原 机械原理课程设计报告.docx

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1、一、机器简介1-1设计机器功能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。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，释放出的热能使气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作功的过程，其他过程都是为更好地实现作功过程而需要的过

2、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，推动活塞下行并作功；排气行程时，活塞推挤气缸内废气经排气门排出。此后再由进气行程开始，进行下一个工作循环。1-2设计参数1-3设计任务设计一个四冲程内燃机。机器的功能与设计要求：该机器的功能是把化学能转化成机械能。须完成的动作为：活塞的吸气，压缩，做功，排气4个过

3、程，进，排气门的开关与关闭、燃料喷射1-5绘制整机工作的运动循环图准确的运动循环图决定了每个机构之间的配合与联系，对于我们选定每个机构间的联系方式具有决定性作用。可以说，机器的运动循环图就是机器执行机构的协调图，其目的是使机器能够进行生产工作，故有称作机器的工作循环图。内燃机的运动分析进气门打开，气缸开始进气，当进气结束后，进气门关闭，活塞开始压缩，当压缩到一定程度后，喷油嘴喷出雾化的燃料，火花塞放电点火，此时燃料燃烧迅速膨胀对活塞做功，做功完成后，活塞再一次压缩，排气门打开，废气排出，废气排出后，排

4、气门关闭，进入下一次循环。一、设计减速系统二、设计执行机构3-1活塞机构的选定活塞的设计要求活塞是内燃机中最重要的一个部件，它在气缸中做往复运动，并且有一定的行程，受到比较大的压力，所以活塞要求有一定的强度，不宜磨损、可靠，最重要的是能够保证持续的往复运动。在设计活塞的机构时，必须循依照它的设计要求来对机构进行筛选，以获得最满意的机构。活塞在内燃机的气缸中做往复运动，完成对气体的压缩过程，气体膨胀也是对活塞做功，再通过与活塞相连的机构将由化学能转化成的机械能输出。可以说，活塞是内燃机设计中最为主要的一

5、个部件。活塞机构方案的比较用来完成往复运动的机构有很多，比如连杆机构，凸轮……完成往复运动，我最先想到的就是连杆机构中的曲柄滑块机构，如图3-1所示曲柄滑块机构是我们在机械原理学习中最常见的一种机构。它由曲柄的转动带动滑块的往复运动，曲柄是整周副，而与曲柄相连的另一根杆是一个摆动副，摆动副与滑块相连，整体构成了曲柄滑块机构。而且图3-1所示的是一个对心曲柄滑块机构，同时极位夹角ө=0°,因而不存在急回特性，可以保证稳定的输出在我们所学过的机构中还有凸轮机构也能够完成往复运动，如图3-2所示此凸轮机构为

6、一个滚子从动件的凸轮机构，凸轮是一个具有曲线轮廓的构建，它运动时，通过高副接触可以使从动件获得连续或不连续的任意预期往复运动。而且只要设计出适当的凸轮轮廓，便可以使从动件得到任意的预期运动，并且机构简单、紧凑、设计方便。但是凸轮也有不足：1）凸轮与从动件间为点或线接触，易磨损，只宜用于传力不大的场合；2）凸轮轮廓加工比较困难；3）从动件的行程不能过大，否则会使凸轮变得笨重。图3-1曲柄滑块机构图3-2凸轮机构以上就是我们最常用的两种实现往复运动的机构，两者各有自己的优点与不足。要选择出一种合适的机构必

7、须综合各个方面的因素，如制造成本、工艺性、寿命……活塞机构的选定曲柄滑块机构和凸轮机构两者先比较，凸轮机构不能不适用于行程较大的从动件，且不能受到过大的力，也易磨损。内燃机的活塞有一定的运动行程，同时当气体被压缩以及膨胀时都给了活塞很大的压力。同时，活塞在气缸中不停的做往复运动，使用凸轮机构很容易使凸轮被磨损，导致严重的后果。而曲柄滑块机构则克服了这些缺点，它可以经受住很大的力，同时也不会被磨损，也能够保证一定的行程，因而对于活塞机构，我选择了曲柄滑块机构，它符合活塞的设计要求的。活塞机构选择的结论活

8、塞机构我们选择采用曲柄滑块机构。3-2气门机构的设计要求气门主要做间歇性的往运动，我们需要它运动到一定位置后保持一段时间再回复，与活塞相比，气门受到的压力可以忽略，因而不要求气门具有很高的强度。选择气门的设计要求，最主要的就是要保证间歇的往复运动。气门机构的选定气门在内燃机中做间歇的往复运动，有一定时间的停顿，首先让我想到的便是凸轮机构，同时能够完成间歇运动的还有棘轮机构，不完整齿轮机构，槽轮机构……气门机构方案的比较首先我想到的便是凸轮机构见图3-3,