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时间:2018-10-02
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1、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1所示的四冲程内燃机中(不同方案对应不同数据,见数据分配表)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=连杆重心至A点的距离=系数(mm)曲柄重量=(N)连杆重量=(N)活塞重量=(N)连杆通过质心轴的转动惯性半径=系数(m)曲柄的转速n1=(rpm)发动机的许用速度不均匀系数[]=曲柄不平衡的重心到O点的距离=(mm)开放提前角:进气门:-10°;排气门:-32°齿轮参数:m=3.5(mm);=20°;=1==14;==72;=36示功图见P9图2所示
2、。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、、、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、、、、、的数值,并列表表示。(表二)5.用直
3、角坐标作滑快B点的位移曲线=(),速度曲线及加速度曲线。(把以上2、3、4、5作在一张2号图纸上)6.动态静力分析(1号图纸)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(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)将与进行比较,计算出它们的误差,把结果列于表七。7.用直角坐标作出=()曲线。(用方格纸绘制)(统一用“动态静力分析”所求得的值)8.计算
4、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。9.计算发动机功率。10.用图解法设计凸轮Ⅰ、Ⅱ的实际轮廓曲线(3号图纸)8.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,把凸轮画在机构运动简图上。9.最后,将设计过程写成20页左右的详细说明书。一.设计步骤及注意问题1.求连杆及曲柄的长度设连杆的长度为l、曲柄长度为可求==联立(1)、(2)式求解,可求出连杆的长度l及曲柄的长度r.2.曲柄回转一周共分为15个位置当活塞在最高位置时为起点,曲柄A点的编号为A。,由A。点开始,顺时针方向把圆等分为12等分,得A。、、、……,等
5、点。当滑快在最低位置时,曲柄上A点的编号为。可近似认为,当曲柄在OA和OA位置时,滑快B的速度为最大值。注:括号内的编号在分析力时才使用。3.动态静力分析步骤(1)计算活塞上的气体压力(N)F—活塞的面积(cm)(2)求作用于构件上的惯性力=(N)(N)(3)出活塞上受力的大小及方向(4)把作用在构件2上的反力R分解为和取=0,求出(3)以构件2、3为示力体,取求出和(4)以构件3为示力体,取求出(5)以构件1为示力体,(构件1的重力忽略不计),取求出,再由=0,求出。(6)用一张4号图纸大小的方格纸作出=()曲线。4.飞轮转动惯量的确定(1)在本课程设计中,决定
6、飞轮的转动惯量时,不考虑机构各构件的质量和转动惯量。(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。(在本课程设计中,的方向为顺时针)(3)以的平均值作为阻抗力矩(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(a)首先求出下列各单元的面积:、、、、、(b)求出阻抗力矩(())的纵坐标H:注意:ⅰ),……表示各单元的面积,单位为mm,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,才得出之值。(c)根据求出的H值,作出=(
7、)阻抗力矩曲线(现为水平线)(1)求出下列各单元的面积:、、、、、、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……(Nm)……(Nm)……(Nm)……(Nm)……(Nm)……(Nm)……(Nm)根据上面各值找出……(Nm)……(Nm)(1)求出最大盈亏功==……(Nm)(8)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)确定飞轮的转动惯量:按题意:不考虑各构件的质量和转动惯量。可忽略不挤5.计算发动机功率6.排气凸轮(凸轮Ⅱ)
8、的轮廓设计
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