目录
一、四冲程内燃机的运动分析及总体设计思路 ........................... 1 二、绘制内燃机机构简图 ............................................. 4 三、绘制连杆机构位置图 ............................................. 4 四、作出机构15个位置的速度和加速度多边形 .......................... 5 五、动态静力分析 ................................................... 8 六、计算飞轮转动惯量（不计构件质量） .............................. 15 七、计算发动机功率 ................................................ 16 八、对曲柄滑块进行机构部分平衡 .................................... 17 九、排气凸轮（凸轮Ⅱ）的轮廓设计 .................................. 18 十、四冲程工作内燃机的循环图 ...................................... 25 参考文献 .......................................................... 27
一、四冲程内燃机的运动分析及总体设计思路
根据设计任务书，我们需要解决以下问题：凸轮的参数是多少？如何能让机构正常循
环工作？为了解决这个问题，我们需要对整个机构从运动及力学的角度分析。
首先，需要明确四冲程内燃机的工作原理：内燃机是通过吸气、压缩、燃烧、排气四个过程不断重复进行的。如果在四个冲程里完成吸气、压缩、做功（燃烧、膨胀）、排气的循环动作，就叫做四冲程。相应的内燃机叫四冲程内燃机。
第一冲程，即吸气冲程。这时曲轴向下转动，带动活塞向下，同时通过齿轮带动凸轮向下旋转，是凸轮的突起部分顶开进气阀门，雾状汽油和空气混合的燃料被吸入气缸。
第二冲程，即压缩冲程。曲轴带动活塞向上，凸轮的突起部分已经转两个过去，进气阀门被关闭，由于凸轮只转了1/4周，所以排气阀门仍然处于关闭状态。活塞向上运动时，将第一冲程吸入的可燃气体压缩，被压缩的气体的压强达到0.6～1.5兆帕，温度升高到300摄氏度左右。
第三冲程是做功冲程。在压缩冲程末火花塞产生电火花，混合燃料迅速燃烧，温度骤然升高到2000摄氏度左右，压强达到3～5兆帕。高温高压烟气急剧膨胀，推动活塞向下做功，此时曲柄转动半周而凸轮转过1/4周，两个气阀仍然紧闭。
第四冲程是排气冲程。由于飞轮的惯性，曲柄转动，使活塞向上运动，这时由于凸轮顶开排气阀，将废气排出缸外。
四个冲程是内燃机的一个循环，每一个循环，活塞往复两次，曲柄转动两周，进排气阀门各开一次。
图1
1、已知条件：
活塞行程 H=220 (mm) 活塞直径 D＝160（mm）
活塞移动导路相对于曲柄中心的距离 e＝68 (mm) 行程速比系数 K＝1.08
连杆重心C2至A点的距离 lAC2＝0.35lAB 曲柄重量 Q1＝135 (N)连杆重量 Q2＝125 (N)
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活塞重量 Q3＝200（N）曲柄的转速 n1＝640 (rpm) 连杆通过质心C2的转动惯性半径 ?c2＝0.15 lAB (mm2) 发动机的许用速度不均匀系数 [?]＝1/90
曲柄不平衡的重心到O点的距离 lOC＝lOA (mm) 开放提前角 进气门：?10°；排气门：?32°
*齿轮参数：m=3.5 (mm) ；?=20°；ha=1
?=72; Z1=36 ?=14; Z3=Z3Z2=Z2凸轮I 行程 h1＝7 mm 凸轮II的行程 h2= 6 mm 凸轮I的基圆半径 r1= 55 mm 凸轮II的基圆半径 r2= 60 mm 凸轮II的偏心距 e2= 0 mm 凸轮I 偏心距 e1= 0 mm
2、求连杆的长度和曲柄的长度 设连杆的长度为l、曲柄长度为r ?OB??l?r OB??l?r ???180?K?1?6.92° K?1 又?R?CB??H=912.99mm 2sin?
OE?(OC)2?(CE)2?(OC)2?(CD?DE)2?R?(CD?e)?361.58mm22 l?r?(OF)2?e2=476.46mm-------- (1) OF?OE?H=471.58mm 2 ??sin?1OE=23.33° OC ?????=16.41° l?r?2Rsin?=261.60mm----------- (2) 2 联立（1）、（2）式求解，可求出连杆的长度l及曲柄的长度r。 l?368.53mm r?107.93mm
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图2
二、绘制内燃机机构简图
按照比例尺1：5，根据第五组数据，绘制内燃机机构简图，空出凸轮的结构，并对凸轮与排气装置的连接方式进行修改。
三、绘制连杆机构位置图
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为十五个位置）并作出机构各位置时的机构位置图，求出滑块的相对位移。
当活塞在最高位置时位起点，曲柄A点的编号为A0，由A0点开始，顺时针方向把圆等分为12等分，得A1、A2、A3、……，A11等点。当滑块在最低位置时，曲柄上A点的编
?。 号为A6?和OA9?位置时，滑块B速度为最大值。 可近似以为，当曲柄在OA2
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图3
四、作出机构15个位置的速度和加速度多边形
1、速度分析，画出速度多边形
单位：V---m/s, w---rad/s
VB?VA?VBA
大小 ？ ωlAO ? 方向 //BE ⊥AO ⊥AB 表1 机构15个位置的速度参数数值 A1 A2 A3 A4 A5 A6 5.60 2.70 1.10 4.60 6.70 7.50 5.79 6.80 7.06 6.34 5.43 4.71 4.40 7.00 0.90 5.46 3.20 0.70 15.20 7.33 2.98 12.48 18.18 20.35 A9 A10 A11 A2’ A9’ A6’ 1.40 5.00 7.00 0.80 3.40 7.23 7.42 7.06 5.25 7.24 7.42 4.71 -7.80 -7.90 -4.60 7.20 -8.00 0 3.80 13.57 18.99 2.17 9.23 19.62 A A0 VBA 7.23 VC2 4.70 VB 0 W2 19.62 A A8 VBA 2.90 VC2 6.70 VB -5.40 W2 7.87 画图基本步骤： ①确定极点p；
A7 6.00 5.25 -2.20 16.28 ②根据VA的大小和方向过极点p画出VA即pa；
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