单缸四冲程柴油机设计及静力分析

题目二 单缸四冲程柴油机设计

一、机构简介及有关数据

1、机构简介

柴油机如图2-1所示，其中a)为机构简图，它将燃料（柴油）燃烧时所产生的热能转变为机械能。往复式内燃机的主体机构为曲柄滑块机构，借气缸内的燃气压力推动活塞3，再通过连杆2使曲柄1作旋转运动。

往复式内燃机有两冲程和四冲程两种，本课程设计的是四冲程内燃机，即以活塞在气缸内往复移动四次（对应曲柄转两转）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通过示功图（或称容压曲线）如图2-1 b)看出，它表示气缸容积（与活塞位移s 成正比）与压力的变化关系。

a) 机构简图 b) 示功图

图1 单缸四冲程柴油机的机构简图和示功图

四冲程内燃机的工作原理如下：

进气冲程：活塞由上止点向下移动，对应曲柄转角000180?=→。进气阀开，空气开始进入气缸，此时气缸内指示压力略低于1大气压力，一般以1大气压力计算，如示功图上的a b →。

压缩冲程：活塞由下止点向上移动，对应曲柄转角00180360?=→。此时进气完毕，进气阀闭，已吸入的空气受到压缩，压力渐升高，如示功图上的b c →。 膨胀（工作）冲程：在压缩冲程终了时，被压缩的空气的温度已超过柴油自燃的温度，因此，在高压下射入的柴油立刻爆炸燃烧，气缸内压力突增至最高点，此时燃气压力推动活塞由上向下移动对外作功（故又可称工作冲程），曲柄转角00360540?=→，随着燃气的膨胀，活塞下行，气缸容积增加，压力逐渐降低，如示功图上的c b →。

排气冲程：活塞由下向上移动，曲柄转角00540720?=→。排气阀开，废气经排

气阀门被驱除，此时气缸内压力略高于1大气压力，一般亦以1大气压力计算，如示功图上的b a →。示功图中的a b c b a →→→→即表四个冲程气缸内的压力变化情况。进、排气阀的启闭是由凸轮机构来控制的，图2-1 a ）中y y -剖面有进、排气阀各一只（图示只画了进气凸轮）。凸轮机构是通过曲柄轴O 上的齿轮Z 1和凸轮轴O 1的齿轮Z 2来传动的，由于一个工作循环中，曲柄转将转两转而进、排气阀则仅各启闭一次，所以齿轮的传动比1212212i n n Z Z ===。

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（膨胀冲程）是对外作功的，而其余的三个冲程则需依靠机械的惯性来带动。因此，曲柄所受的驱动力是不均匀的，所以其速度波动也较大；为了减少速度波动，曲柄轴上装有飞轮（图2-1中未示出）。为了使驱动力较均匀和增加内燃机的功率，内燃机常做成多缸的，如两缸、四缸和六缸等。 2、题目数据

表1 原始数据

图2 凸轮机构从动件加速度图 表2 示功图数据表

a τ

二、完成论文作业的具体要求:

1、机构选型、机构运动简图的绘制

已知：活塞冲程H、连杆和曲柄之长度比λ、曲柄每分钟转数

1

n。

要求：根据该机械的工作原理和工作要求，进行机构的选型设计，对各方案进行特点、性能分析，择优选一；对优选方案绘制机构运动简图。

1)、设计方案一：1、2都是摇杆，当1转动时带动进气阀（排气阀）使得柴油

机能吸气或者排气。2转动带动3推动活塞运动实现预期功能。

图3 方案一结构图

该方案机构简单，但是1杆不是直线运动，存在摩擦会使机械效率降低。

且输出传动装置，摩擦较大都会影响机械效率。故不合适

2)、设计方案二：

图4 方案二结构图

图中1是凸轮，2是传动轮，3是连杆，4是活塞，5是固定在传动轮上的摇杆。运动和方案设计一相似，在方案一上改进，减小摩擦，但是凸轮和传动轮之间是独立分开的，不方便实现活塞运动四次凸轮运动一次。所以不是很合理。3)、设计方案三

图5 方案三结构图

凸轮固定在一个齿轮上，曲柄固定在传动轮上。两个齿轮啮合。这样的好处能够很方便的实现了活塞运动四次，进气阀和排气阀个运动一次的要求。运动可靠。能很好的符合设计的要求，故是合理的。

在次设计方案中，该机构有5个活动构件，包括推杆、凸轮、曲柄、连杆、滑动活塞共有3*5=15个自由度，其中运动低副有6个，包括2滑动副，4转动副；2高副。则机构的自由度F=3n-(2pl+ph)=1，符合机构的设计要求。

图6 机构运动简图

2、曲柄滑块机构的运动分析

图7 曲柄位置图

已知：曲柄的每分钟转数n1，曲柄滑块机构上各构件的尺寸。

要求：应用计算机辅助计算程序计算该机构中机构上各连接点的位移、速度、加速度，并绘制出滑块的速度线图和加速度线图以及运动线图。注意：在计算位移、速度、加速度时一定要计算出第12 点（在此点为气缸指示压力达最大值）。

，λ=l/r=4，得出l=240mm，r=60mm。并可由此做出滑块机构。

图8曲柄滑块简图

1） 位移分析：由上图可根据曲柄滑块简图及几何知识有：

sin ∠0BA/r=sin /l 。由于λ=4，所以sin ∠OBA=sin /4。

故

cos OBA ∠=

S=r cos +lcos OBA=r c s o +??∠ （1）

根据图7，基于Excel 软件得出：

表3 位移S 数据表

图9 位移S 变化图

2）速度分析 根据 S v=

=rsin t d d ω?﹣ （2）

利用Excel 软件，将各点的数据带进入计算得

表4 速度v 数据表

图10 速度v 变化图 3）加速度分析

2r cos 321(sin /4)v a dt l d ω???

??????==???

??????

?-??

? （3）

表5 加速度a 数据表

图11 加速度a 变化图 3、 齿轮机构的设计

1) 参数设计

根据柴油机机构的运动方式，可以确定两啮合齿轮传动为高变位齿轮传动。高变位齿轮传动的特点是，小齿轮正变位，齿根变厚；大齿轮负变位。齿根变薄。这样的好处有：1、可以使大小齿轮的抗弯程度相近，相对的提高了整个机构的承载能力。2、两齿轮相近，改善了磨损情况。延长了在高速运取 齿顶高系数： 0.1=*

a h ，齿根高系数：

25.0=*c 表6 齿轮设计数据表

2)齿轮啮合图的绘制

齿轮啮合图是将齿轮各部分尺寸按一定的比例尺画出轮齿啮合关系的一种图形。它可直

观地表达一对齿轮的啮合特性和啮合参数，并可借助图形作某些必要的分析。

渐开线的画法

渐开线齿廓按渐开线的形成原理绘制，如图12所示。以小齿轮廓线为例，其步骤如下:

1)按表6所列公式计算出各圆直径d

b

、d、d′、d

f

及d

a

，画出各相应的圆。

图12 基本渐开线图

2)连心线与节圆的交点为节点P。过P点作基圆之切线，与基圆相切于N1，，

则p

n

1即为理论啮合线的一段，也是渐开线发生线的一段。

3)将p

n

1

线段分成若干等分:1p、12、23…

4)根据渐开线的特性N

1

O′＝p

n

1

，因弧长不易测量，可按下式计算N

1

O′所对应的弦长

,

1

o

n,

1

O

N??

?

?

?

?

=

π

1

180

sin

b

b d

p

n

d

按此弦长在基圆上取O′点。

5)将基圆上的弧长N 1O'分成同样等分得基圆上的对应分点1'、2'、3'。 6)过点1'、2'、3'作基圆的切线，并在这些切线上分别截切线段，使得p 111,,,=

p 222,,,=、 p 333,,,=。得1"、2"、3"诸点。光滑连接0′、1"、2"、3"各个点的曲线即为节圆以下部分的渐开线。

7)将基圆上的分点向左延伸，作出5′、6′、7′…，取p 1555,,,?=，p 1666,,,?=…，可得节圆以下渐开线各点5"、6"…直至画到齿顶圆为止。

8)当d f

半径画出过渡圆角; 当d f >d b 时，在渐开线与齿根圆之间直接画出过渡圆角。 啮合图的绘制步骤

1)选取比例尺μL (mm/mm)，使齿全高在图样上有30-5Omm 的高度为宜。定出齿轮中心01 、02分别以01、02为圆心作出基圆、分度圆、节圆、齿根圆、齿顶圆。 2)画出工作齿廓的基圆内公切线，它与21O O 连心线的交点为节点P ，又是两节圆的切点，内公切线与过P 点的节圆切线间夹角为啮合角α′t 。，应与按式(4-1)或式(4-2)计算之值相符。

3)过节点p 分别画出两齿轮在顶圆与根圆之间的齿廓曲线。 4)按已算得的齿厚和齿距P 计算对应弦长S 和P 。

S ???? ??=π

180sin d s d ；p ?

???

?

?=π0180sin d p d （4）

按S 和p 在分度圆上截取弦长得A 、C 点，则弧AB=s,弧AC=P （见图13） 5)取AB 中点D,连01、D 两点为轮齿的对称线。用描图纸描下对称线右半齿形以为模板画出对称的左半部分齿廓及其他相邻的3至4个齿廓。另一齿轮的作法相同。 6)作出齿廓工作段。B 1、B 2为起始与终止啮合点，以01为圆心21B O 为半径作圆弧交齿轮1齿廓于b 1点，则从b 1点到齿顶圆一段齿廓为齿廓工作段。同理可作出齿轮2的齿廓工作段。

图13 齿轮啮合图

4、 凸轮机构设计

图14 凸轮机构从动件加速度图

根据从动件运动规律图(附图3)分析知位移s 对转角φ的二阶导数为常

数且周期变换所以确定为二次多项式运动规律。

公式：S=C0+C1δ+C2δ2 （5） 加速阶段 0-25° S=2h δ2/δ0

减速阶段 25-50° S=h-2h(δ0-δ)2/δ02 以从动件开始上升的点为δ=0° 据此计算得

表7 凸轮从动件上升位移 变化

D a τy D

图15 从动件上升位移S= S(δ) 的变化曲线

2）基圆半径计算

①图解法：

根据许用压力角计算出基圆半径最小值，凸轮形状选为偏距为零且对称，从动件的盘型机构位于推程的某位置上，法线n —n 与从动件速度V B2的夹角为轮廓在B 点的压力角，P 12 为凸轮与从动件的相对速度瞬心。

故 V P12=V B2=ω|OP 12|，

从而有 |OP 12| =V B2/ω1=ds/d δ。 三角形△BCP 12可知 1200OP ds/d tan =

S -S

r s δ

α=

+

整理得，基圆半径

将S=S （δ）和α=[α]代入 得：

0ds/s αd r tan δ

=- （6）

将S= S （ ）， = ，取 =25°。计算得出0r 29.69。在此取0r

=33，滚子半径

为5。根据以上数据做出凸轮的理论廓线和实际廓线。 ②解析法(滚子半径取 5 mm) 凸轮理论轮廓曲线的计算: 滚子中心处于B 点的直角坐标

?

??

-+=++=δδδδsin cos )(cos sin )(00e s s y e s s x （7）

其中e=0，0r =33mm

，0s =（1）推程：[]55,0∈δ

（8）

（2）远休：[]60,55∈δ

（9）

(3)回程：[]115,60∈δ

(10)

(4)近休止：[]55,0∈δ

(11)

实际轮廓曲线的计算: (1)推程：[]55,0∈δ

(12)

(2)远休：[]60,55∈δ

(3)回程：[]115,60∈δ

δδ

π

δ

δ

πδsin )60(55sin 555180cos )60(55cos 540-?+??

?

????---=d dx δδπδδπδcos )60(55sin 555180sin )60(55cos 540-?-???

????-+=d dy (13)

(4)近休止时即

时

(14)

4、导杆机构的动态静力分析

已知：各构件的重量G 、绕重心的转动惯量J s 、活塞直径D h ，示功图数据见表2以及运动分析计算中的已知条件和计算结果。

要求：确定各运动副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩My 。

平面机构动态静力分析法,是把作用在机构每一构件上的所有外力,包括惯性力、重力和生产阻力(或驱动力),合并为作用在每一构件上的合成外力和合成力矩M,然后将合力外力F 和运动副反力分解为沿选定的直角坐标系的两坐标轴的分量并列出每一构件件三个动态静力平衡式.如图2所示,在此机构中共有四个低副,

每个低副中的反力都有两个未知要素(即反力的方向和大小),此外还有一个平衡力的朱知要素，但由于构件3和4组成移动副,其反力垂直于导路xx,即R 43x ,且反力的着力点通过B 点,故反力对B 点的力臂为0。因此该机构共有八个力的未知要素待定,三个活动构件可列出八个力的平衡方程式,故知此机构所有力的未知要索都是可解的。其次,由于运动副的反力Rij 表示构件i 作用构件j 上的反力,而Rij=- Rji,因此对构件进行受力分析时,各个运动副的反力,统一写成Rij 形式(即反力Rji 用-Rij 表示)。另外,为计算方便,避免正负号的差错,对左手系建立的直角坐标系,力矩规定顺时针为正,逆时针为负。先假设所有分力和力矩均为正值,当把实际数值代入计算时,凡与上述假设方向相同的为正,反之为负。

图16 曲柄滑块机构简图图

运动分析：

机构矢量方程式为：12B L L X +=

1122112cos cos sin sin 0B

l l X l l φφφφ+=??

+=? (15) 1) 求动铰A 点的速度A v 和加速度A a

11A v L ω=；211A a L ω= (16)

2) 求连杆2的转角2φ、角速度2ω、角加速度2ε和质心的坐标2s x 、2s y 、速

度2s v 、加速度

2

s a 。

由分解的方程式（15）得：

21

1

sin sin φφλ

=-

，即

211

arcsin(sin )

φφλ=- (17)

121

21

2

1

arcsin(sin )

cos 1cos d d dt

dt φφ

φλ

ωωλφ-

==

=- (18) 1

122212132

2cos 1()cos sin 11(1)cos d d dt dt φωωλφφεωλφλ

-===- (19) s211s22

x =L cos +L cos φφ；

s211s22y =L sin +L sin φφ。 (20)

2

2

111222

sin sin s xs s dx v L L dt

ωφωφ==-- (21) 2

2111222cos cos s ys s dy v L L dt ωφωφ==+ (22) 2222

111222222cos cos sin xs xs s s dv a L L L dt

ωφωφεφ==--- (23) 222

2111222222sin sin cos ys ys s s dv a L L L dt

ωφωφεφ=

=--+

(24)

2s a = (25)

3) 求滑块3的位移s 、速度

B

v 和加速度

B

a

B 1122

x =L cos +L cos φφ (26)

121122(1cos )(1cos )B s L L x L L φφ=+-=-+- (27)

111222sin sin B ds

v L L dt ωφωφ=

=+ (28) 22

111222222cos cos sin B B dv a L L L dt

ωφωφεφ==++ (29)

动态静力分析：

1）气缸内的气体压力P ：

2h p D P=

4π (30) 式中式中p 为气缸内气体压强(2

N/m ),

h

D 为气缸内径(m)。

2）各构件的惯性力p i 和惯性力偶

i

M ：

构件1: 因为质心1s 位于0点且构件l 作匀速转动，故i11x 1y p =0p =0M =0i i ，，

构件2：22s s 2x 2x 2x G p =m a =a g i ﹣﹣；22s s 2y 2y 2y G

p =-m a =-a g i ；i2s22M =J ε﹣

构件3：33B B 3x G

p =m a =a g i ﹣﹣；3y p =0i ；i3M =0

式中 m2，m3为构件2、3的质量（kg ）

B a ，s 2x a ，s 2y a 为构件3、2的质心s 点的加速度在x 轴和y 轴方向的分矢量s2J ，2ε为构件2绕质心的轴的转动惯量和角加速度。

上式中的负号表示惯性力和惯性力偶矩各与构件的质心加速度s a 和角加速度ε方向相反。

3）各构件的力平衡方程式： 构件3:

32x i 343y 32y 43x -R =-p -p +G R -R =0R =0

??

??? (31)

图17 构件3力分解图

构件2：

图18 构件2力分解图

32x 21x i2x 232y 21y i2y 21x A B 21y

B A i2x s2B i2y B s22s2B i2R -R =p G R -R =p R y -y +R x -x =p y y +p x x -G y y -M ??

?

??﹣（﹣）﹣（）（）（﹣）（﹣）（﹣） (32)

构件1：

21x 14x 21y 14y 14x o A 14y A o R -R =0R -R =0

R y -y +R x -x +M =0

y

??

???（）

（） (33)

图19 构件1力分解图

式中：

o

x 、

A

x 、

B

x ；

o y 、A y 、B

y 分别为O 、A 、B 点沿x 和y 方向的坐标。

o o B x =y =y =0

；

A 11x =L c o s φ；

B 1122x =L c o s +L c o s φφ；

A 11

y =L sin φ；

s 211s 2y =L s i n +L s i n φφ； s 211s 2x =L c o s +L c o s φφ。

4）机构动态静力分析矩阵方程式为

43y i3332x 32y i2x 221x i2y

21y A B A

i2x s 14x 14y o A

A o

R 010

00

000-p -p+G R 101000000R 01010000p +G R 001

0-1000p R 000y -y x -x 000p y R 000

10-100R 000010-10M 00000

y -y x -x 1y -????????-???

?????-???

?????=

???????

????????????

??????

???B ﹣）

﹣（2B i2y B s22s2

B i2y +p x x -G y y -M 00

0??????????

??????

?????????

?﹣）（﹣）（﹣） 上述的矩阵方程式可简化为[

][][]

A R

B =。式[

]

A 为未知力的系数矩阵,

[]

R 为未知力(运动副反力及平衡力矩)的列矩阵,[

]

B 为已知力的系数矩阵.应用以上

矩阵方程,即可同时求出运动副反力Rij 和所需的平衡力矩

M y

。利用EXCEL 软

件，将各相关数据输入，并计算，最后得到My 变化图。计算过程数据如下：

一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是1200r

一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是1200r／min，则柴油机每秒钟内（）． A．完成20个冲程，做功20次 B．完成40个冲程，做功40次 C．完成40个冲程，做功10次 D．完成80个冲程，做功20次 汽油机工作过程由四个冲程组成，在这些冲程中，内能转化为机械能的是（） A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程 例题：热机是把______能转化______能的机器，汽油机和柴油机统称为______．因为它们都是让燃料在______内燃烧而工作的，生成______，利用这种______作为工作物质去推动______． 分析和答案：内，机械，内燃机，汽缸，高温高压燃气，燃气，活塞做功 1．关于四冲程汽油机和柴油机，下列说法正确的是（）． A．在吸气冲程中，吸入气缸的都是空气 B．在压缩冲程末，柴油机气缸内气体温度比汽油低 C．在做功冲程初，都是火花塞点火 D．在排气冲程时，排气都依靠飞轮的惯性来完成 答案：D 2．柴油机工作过程由四个冲程组成，在这四个冲程中，机械能转化为内能的是（）．A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程 答案：B 3．柴油机上安装了一个笨重的飞轮，是为了（） A．提高热机效率 B．节省燃料 C．可以做更多的功 D．利用飞轮的惯性、完成吸气、压缩、排气三个辅助冲程 答案：D ．汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩，气缸中的[] A．压强增大，温度降低． B．压强减小，温度升高． C．压强增大，温度升高． D．压强减小，温度降低． 2．汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是[] A．柴油机吸入气缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是空气． B．在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的． C．柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高． D．在压缩冲程末，汽油机气缸内的温度比柴油机的高． 参考答案 1．C 2．C 1．热机甲的效率比热机动的效率高，这是指（）． A．热机甲在单位时间内用掉的燃料比热机乙少 B．热机甲在单位时间内用掉的燃料比热机乙多 C．热机甲把燃气的内能转化为机械能的百分比比热机乙大 D．热机甲做的有用功比热机乙多

毕业设计__配气机构的设计

毕业设计说明书配气机构的设计 姓名: 所属院校： 专业: 班级: 学号: 指导教师：

目录 概述 1、配气机构的功用 (6) 2、配气机构的设计要求 (6) 3、配气机构计算参数的确定 (7) 一、凸轮轴的设计： 1、凸轮轴的设计要求 (7) 2、凸轮轴的结构 (7) 3、凸轮轴的选材 (7) 4、凸轮轴的支承轴颈轴承的材料 (7) 5、凸轮轴的定位方式 (7) 6、凸轮轴的最小尺寸定位方式 (7) 7、凸轮轴的热处理工艺 (8) 8、凸轮轴的损坏形式 (8) 9、凸轮轴的计算 (9) 二、凸轮的设计

1、凸轮设计的要求 (10) 2、凸轮基圆设计 (11) ①基圆半径的确定 (13) ②凸轮位置的确定 (13) ③配气相位与凸轮的作用角 (14) ④凸轮顶部的圆弧半径 (14) 三、挺柱的设计 1、挺柱的结构 (10) 2、挺柱的材料 (15) 3、平面挺柱导向面与导向孔之间挤压应力的计算 (16) 4、平面挺柱的最大速度 (16) 5、凸轮与挺柱间接触应力的计算 (17) 6、挺柱导向面直径r d与长度r L按照下面的公式确定 (18) 7、挺柱头部球面支座的设计 (19) 8、凸轮和挺柱的主要损坏形式及其预防 (19) 四、推杆的设计 1、推杆的功能 (20) 2、推杆的材料 (20)

3、推杆的结构形式 (20) 4、尺寸设计 (20) 5、推杆稳定性安全系数的确定 (20) 6、推杆球头与挺柱球面支座，推杆球头与摇臂调节螺钉球面支座间接触应力的计算..........................................................................................................................21五、摇臂的设计 1、摇臂的工作原理 (22) 2、摇臂的结构 (22) 3、摇臂比 (22) 4、摇臂润滑 (22) 5、摇臂的定位 (23) 6、摇臂的材料 (23) 7、摇臂与气门杆顶面间接触应力的计算 (23) 六、气门组的设计 1、气门的设计 (25) ?1）气门设计的基本要求 (25) ?2)气门的工作条件分

发动机曲轴结构设计

2.1 曲轴的结构 曲轴的作用是把活塞往复运动通过连杆转变为旋转运动，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等【18】。 曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成，如图1.1所示。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，直列式发动机曲轴的曲拐数目等于气缸数，而V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。 图1.1 主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。 曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处常设置平衡重。平衡重用来平衡发动机不平衡的离心力矩及一部分往复惯性力，从而保证了曲轴旋转的平稳性【19】。 曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，曲柄与主轴颈的相连处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数目与气缸数相等而V型发动机的连杆轴颈数等

于气缸数的一半。 曲轴前端装有正时齿轮，以驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。 曲轴的形状和曲拐相对位置取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。多缸发动机的发火顺序应使连续作功的两缸保持尽量远的距离，这样既可以减轻主轴承的载荷，又能避免可能发生的进气重叠现象。此外作功间隔应力求均匀，也就是说发动机在完成一个工作循环的曲轴转角，每个气缸都应发火作功一次，以保证发动机运转平稳。 曲轴的作用：它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好【20】。 2.2 曲轴的疲劳损坏形式 曲轴的工作情况十分复杂，它是在周期性变化的燃气作用力、往复运动和旋转运动惯性力及其他力矩作用下工作的，因而承受着扭转和弯曲的复杂应力。曲轴箱主轴承的不同心度会影响到曲轴的受力状况，其次，由于曲轴弯曲与扭转振动而产生的附加应力，再加上曲轴形状复杂，结构变化急剧，产生了严重的应力集中。最后曲轴主轴颈与曲柄销是在比压下进行高速转动，因而产生强烈的磨损。因此柴油机在运转中发生曲轴裂纹和断裂事故不为鲜见，尤其是发电柴油机曲轴疲劳破坏较多。依曲轴产生裂纹的交变应力的性质不同，主要有以下三种疲劳裂纹:弯曲疲劳裂纹、扭转疲劳裂纹和弯曲一扭转疲劳裂纹【21】，如图2.1所示。

四冲程柴油机的工作原理

车辆维修试题 一、四冲程柴油机的工作原理 柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。现对照上面的动画了说明它的工作理原。 1. 进气冲程 第一冲程——进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中还留有一些废气。 2、压缩冲程 压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的功用有二，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件。当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内的空气受到压缩，随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关，即与压缩比有关，一般压缩终点的压力和温度为：Pc ＝4～8MPa,Tc＝750～950K。 3、燃烧膨胀冲程 。在这个冲程开始时，大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量，因此气体的压力和温度便急剧升高，活塞在高温高压气体作用下向下运动，并通过连秆使曲轴转动，对外作功。所以这一冲程又叫作功或工作冲程。 4、排气冲程

排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。 二、柴油机和汽油机工作过程的主要区别是什么 汽油机和柴油机它们的区别主要在于压缩比、点火方式、所用燃料及用途。柴油机吸入洁净空气，在活塞快要到达上止点时，向气缸内喷入燃油，燃油被高压高温的空气点燃，膨胀，将活塞推向下至点，而传统汽油机是吸入汽油与空气的混合气体，在活塞快要到达上止点时，用火花塞发火点燃混合气。 如今的电喷汽油机在活塞快要到达上止点时，用电子控制的喷油泵将汽油喷入气缸，但是燃烧还是靠火花塞点燃。 三、什么叫压缩比？ 压缩比＝汽缸总容积／燃烧室容积压缩比是内燃机的重要指标，压缩比越大，其压强越大，温度越高。柴油机的压缩比为15～18。从理论上讲，压缩比越大，效率越高。但因为气缸受材料强度的限制，而且气缸内工质的温度不能超过燃料的燃点，所以压缩比不能太大。 四、柴油机的基本构造有哪些 柴油机由曲柄连杆机构、配气机构、冷却系、润滑系、起动系五大基本构造。 五、柴油机怎样对配气和油泵齿轮 1、,将一缸活塞摇至上止点,凸轮轴一缸俩凸轮朝下,即倒八字,装入.

单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析

机械原理课程设计说明书题目：单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析 二级学院机械工程学院 年级专业机械制造及其自动化 学号 学生姓名 指导教师 教师职称

目录 第一部分绪论 (1) 第二部分课题题目及主要技术参数说明 (2) 2.1 课题题目 (2) 2.2 机构简介 (2) 2.3设计数据 (3) 第三部分设计内容及方案分析 (5) 3.1曲柄滑块机构设计及其运动分析 (5) 3.1.1设计曲柄滑块机构 (5) 3.1.2曲柄滑块机构的运动分析 (6) 3.2 齿轮机构的设计 (11) 3.2.1 齿轮传动类型的选择 (11) 3.2.2 齿轮传动主要参数及几何尺寸的计算 (12) 3.3 凸轮机构的设计 (13) 3.3.1 从动件位移曲线的绘制 (13) 3.3.2 凸轮机构基本尺寸的确定 (14) 3.3.2 凸轮轮廓曲线的设计 (15) 第四部分设计总结 (16) 第五部分参考文献 (17)

第一部分绪论 内燃机具有体积小、质量小、便于移动、热效率高、起动性能好的特点。但是内燃机一般使用石油燃料，同时排出的废气中含有害气体的成分较高。广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。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。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。它是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。这也是将热能转化为机械能的一种热机。

单缸四冲程柴油机设计及静力分析

题目二 单缸四冲程柴油机设计 一、机构简介及有关数据 1、机构简介 柴油机如图2-1所示，其中a)为机构简图，它将燃料（柴油）燃烧时所产生的热能转变为机械能。往复式内燃机的主体机构为曲柄滑块机构，借气缸内的燃气压力推动活塞3，再通过连杆2使曲柄1作旋转运动。 往复式内燃机有两冲程和四冲程两种，本课程设计的是四冲程内燃机，即以活塞在气缸内往复移动四次（对应曲柄转两转）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通过示功图（或称容压曲线）如图2-1 b)看出，它表示气缸容积（与活塞位移s 成正比）与压力的变化关系。 a) 机构简图 b) 示功图 图1 单缸四冲程柴油机的机构简图和示功图 四冲程内燃机的工作原理如下： 进气冲程：活塞由上止点向下移动，对应曲柄转角000180?=→。进气阀开，空气开始进入气缸，此时气缸内指示压力略低于1大气压力，一般以1大气压力计算，如示功图上的a b →。 压缩冲程：活塞由下止点向上移动，对应曲柄转角00180360?=→。此时进气完毕，进气阀闭，已吸入的空气受到压缩，压力渐升高，如示功图上的b c →。 膨胀（工作）冲程：在压缩冲程终了时，被压缩的空气的温度已超过柴油自燃的温度，因此，在高压下射入的柴油立刻爆炸燃烧，气缸内压力突增至最高点，此时燃气压力推动活塞由上向下移动对外作功（故又可称工作冲程），曲柄转角00360540?=→，随着燃气的膨胀，活塞下行，气缸容积增加，压力逐渐降低，如示功图上的c b →。 排气冲程：活塞由下向上移动，曲柄转角00540720?=→。排气阀开，废气经排

气阀门被驱除，此时气缸内压力略高于1大气压力，一般亦以1大气压力计算，如示功图上的b a →。示功图中的a b c b a →→→→即表四个冲程气缸内的压力变化情况。进、排气阀的启闭是由凸轮机构来控制的，图2-1 a ）中y y -剖面有进、排气阀各一只（图示只画了进气凸轮）。凸轮机构是通过曲柄轴O 上的齿轮Z 1和凸轮轴O 1的齿轮Z 2来传动的，由于一个工作循环中，曲柄转将转两转而进、排气阀则仅各启闭一次，所以齿轮的传动比1212212i n n Z Z ===。 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（膨胀冲程）是对外作功的，而其余的三个冲程则需依靠机械的惯性来带动。因此，曲柄所受的驱动力是不均匀的，所以其速度波动也较大；为了减少速度波动，曲柄轴上装有飞轮（图2-1中未示出）。为了使驱动力较均匀和增加内燃机的功率，内燃机常做成多缸的，如两缸、四缸和六缸等。 2、题目数据 表1 原始数据 图2 凸轮机构从动件加速度图 表2 示功图数据表 a τ

配气机构答案

单元三配气机构 一、填空题 1．充气效率越高，进人气缸内的新鲜气体的量就__多_____，发动机研发出的功率就__高____。 2．气门式配气机构由__气门组___ 和___气门传动组______组成。 3．四冲程发动机每完成一个工作循环,曲轴旋转__2___周，各缸的进、排气门各开启 ___1____ 次,此时凸轮轴旋转___1___周。 4．气门弹簧座是通过安装在气门杆尾部的凹槽或圆孔中的___锁片____或___锁块____ 固定的。 5．由曲轴到凸轮轴的传动方式有下置式、上置式和中置式等三种。 6．气门由__头部___和___杆身____两部分组成。 7．凸轮轴上同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置与既定的___配气相位____相适应。 8．根据凸轮轴___旋向_____和同名凸轮的____夹角____可判定发动机的发火次序。 9．汽油机凸轮轴上的斜齿轮是用来驱动__机油泵___和__分电器____的。而柴油机凸轮轴上的斜齿轮只是用来驱动___机油泵____的。 10．在装配曲轴和凸轮轴时,必须将___正时标记____对准以保证正确的___配气相位__。 二、判断题 1．充气效率总是小于1的。( √) 2．曲轴正时齿轮是由凸轮轴正时齿轮驱动的。( X) 3．凸轮轴的转速比曲轴的转速快1倍。( X) 4．气门间隙过大，发动机在热态下可能发生漏气，导致发动机功率下降。( √) 5．气门间隙过大时，会使得发动机进气不足，排气不彻底。( √) 6．对于多缸发动机来说，各缸同名气门的结构和尺寸是完全相同的，所以可以互换使用。( X) 7．为了安装方便，凸轮轴各主轴径的直径都做成一致的。( X) 8．摇臂实际上是一个两臂不等长的双臂杠杆，其中短臂的一端是推动气门的。 ( X) 9.非增压发动机在进气结束时，气缸内压力小于外界大气压。（X） 10.发动机在排气结束时，气缸内压力小于外界大气压。（X）

单缸四冲程柴油机之令狐文艳创作

课程设计说明书 课程名称 _______________________ 题目名称 _______________________ 专业 _______________________ 姓名 _______________________ 指导老师 _______________________ 年月日 实习（训）报告评语 等级： 评阅人：职称： 年月日 河南工程学院 实习（训）报告 实训目的（内容）： 实习时间：自月日至月日 共天 实习地点： 实习单位： 指导老师：系主任： 目录

一、机构简介与设计数据 1 机构简介 (1) 2 设计数据 (2) 二、设计内容及方案分析 1 曲柄滑块机构的运动分析（6） 2 曲柄滑块机构的动态静力分析（11） 3 齿轮机构的设计（12） 4 凸轮机构的设计（13） 附：齿轮啮合图的绘制（17） 三、心得体会（21） 四、主要参考文献（22） 一、机构简介与设计数据 1. 机构简介 柴油机（图1，a）是一种内燃机，它将燃料燃烧时所产生的热能转变为机械能。往复式内燃机的主体机构为曲柄滑块机构，以汽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，汽缸内的压力变化可由示功图(用示功器从汽缸内测得，见图1，b)表出，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作一简单介绍： 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，汽缸内指示压力略低于1大气压力，一般以1大气压力计算，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 。 膨胀（作功）冲程：在压缩冲程终了时，被压缩的空气温度已超过柴油自燃的温度，因此，在高压下射入的柴油立刻爆炸燃烧，气缸内压力突增至最高点，燃气压力推动活塞下行对外作功，曲柄转角θ=360?→540?，随着燃起的膨胀，汽缸容积增加，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?.排气阀开，废气被驱出，气缸内压力略高于1大气压力，一般亦以1大气压力计算，如图上的b →a 。 进排气阀的启闭是由凸轮机构控制的，图1，a 中y-y 剖面有进排气阀各一只（图中只画了进气凸轮）。凸轮机构是通过曲柄轴O 上的齿轮z 1和凸轮轴O 1上的齿轮z 2来传动的。由于一个工作循环中，曲柄轴转两转而进排气阀各启闭一次，所以齿轮的传动比 21 2 2112=== z z n n i 。 图1 由上可知，在组成一个工作循环的四个冲程中，活塞只

发动机配气机构设计及发展综述

发动机配气机构发展综述 张正有 （重庆工学院汽车学院200246班22号） 【内容摘要】：本文论述了发动机配气机构的发展进程，阐述了可变技术在配气机构中的发展和应用，对迄今已有的发动机气门驱动机构进行了分类介绍，总结了不同气门驱动机构的结构、工作原理和优缺点。并指明了配气机构今后的发展方向。 【关键词】：发动机配气机构可变技术驱动机构 Development Overview of Valve-train of Engine Zhang zheng-you (Chongqing Institute of Technology；Automobile college 20024622) 【Abstract】: This text discussed development progress of valve-train of engine and variable technique be using in the field. In addition, classifications and detail introductions were made for the valve actuators of automotive engine. The structures, fundamentals and advantage of the different actuators were summed up. In the end, further investigations in the future wre put forwards. 【Key word】: engine； valve train； variable technique； valve actuators 0 前言 伴随着社会经济的发展，人类生活水平的提高，我们对生活质量也提

柴油机曲轴设计

1前言 1.1柴油机与曲轴 1.1.1柴油机的工作原理 柴油机的每个工作循环都要经历进气、压缩、做功和排气四个过程。 四行程柴油机的工作过程：柴油机在进气冲程吸入纯空气，在压缩冲程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器以雾状喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。压缩终了时气缸内空气压力可达3.5～4.5MPa，温度高达476.85℃～726.85℃，极大地超过柴油的自燃温度，因此柴油喷人气缸后，在很短的时间内即着火燃烧，燃气压力急剧达到6～9MPa，温度升高到1726.85℃～2226.85℃。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转做功。废气同样经排气门、排气管等处排出。 四行程柴油机的每个工作循环均经过如下四个行程： （1）进气行程在这个行程中，进气门开启，排气门关闭，气缸与化油器相通，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方容积增大，气缸内产生一定的真空度。可燃混合气被吸人气缸内。活塞行至下止点时，曲轴转过半周，进气门关闭，进气行程结束。 由于进气道的阻力，进气终了时气缸内的气体压力稍低于大气压，约为0.07～0.09MPa。混合气进入气缸后，与气缸壁、活塞等高温机件接触，并与上一循环的高温残余废气相混合，所以温度上升到96.85℃～126.85℃。 （2）压缩行程进气行程结束后，进气门、排气门同时关闭。曲轴继续旋转，活塞由下止点向上止点移动，活塞上方的容积缩小，进入到气缸中的混合气逐渐被压缩，使其温度、压力升高。活塞到上止点时，压缩行程结束。 压缩终了时鼓，混合气温度约为326.85℃～426.85℃，压力一般为0.6～ 1.2MPa。 （3）做功行程活塞带动曲轴转动,曲轴通过转动把扭矩输出。 （4）排气行程进气口关闭，排气口打开，排除废气。 由上可知，四行程汽油机或柴油机，在一个工作循环中，只有一个行程作功，其余三个行程作为辅助行程都是为作功行程创造条件的。因此，单缸发动机工作不平稳。现代汽车都采用多缸发动机，在多缸发动机中，所有气缸的作功行程并不同时进行，而尽可能有一个均匀的作功间隔，因而多缸发动机曲轴运转均匀，工作平稳，并可获得足够大的功率。例如六缸发动机，在一个工作循环中，曲轴要旋转720°，曲轴转角每隔120°就有一个气缸作功。

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

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)

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。

135柴油机配气机构设计

重庆工学院 毕业设计（论文）题目：135柴油机配气机构设计

摘要 本篇论文是关于135型柴油机配气机构设计的，主要是对135型柴油机的主要运动零件设计以及一些辅助系统的简要设计。通过热力计算、动力计算，并根据性能进行合理的零件设计，从而使135柴油机具备更好的经济性能和动力性能。本文除了包括配气机构的设计外，还包括进排气及配气系统设计。 关键词：135型；柴油机；设计；动力计算

Abstract This thesis is about the design of gas distribution mechanism of 135 type diesel engine, mainly is the brief design mainly exercise on type 135 diesel engine parts and some auxiliary system design. Through the calculation of thermodynamic calculation, dynamic, and parts of reasonable design according to performance, so that the 135 diesel engine has the better economic performance and dynamic performance. In addition to this design includes a gas distribution mechanism, also includes the design of inlet and exhaust and the gas distribution system,. Key words: type 135; diesel engine; design; dynamic calculation

配气机构的作用及组成

1.配气机构的作用及组成 一、功用： 是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环或发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气或空气得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。 二、组成： 气门组：气门及与之关联的零件； 气门传动组：从正时齿轮到推动气门动作的所有零件。 2.为什么要预留气门间隙？什么是气门间隙?为什么要留气门相位? 在气门杆尾端与摇臂端（侧置式气门机构为挺杆端）之间留有气门间隙，是为补偿气门受热后的膨胀之需的. 发动机发动时，气门将因气温升高而膨胀。如果气门以其传动件之间在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态下，气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和作功行程中的漏气，从而使功率下降，严重时甚至不易启动。为了消除这种现象，通常在发动机冷态装配时，在气门与其传动机构中预留一定的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量。这一间隙被称为气门间隙。 但是，如果气门间隙留得太大，冷态下传动零件之间以及气门和气门座之间产生撞击，而且加速磨损，同时使得气门开启的持续时间减少，汽缸的充气情况变坏。 所以高级轿车上都采用液压挺柱，挺柱长度能自动变化，随时补偿气门的热膨胀量，故不需要预留气门间隙。 3.为什么有的配气机构中采用两个套装的气门弹簧 你所指两套装置的气门弹簧我可否理解成控制气门开闭的弹簧。 所有的气门弹簧都是大簧套小簧；并且是是旋向相反。 采取这种结构的原因是防止因为气门弹簧旋向的原因产生谐振，造成气门关闭不严，所以设置成旋向相反的两个气门弹簧，让它们的谐振频率相反进行抵消，消除谐振引起的气门关闭不严的现象 4.什么是点火提前角,其过大或过小有什么危害 点火提前角：从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度称为点火提前角。 点火过早，会造成爆震，活塞上行受阻，效率降低，磨损加剧。点火过迟，气体做功效率低，排气声大。不论点火过早或过迟，都会影响转速的提升。 若点火提前角过大，则活塞还在向上止点运动时，气体压力已达很大的数值，活塞受到迎面而来的反向压力的作用，压缩行程的负功增加使发动机功率下降，甚至有时造成曲轴反转使发动机不能工作。而且点火提前角过大也易于发生不正常燃烧--爆燃。 若点火提前角过小，混合气的燃烧将在逐渐增大的容积内进行，因而燃烧最高压力降低，而且补燃增加，热损失增大，于是发动机功率下降，油耗增加，并使发动机过热 5.膜片弹簧式离合器特点？ 6.从动盘摩擦片上的铆钉为什么要沉入摩擦片平面以下? 如果不沉头，摩擦的就不是摩擦片，而是铆钉了。 五、问答题 1.汽油机燃料供给系的作用是什么？ 2.化油器的作用是什么？ 3.主供油装置的作用是什么？它在哪些工况下参加供油？ 4.为什么把加浓装置称为省油器？ 5.在加速泵活塞与连接板之间为什么利用弹簧传力？

浅析柴油机配气机构的发展现状(1)

浅析柴油机配气机构的发展现状 论文关键词:柴油机配气机构动态设计 论文摘要:系统介绍了新技术和先进设计方法在柴油机配气机构设计中的应用，并就各种新技术对柴油机性能的影响进行了详尽分析，同时对配气机构的先进设计方法和传统设计方法的优缺点进行了综合比较。 配气机构对发动机性能具有重要影响。它的主要功能是实现柴油机的换气过程，根据气缸的工作次序，定时地开启和关闭进、排气门，以保证气缸吸人新鲜空气和排除废气’。在柴油机设计中，配气机构设计占有重要地位，其设计一质量不仅直接影响柴油机的技术性能、工作可靠性、耐久性和平稳性，而且还决定了发动机的结构紧凑性和制造、使用的成本，因此国内外对配气机构的研究都非常重视。 现今对柴油机的设计，一方面希望气门加速度较大，以使气门能够迅速开、关，从而得到较好的换气效果，以提高动力性和经济性;另一方面，希望载荷保持相对较小，以减少加速度，从而减少振动和噪声，延长使用寿命、2。随着计算数学和电子计算机在配气机构设计阶段的运用，通过选用不同的凸轮型线、包角、重叠角、气门直径、升程等参数，进行多种方案的计算，可从中选出最接近于所希望要求的方案，也可以通过设计参数的调整，从而获得接近于理想的充气效率和配气正时。目前，配气机构的研究在技术应用和设计方法上都取得了一定的进展。 1技术应用 1.1顶置凸轮轴技术 顶置气门配气机构.可以增大发动机的充气系数，使燃烧室的结构更加紧凑，从而使发动机有较好的性能指标。顶置气门配气机构根据凸轮轴的放置位置可以分为下置型凸轮轴和顶置型凸轮轴。下置型凸轮轴配气机构会在高速运转时产生较大的惯性力、振动和噪声，消耗较大的动力。为了解决这一问题，顶置凸轮轴技术应运而生。顶置凸轮轴技术的一种方式是将凸轮轴置于气门上方，从而省去了推杆、挺柱;另一种形式是将顶置凸轮轴放于气门室罩内，凸轮直接作用于气门上，从而省去了摇臂。顶置凸轮轴能够保证高速时气门工作良好，零件惯性力较小，工作较为平稳可靠。 1.2多气门技术 配气机构改进的关键在于如何提供更多的新鲜空气，而增加气门数则是提高流通面积、增加充气系数最有效的方法之一。如用两个进气门代替一个进气门，流通截面增加30%-35%，可以大大改进充气系数，并提升内燃机功率。多气门内燃机还可以降低燃油消耗，减少排污。研究表明，4气门内燃机燃油耗比2气门内燃机燃油耗低6%-8%。因此，多气门技术已成为内燃机发展中的一个重要方向。 1.3可变配气正时 常规内燃机的配气相位是按内燃机性能要求，通过试验确定较为合适配气相位。为了在更大的曲轴转速范围内提高功率指标，降低燃料消耗，现代多气门内燃机气门开启相位可以改变，升程也可以改变，称作可变气门结构一。通过可变配气机构对配气过程进行调节和控制，在低、中转速时，活塞运动速度低，气流动力学特性较差，因而要求“缩小”相位重叠角，以减少混合气倒流，保证低、中转速时有较好的扭矩曲线形状，显著地降低燃油消耗率。在高转速时，活塞运动速

发动机曲轴结构设计

发动机曲轴结构设计 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

曲轴的结构 曲轴的作用是把活塞往复运动通过连杆转变为旋转运动，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等【18】。 曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成，如图所示。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，直列式发动机曲轴的曲拐数目等于气缸数，而V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。 图 主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。 曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处常设置平衡重。平衡重用来平衡发动机不平衡的离心力矩及一部分往复惯性力，从而保证了曲轴旋转的平稳性【19】。 曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，曲柄与主轴颈的相连处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数目与气缸数相等而V型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。

曲轴前端装有正时齿轮，以驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。 曲轴的形状和曲拐相对位置取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。多缸发动机的发火顺序应使连续作功的两缸保持尽量远的距离，这样既可以减轻主轴承的载荷，又能避免可能发生的进气重叠现象。此外作功间隔应力求均匀，也就是说发动机在完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次，以保证发动机运转平稳。 曲轴的作用：它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好【20】。 曲轴的疲劳损坏形式 曲轴的工作情况十分复杂，它是在周期性变化的燃气作用力、往复运动和旋转运动惯性力及其他力矩作用下工作的，因而承受着扭转和弯曲的复杂应力。曲轴箱主轴承的不同心度会影响到曲轴的受力状况，其次，由于曲轴弯曲与扭转振动而产生的附加应力，再加上曲轴形状复杂，结构变化急剧，产生了严重的应力集中。最后曲轴主轴颈与曲柄销是在比压下进行高速转动，因而产生强烈的磨损。因此柴油机在运转中发生曲轴裂纹和断裂事故不为鲜见，尤其是发电柴油机曲轴疲劳破坏较多。依曲轴产

单缸四冲程柴油机

课程设计说明书 课程名称_______________________ 题目名称_______________________ 专业_______________________ 姓名_______________________ 指导老师_______________________ 年月日 实习（训）报告评语

等级： 评阅人：职称： 年月日 河南工程学院 实习（训）报告

实训目的（内容）： 实习时间：自月日至月日 共天 实习地点： 实习单位： 指导老师：系主任： 目录

一、机构简介与设计数据 1 机构简介(1) 2 设计数据(2) 二、设计内容及方案分析 1 曲柄滑块机构的运动分析（6） 2 曲柄滑块机构的动态静力分析（11） 3 齿轮机构的设计（12） 4 凸轮机构的设计（13） 附：齿轮啮合图的绘制（17） 三、心得体会（21） 四、主要参考文献（22） 一、机构简介与设计数据 1. 机构简介

柴油机（图1，a ）是一种内燃机，它将燃料燃烧时所产生的热能转变为机械能。往复式内燃机的主体机构为曲柄滑块机构，以汽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，汽缸内的压力变化可由示功图(用示功器从汽缸内测得，见图1，b)表出，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作一简单介绍： 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，汽缸内指示压力略低于1大气压力，一般以1大气压力计算，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 。 膨胀（作功）冲程：在压缩冲程终了时，被压缩的空气温度已超过柴油自燃的温度，因此，在高压下射入的柴油立刻爆炸燃烧，气缸内压力突增至最高点，燃气压力推动活塞下行对外作功，曲柄转角θ=360?→540?，随着燃起的膨胀，汽缸容积增加，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?.排气阀开，废气被驱出，气缸内压力略高于1大气压力，一般亦以1大气压力计算，如图上的b →a 。 进排气阀的启闭是由凸轮机构控制的，图1，a 中y-y 剖面有进排气阀各一只（图中只画了进气凸轮）。凸轮机构是通过曲柄轴O 上的齿轮z 1和凸轮轴O 1上的齿轮z 2来传动的。由于一个工作循环中，曲柄轴转两转而进排气阀各启闭一次，所以齿轮的传动比 21 2 2112=== z z n n i 。

汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计

专业课程设计任务书 学生姓名：班级： 设计题目：汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计 设计内容： 1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。 2、选材，并分析选材依据。 3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。 4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分 析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。 5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。 6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。

目录 0 前言 (1) 1 汽车发动机曲轴的工作条件及性能要求 (2) 1.1 汽车发动机曲轴的工作条件 (3) 1.2 汽车发动机曲轴的性能要求及技术要求 (3) 2 汽车发动机曲轴的材料选择及分析 (4) 2.1 零件材料选择的基本原则 (4) 2.2 曲轴常用材料简介 (5) 2.3 汽车发动机曲轴材料的确定 (5) 3 曲轴的加工工艺路线及热处理工艺的制定 (6) 3.1 35CrMo曲轴热处理要求 (6) 3.2 汽车曲轴的热处理工艺的制定 (6) 3.2.1 调质处理 (7) 3.2.2 去应力退火 (8) 3.2.3 圆角高频淬火和低温回火 (9) 4 曲轴热处理过程中可能产生的缺陷及预防措施 (11) 4.1 校直过程引起材料原始裂纹 (11) 4.2 曲轴圆角淬火不当引起裂纹源 (12) 4.3 淬火畸变与淬火裂纹 (12) 4.4 淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧 (13) 4.5 淬火硬度不足 (13) 5 曲轴在使用过程中可能产生的失效形式及分析 (13) 6 课程设计的收获与体会 (14) 7 参考文献 (15) 8 工艺卡 (16)

单缸四冲程柴油机凸轮机构设计

目录 1，设计任务及要求 (1) 2，设计思想及数学模型的建立 (2) 3，程序框图 (6) 4，程序清单及运行结果 (7) 5，总结 (18) 6，参考文献 (18)

一、设计任务及要求 机械原理课程设计任务书（六） 姓名XXX 专业机械电子工程班级机电XX-X 学号XX 一、设计题目：单缸四冲程柴油机凸轮机构设计 二、系统简图： 1）计算从动件位移和速度。绘制线图（坐标纸或计算机绘制）。 2）用计算机语言按照许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸，选滚子半径，画凸轮的实际轮廓曲线，并按比例绘出机构运动简图（A2图纸）。 3）编写出计算说明书。 指导教师：YYY YY 开始日期：XX年XX月XX日 完成日期：XX年XX 月XX日。

二、设计过程及数学模型的建立 2．1、设计思想 1） 首先，任取一个基圆半径r0，计算出位移s 、速度v 、 加速度a,画出位移s 、速度v 、加速度a 随旋转角δ变化的曲线图；其次，把圆周分为72等份，算出静态时的凸轮理论和实际轮廓线各点坐标值，将其分别放入x[]、y[]、xx[]、yy[]数组中；然后，再利用坐标旋转（x=x*cos θ+y*sin θ；y=x*sin θ-y*cos θ），从而模拟出凸轮的运动。 2．2基圆半径选择 因为基圆半径r0≥35mm ，所以选基圆半径r0=40mm 。 2．3数学模型 推程时： 等加速：0≤δ≤5π/36 φ δ2 2 2h s = ， φ ωδ 2 4h v = ， φ ω 2 2 h 4= a 等减速：5π/36≤δ≤5π/18

() φ δφ2 2 2-- =h h s ，φ δφω2 ) (4-= h v ，φ ω2 2 4h a - = 远休止： s=h ， v=0， a=0 回程时： 等加速：0≤δ≤5π/36 ′ 2 2 2- φδh h s =，' - =φωδ 2 4h v ， ' - =φω 2 4h a 等减速：5π/36≤δ≤5π/18 () ' -'= φδφ2 22h s ， () ' -'- =φδφω2 4h v ，' = φω2 24h a 近休止： s=0， v=0， a=0 如图所示，已知从动件运动规律为s=s （δ），基圆半径为r0，滚子半径为Rt ， 偏

485柴油机的配气机构的设计

485柴油机设计（配气机构） 摘要 本设计介绍了485柴油机配气机构的设计，主要是其各零部件的设计。本次设计的485柴油机主要用于轻型载货车。 配气机构的功用就是实现换气过程，即根据发动机气缸的工作顺序，定时的开启和关闭进排气门，以保证气缸排出废气和吸进新鲜空气。配气机构设计的好坏直接影响发动机整体的经济性和动力性，因此配气机构的设计在发动机整体设计上占有相当重要的作用。在气门选择上，采用每缸两个气门的方案，其优点是比较简单、可靠，对于自然吸气式柴油机可以提高新鲜空气的进气量，降低气缸的热负荷，增加气缸的耐久性和使用寿命。气门的驱动采用凸轮轴—挺柱—推杆—摇臂—气门机构。凸轮轴布置形式是下置式，采用的是整体式凸轮轴，这样的凸轮轴结构简单，加工精度高，能有良好的互换性。 本次配气机构的设计，主要包括进、排气门的设计，气门弹簧的设计，以及凸轮轴的设计。编写Matlab程序，计算得到挺柱升程表，绘出挺柱升程、速度、加速度曲线。 关键词：柴油机，配气机构，凸轮轴，气门

THE DESIGN OF VALVE TIMING MECHANISM OF 485 DIESEL ENGINES ABSTRACT This thesis introduces the design of valve timing mechanism of 485 diesel engines, mainly the design of its various components. The 485 diesel engine in this design is mostly used in light truck. The function of valve timing mechanism is to realize the exchange process, namely according to engine cylinder working order, ensure that the intake and exhaust valves open and close at the proper time. The valve gear play a direct impact on the economy and power parameters of the engine, therefore, the design of gas distribution agency in the overall design of the engine play a rather important role. Arranging two-valve per cylinder, the advantages are that it is relatively simple, reliable, for the naturally aspirated diesel engines can improve the fresh air into the cylinder, reduce the heat load of the cylinder to increase the durability of the cylinder and use life. The driving mechanism of valves is camshaft, tappet, pushrod, rocker, valve train. Camshaft arrangement is under the form of home-style, using the integral camshaft, such camshafts have simple structure, high precision machining, and good interchangeability. This design, including exhaust valve, intake valve, valve spring, and camshaft. Write Matlab program, calculate tappet lift table, map the curves of tappet lift, speed and acceleration. KEY WORDS: Diesel engine, Valve timing mechanism, Camshaft, Valve