单缸四冲程柴油机课程设计说明书

单缸四冲程柴油机课程设计说明书

机械原理 课程设计说明书 设 计 题 目：单缸四冲程柴油机 院（系、部）：汽车学院 专 业：车辆工程 班 级：22010801 学 号：2201080125 设 计 者 ： 张鑫 指 导 教 师： 田 颖 2010年 6月 15 日 机械原理课程设计

目 录

目录

1、机构简介与设计数据 ......................................... 2

（1）机构简介 ...................................................... 2 （2）设计数据 ........................................................ 3

2、设计内容及方案分析 ......................................... 3

（1）曲柄滑块机构的运动分析 ......................................... 4 （2）齿轮机构的设计 ................................................. 6 （3）凸轮机构的设计

.......................... 8

3、设计体会 ............................. 11

4、主要参考文献 .......................... 11

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机械原理课程设计

单缸四冲程柴油机

1、 机构简介与设计数据

（1）机构简介

柴油机（如附图

1（a））是一种内燃机，他将燃料燃烧时所

产生的热能转变成机械能。往复式内燃机的主体机构为曲柄滑块机构，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。

本设计是四冲程内燃机，即以活塞在气缸内往复移动四次（对应曲柄

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由示功图（用示功器从气缸内测得，如附图1（b）所示），它表示汽缸容积（与活塞位移s成正比）与压力的变化关系，现将四个冲程压力变化做一简单介绍。

进气冲程：活塞下行，对应曲柄转角θ=0°→180°。进气阀开，燃

气开始进入汽缸，气缸内指示压力略低于1个大气压力，一般以1大气压力算，如示功图上的a → b。

压缩冲程：活塞上行，曲柄转角θ=180°→ 360°。此时进气完毕，

进气阀关闭，已吸入的空气受到压缩，压力渐高，如示功图上的b→c。 做功冲程：在压缩冲程终了时，被压缩的空气温度已超过柴油的自燃

的温度，因此，在高压下射入的柴油立刻爆燃，气缸内的压力突然增至最高点，燃气压力推动活塞下行对外做功，曲柄转角θ=360°→540°。随着燃气的膨胀，气缸容积增加，压力逐渐降低，如图上c→b。

排气冲程：活塞上行，曲柄转角θ=540°→720°。排气阀打开，废

气被驱出，气缸内压力略高于1大气压，一般亦以1大气压计算，如图上的b→a。

进排气阀的启闭是由凸轮机构控制的。凸轮机构是通过曲柄轴O上的

齿轮Z1和凸轮轴上的齿轮Z2来传动的。由于一个工作循环中，曲柄转两转而进排气阀各启闭一次，所以齿轮的传动比i12=n1/n2=Z1/Z2 =2。 由上可知，在组成一个工作循环的四个冲程中，活塞只有一个冲程是

对外做功的，其余的三个冲程则需一次依靠机械的惯性带动。

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机械原理课程设计

（2）设计数据

设计数据表1 设计内容 符号 H λ LAS2 n1 Dk D G1 G2 G3 Js1 Js2 Js3 δ 曲柄滑块机构的运动分析 曲柄滑块机构的动态经历分析及飞轮转动惯量的确定 单位 mm mm r/min mm N Kg·m 2 数据 120 4 80 1500 100 200 210 20 10 0.1 0.05 0.2 1/100 齿轮机构的设计 凸轮机构的设计 Z1 Z2 m mm 5 α h Φ Φs Φ′ [α] [α]′ ° mm ° 22 44 20 20 50 10 50 30 75

设计数据表2 位置编号 曲柄位置（°） 气缸指示压力/(10N·m) 工作过程 12′ 13 375 60 390 25.5 14 420 9.5 15 450 3 521 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6.5 19.5 35 进 气 16 480 3 17 510 2.5 18 540 2 19 570 1.5 20 600 1 21 630 1 压 缩 22 660 1 排 气 23 690 1 24 720 1 做 功

2、 设计内容及方案分析

（1） 曲柄滑块机构的运动分析

已知：活塞冲程

H，连杆与曲柄长度之比λ，曲柄每分钟转数n1。

要求：设计曲柄滑块机构，绘制机构运动简图，做机构滑块的位移、速度和

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