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 13材料本科班 学号 学生姓名 指导教师朱双霞 教师职称教授
目录 第一部分绪论 (2) 第二部分设计题目及主要技术参数说明 (3) 2.1 设计题目及机构示意图 (3) 2.2 机构简介 (3) 2.3 设计数据 (4) 第三部分设计内容及方案分析 (6) 3.1 曲柄滑块机构设计及其运动分析 (6) 3.1.1 设计曲柄滑块机构 (6) 3.1.2 曲柄滑块机构的运动分析 (7) 3.2 齿轮机构的设计 (11) 3.2.1 齿轮传动类型的选择 (12) 3.2.2 齿轮传动主要参数及几何尺寸的计算 (13) 3.3 凸轮机构的设计 (13) 3.3.1 从动件位移曲线的绘制 (14) 3.3.2 凸轮机构基本尺寸的确定 (15) 3.3.3 凸轮轮廓曲线的设计 (16) 第四部分设计总结 (18) 第五部分参考文献 (20) 第六部分图纸 (21)
第一部分绪论 1.本课程设计主要内容是单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析，在设计计算中运用到了《机械原理》、《理论力学》、《机械制图》、 《高等数学》等多门课程知识。 2. 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，释放出的热能是气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞做功。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做功的过程。其他过程都是为更好的实现做功过程而需要的过程。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，推动活塞下行并做功；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。
斜盘式轴向柱塞泵的工作原理 柱塞装在柱塞泵缸体中，沿轴向圆周均匀分布。柱塞端部带有滑靴，由弹簧通过回程盘将其压紧在斜盘上，同时在弹簧力和工作油压力作用下，缸体被压向固定的配流盘。配流盘上有两个腰形配流窗和，一个与泵壳体的吸油口相连，称进油窗口；另一个壳体的排油口相连，称排油窗口。配流窗口之间的宽度应大于缸体底部通油口宽度，以防高低压腔串通。 轴向液压柱塞泵在工作中，主传动轴带动缸体转动。由于斜盘具有倾角，当柱塞泵缸体转动时柱塞就在缸体的柱塞孔内作往复运动，完成液压泵的吸油压油过程。 轴向柱塞泵工作原理 轴向柱塞泵工作原理 轴向柱塞泵中的柱塞是轴向排列的。当缸体轴线和传动轴轴线重合时，称为斜盘式轴向柱塞泵；当缸体轴线和传动轴轴线不在一条直线上，而成一个夹角γ时，称为斜轴式轴向柱塞泵。轴向柱塞泵具有结构紧凑，工作压力高，容易实现变量等优点。 图3.28a(动画）和图3.28b(动画）分别为斜盘式和斜轴式轴向柱塞泵的工作原理图。工作原理 斜盘式轴向柱塞泵由传动轴1带动缸体4旋转，斜盘2和配油盘5是固定不动的。柱塞3均布于缸体4内，柱塞的头部靠机械装置或在低压油作用下紧压在斜盘上。斜盘法线和缸体轴线的夹角为γ。当传动轴按图示方向旋转时，柱塞一方面随缸体转动，另一方面，在缸体内作往复运动。显然，柱塞相对缸体左移时工作容腔是压油状态，油液经配油盘的吸油口a吸入；柱塞相对缸体右移时工作容腔是压油状态，油液从配油盘的压油口b压出。缸体每转一周，每个柱塞完成吸、压油一次。如果可以改变斜角γ的大小和方向，就能改变泵的排量和吸、压油的方向，此时即为双向变量轴向柱塞泵。 在图3.28b(动画）中，当传动轴1在电动机的带动下转动时，连杆2推动柱塞4在缸体3中作往复运动，同时连杆的侧面带动活塞连同缸体一同旋转。配油盘5是固定不
轴向柱塞泵工作原理 轴向柱塞泵中的柱塞是轴向排列的。当缸体轴线和传动轴轴线重合时，称为斜盘式轴向柱塞泵；当缸体轴线和传动轴轴线不在一条直线上，而成一个夹角γ时，称为斜轴式轴向柱塞泵。轴向柱塞泵具有结构紧凑，工作压力高，容易实现变量等优点。 图3.28a(动画)和图3.28b(动画)分别为斜盘式和斜轴式轴向柱塞泵的工作原理图。工作原理 斜盘式轴向柱塞泵由传动轴1带动缸体4旋转，斜盘2和配油盘5是固定不动的。柱塞3均布于缸体4内，柱塞的头部靠机械装置或在低压油作用下紧压在斜盘上。斜盘法线和缸体轴线的夹角为γ。当传动轴按图示方向旋转时，柱塞一方面随缸体转动，另一方面，在缸体内作往复运动。显然，柱塞相对缸体左移时工作容腔是压油状态，油液经配油盘的吸油口a吸入；柱塞相对缸体右移时工作容腔是压油状态，油液从配油盘的压油口b压出。缸体每转一周，每个柱塞完成吸、压油一次。如果可以改变斜角γ的大小和方向，就能改变泵的排量和吸、压油的方向，此时即为双向变量轴向柱塞泵。 在图3.28b(动画）中，当传动轴1在电动机的带动下转动时，连杆2推动柱塞4在缸体3中作往复运动，同时连杆的侧面带动活塞连同缸体一同旋转。配油盘5是固定不动的。如果斜角度γ的大小和方向可以调节，就意味着可以改变泵的排量和吸、压油方向，此时的泵为双向变量轴向柱塞泵。 轴向柱塞泵的排量和流量 设柱塞直径为d，柱塞数为Z，柱塞中心分布圆直径为D，斜盘倾角为γ，则柱塞行程 泵的排量和流量分别为
式中，n一泵的转速；ηpv一泵的容积效率。 轴向柱塞泵的输出流量是脉动的。理论分析和实验研究表明，当柱塞个数多且为奇数时流量脉动较小。从结构和工艺考虑，柱塞个数多采用7或9。 表3.3流量脉动率与柱塞数Z的关系 Z56789101112 δq(%) 4.9814 2.537.8 1.53 4.98 1.02 3.45 轴向柱塞泵结构 图3.30 滑靴的静压支承原理图 1.柱塞 2.滑靴 3.斜盘 （1）斜盘式轴向柱塞泵 图3.29是一种轴向柱塞泵的结构简图。传动轴8通过花键带动缸体6旋转。柱塞5(七个)均匀安装在缸体上。柱塞的头部装有滑靴4，滑靴与柱塞是球铰连接，可以任意转动。由弹簧通过钢球和压板3将滑靴压靠在斜盘2上。这样，当缸体转动时，柱塞就可以在缸体中往复运动，完成吸油和压油过程。配油盘7与泵的吸油口和压油口相通，固定在泵体上。另外，在滑靴与斜盘相接触的部分有一个油室，压力油通过柱塞中间的小孔进入油室，在滑靴与斜盘之间形成一个油膜，起着静压支承作用，从而减少了磨损。滑靴的静压支承原理如图3.30(动画）所示。 这种泵的变量机构是手动的。转动手把1，通过丝杠螺母副可以改变斜盘的倾角，从而改变泵的输出流量。
. 内燃机工作过程计算 一、 内燃机实际工作过程的数值计算 1、 基本原理与公式 在推导气缸工作过程计算的基本微分方程式时，作如下的简化假定： ①不考虑气缸内各点的压力、温度和浓度的差异，并认为在进气期间，流入气缸内的空气与气缸内的残余废气实现瞬时的完全混合，缸内状态是均匀的，亦即为单区计算模型。 ②工质为理想气体，其比热、内能仅与气体的温度和气体的组成有关。 ③气体流入或流出的气流为准稳定流动。 ④不计进气系统内压力和温度波动的影响。 ⑴能量平衡方程式 根据热力学第一定律，得出能量守恒方程的一般形式如下： ()w s e B s dQ dm dm dQ d mu dW h h d d d d d d φφφφφφ =++++ m ：工质的质量 u ：工质比内能 Q B ：燃烧放出的热量 Q w ：通过系统边界传入或传出的热量 W ：作用在活塞上的机械功 m s ：通过进气阀流入气缸的质量 m e ：通过排气阀流出气缸的质量 h s 和h ：分别为进气阀前和气缸内气体的比焓
()(,).1() ()w s e B s d mu du dm m u d d d u f T du u dT u d d T d d dQ dm dm dQ dT dV dm u d p h h u m u d d d d d d d d m T φφφλλφφλφ λ φφφφφφφλφ=+=??∴ =+ ???∴=+-++--???Q Q ⑵质量平衡方程式 通过系统边界的质量有：喷入气缸的瞬时燃油质量B m 、流入气缸的气体质量s m 及流出气缸的气体质量e m ，质量平衡的微分方程可写为： s e B dm dm dm dm d d d d φφφφ =++ ⑶气体状态方程式 pV mRT = ⑷气缸工作容积 21[1cos (121(sin 2180 h s h s V V V dV d φελπφλφ= +-+-=+ h V 气缸工作容积（3m ） V 气缸瞬时容积（3m ） s λ 曲柄连杆比（2s S L λ= ） dV d φ 气缸容积变化率 （3m /度）
轴向柱塞泵工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
轴向柱塞泵工作原理 轴向柱塞泵中的柱塞是轴向排列的。当缸体轴线和传动轴轴线重合时，称为斜盘式轴向柱塞泵；当缸体轴线和传动轴轴线不在一条直线上，而成一个夹角γ时，称为斜轴式轴向柱塞泵。轴向柱塞泵具有结构紧凑，工作压力高，容易实现变量等优点。 图3.28a(动画)和图3.28b(动画)分别为斜盘式和斜轴式轴向柱塞泵的工作原理图。工作原理 斜盘式轴向柱塞泵由传动轴1带动缸体4旋转，斜盘2和配油盘5是固定不动的。柱塞3均布于缸体4内，柱塞的头部靠机械装置或在低压油作用下紧压在斜盘上。斜盘法线和缸体轴线的夹角为γ。当传动轴按图示方向旋转时，柱塞一方面随缸体转动，另一方面，在缸体内作往复运动。显然，柱塞相对缸体左移时工作容腔是压油状态，油液经配油盘的吸油口a吸入；柱塞相对缸体右移时工作容腔是压油状态，油液从配油盘的压油口b压出。缸体每转一周，每个柱塞完成吸、压油一次。如果可以改变斜角γ的大小和方向，就能改变泵的排量和吸、压油的方向，此时即为双向变量轴向柱塞泵。 在图3.28b(动画）中，当传动轴1在电动机的带动下转动时，连杆2推动柱塞4在缸体3中作往复运动，同时连杆的侧面带动活塞连同缸体一同旋转。配油盘5是固定不动的。如果斜角度γ的大小和方向可以调节，就意味着可以改变泵的排量和吸、压油方向，此时的泵为双向变量轴向柱塞泵。 轴向柱塞泵的排量和流量 设柱塞直径为d，柱塞数为Z，柱塞中心分布圆直径为D，斜盘倾角为γ，则柱塞行程 泵的排量和流量分别为
式中，n一泵的转速；ηpv一泵的容积效率。 轴向柱塞泵的输出流量是脉动的。理论分析和实验研究表明，当柱塞个数多且为奇数时流量脉动较小。从结构和工艺考虑，柱塞个数多采用7或9。 表3.3流量脉动率与柱塞数Z的关系 Z56789101112 δq(%) 4.9814 2.537.8 1.53 4.98 1.02 3.45 轴向柱塞泵结构 图3.30 滑靴的静压支承原理图 1.柱塞 2.滑靴 3.斜盘 （1）斜盘式轴向柱塞泵 图3.29是一种轴向柱塞泵的结构简图。传动轴8通过花键带动缸体6旋转。柱塞5(七个)均匀安装在缸体上。柱塞的头部装有滑靴4，滑靴与柱塞是球铰连接，可以任意转动。由弹簧通过钢球和压板3将滑靴压靠在斜盘2上。这样，当缸体转动时，柱塞就可以在缸体中往复运动，完成吸油和压油过程。配油盘7与泵的吸油口和压油口相通，固定在泵体上。另外，在滑靴与斜盘相接触的部分有一个油室，压力油通过柱塞中间的小孔进入油室，在滑靴与斜盘之间形成一个油膜，起着静压支承作用，从而减少了磨损。滑靴的静压支承原理如图3.30(动画）所示。 这种泵的变量机构是手动的。转动手把1，通过丝杠螺母副可以改变斜盘的倾角，从而改变泵的输出流量。
内燃机工作特点是，燃料在气缸内燃烧，所产生的燃气直接推动活塞 作功。下面，以图示的汽油机为例加以说明。 开始，活塞向下移动，进气阀开启，排气阀关闭，汽油与空气的混合气进入气缸。当活塞到达最低位置后，改变运动方向而向上移动，这时进排气阀关闭，缸内气体受到压缩。压缩终了，电火花塞将燃料气点燃。燃料燃烧所产生的燃气在缸内膨胀，向下推动活塞而作功。当活塞再次上行时，进气阀关闭，排气阀打开，作功后的烟气排向大气。重复上述压缩、燃烧，膨胀，排气等过程，周期循环，不断地将燃料的化学能转化为热能，进而转换为机械能。 内燃机工作原理简述 内燃机（Internal combustion engine）是一种热机，它将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入机器内部燃烧产生热能再转化为机械能。 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。 往复活塞式内燃机的工作腔称作气缸，气缸内表面为圆柱形。在气缸内作往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰接，连杆的另一端则与曲轴相连，构成曲柄连杆机构。因此，当活塞在气缸内作往复运动时，连杆便推动曲轴旋转，或者相反。同时，工作腔的容积也在不断的由最小变到最大，再由最大变到最小，如此循环不已。气缸的顶端用气缸盖封闭。在气缸
盖上装有进气门和排气门，进、排气门是头朝下尾朝上倒挂在气缸顶端的。通过进、排气门的开闭实现向气缸内充气和向气缸外排气。进、排气门的开闭由凸轮轴控制。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构。通常称这种结构形式的配气机构为顶置气门配气机构。现代汽车内燃机无一例外地都采用顶置气门配气机构。构成气缸的零件称作气缸体，支承曲轴的零件称作曲轴箱，气缸体与曲轴 箱的连铸体称作机体。 甲，基本术语 1. 工作循环 活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作功和排气等四个工作过程组成的封闭过程。 周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功 2.上、下止点 见下图： 活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。在上、 下止点处，活塞的运动速度为零。 3.活塞行程 上、下止点间的距离 S 称为活塞行程。曲轴的回转半径 R 称为曲柄半径。显然，曲轴每回转一周，活塞移动两个活塞行程。对于气缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机，其 S ＝2R 。 4.气缸工作容积
教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期] 任教学科：_____________ 任教年级：_____________ 任教老师：_____________ xx市实验学校
任务三认识四冲程汽油发动机工作过程 一、教材分析： 本节内容在项目六认识汽车的总体结构章节中占有重要地位，主要阐述了汽油发动机的工作过程以及四个行程的工作过程和特点。学生清晰理解发动机的工作原理将为今后进行发动机故障诊断和拆修打下基础。因此，本节课的成败直接影响后续课程的学习。 二、教学目标： 使学生掌握四冲程汽油机的工作过程即工作原理，并在工作原理掌握的基础上，能够分析四冲程汽油发动机工作过程中，各组成部分的工作状态和它们之间的相互工作关系，提高学生在学习专业课过程中分析问题的能力。 三、教学重点和难点： 教学重点：四冲程汽油发动机完成一个工作循环各行程的工作过程。 教学难点：四冲程汽油发动机各个工作行程的工作特点。 四、教学方法：讲授法、讨论法、视频演示法 五、教学工具：教材、黑板、粉笔、PPT 六、课时安排：1课时 七、教学过程： [导入] 展示一张四冲程汽油机结构图，通过提问的方式让学生们回答各个部件的名称。 [设计意图] 通过小组抢答的方式回忆上节课所学知识内 容，即考查学生对于基本知识结构的掌握程度，也 为这节新内容做好铺垫，同时使学生有学习的成就 感，可以有效的激发学生探究的欲望，产生对新课 学习的兴趣。 [讲授新课] 一、观看视频 带着问题观看四冲程汽油发动机工作过程，问 题如下：
（1）每个进程过程中的活塞运动方向？ （2）每个进程过程中的进、排气门开、闭状态？ （3）每个进程过程中曲轴转过的角度？ 二、小组讨论，回答问题 （1）进气行程 ①活塞运动方向：由上向下运动 ②气门状态：进气门开、排气门关 ③曲轴转角：0°—180° 引导学生通过观察进气行程工作示意图回答问题，把黑板上的 工作特性表格填写完整。 【教师提问】混合气为何会被吸入气缸？ 引导学生回答：活塞由上止点向下止点移动，活塞上方额气缸容积 增大，从而气缸内的压力降低到大气压一下，造成真空吸力，此 时气缸内气体压力为0.075—0.09MPa。 （2）压缩行程 ①活塞运动方向：由下向上运动 ②气门状态：进气门关、排气门关 ③曲轴转角：180°—360° 引导学生通过观察压缩行程工作示意图回答问题，把黑 板上的工作特性表格填写完整。 ①【教师提问】为什么要将可燃混合气压缩？ 引导学生回答：为了使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧， 以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃 烧前将可燃混合气压缩，使密度增大，压力增大，温度升高， 此时气缸内气体压力为0.6—1.2MPa。 ②【教师提问】回忆压缩比概念？ 引导学生回答：压缩比=气缸总容积/燃烧室容积=压缩前容积/压缩后容积 压缩比越大，混合气压力、温度越高，燃烧速度增快→使发动机功率增大，经济性也越好。 ▲注意：压缩比过大，会产生爆燃和表面点火等不正常燃烧现象（汽油机6-10，
四冲程发动机的工作原理 四冲程发动机的使用范围很广，四冲发动机也就是说活塞每做四次往复运动汽缸点一次火。具体工作原理如下： 1·进气：此时进气门打开，活塞下行，汽油和空气的混合起被吸进汽缸内 2·压缩：此时进气门和排气门同时关闭，活塞上行，混合气被压缩。 3·燃烧：当混合器被压缩到最小时火花塞跳火点燃混和气，燃烧产生的压力推动活塞下行并带动曲轴旋转。 4·排气：当活塞下行到最低点时排气门打开，废气排出，活塞继续上行把多余的废气排出。 四冲程发动机的工作程序图 关于进排气的细节将在以后陆续为大家介绍，请密切留意动力机车 二冲程发动机的工作原理去 顾名思意二冲程发动机就是活塞上下运动两个行程，火花塞点火一次。二冲发动机的进气过程完全不同于四冲发动机，在二冲发动机上，混合气先流进曲轴箱然后才流进汽缸确切的说应是流进燃烧室，而四冲发动机的混合气是直接流进汽缸，四冲发动机的曲轴箱是用来存放机油的，二冲程发动机由于曲轴箱用来存放混合气不能储存机油所以二冲发动机用的机油是不能循环再用的燃烧机油。 二冲发动机的工作过程如下 1·活塞向上运动混合气流进曲轴箱 2·活塞下行把混合起压到燃烧室，有的书讲二冲程发动机要经过两次压缩，这就是第一次。 3·混合气到汽缸后活塞上行把进气口和排气口都关闭了，当活塞把气体压缩到最小体积时（这是第二次压缩）火花塞点火 4·燃烧的压力把活塞往下推，当活塞下行到一定的位置时排气口先打开，废气派出然后进气口打开，新的混合气进入汽缸把剩余废气挤出。 二冲程发动机的工作程序图 在相同的转速下因为二冲发动机比四冲发动燃烧次数多一次，所以功率大，而且二冲发动机也比同排量的四冲发动机轻巧许多，所以在赛车上二冲车占压倒性的优势，但由于二冲发动机的进气和排气在同时进行，当发动机的转速低时由于
发动机原理及组装全过程(动画演示) 福特发动机动画演示.zip 这段视频前部分是一台直列4缸，双顶置凸轮轴，16气门发动机的运行过程，大家可以清楚的看到这台发动机的工作循环，其中包括进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程。后部分是从缸体到附件的完整装配过程。视频中的发动机也是比较常见的发动机形式，所以基本上可以说市面上的直四发动机八九不离十的和这款的结构差不多。对于了解自己爱车的发动机还是很有好处的。 发动机结构原理 发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。 （1) 曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。 （2) 配气机构 配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃
混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。 （3) 燃料供给系统 汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。 （4) 润滑系统 润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。
四冲程内燃机原理图 四冲程内燃机原理图 四冲程内燃机的工作原理：四冲程发动机(Four-stroke)：凡发动机曲轴每旋转两转，即活塞上下往复动动四个行程而完成一个工作循环的发动机。 工作循环是指发动机由进气、压缩、燃烧膨胀（做功）、排气行程所组成的工作进程。发动机完成一次进气，压缩、做功、排气的进程称为一个工作循环，也称一个周期。① .几个主要名词解释 A、止点：活塞(piston)与曲柄连杆总成相连，活塞在气缸中有上下两个极限位置，上极限位置叫上止点它与曲轴中心线距离为最大。下极限位置叫下止点，它与曲轴中心线距离为最小。 B、活塞行程：活塞由上止点运动到下止点的距离称为行程，也称为冲程。 C、气缸工作容积：活塞运动一个行程气缸中所扫过的空间。 D、燃烧室工作容积：活塞在上止点时，活塞顶部与气缸盖中央燃烧室顶部所组成的空间。 E、气缸总容积：气缸工作容积与燃烧室工作容积之和。 F、压缩比：发动机的一个重要结构参数，它直接影响发动机功率。
压缩比（ε） = 气缸总容积/燃烧室工作容积 = 1+气缸工作容积/燃烧室工作容积 一般情况： 柴油机：ε=14～20 汽油机：ε=6～10 第一行程-------进气行程：活塞在上止点前某一规定曲柄转角时，进气门开启，可燃混合气被吸入气缸。当活塞由上止点向下止点运动，排气阀则在上止点某一规定的曲轴转角时关闭，同时活塞上方的气缸容积增大，使气缸形成真空度可燃混合气继续通过进气门吸入。当活塞行至下止点后某一规定曲柄转角时，进气门关闭，此时，进气工作过程结束。 第二行程-------压缩行程：活塞由下止点向上止点运动，当进气工作过程终了时，进气门和排气门都处于关闭状态，此时气缸内的可燃混合气开始被压缩。 第三行程-------燃烧膨胀作功行程：在压缩行程，当活塞向上行至上止点前某一规定曲柄转角时，火花塞电极间发出火花，将被压缩的可燃混合气点燃。燃烧着的可燃混合气使气缸内的温度和压力急剧升高，活塞则在此高温高压气压作用下，再由上止点向下止点运动，且通过连杆驱使曲轴旋转而作有用功。 第四行程-------排气行程：在燃烧膨胀行程，当活塞行至下止点前某一规定曲轴转角时，排气阀开启，废气即通过排气门开始排出。曲轴仍继续旋转，并推动活塞再由下止点向上止点运动。将废气推出气缸。此排气过程直到活塞行至上止点后某一规定曲轴转角，排气门被关闭时终止。 四冲程发动机的优点和缺点： 优点： *进气、压缩、膨胀（爆发）、排气各过程各自单独进行，因此工作可靠效率高，稳定性好。低速至高速的转速范围大（500～1000rpm以上）。 *不存在二冲程发动机那样的窜气回流损失，燃油消耗率低。 *低速运转平稳，依靠润滑系统润滑，不易过热。 *进气过程、压缩过程时间长，容积效率、平均有效压力高。 *热负荷比二冲程发动机小。不用担心变形、烧蚀问题。排量大，可设计成大
Ｌ／Ｈ／Ｖ／Ｗ型汽车发动机原理图（动画） 汽车发动机类型和原理图 发动机工作原理图Ｌ直列四缸、V型六缸、Ｈ水平对置、Ｗ１２、１６缸 发动机是汽车的动力装置，性能优劣直接影响到汽车性能，发动机的类型很多，结构各异，以适应不同车型的需要。按发动机使用燃料划分，可分成汽油发动机和柴油发动机等类别。按发动机汽缸排列方式划分，可分成Ｌ直列、V型、Ｈ水平对置发动机，Ｗ１２／１６型发动机等。发动机排量等于各汽缸工作容积之和，增加缸数可以增加发动机排量，提高发动机输出功率，还可使发动机运转平稳，减少振动与噪声。 发动机汽缸排列型式分为L型、V型、H型和W型。 L型发动机： 又称“直列”(LineEngine)发动机，是指汽缸是按直线排列的，它所有的汽缸均按同一角度肩并肩排成一个平面。 “直列”一般用L代表，后面加上汽缸数就是发动机代号，现代汽车上主要有L3、L4、L5、L6型发动机。 优点：稳定，成本低，结构简单，运转平衡性好，体积小稳定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸紧凑，应用比较广泛。 缺点：当排气量和汽缸数增加时，发动机的长度将大大增加。 直列4缸发动机，一般广泛运用于2.2升排量以下的发动机中。 直列6缸发动机，目前的佼佼者就是著名的BMW，BMW直列6缸发动机凝聚了当今量产发动机的顶尖技术，堪称直列6缸的巅峰之作。 V型发动机： 是将所有汽缸分成两组，把相邻汽缸以一定的夹角布置在一起，使两组汽缸形成两个有一个夹角的平面，从侧面看汽缸呈V字形，故称V型发动机。 V型发动机的高度和长度尺寸小，在汽车上布置起来较为方便。尤其是现代汽车比较重视空气动力学，要求汽车的迎风面越小越好，也就是要求发动机盖越低越好。 常见的V型发动机有V6、V8、V10、V12。还有V3、V5以及V16（不要跟有些直列发动机代表气门数搞浑了）。 顾名思义，V代表发动机气缸成V型排列，一般是90度，这样可以抵消运转时的震动，更加稳定。也有75度和72度的。雷诺赛车甚至用了超过90度的广角V10引擎。 优点：运转稳定（针对V6、V8、V12）、节省空间。 缺点：结构比较复杂，不利于保养和维修，并且造价较高。同时，V3、V5包括V10都由于其结构或排量的原因，并不非常稳定，尤其是作为F1发动机的V10 3L引擎，更是需要投入大量的精力和经费用于保证其稳定性。 代表车型：奥迪的A6、法拉利360、保时捷carrear GT、奔驰S600。分别使用V6,V8,V10,V12发动机。而V3主要是出现在一些摩托车上，V5据说在上一代大众高尔夫上有使用。而V16则在一些豪华的老爷车上可以找到。
第一章发动机的性能 1.简述发动机的实际工作循环过程。 1）进气过程：为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度。压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。3）燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后。作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多，靠近上止点，热效率越高。4)膨胀过程：此时，进排气门均关闭，高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。（5）排气过程：当膨胀过程接近终了时，排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。 3.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？ 提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。提高工质的绝热指数κ可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。⑷加强燃烧室气流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。 ⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。⑹采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。 4.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？ 答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。 5.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？ 答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。强化系数PmeCm. 6.总结提高发动机动力性能和经济性能的基本途径。 ①增大气缸直径，增加气缸数②增压技术③合理组织燃烧过程④提高充量系数⑤提高转速⑥提高机械效率⑦用二冲程提高升功率。 7.什么是发动机的平均有效压力、油耗率、有效热效率？各有什么意 义？ 平均有效压力是指发动机单位气缸工作容积所作的有效功。平均有效压力是从最终发动机实际输出转矩的角度来评定气缸工作容积的利用率，是衡量发动机动力性能方面的一个很重要的指标。有效燃油消耗率是单位有效功的耗油量，通常以每千瓦小时有效功消耗的燃料量来表示。有效热效率是实际循环有效功与所消耗的燃料热量之比值。有效热效率和有效燃油消耗率是衡量发动机经济性的重要指标。
第2章内燃机的工作原理 2.1第二章说明 进入第二章（内燃机原理）之后专业性较强，都是一些原理性的东西，如四冲程、二冲程柴油机工作原理、四冲程、二冲程汽油机工作原理、增压柴油机特点、多缸柴油机的工作顺序等等。传统教学方式由于受到媒体的限制而无法把这些运动状态表示出来让学生直观地看到运动，而只能通过多张示意图来表示，而且也只能表示出几个状态来而根本无法将整个过程演示给学生看。本课件借助于现代计算机技术如，flash动画等形象生动的表现出了多种内燃机的工作过程，使学生在学习过程中一目了然，把孤立的信息变成了信息流，课件所传递的信息量大大增加。可以说第二章是flash在多媒体课件中应用的成功范例。如图2-3此图为flash制作点击各冲程可以看到冲程，虽然本课件开发才刚刚开始，但已经毫无疑问的想我们说明了多媒体教学的优势所在，但也正是由于课件的开发刚刚起步，各种媒体和信息的运用上还有不成熟的地方如在前两章中有许多图片信息运用不当造成有些版面较为混乱等等。这些将成为在夏季张开发过程中要尽量避免的。随着对软件运用的熟练、课件开发小组成员审美观点的提高这些将逐渐地被克服。 2.2 基本结构和主要名词及演示图片 2.2.1柴油机的主要机件和系统 四冲程柴油机的主要机件如图2-1所示。 1．固定机件：机座1，机体4，主轴承3， 汽缸盖7，汽缸套6等。 2．运动机件：曲轴13，连杆10，活塞8， 活塞销9，连杆螺栓11等。 3．配气机构：凸轮轴14，顶杆15，摇臂16，气阀机构（进气阀17、排气阀
18、气阀弹簧19）等。 @图2-1四冲程机的主要部件 4．燃油系统：喷油泵20，高压油管21，喷油器2等 5．辅助机件：进气管5和排器管12等 此外，对于整机而言，还有润滑，冷却，启动和控制等系统。 2.2.2内燃机的主要名词 (a)上止点（b）下止点 @@图2-2活塞位置 (图片说明：该图使用flash制作，在课件里可以运动可以清晰的表现出个冲程活塞运动情况) 小说明：以后的图片中图前标有“@@”为flash演示图 1．上止点：活塞距曲轴中心最远的位置如图2-2(a)。 2．下止点：活塞距曲轴中心最近的位置如图2-2(b)。 3．活塞冲程（S）：上、下止点间的距离。 4．压缩室容积（V c）：活塞位于上止点时，活塞顶部与缸盖间的容积，又称燃烧室容积。 5．汽缸工作容积（V n）：活塞上、下止点之间的容积称为一个汽缸的工作容积，它可以用气缸直径D(cm)由下式表示： Vn=[(Pai*D**2)/4]*S*(10**3) 式中S——活塞冲程（cm）。
一、内燃机的常用术语 1、上止点： 2、下止点： 3、活塞冲程： 4、气缸工作容积： 5、燃烧室容积： 6、气缸总容积： 7、压缩比： 图4.1-1 单缸内燃机结构简图 （a）活塞位于上止点；（b）活塞位于下止点 1-排气门；2-进气门；3-喷油器（或火花塞）；4-气缸体；5-活塞；6-活塞销；7-连杆；8-曲轴 二、内燃机的工作原理
（一）单缸四冲程柴油机的工作原理 四冲程内燃机是由进气、压缩、做功和排气四个冲程完成一个工作循环。 当排气冲程结束,活塞移到上止点时，曲轴共旋转多少度?。 四冲程内燃机每完成一个工作循环，其中只有一个是做功冲程，其余三个都是做功冲程的辅助冲程，是消耗动力的。由于曲轴在做功冲程时的转速大于其他三个冲程的转速，因此，单缸内燃机的工作不平稳。多缸内燃机就可以克服这个弊病，例如，四缸四冲程内燃机的一个工作循环中，每一冲程均有一个气缸为做功冲程，因此，曲轴旋转较均匀，内燃机工作也就较平稳。 四冲程汽油机的工作过程与四冲程柴油机相似，主要不同之处是：
（1）混合气形成方式不同：汽油机的汽油和空气在气缸外混合（喷油器根据电控单元的控制指令将适量的汽油喷入进气门前与空气形成可燃混合气，待进气冲程时，再将燃油混合气吸入气缸中），进气冲程进入气缸的是可燃混合气。而柴油机进气冲程进入气缸的是纯空气，柴油是在做功冲程开始阶段喷入气缸，在气缸内与空气混合。 （2）着火方式不同：汽油机用电火花点燃混合气，而柴油机是用将高压柴油喷入气缸内，靠高温气体加热自行着火燃烧。所以汽油机有点火系统，而柴油机则无点火系统。 二）单缸二冲程汽油机的工作原理 二冲程内燃机的工作过程和四冲程内燃机一样，也是由进气、压缩、做功、排气四个过程完成一个工作循环。但它的一个工作循环是在曲轴旋转一圈内完成的，也就是说在活塞的二个冲程内完成的，故称为二冲程内燃机
柱塞泵工作原理
斜盘式轴向柱塞泵的工作原理 柱塞装在柱塞泵缸体中，沿轴向圆周均匀分布。柱塞端部带有滑靴，由弹簧通过回程盘将其压紧在斜盘上，同时在弹簧力和工作油压力作用下，缸体被压向固定的配流盘。配流盘上有两个腰形配流窗和，一个与泵壳体的吸油口相连，称进油窗口；另一个壳体的排油口相连，称排油窗口。配流窗口之间的宽度应大于缸体底部通油口宽度，以防高低压腔串通。 轴向液压柱塞泵在工作中，主传动轴带动缸体转动。由于斜盘具有倾角，当柱塞泵缸体转动时柱塞就在缸体的柱塞孔内作往复运动，完成液压泵的吸油压油过程。 轴向柱塞泵工作原理 轴向柱塞泵工作原理 轴向柱塞泵中的柱塞是轴向排列的。当缸体轴线和传动轴轴线重合时，称为斜盘式轴向柱塞泵；当缸体轴线和传动轴轴线不在一条直线上，而成一个夹角γ时，称为斜轴式轴向柱塞泵。轴向柱塞泵具有结构紧凑，工作压力高，容易实现变量等优点。 图3.28a(动画）和图3.28b(动画）分别为斜盘式和斜轴式轴向柱塞泵的工作原理图。工作原理 斜盘式轴向柱塞泵由传动轴1带动缸体4旋转，斜盘2和配油盘5是固定不动的。柱塞3均布于缸体4内，柱塞的头部靠机械装置或在低压油作用下紧压在斜盘上。斜盘法线和缸体轴线的夹角为γ。当传动轴按图示方向旋转时，柱塞一方面随缸体转动，另一方面，在缸体内作往复运动。显然，柱塞相对缸体左移时工作容腔是压油状态，
油液经配油盘的吸油口a吸入；柱塞相对缸体右移时工作容腔是压油状态，油液从配油盘的压油口b压出。缸体每转一周，每个柱塞完成吸、压油一次。如果可以改变斜角γ的大小和方向，就能改变泵的排量和吸、压油的方向，此时即为双向变量轴向柱塞泵。 在图3.28b(动画）中，当传动轴1在电动机的带动下转动时，连杆2推动柱塞4在缸体3中作往复运动，同时连杆的侧面带动活塞连同缸体一同旋转。配油盘5是固定不动的。如果斜角度γ的大小和方向可以调节，就意味着可以改变泵的排量和吸、压油方向，此时的泵为双向变量轴向柱塞泵。 图3.28a 斜盘式 1－传动轴；2一斜盘；3一柱塞；4－缸体；5一配油盘
发动机工作原理教案 一、教学内容分析： 本节内容主要包括四冲程汽油发动机工作原理、四冲程柴油发动机工作原理和二冲程汽油机的工作原理。通过学习使学生对几种发动机的工作原理工作过程中的区别能够熟练掌握，学生清晰理解发动机的工作原理将为今后进行发动机故障诊断和拆修打下基础。 二、三维目标： 知识与技能： 1、掌握四冲程发动机的四个冲程； 2、掌握四冲程发动机和二冲程发动的基本工作原理； 3、理解四冲程汽油机和四冲程柴油机工作过程中的区别 过程与方法： 通过对四冲程发动机和二冲程发动机工作原理的讲解，并结合多媒体动画演示，使学生能够真正理解发动机的工作原理。 情感态度与价值观： 在工作原理掌握的基础上，能够分析四冲程汽油发动机工作过程中，各组成部分的工作状态和它们之间的相互工作关系，提高学生在学习专业课过程中分析问题的能力。 三、教学重点、难点: 1、教学重点：四冲程汽油发动机完成一个工作循环各行程的工作过程； 四冲程柴油发动机完成一个工作循环各行程的工作过程； 2、教学难点：四冲程汽油发动机各个工作行程的工作特点； 二冲程发动机各工作行程的工作特点。 四、教学方法：讲授法、讨论法、视频演示法 五、课时安排：2课时 六、教学过程： 第一课时 四冲程汽油发动机工作原理 新课导入： 展示一张四冲程汽油机结构图，通过提问的方式让学生们回 答各个部件的名称。 设计意图： 通过小组抢答的方式回忆上节课所学知识内容，即考查学生 对于基本知识结构的掌握程度，也为这节新内容做好铺垫，同时 使学生有学习的成就感，可以有效的激发学生探究的欲望，产生 对新课学习的兴趣。 讲授新课： 一、发动机的概念： 发动机是一种能够把一种形式的能量转化为机械能的机器， 通常是把化学能转化为机械能。
汽车各部位工作原理〖动画演示〗 汽车各部位工作原理：动画示范 一、差速器 差速器具有使发动机动力指向车轮，相当于车辆上的最终传动减速器，在变速器撞击车轮之前最后一次降低其旋转速度，在以不同的速度旋转期间向车轮传输动力（这是将它称为差速器的原因）。 本文将介绍汽车需要差速器的原因，以及差速器的作用和缺点。我们还将介绍几种防滑差速器，也称为限滑差速器。为什么需要差速器？车轮旋转的速度是不同的，尤其是转弯时。在以下动画中可以看到转弯时每个车轮行驶不同的距离，并且内侧车轮比外侧车轮行驶的距离短。由于速度等于行驶的路程除以通过这段路程所花费的时间，
因此行进路程较短的车轮行驶的速度就较低。同时请注意，前轮与后轮的行驶距离也不同。对于汽车上的非驱动轮（后轮驱动汽车的前轮或前轮驱动汽车的后轮），这并不是问题。因为在前轮和后轮之间没有连接，所以它们独立旋转。但是驱动轮被连接到一起，以便单个发动机和变速器可以同时使两个车轮转动。如果汽车没有差速器，车轮必须锁止在一起，以便以相同的速度旋转。这样汽车将不便于转弯——为了使汽车能够转弯，一个轮胎必须滑动。对于现代轮胎和混凝土路面，轮胎需要很大的动力才会滑动。此动力必须由轴从一个车轮传输到另一个车轮，这会在轴组件上形成很大的压力。什么是差速器？差速器是将发动机扭矩按两个方向分开的设备，可允许每次输出的扭矩以不同的速度旋转。
现在在所有汽车或卡车上都配备差速器，一些全轮驱动车辆上（全时四轮驱动）也配备差速器。这些全轮驱动车辆的每组驱动轮之间都需要一个差速器，并且在前轮和后轮之间也需要一个，因为在转弯时前轮行驶的距离与后轮不同。
中华玉米网：内燃机的基本工作原理是什么？ 内燃机的基本工作原理是利用燃料在气缸内燃烧产生的热能，通过受气体膨胀推动活塞移动，再经过；连杆传递到曲轴使其旋转做功。 内燃机在实际工作时，有热能到机械能的转变是无数次的连续转变，而每次能量转变，都必须经历进气、压缩、做功和排气四个过程。每进行一次进气、压缩、做功，排气叫做一个工作循环。若曲轴旋转两周，活塞经四个冲程完成一个工作循环的叫做四冲程内燃机；若曲轴转一圈，活塞只经过两个冲程就完成一个工作循环叫做二冲程内燃机。 1)四冲程柴油机的工作过程 四冲程柴油机的工作过程 (1)进气行程 进气行程是实现吸进新鲜空气的过程。靠飞轮旋转惯性的作用转动曲轴，将活塞由上止点位置逐渐拉向下止点。这时通过配气机构开启进气门、关闭排气门，随着活塞向下移动，气缸内的容积逐渐增大，产生真空吸力，新鲜空气不断地被吸入气缸。为了进气充足，进气门在上止点前开启，越过下止点后关闭。 (2)压缩行程 在飞轮带动下，曲轴继续旋转推动活塞由下止点向上止点运动，这时进、排气门都关闭。在活塞移动中气缸内的容积之间减小，而气体的压力和温度逐渐升高。当活塞移动到上止点时，气体压力可达2.9-4.4MPa，温度可达500-700℃，至此活塞移动了第二个行程，曲轴累计回转了一周，压缩行程终了。 (3)做功行程 当压缩行程接近终了时，进、排气门都继续关闭，喷油器开始向气缸内喷油。雾状柴油与高温高压空气混合形成可燃混合气而迅速自行着火燃烧，放出大量热能，使气缸内的气体受热发生猛烈膨胀，气体压力迅速增到5.9-8.8MPa温度可达1500-2000℃，从而产生很大的推力，迫使活塞从上止点向下止点运动，并通过连杆使曲轴旋转，向外输出功率。随着活塞向下止点运动，气缸内气体的压力和温度下降。至活塞移动到下止点，曲轴累计回转了一圈半，做功行程结束。 (4)排气行程 由飞轮带动，曲轴继续旋转，活塞由下止点移向上止点，通过配气机构开启开启排气门，气缸中燃烧的废气被向上运动的活塞挤压，经排气门排出气缸，排气温度可达300-500℃，压力为0.10-0.12MPa。活塞到达上止点时，排气行程结束。为减少排气阻力，并使废气排得干净，排气门在下止点前来气，上止点后关闭。 上述四个行程完成后，即完成一个工作循环。当活塞再次从上止点移向下止点时，又开始了第二个工作循环，这样周而复始，柴油机连续运转，不断向外输出动力，在一个工作循环中曲轴回转了两圈，活塞经过了四个行程，所以称这种柴油机为四冲程柴油机。 2)二冲程汽油机工作过程 二冲程汽油机的工作循环，是活塞在气缸内上、下止点间运行两次，曲轴旋转一周的时间内完成的。二冲程汽油机的工作循环虽然包括：进气、压缩、做功、排气等过程，但不像四冲程柴油机那样界线分明地截然分开，而是在两个行程中交替出现这些过程的。 一般二冲程汽油机没有前面所介绍的那样进、排气门，而是在气缸壁上开有进气口、排气口和扫气口。它们随着活塞上下移动在一定时刻没被遮蔽或露出，以进行进气和排气，此外曲轴箱是封闭的。在了解它的工作过程时，不但注意气缸内的工作情况，同时要注意曲轴箱的工作情况。 第一行程。活塞由下止点移动，在关闭扫气口和排气口后，气缸内可燃混合气受到压缩。与此同时，曲轴箱内由于产生真空，当进气口被打开时，从进气口吸入混合气，活塞继续上
