
课程设计报告书题目：四冲程内燃机设计【目录】一、四冲程内燃机的运动分析及总体设计思路 (1)二、绘制内燃机运动简图（A4） (6)三、绘制连杆机构位置图（A2） (6)四、连杆机构15个位置速度、加速度分析及曲线绘制（A2） (7)i.绘制机构15个位置的速度及加速度多边形 (7)ii.绘制滑块B的位移曲线、速度曲线及加速度曲线 (10)五、动态静力分析（A1） (11)六、计算飞轮转动惯量（不计构件质量）（A4） (14)七、计算发动机功率 (18)八、对曲柄滑块进行机构部分平衡 (18)九、凸轮的轮廓设计（A4） (19)十、绘制内燃机工作循环图（A4） (24)十一、心得体会 (25)一、四冲程内燃机的运动分析及总体设计思路根据设计任务书，我们需要解决以下问题：凸轮的参数是多少？如何能让机构正常循环工作？为了解决这个问题，我们需要对整个机构从运动及力学的角度分析。
首先，需要明确四冲程内燃机的工作原理：内燃机是通过吸气、压缩、燃烧、排气四个过程不断重复进行的。
如果在四个冲程里完成吸气、压缩、做功（燃烧、膨胀）、排气的循环动作，就叫做四冲程。
相应的内燃机叫四冲程内燃机。
第一冲程，即吸气冲程。
这时曲轴向下转动，带动活塞向下，同时通过齿轮带动凸轮向下旋转，是凸轮的突起部分顶开进气阀门，雾状汽油和空气混合的燃料被吸入气缸。
第二冲程，即压缩冲程。
曲轴带动活塞向上，凸轮的突起部分已经转两个过去，进气阀门被关闭，由于凸轮只转了14周，所以排气阀门仍然处于关闭状态。
活塞向上运动时，将第一冲程吸入的可燃气体压缩，被压缩的气体的压强达到0.6～1.5兆帕，温度升高到300摄氏度左右。
第三冲程是做功冲程。
在压缩冲程末火花塞产生电火花，混合燃料迅速燃烧，温度骤然升高到2000摄氏度左右，压强达到3～5兆帕。
高温高压烟气急剧膨胀，推动活塞向下做功，此时曲柄转动半周而凸轮转过14周，两个气阀仍然紧闭。
第四冲程是排气冲程。
机械原理课程设计单缸四冲程内燃机讲解
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 =。
单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析报告
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机械制造及其自动化学号学生姓名指导教师教师职称目录第一部分绪论 (1)第二部分课题题目及主要技术参数说明 (2)2.1 课题题目 (2)2.2 机构简介 (2)2.3设计数据 (3)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 (8)3.2 齿轮机构的设计 (12)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 (14)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)3.3.2 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 (19)第一部分绪论内燃机具有体积小、质量小、便于移动、热效率高、起动性能好的特点。
但是内燃机一般使用石油燃料，同时排出的废气中含有害气体的成分较高。
广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
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，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。
燃气膨胀推动活塞作功，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。
它是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。
这也是将热能转化为机械能的一种热机。
第二部分课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析图2-1内燃机机构简图2.2 机构简介内燃机，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。
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 =。
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目录一、四冲程内燃机的运动分析及总体设计思路 (1)二、绘制内燃机机构简图 (3)三、绘制连杆机构位置图 (4)四、作出机构15个位置的速度和加速度多边形 (4)五、动态静力分析 (8)六、计算飞轮转动惯量（不计构件质量） (14)七、计算发动机功率 (16)八、对曲柄滑块进行机构部分平衡 (17)九、排气凸轮（凸轮Ⅱ）的轮廓设计 (17)十、四冲程工作内燃机的循环图 (24)参考文献 (26)一、四冲程内燃机的运动分析及总体设计思路根据设计任务书，我们需要解决以下问题：凸轮的参数是多少？如何能让机构正常循环工作？为了解决这个问题，我们需要对整个机构从运动及力学的角度分析。
首先，需要明确四冲程内燃机的工作原理：内燃机是通过吸气、压缩、燃烧、排气四个过程不断重复进行的。
如果在四个冲程里完成吸气、压缩、做功（燃烧、膨胀）、排气的循环动作，就叫做四冲程。
相应的内燃机叫四冲程内燃机。
第一冲程，即吸气冲程。
这时曲轴向下转动，带动活塞向下，同时通过齿轮带动凸轮向下旋转，是凸轮的突起部分顶开进气阀门，雾状汽油和空气混合的燃料被吸入气缸。
第二冲程，即压缩冲程。
曲轴带动活塞向上，凸轮的突起部分已经转两个过去，进气阀门被关闭，由于凸轮只转了1/4周，所以排气阀门仍然处于关闭状态。
活塞向上运动时，将第一冲程吸入的可燃气体压缩，被压缩的气体的压强达到0.6～1.5兆帕，温度升高到300摄氏度左右。
第三冲程是做功冲程。
在压缩冲程末火花塞产生电火花，混合燃料迅速燃烧，温度骤然升高到2000摄氏度左右，压强达到3～5兆帕。
高温高压烟气急剧膨胀，推动活塞向下做功，此时曲柄转动半周而凸轮转过1/4周，两个气阀仍然紧闭。
第四冲程是排气冲程。
由于飞轮的惯性，曲柄转动，使活塞向上运动，这时由于凸轮顶开排气阀，将废气排出缸外。
四个冲程是内燃机的一个循环，每一个循环，活塞往复两次，曲柄转动两周，进排气图11、已知条件：活塞行程 H=220 (mm) 活塞直径 D ＝160（mm ）活塞移动导路相对于曲柄中心的距离 e ＝68 (mm) 行程速比系数 K ＝1.08连杆重心C 2至A 点的距离 2AC l ＝0.35AB l 曲柄重量 1Q ＝135 (N)连杆重量 2Q ＝125 (N) 活塞重量 3Q ＝200（N ）曲柄的转速 1n ＝640 (rpm) 连杆通过质心C 2的转动惯性半径 2c ρ＝0.15 AB l (2mm ) 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]＝1/90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 凸轮I 行程 1h ＝7 mm 凸轮II 的行程 2h = 6 mm 凸轮I 的基圆半径 1r = 55 mm 凸轮II 的基圆半径 2r = 60 mm 凸轮II 的偏心距 2e = 0 mm 凸轮I 偏心距 1e = 0 mm2、求连杆的长度和曲柄的长度 设连杆的长度为l 、曲柄长度为r ∴I OB r l -= OB r l += 11180+-=︒K K θ92.6=°又 θsin 2HCB R ==I =912.99mmmme CD R DE CD OC CE OC OE 58.361)()()()()(222222=--=--=-=22)(e OF r l +=+=476.46mm -------- (1) 2HOE OF +==471.58mm OCOE1sin -=α=23.33° θαδ-==16.41° 2sin2δR r l =-=261.60mm----------- (2) 联立（1）、（2）式求解，可求出连杆的长度l 及曲柄的长度r 。
mm l 53.368= mm r 93.107=图2二、绘制内燃机机构简图按照比例尺1：5，根据第五组数据，绘制内燃机机构简图，空出凸轮的结构，并对凸轮与排气装置的连接方式进行修改。
三、绘制连杆机构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为十五个位置）并作出机构各位置时的机构位置图，求出滑块的相对位移。
当活塞在最高位置时位起点，曲柄A 点的编号为0A ，由0A 点开始，顺时针方向把圆等分为12等分，得1A 、2A 、3A 、……，11A 等点。
当滑块在最低位置时，曲柄上A 点的编号为6A '。
可近似以为，当曲柄在2OA '和9OA '位置时，滑块B 速度为最大值。
图3四、作出机构15个位置的速度和加速度多边形1、速度分析，画出速度多边形单位：V---m/s, w---rad/sB A BA V V V =+大小 ？ ωlAO ? 方向 //BE ⊥AO ⊥AB画图基本步骤： ①确定极点p ；②根据A V 的大小和方向过极点p 画出A V 即pa ； ③过a 画出BA V 的方向⊥AO ；④过p 画出的方向∥导轨，与BA V 交于b ； ⑤pb 即为B V ； ⑥ab 即为BA V ；⑦取ac=0.35ab ，则2C p 即为2C V ；⑧2ω = BA V /AB l 。
图4 速度多边形2、分析加速度，画出加速度多边形n B A BA BA a a a a τ=++大小 ？ 2AO l ω⋅ 22BA l ω⋅ ?方向 ∥BE A →O B →A ⊥BAA a =484.32/m s作出机构的15个位置的加速度多变形，见2号图纸，各位置参数数值如表2。
①定极点p ； ②根据Aa 的大小和方向作出Aa 即pa ；③过a ，由n BAa 的大小和方向画出n BAa 即at ；④过t 作出BAa τ的方向；⑤过p 作出Ba 的方向∥导轨，与BAa τ的方向交于b ，则pb 即为Ba ，tb 即为n BAa ；⑥ab 即BAa ；⑦取20.35ac ab=，2C a 即2C a ；⑧2/C BA ABa a l =。
图5速度多边形五、动态静力分析动态静力分析－根据理论力学中所讲的达朗伯原理，将惯性力视为一般外力加在构件上，仍可采用静力学方法对其进行受力分析。
这样的力分析称为动态静力分析。
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b M （每人完成五个位置）。
各种数据都要列表表示。
1、计算活塞上的气体压力'i p F p =⋅ （N ）F --活塞的面积 （2cm ）图6由图可知，在特殊位置（如14，13，12，24，23，22）处，气体压力非常大，相信为电火花点燃，气体爆炸，内燃机工作时的点。
2、求作用于构件上惯性力。
222I C p m a =-⋅ (N) 222C C J m a =-⋅33I B p m a =-⋅ (N)在这一步时，需要注意惯性力的方向均与加速度或角加速度相反。
惯性力是指当物体加速时，惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，若是以该物体为坐标原点，看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上，因此称之为惯性力。
惯性力实际上并不存在，实际存在的只有原本将物体加速的力。
3、求出活塞上受力的大小及方向 33I p p P Q '=++ (N)表3点的位置 2I P (N) 2I M(N*m)3I P (N)0 6734.69 67.73 -12734.69 15895.12212.36 -9858.03在这一步里，可得第一步时的假设正确，活塞上所受的力会由于气体压力的急剧改变而改变大小，甚至方向，而这也正是内燃机工作的核心。
4、把作用在构件2上的反力12R 分解为12n R 和12R τ，取0B M =∑，求出12R τ。
计算方式：12222120l I l I R Q h P h M τμμ+⋅⋅-⋅⋅-=（矢量式）其中，1h 为2Q 到B 点的水平距离，2h 为2I P 到B 点的垂直距离，C M 为转动惯量2C C C M J α=⋅ (c 角加速度)。
特别注意其方向，使用右手法则，判断其力矩方向，又或规定逆时针为正。
小组决定为方便判断以及减少错误的出现，使用逆时针为正，决定式中各项的正负。
在这一步运算中要注意比例尺和单位的转换。
由于在计算中2I M 为标准国际单位，因此要把毫米化为米，这一点很容易出错！如上，我们能够得到动态静力分析中所能确定的两个力的大小。
而其他未知力均能求得方向（或在某一直线上）。
以点8作实例，分析如图7：图75、以构件2，3为示力体，取0F =∑，求出12n R 和03R 。
在这一步骤中，12n R 和03R 方向均未知，在受力分析时可假设其已知，在这一步中通过力封闭多边形求出方向。
如图8：图86、以构件3 为示力体，取0F =∑，求出23R 。
如图9：图97、以构件1为示力体，（构件1上的重力忽略不计），取0F =∑，求出01R ，再由0B M =∑，求出b M 。
如图10：图10数据记录如下：表4表5在这一步运算中，小组出现了一点分歧，即是否应该计算其构件1的惯性力，虽然这个问题并不影响所求出的转动惯量，可是却会对01R 产生影响。
虽然题设构件1的重力忽略不计，可是最后我们认为是应该加上惯性力计算的，因为O 对1点主要是给以平衡连杆对1点的力，以及匀速圆周运动。
并且在对内燃机的认识下，曲柄作为输出的机构，带动汽车的其他机构运动，并不能孤立地作为二力杆来作出分析。
8、用一张4号图纸大小的方格纸作出()d d M M φ= 曲线六、计算飞轮转动惯量（不计构件质量）1、把()d d M M φ=曲线作为()d d M M φ=曲线（驱动力矩曲线）图11规定：当与b M 与1ω的方向一致时为负，画在横坐标的下方，当b M 与1ω的方向相反时为正，画在横坐标的上方。
（在本课程设计中，1ω的方向为顺时针）2、以b M 的平均值作为阻抗力矩r M （常数）。
这是因为在周期性的速度波动中，一个波动周期内的输入功等于输出功。
即0d r E ωω-=∆=。
2.1、首先求出下列各单元面积1f =-560；2f =500；3f =-997；4f =2630；5f =-680；6f =580。
2.2、求出阻抗力矩（()r r M M φ=）的纵坐标H12345614736.1375240f f f f f f H mm L +++++===2.3、求出下列各单元的面积1f ' =-732；2f '=301；3f '=-1380；4f '=2279；5f '=-890；6f '=437；7f '=-3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的面积表示亏功。