机械原理课程设计说明书：单缸柴油机主体机构.doc

机械原理 课程设计说明书 设 计 题 目：单缸柴油机主体机构 院（系、部）： 工程学院 专 业： 农业机械化及其自动化 班 级： 121 学 号： 设 计 者 ： 指 导 教 师： 2014年 6 月 9 日  目 录 目录 1、机构简介与设计数据 （1）机构简介 （2）设计数据 2、设计内容及方案分析 （1）齿轮机构的设计 （2）凸轮机构的设计 3、设计体会 4、主要参考文献 单缸四冲程柴油机 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。 附图1（a） 附图1（b） （2）设计数据 设计数据表1 设计内容 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 符号 H λ LAS2 n1 Dk D G1 G2 G3 Js1 Js2 Js3 δ 单位 mm mm r/min mm N Kg·m2 数据 120 4 80 3000 100 200 210 20 10 0.1 0.05 0.2 1/100 设计数据表2 位置编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 曲柄位置（°） 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 气缸指示压力/(105N·m2) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6.5 19.5 35 工作过程 进 气 压 缩 12′ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 375 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 60 25.5 9.5 3 3 2.5 2 1.5 1 1 1 1 1 做 功 排 气 设计内容及方案分析 （2） 齿轮机构的设计 已知：齿轮齿数Z1，Z2，模数m，分度圆压力角α，齿轮为正常齿制，再闭式润滑油池中工作。 要求：选择两轮变位系数，计算齿轮各部分尺寸，用2号图纸绘制齿轮传动的啮合图。 1）传动类型的选择： 按照一对齿轮变位因数之和（x1+x2）的不同，齿轮传动可分为零传动、正传动和负传动。 零传动就是变位因数之和为零。零传动又可分为标准齿轮传动和高度变为齿轮传动。 高变位齿轮传动具有如下优点：①小齿轮正变位，齿根变厚，大齿轮负变位，齿根变薄，大小齿轮抗弯强度相近，可相对提高齿轮机构的承载能力;②大小齿轮磨损相近，改善了两齿轮的磨损情况。 因为在柴油机中配气齿轮要求传动精确且处于高速运动中，为提高使用寿命高变位齿轮较为合适。 2）变位因