绘制内燃机机构运动简图[研究材料]
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绘制内燃机的机构运动简图
2、机构运动简图的符号
表示机构各构件之间相对运动关系的简单图形称为机构 运动简图。
（1）构件的表示方法
轴、杆、连杆通常用一根直线表示，两端画出运动 副的符号，如图所示；若构件固联在一起，则涂以焊缝 记号。
（2）运动副的表示方法 两个构件组成的转动副和移动副的表示方法分别如下图所示。
机构运动简图的常见符号
该机构的运动由活塞1输入，活塞1与气缸组成 移动副；活塞1与连杆2、连杆2与曲轴3、曲轴3与 壳体之间组成转动副。运动经齿轮4传到齿轮5，它 们之间是线接触，组成高副；齿轮5与机架组成转 动副；齿轮5与凸轮6连在一起为同一构件，凸轮6 与顶杆7之间是点或线接触，组成高副；顶杆7与机 架8组成移动副
3）选择视图平面和比例尺，用规定符号和线条绘制机构运动简图？ 由于内燃杌的主运动机构是平面运动，故取其运动平面为视图平面，
选择适当的绘图比例尺，用规定符号和线条画出所有构件和运动副， 即可得到内燃机的机构运动简图。
提示：由齿轮轮廓接触组成的高副，在绘制机构运动简图时常用其 节圆相切来表示，燃机的实物、结合结构图形，回答下 面的问题。 1）分析结构，确定图中哪些构件为机架、、原动 件和从动件？
由结构图形可知，壳体和气缸体8是一个整体， 在内燃机中起机架的作用，气缸体内的活 塞是原动 件，连杆2、曲轴3和与之相固连的齿轮4、齿轮5、 凸轮6和顶杆7是从动件。 2）按运动传递路线和相对运动的性质分析图中有 哪些型的运动副？
一、机构简介
机器特征： 人为的实体组合； 各实体间具有确定的相对运动。 能实现能量的转换或完成有用的机械功。
机器是由多个机构组成的，它的各部分之间具有确定的相 对运动，并能用来做出有效的机械功或转换机械能。
现代机器一般由动力装置、传动装置、执行装置和操纵 控制装置四个部分组成。此外，还有必要的辅助装置。
绘制内燃机机构运动简图ppt课件
注：机构运动简图与实际机构有相同的运动特征。
机构示意图：是用特定的构件和运动副符号表 示机构的一种简化示意图，仅着重表示结构特 征。（不需按比例）
.
1.平面机构的组成
机架
固定构件
机构
原动件
按给定运
从动件
动规律独立运 动的构件。
其余活动构件，其活 动取决于原动件的运动规 律及机构的组成情况。
.
2.机构运动简图的符号（表3-1）
4、机器 三个共同特点： （1）都是人为的实体组合 （2）各实体间具有特定的相对运动 （3）能实现能量的转换或完成有用的机械功 5、机械 机构和机器的总称
.
8.零件、构件、机构、机器之间的关 系
零件----- 一个独立加工的单元体。
构件-----相对运动的单元体。
机构-----若干构件组成。 机器-----若干机构组成。
注：关于 工程常用 机构运动 简图符号 国家已有 规定。
.
实例：
构件用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。
.
3.机构运动简图的绘制
步骤：
1、分析机械的工作原理、组成及运动传递情况；确定其 组成的各构件。 2、确定运动副的类型和数目。 3、测量运动尺寸。
4、恰当选择运动简图的视图平面（投影面）。（一般选大 多数构件的运动平面）。 5、选取比例尺（l），定出各运动副的相对位置，开始绘 制。
l＝构件的实际长度（m）／图长（mm） 注意问题： 如l＝1／10，若构件实长为2m，则图长20mm
构件要编号； 运动副要有代号； 原动件要用箭头表示方向。 .
实例
图3-1 内燃机 1-气缸体 2-活塞 3-连杆 4-飞轮 5-曲轴
.
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
机构示意图：是用特定的构件和运动副符号表 示机构的一种简化示意图，仅着重表示结构特 征。（不需按比例）
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1.平面机构的组成
机架
固定构件
机构
原动件
按给定运
从动件
动规律独立运 动的构件。
其余活动构件，其活 动取决于原动件的运动规 律及机构的组成情况。
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2.机构运动简图的符号（表3-1）
4、机器 三个共同特点： （1）都是人为的实体组合 （2）各实体间具有特定的相对运动 （3）能实现能量的转换或完成有用的机械功 5、机械 机构和机器的总称
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8.零件、构件、机构、机器之间的关 系
零件----- 一个独立加工的单元体。
构件-----相对运动的单元体。
机构-----若干构件组成。 机器-----若干机构组成。
注：关于 工程常用 机构运动 简图符号 国家已有 规定。
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实例：
构件用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。
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3.机构运动简图的绘制
步骤：
1、分析机械的工作原理、组成及运动传递情况；确定其 组成的各构件。 2、确定运动副的类型和数目。 3、测量运动尺寸。
4、恰当选择运动简图的视图平面（投影面）。（一般选大 多数构件的运动平面）。 5、选取比例尺（l），定出各运动副的相对位置，开始绘 制。
l＝构件的实际长度（m）／图长（mm） 注意问题： 如l＝1／10，若构件实长为2m，则图长20mm
构件要编号； 运动副要有代号； 原动件要用箭头表示方向。 .
实例
图3-1 内燃机 1-气缸体 2-活塞 3-连杆 4-飞轮 5-曲轴
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机构及机构运动简图
• 两构件之间构成多个运动副时
• 两构件某两点之间的距离在运动过程中始终保持不 变时
• 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时
• 机构中对运动不起作用的对称部分
– 虚约束的处理方法
• 计算自由度时将虚约束排除
– 虚约束的作用
• 改善构件的受力情况
6/5/2020 4:1•4 A传M 递较大功率 机械基础——第一章
– 实例一——内燃机
+
6/5/2020 4:14 AM
6
+
5'
6
= 5'
5
机械基础——第一章
1
2
1
3
4' 4
15
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构运动简图
– 实例二——颚式破碎机
1. 机架 2. 偏心轴
5. 带轮
3. 动颚板
6/5/2020 4:14 AM
4.肘板机械基础——第一章
16
2 机构及机构运动简图
能量转换
机械
总称
运动单元 固定件：机架
制造单元
原动件：主动件
从动件：随原动件运动的其余构件
– 机构中构件的分类 6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
4
2 机构及机构运动简图
2.3 运动副
– 构件的自由度
构件所具有的独立运动的数目（或确定构件位置的 独立参变量的数目）
– 一个作平面运动的自由构件具有 三个独立运动数
D5
F n= 7
46 1E 7 C
PL= 6 PH= 0
因为存在复 合铰链！！
2
3
B
8A
F=3n － 2PL － PH =9
第十章 内燃机动力学
三、单缸转矩和多缸总转矩
图10-7 四冲程高速车用汽油机的总转矩曲线(用单位活塞面积的切向力表示) a) 单缸机(=18.3) b) 发火间隔180°和540°的2缸机(=13.6) c) 发火均匀2缸机 (=14.3) d) 3缸机(=7.6) e) 4缸机(=8.4) f) 6缸机(=3.0) g) 8缸机(=0.86) h) 12缸机(=0.33)
2.单缸机的平衡
图10-10 往复惯性力的旋转矢量表达法 a) 实际曲柄图 b) 一阶正反转曲柄图 c) 二阶正反转曲柄图 d) 一阶往复惯性力的求法 e) 二阶往复惯性力的求法
2.单缸机的平衡
图10-11 单缸机一阶往复惯性力的平衡机构示意图 a) 双轴平衡机构 b) 半平衡法 c) 单轴平衡机构 1—曲轴齿轮 2—惰齿轮 3，6—一阶惯性力平衡块 4，5—平衡轴齿轮
3.单列式内燃机的平衡
图10-12 直列3缸机往复惯性力和力矩的平衡性分析 a) 曲拐布置及一阶、二阶正转曲柄图 b) 往复惯性力的平衡性 c) 往复惯性力矩的平衡性
3.单列式内燃机的平衡
多缸内燃机的合成往复惯性力是各缸往复惯性力之和。 由于各缸的往复惯性力是作用于各缸的轴线上的，有 时虽然合成惯性力为零，但有可能产生纵向惯性力矩。 对于单列式内燃机来说，由于各缸平行布置，合成惯 性力和惯性力矩的求法可以简化。
1.往复惯性力的旋转矢量表达法 2.单缸机的平衡 3.单列式内燃机的平衡 4.双列式内燃机的平衡
1.往复惯性力的旋转矢量表达法
因为构成往复惯性力的FⅠ和FⅡ均为简谐变化并沿气缸 轴线作用，可视为代数量。它们各自可用一对反向旋转 矢量的合矢量表达(图10-10)。与曲轴同向旋转的一阶 力正转矢量F+I与曲柄同步(对应曲柄转角φ )，与曲轴 反向旋转的一阶反转矢量F-I总是与F+I相对气缸轴线x 对称(对应曲柄转角-φ )。同向二阶力矢量F+Ⅱ以曲轴 的两倍角速度2ω 旋转(对应曲柄转角2φ )，而反向二阶 力矢量F-Ⅱ以-2ω 反向旋转(对应曲柄转角-2φ )。
绘制内燃机机构运动简图ppt
(1) 转动副：只允许两构件作相对转动。
-
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动
-
◆高副：运动副元素为以点或线接触
齿轮副
凸轮副 点接触
-
线接触
低副中两构件之间是面接触，承受相同载荷时， 压强较低，不易磨损。
高副中两构件之间是点接触和线接触，其接触部 分的压强较高，故容易磨损。
-
机构
√ 平面机构
注：机构运动简图与实际机构有相同的运动特征。
机构示意图：是用特定的构件和运动副符号表 示机构的一种简化示意图，仅着重表示结构特 征。（不需按比例）
-
1.平面机构的组成
机架
固定构件
机构
原动件
从动件
按给定运 动规律独立运 动的构件。
其余活动构件，其活 动取决于原动件的运动规 律及机构的组成情况。
-
任务一 绘制内燃机机构运 动简图
主讲人：李南南
-
一、基本概念
1、零件 是机器组成中不 可再拆的最小单元，是机 器的制造单元。分为通用 零件和专用零件
2、构件 组成机械系统的 最小运动单元（可以是单 独加工的单元体，如车床 的主轴；也可是多个零件 的组合体，如连杆）。
-
连杆体
螺栓 连杆盖 螺母
3、机构 多个实体的组合，能够实现预期的相对 运动
l＝构件的实际长度（m）／图长（mm） 注意问题： 如l＝1／10，若构件实长为2m，则图长20mm
构件要编号； 运动副要有代号； 原动件要用箭头表示方向。 -
实例
图3-1 内燃机 1-气缸体 2-活塞 3-连杆 4-飞轮 5-曲轴
-
-
机械
二、运动副
两个零件或构件间既相接触又有相对运动的 一种联接形式，如车轮与钢轨、一对轮齿以 及轴与轴承之间的联接。
-
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动
-
◆高副：运动副元素为以点或线接触
齿轮副
凸轮副 点接触
-
线接触
低副中两构件之间是面接触，承受相同载荷时， 压强较低，不易磨损。
高副中两构件之间是点接触和线接触，其接触部 分的压强较高，故容易磨损。
-
机构
√ 平面机构
注：机构运动简图与实际机构有相同的运动特征。
机构示意图：是用特定的构件和运动副符号表 示机构的一种简化示意图，仅着重表示结构特 征。（不需按比例）
-
1.平面机构的组成
机架
固定构件
机构
原动件
从动件
按给定运 动规律独立运 动的构件。
其余活动构件，其活 动取决于原动件的运动规 律及机构的组成情况。
-
任务一 绘制内燃机机构运 动简图
主讲人：李南南
-
一、基本概念
1、零件 是机器组成中不 可再拆的最小单元，是机 器的制造单元。分为通用 零件和专用零件
2、构件 组成机械系统的 最小运动单元（可以是单 独加工的单元体，如车床 的主轴；也可是多个零件 的组合体，如连杆）。
-
连杆体
螺栓 连杆盖 螺母
3、机构 多个实体的组合，能够实现预期的相对 运动
l＝构件的实际长度（m）／图长（mm） 注意问题： 如l＝1／10，若构件实长为2m，则图长20mm
构件要编号； 运动副要有代号； 原动件要用箭头表示方向。 -
实例
图3-1 内燃机 1-气缸体 2-活塞 3-连杆 4-飞轮 5-曲轴
-
-
机械
二、运动副
两个零件或构件间既相接触又有相对运动的 一种联接形式，如车轮与钢轨、一对轮齿以 及轴与轴承之间的联接。
机构简图分析与自由度计算
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。
常见的有柴油机和汽油机，通过做功将实现内能转化为机械能。
原动件
图1内燃机及其 机构运动简图
图1所示的内燃机是由活塞1、连杆2、曲轴3与气缸体4组成的曲柄滑块机构；同曲轴3固 联的齿轮5，同凸轮轴7固联的齿轮6与气虹体4组成的齿轮机构；凸轮7、进气阀顶杆8与气 缸体4组成的凸轮机构(排气阀在图中未画出)共同组成的。气缸体4作为机架，是固定件；燃 气推动下的活塞1是原动件；其余构件都是从动件。
原动件
图3活塞泵机构及其机构运动简图
从主动件开始，即主动件(飞轮)1按顺时 针方向转动，通过连杆2带动构件3转动，从 动件3绕转动副D摆动，构件4作往复运动。故 配气机构由4个构件，4个转动副A、B、C、D， 一个移动副F和一个高副E组成。
F = 3n–(2Pl+Ph-p′) -F′
根据上面分析有n=4、Pl=5、Ph=1、p′=0、 F′=0.所以F=3×4-（2×5+1-0）-0=1
柴油发动机配气机构是柴油机的重要组成部分；配气机构的功用是按照发 动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸 的进、排气门，使新鲜充量得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出；在 压缩与膨胀行程中，保证燃烧室的密封。
原动件
图2柴油发动机配气机构及其机构运动简图
从主动件开始，即主动件(凸轮)1按顺时 针方向转动，从动件(滚子)2绕转动副C转动， 从动件3绕转动副D摆动，构件4作往复运动。 故配气机构由4个构件，3个转动副A、C、D， 一个移动副F和两个高副B和E组成。其中滚子 2引入一个局部自由度，弹簧4引入1个虚约束。
常见的有柴油机和汽油机，通过做功将实现内能转化为机械能。
原动件
图1内燃机及其 机构运动简图
图1所示的内燃机是由活塞1、连杆2、曲轴3与气缸体4组成的曲柄滑块机构；同曲轴3固 联的齿轮5，同凸轮轴7固联的齿轮6与气虹体4组成的齿轮机构；凸轮7、进气阀顶杆8与气 缸体4组成的凸轮机构(排气阀在图中未画出)共同组成的。气缸体4作为机架，是固定件；燃 气推动下的活塞1是原动件；其余构件都是从动件。
原动件
图3活塞泵机构及其机构运动简图
从主动件开始，即主动件(飞轮)1按顺时 针方向转动，通过连杆2带动构件3转动，从 动件3绕转动副D摆动，构件4作往复运动。故 配气机构由4个构件，4个转动副A、B、C、D， 一个移动副F和一个高副E组成。
F = 3n–(2Pl+Ph-p′) -F′
根据上面分析有n=4、Pl=5、Ph=1、p′=0、 F′=0.所以F=3×4-（2×5+1-0）-0=1
柴油发动机配气机构是柴油机的重要组成部分；配气机构的功用是按照发 动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸 的进、排气门，使新鲜充量得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出；在 压缩与膨胀行程中，保证燃烧室的密封。
原动件
图2柴油发动机配气机构及其机构运动简图
从主动件开始，即主动件(凸轮)1按顺时 针方向转动，从动件(滚子)2绕转动副C转动， 从动件3绕转动副D摆动，构件4作往复运动。 故配气机构由4个构件，3个转动副A、C、D， 一个移动副F和两个高副B和E组成。其中滚子 2引入一个局部自由度，弹簧4引入1个虚约束。
单缸内燃机机构运动简图的绘制ppt课件
5
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
同时具备以上三个特征的称为机器。机构仅有机器的前两个特 征，即机构是人为的实体组合，并且各个实体间具有确定的相对运 动。图3-1所示内燃机由曲柄连杆机构、凸轮机构和齿轮机构组成 ，见图3-3。
（a）
（b）
（c）
•
图3-1-3 组成内燃机的机构
•
（a）曲柄连杆机构 （b）齿轮机构 （c）凸轮机构 6
（3）以与机构运动平面相平行的平面作为绘制运动简图的平面 ，用规定的符号和线条按照比例绘制在此平面上，得到的图形即为 机构运动简图。
17
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
18
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
11
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
2、高副 两构件通过点接触或者线接触而组成的运动副称为高副。图3-5a
中凸轮1与从动件2，图3-5b中齿轮1与齿轮2都在其接触处分别组成 高副。
（a）齿轮副
（b）凸轮副
图3-5 高副
12
•学习单元三 汽车常用机构
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
高副中两构件之间是点、线接触，接触部分压强高，故容易磨损。
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
从制造角度来分析，机器是由若干零件组成的，零件是机器组成 中不可再拆的最小单元，是机器的制造单元。按照使用特点，零件 可以分为两种：一种是在各种机器中都可能用到的零件，称为通用 零件，如螺钉、螺栓、齿轮、带轮、卡环等；另一种是在特定的机 器中才能用到的零件，称为专用零件，如内燃机的曲轴、活塞等。
8
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
运动副中构件间的接触形式可分为点、线和面三种。 按照构件间的接触特性，一般运动副可分为低副和高副两构件之间通过面接触形成的运动副称为低副。根据它们之间的相 对运动是转动还是移动，又可以分为转动副和移动副。
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
同时具备以上三个特征的称为机器。机构仅有机器的前两个特 征，即机构是人为的实体组合，并且各个实体间具有确定的相对运 动。图3-1所示内燃机由曲柄连杆机构、凸轮机构和齿轮机构组成 ，见图3-3。
（a）
（b）
（c）
•
图3-1-3 组成内燃机的机构
•
（a）曲柄连杆机构 （b）齿轮机构 （c）凸轮机构 6
（3）以与机构运动平面相平行的平面作为绘制运动简图的平面 ，用规定的符号和线条按照比例绘制在此平面上，得到的图形即为 机构运动简图。
17
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
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11
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
2、高副 两构件通过点接触或者线接触而组成的运动副称为高副。图3-5a
中凸轮1与从动件2，图3-5b中齿轮1与齿轮2都在其接触处分别组成 高副。
（a）齿轮副
（b）凸轮副
图3-5 高副
12
•学习单元三 汽车常用机构
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
高副中两构件之间是点、线接触，接触部分压强高，故容易磨损。
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
从制造角度来分析，机器是由若干零件组成的，零件是机器组成 中不可再拆的最小单元，是机器的制造单元。按照使用特点，零件 可以分为两种：一种是在各种机器中都可能用到的零件，称为通用 零件，如螺钉、螺栓、齿轮、带轮、卡环等；另一种是在特定的机 器中才能用到的零件，称为专用零件，如内燃机的曲轴、活塞等。
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一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
运动副中构件间的接触形式可分为点、线和面三种。 按照构件间的接触特性，一般运动副可分为低副和高副两构件之间通过面接触形成的运动副称为低副。根据它们之间的相 对运动是转动还是移动，又可以分为转动副和移动副。
内燃机原理和构造(共57张PPT)
为满足更严格的排放法规，内燃机技术需要不断升级 。
多元化动力总成
未来动力总成将呈现多元化趋势，内燃机将与电动机 、燃料电池等共同存在。
提高效率降低排放策略
涡轮增压技术
提高进气压力，增加发动机功 率和扭矩，同时降低油耗和排 放。
轻量化设计
采用高强度材料和先进制造工 艺，减轻发动机重量，提高燃 油经济性。
02
密封材料选择
根据密封部位的工作条件和要求，选择合适的密封材料，如橡胶、塑料
、金属等。
03
密封技术改进
随着技术进步，新型密封材料和结构不断涌现，如高性能橡胶材料、复
合密封结构等，提高了密封效果和耐久性。同时，采用先进的加工工艺
和质量控制手段，确保密封件的精度和质量。
05
性能评价与试验方法
Chapter
应用领域与市场需求
应用领域
内燃机广泛应用于交通运输、工程机械、农业机械、发电机组等领域，为现代社 会提供了强大的动力支持。
市场需求
随着全球经济的不断发展，对于内燃机的需求也在持续增长。特别是在新兴市场 和发展中国家，由于基础设施建设和工业化进程的加速，对于内燃机的需求尤为 旺盛。同时，市场对于更加高效、环保的内燃机的需求也在不断增加。
缸内直喷技术
提高燃油雾化质量，实现更精 确的燃油喷射控制。
可变气门正时技术
根据发动机工况实时调整气门 开度和气门关闭时间，优化燃 烧过程。
余热回收技术
利用发动机余热为车辆提供辅 助热源，提高能源利用效率。
THANKS
感谢观看
润滑、冷却与密封技术
Chapter
润滑系统组成及作用
润滑系统组成
包括机油泵、机油滤清器、机油 冷却器、油道等。
多元化动力总成
未来动力总成将呈现多元化趋势，内燃机将与电动机 、燃料电池等共同存在。
提高效率降低排放策略
涡轮增压技术
提高进气压力，增加发动机功 率和扭矩，同时降低油耗和排 放。
轻量化设计
采用高强度材料和先进制造工 艺，减轻发动机重量，提高燃 油经济性。
02
密封材料选择
根据密封部位的工作条件和要求，选择合适的密封材料，如橡胶、塑料
、金属等。
03
密封技术改进
随着技术进步，新型密封材料和结构不断涌现，如高性能橡胶材料、复
合密封结构等，提高了密封效果和耐久性。同时，采用先进的加工工艺
和质量控制手段，确保密封件的精度和质量。
05
性能评价与试验方法
Chapter
应用领域与市场需求
应用领域
内燃机广泛应用于交通运输、工程机械、农业机械、发电机组等领域，为现代社 会提供了强大的动力支持。
市场需求
随着全球经济的不断发展，对于内燃机的需求也在持续增长。特别是在新兴市场 和发展中国家，由于基础设施建设和工业化进程的加速，对于内燃机的需求尤为 旺盛。同时，市场对于更加高效、环保的内燃机的需求也在不断增加。
缸内直喷技术
提高燃油雾化质量，实现更精 确的燃油喷射控制。
可变气门正时技术
根据发动机工况实时调整气门 开度和气门关闭时间，优化燃 烧过程。
余热回收技术
利用发动机余热为车辆提供辅 助热源，提高能源利用效率。
THANKS
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润滑、冷却与密封技术
Chapter
润滑系统组成及作用
润滑系统组成
包括机油泵、机油滤清器、机油 冷却器、油道等。
内燃机原理第二章.4h
内燃机实际循环有着许多不可避免的损失，它的热效率和 循环功比理论循环的要小，为了减少实际循环与理论循环在指 标上的差距，有必要分析其原因。
图2－6
四冲程内燃机实际循环的p-V示功图
(1) 工质不同（理想循环为双原子气体；实际的为空气和燃烧 产物的混合物）, t ① 工质成分变化 t 柴油机中，燃烧前是新鲜空气与上循环的残留废气的混合 物，燃烧后，工质成分为燃烧产物。
图2（a）为混合循环 a → c 为绝热压缩； c → z 为定容加入热量Q'1; y → z 为定压加热量Q''1; z → b 为绝热膨胀； b → a 为等容释放热量Q2。 由热力学知,混合循环热效率为：
k 1 t 1 k 1 1 k ( 1)
图2－2 无中冷脉冲涡轮增 压内燃机的理想循环
图 2—3 带中冷脉冲涡轮增 压内燃机的理想循环
z—b 为气缸中的绝热膨胀过程； b—g 为涡轮中的绝热膨胀过程； g—a‘ 为涡轮中的定压放热过程。 也可将脉冲涡增压内燃机的理想循环视为内燃机的理想循 环acyzba和定容燃烧式燃气轮机理想循环a‘ abg a‘ 两部分叠加。 为了提高进气密度，通常对增压器后的进缸空气冷却，工 作循环只是比无中冷的多了一个k—a等压向冷却器放热过程。 带空气冷却的脉冲涡轮增压内燃机理想循环热效率的公式 为 （2－4） 无空气中冷的脉冲涡轮增压内燃机的理想循环热效率只需 将温降比 C T k / T a 1代入（2－4）即可得：
据热效率的定义，依图，内燃机理想循环的热效率为： （2－6）
式中
利用绝热循环、等容循环、等压循环过程，确定Q2’和Q2’’ 中的Tg、Ta’、Tk于是内燃机理想循环的热效率为：
（2－7）
图2－6
四冲程内燃机实际循环的p-V示功图
(1) 工质不同（理想循环为双原子气体；实际的为空气和燃烧 产物的混合物）, t ① 工质成分变化 t 柴油机中，燃烧前是新鲜空气与上循环的残留废气的混合 物，燃烧后，工质成分为燃烧产物。
图2（a）为混合循环 a → c 为绝热压缩； c → z 为定容加入热量Q'1; y → z 为定压加热量Q''1; z → b 为绝热膨胀； b → a 为等容释放热量Q2。 由热力学知,混合循环热效率为：
k 1 t 1 k 1 1 k ( 1)
图2－2 无中冷脉冲涡轮增 压内燃机的理想循环
图 2—3 带中冷脉冲涡轮增 压内燃机的理想循环
z—b 为气缸中的绝热膨胀过程； b—g 为涡轮中的绝热膨胀过程； g—a‘ 为涡轮中的定压放热过程。 也可将脉冲涡增压内燃机的理想循环视为内燃机的理想循 环acyzba和定容燃烧式燃气轮机理想循环a‘ abg a‘ 两部分叠加。 为了提高进气密度，通常对增压器后的进缸空气冷却，工 作循环只是比无中冷的多了一个k—a等压向冷却器放热过程。 带空气冷却的脉冲涡轮增压内燃机理想循环热效率的公式 为 （2－4） 无空气中冷的脉冲涡轮增压内燃机的理想循环热效率只需 将温降比 C T k / T a 1代入（2－4）即可得：
据热效率的定义，依图，内燃机理想循环的热效率为： （2－6）
式中
利用绝热循环、等容循环、等压循环过程，确定Q2’和Q2’’ 中的Tg、Ta’、Tk于是内燃机理想循环的热效率为：
（2－7）
单元三任务一单缸内燃机机构运动简图的绘制
学习单元三 汽车常用机构
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
同时具备以上三个特征的称为机器。机构仅有机器的前两个特征，即机构是人为的实体组合，并且各个实体间具有确定的相对运动。 图3-1所示内燃机由曲柄连杆机构、凸轮机构和齿轮机构组成，见图3-3。
（a）
（b）
（c）
图3-1-3 组成内燃机的机构 （a）曲柄连杆机构 （b）齿轮机构 （c）凸轮机构
（3）以与机构运动平面相平行的平面作为绘制运动简图的平面，用规定的符号和线条按照比例绘制在此 平面上，得到的图形即为机构运动简图。
学习单元三 汽车常用机构
一、单缸内燃机机构 运动简图的绘制
学习单元三 汽车常用机构
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
运动副中构件间的接触形 式可分为点、线和面三种。
按照构件间的接触特性， 一般运动副可分为低副和 高副两类。
学习单元三 汽车常用机构
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
1、低副
两构件之间通过面接触形成的运动副称为低副。根据 它们之间的相对运动是转动还是移动，又可以分为转 动副和移动副。
二、运动副
机构是由若干构件组成的。当由构件组成机构时，需要以一定的方式把各个构件彼此联接起来 ，而且每个构件至少必须与另一构件相联接，并且这种联接不能是刚性联接（如铆接、焊接）。 我们把两构件直接接触而又彼此有一定的相对运动的联接称为运动副。
运动副中构件间的接触形式可分为点、线和面三种。 按照构件间的接触特性，一般运动副可分为低副和高副两类。
（b）凸轮副
高副中两构件之间是点、线接触，接触部分压强高， 故容易磨损。
学习单元三 汽车常用机构
一、单缸内燃机机构运动简图的绘制
根据组成运动副的两构件之间的相对运动是平面运动还是空间运动，运动副可分为平面运动副和空间运动副。 三、机构运动简图
内燃机原理、结构PPT课件
第一章 发动机基础知识
• 第一节 发动机的分类和基本 构造
1
2
• 1. 分类
•
内燃机，根据其将热能转变为机械能的主要构件的型式，可分为活
塞式内燃机和燃气轮机两大类。前者又可按活塞运动方式分为往复活
塞式内燃机和旋转活塞式内燃机两种。往复活塞式内燃机在汽车上应 用最为广泛，是本课研究的重点。
• 发动机（主要往复活塞式内燃机）分类方法很多，按照不同的分类 方法可以把发动机分成不同的类型，下面是其分类情况。
36
(3) 作功行程 • 作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气
门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火提前角) 位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放 出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高压力可达3～ 5MPa，最高温度可达2200～2800K，高温高压气体膨胀，推动活塞 从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了 用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向 下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下 止点时，作功行程结束，气体压力降低到0.3～0.5MPa，气体温度 降低到1300～1600K。
和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的
直线运动。
15
16
• (2) 配气机构（图1-8）
•
配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，
定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进
入。
• 气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构
大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动
5
1-2
6
• (3) 按照冷却方式分类
• 第一节 发动机的分类和基本 构造
1
2
• 1. 分类
•
内燃机，根据其将热能转变为机械能的主要构件的型式，可分为活
塞式内燃机和燃气轮机两大类。前者又可按活塞运动方式分为往复活
塞式内燃机和旋转活塞式内燃机两种。往复活塞式内燃机在汽车上应 用最为广泛，是本课研究的重点。
• 发动机（主要往复活塞式内燃机）分类方法很多，按照不同的分类 方法可以把发动机分成不同的类型，下面是其分类情况。
36
(3) 作功行程 • 作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气
门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火提前角) 位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放 出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高压力可达3～ 5MPa，最高温度可达2200～2800K，高温高压气体膨胀，推动活塞 从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了 用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向 下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下 止点时，作功行程结束，气体压力降低到0.3～0.5MPa，气体温度 降低到1300～1600K。
和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的
直线运动。
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16
• (2) 配气机构（图1-8）
•
配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，
定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进
入。
• 气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构
大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动
5
1-2
6
• (3) 按照冷却方式分类
机构及机构运动简图
图2-8 内燃机
机械基础——第一章
6
5'
凸轮机构
14
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构运动简图
实例一——内燃机
+
7/31/2020 1:02 AM
6
+
5'
6
= 5'
5
机械基础——第一章
1
2
1
3
4 4'
15
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构运动简图
实例二——颚式破碎机
2. 偏心轴
1. 机架
运动副
使构件直接接触又能保持一定形式的相对运动的连接
按接触方式分类
点接触——高副(1个约束，2个自由度) 线接触——高副(1个约束，2个自由度) 面接触——低副(2个约束，1个自由度)
7/31/2020 1:02 AM
机械基础——第一章
6
2 机构及机构运动简图
2.3 运动副
典型运动副
转动副和移动副分别 转动副和移动
构件局部运动所产生的自由度
局部自由度出现的场合
加装滚子的场合
局部自由度的计算
计算总的自由度后减去局部自由度数 计算时将局部自由度坐在的滚子和铰链排除
为什么需要局部自由度
添加滚子使滑动摩擦变为滚动摩擦，减少运动过程中的摩擦，延 长使用寿命
7/31/2020 1:02 AM
机械基础——第一章
31
2 机构及机构运动简图
2 机构及机构运动简图
2.1 机构
概念
用于传递运动或改变运动形式的用各种机件组合而成的组合体。
实例——内燃机
齿轮机构 曲柄滑块机构 凸轮机构
内燃机的基本构造
内燃机的基本构造发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。
无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。
要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。
一、曲柄连杆机构(图1-7)曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。
它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。
在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。
而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
二、配气机构（图1-8）配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。
配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。
三、燃料供给系统（图1-9）汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。
四、润滑系统（图1-10）润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。
并对零件表面进行清洗和冷却。
润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。
五、冷却系统（图1-11）冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。
水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。
六、点火系统（图1-12）在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。
能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。
机械设计基础项目一任务二、内燃机机构运动简图的绘制及其结构分析
齿轮6′ 槽凸轮6 杆件3
滑块7 杆件4 压杆8
滚子5
杆件2
移动副
1′—— 6′ 平面高副 5 —— 6
偏心轮1 齿轮1′ 机座9
3.选择适当的视图平面及原动件的静态位置
选择原则
1)清楚表达机构的主体部分；
滑块7 齿轮6′ 槽凸轮6 杆件3 滚子5 杆件2
2)尽可能反映机构的全面运动；
3)可以选择其他视图平面
▲以及怎样的结构才能保证具有确定的相对运动？
这对于设计新的机构显得尤其重要。
2.绘制机构运动简图
目的是为运动分析和动力分析作准备。
3.按结构特点对机构进行分类 不同的机构都有各自的特点，把各种机构按 结构加以分类，其目的是按其分类建立运动分析
和动力分析的一般方法。
4.研究机构的组成原理 目的是搞清楚按何种规律组成的机构能满足 运动确定性的要求。
高副产生的约束数： 1 Ph
计算公式:
例三: 计算平面运动链自由度
2 3
4 1
5
n = 4 PH = 1
P L= 5
F = 3 × 4 – 2× 5 – 1 = 1
知识点5 机构机构具有确定运动的条件
机构自由度F≤0
1
2
机构自由度F > 0
运动链成为机构的条件
3
1
机构自由度F≤0
机构的自由度数目和机构原动件的数目与 机构的运动有着密切的关系： 若机构自由度F≤0，则机构不能运动（桁架）。
B 1 2
D
4
5 6
F C
E
3 8
7
A
可以证明：F点的轨迹为一直线。
圆盘锯机构
2
局部自由度
例五:
绘制内燃机机构运动简图
机械
二、运动副
两个零件或构件间既相接触又有相对运动的 一种联接形式，如车轮与钢轨、一对轮齿以 及轴与轴承之间的联接。
运动副 构件之间的可动联接
运动副的分类
运动副中构件间的接触形式分为点、线、面三种形式
按运动副元素接触情况的不同
低 副 高 副
运动副元素为面接触 运动副元素为线或点接触
1、低副：分为移动副和转动副
4、机器 三个共同特点： （1）都是人为的实体组合 （2）各实体间具有特定的相对运动 （3）能实现能量的转换或完成有用的机械功 5、机械 机构和机器的总称
8.零件、构件、机构、机器之间的关 系
零件----- 一个独立加工的单元体。
构件-----相对运动的单元体。
机构-----若干构件组成。 机器-----若干机构组成。
任务一 绘制内燃机机构运 动简图
主讲人：李南南
一、基本概念
1、零件 是机器组成中不 可再拆的最小单元，是机 器的制造单元。分为通用 零件和专用零件
2、构件 组成机械系统的 最小运动单元（可以是单 独加工的单元体，如车床 的主轴；也可是多个零件 的组合体，如连杆）。
连杆体
螺栓 连杆盖 螺母
3、机构 多个实体的组合，能够实现预期的相对 运动
l＝构件的实际长度（m）／图长（mm） 注意问题： 如l＝1／10，若构件实长为2m，则图长20mm
构件要编号； 运动副要有代号； 原动件要用箭头表示方向。
实例
图3-1 内燃机 1-气缸体 2-活塞 3-连杆 4-飞轮 5-曲轴
(1) 转动副：只允许两构件作相对转动。
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动
◆高副：运动副元素为以点或线接触
内燃机原理、结构PPT课件
作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和
系统。
• (1) 曲柄连杆机构
•
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要
运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作
功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转
换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩
37
(4)排气行程 • 可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便
进行下一个进气行程。当作功接近终了时，排气门开启，进气门 仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向 上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止 点后，排气门关闭，排气行程结束。实际汽油机的排气行程也是 排气门提前打开，延迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧室 容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响， 排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为0.105～0.115MPa， 温度约为900～1200K。 曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运 动，又开始了下一个新的循环过程。可见四行程汽油机经过进气、 压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环，这期间活塞在上、 下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。
35
(2) 压缩行程
曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都 关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断 升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。此时气体的压力和温度主 要随压缩比的大小而定，可燃混合气压力可达0.6～1.2MPa，温度可达 600～700K。 压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则 燃烧速度越快，发动机功率也越大。但压缩比太高，容易引起爆燃。 所谓爆燃就是由于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情 况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，造成尖 锐的敲缸声。会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加以及机件 损坏。轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的，汽油机 的压缩比一般为ε＝6～11。
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16
3.机构运动简图的绘制
步骤：
1、分析机械的工作原理、组成及运动传递情况；确定其 组成的各构件。
2、确定运动副的类型和数目。 3、测量运动尺寸。
4、恰当选择运动简图的视图平面（投影面）。（一般选大
多数构件的运动平面）。
5、选取比例尺（l），定出各运动副的相对位置，开始绘 制。
l＝构件的实际长度（m）／图长（mm） 注意问题： 如l＝1／10，若构件实长为2m，则图长20mm
任务一 绘制内燃机机构运 动简图
主讲人：李南南
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一、基本概念
1、零件 是机器组成中不 可再拆的最小单元，是机 器的制造单元。分为通用 零件和专用零件
2、构件 组成机械系统的 最小运动单元（可以是单 独加工的单元体，如车床 的主轴；也可是多个零件 的组合体，如连杆）。
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连杆体
螺栓 连杆盖 螺母
构件-----相对运动的单元体。
机构-----若干构件组成。 机器-----若干机构组成。
机械
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二、运动副
两个零件或构件间既相接触又有相对运动的 一种联接形式，如车轮与钢轨、一对轮齿以 及轴与轴承之间的联接。
运动副 构件之间的可动联接
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运动副的分类
运动副中构件间的接触形式分为点、线、面三种形式
运用国际规定的简单符号和线条代表运动副 和定构义件：，并按一定比例尺确定运动副的位置。这种表 示机构运动特征的简单图形称为机构运动简图。
注：机构运动简图与实际机构有相同的运动特征。
机构示意图：是用特定的构件和运动副符号表 示机构的一种简化示意图，仅着重表示结构特 征。（不需按比例）
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1.平面机构的组成
按运动副元素接触情况的不同
低 副 高 副
运动副元素为面接触 运动副元素为线或点接触
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1、低副：分为移动副和转动副
(1) 转动副：只允许两构件作相对转动。
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(2) 移动副：只允许两构件作相对移动
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◆高副：运动副元素为以点或线接触
齿轮副
凸轮副 点接触
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线接触 9
低副中两构件之间是面接触，承受相同载荷时， 压强较低，不易磨损。
构件要编号；
运动副要有代号；
原动件要用箭头表示方向。 峰谷书屋
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实例
图3-1 内燃机 1-气缸体 2-活塞 3-连杆 4-飞轮 5-曲轴
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机架
机构 原动件
从动件
固定构件
按给定运 动规律独立运 动的构件。
其余活动构件，其活 动取决于原动件的运动规 律及机构的组成情况。
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14
2.机构运动简图的符号（表3-1）
注：关于 工程常用 机构运动 简图符号 国家已有 规定。
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实例：
构件用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。
2
3、机构 多个实体的组合，能够实现预期的相对 运动
4、机器 三个共同特点： （1）都是人为的实体组合 （2）各实体间具有特定的相对运动 （3）能实现能量的转换或完成有用的机械功 5、机械 机构和机器的总称
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8.零件、构件、机构、机器之间的关 系
零件----- 一个独立加工的单元体。
高副中两构件之间是点接触和线接触，其接触部 分的压强较高，故容易磨损。
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机构
√ 平面机构
所有构件均在同一平面或在 几个相互平行的平面内运动
空间机构
螺旋副 球面副
空间运动峰副谷书屋
11
运动副及其分类
转
球
动 副
销 副
移 动 副
圆 柱 副
螺பைடு நூலகம்
平 面
旋 副
高
副
球 面 副
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12
三、平面机构运动简图