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机械原理小论文题目：内燃机与蒸汽机学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：陈新杰学号燃机与蒸汽机1 引言1765年，瓦特发明了蒸汽机，拉开了第一次工业革命的序幕，蒸汽机给人类带来了强大的动力，各种有动力驱动的产业机械，如纺织机、车床等相继出现。时隔一个世纪，内燃机的问世掀起了第二次工业革命浪潮，电力代替了蒸汽。到今天，内燃机已成为现代机械化、自动化工业生产的主力军。动力的变革推动了机械的飞速发展和广泛应用。下面主要是从机械方面来简单介绍一下这两个划时代的伟大发明。2 内燃机2.1 内燃机的结构及运动内燃机是燃料和空气的混合物在发动机内部燃烧并且放出热能而做功的原动机，实现将热能转变为机械能。内燃机根据活塞的运动方式,可分为往复活塞式内燃机和旋转活塞式内燃机。内燃机结构包括以下几个部分：?主要由汽缸体、曲轴箱、油底壳、气缸盖和气缸垫等零件组成的机体；曲柄连杆机构?；?配气机构；进、排气系统；燃料供给系统；?冷却系统?；润滑系统；点火系统?；启动系统。下面主要介绍内燃机的机械部分的结构及原理。图1 内燃机结构简图1是大齿轮，2是小齿轮，3是连杆，4是曲轴，5是凸轮轴，6、7是阀门推杆，8是活塞，9是汽缸体。如图1所示的内燃机为单缸内燃机，它的主体结构是由汽缸体、活塞、连杆和曲柄所组成的曲柄滑块机构。在燃气压力的作用下，活塞首先运动，然后通过连杆使曲柄输出回转运动；而为了控制进气和排气，由固连于曲轴的小齿轮带动固连于凸轮轴上的大齿轮使凸轮轴回转，再由凸轮轴上的两个凸轮分别推动两根推杆，以控制进气阀和排气阀[1]。FDG24BA9C3E156，7图2 内燃机机构运动简图以图1中的竖直平面为视图平面，选取一定的比例尺，绘出图示内燃机机构运动简图，如图2。A、B、C、E为转动副，D、G为移动副，F为点面接触高副。2.2 内燃机的工作过程图3 内燃机活塞位于上、下止点示意图图3表示当曲轴旋转时活塞在气缸内的两个极限位置。以下为有关内燃机的基本概念：1）上止点：活塞能到达的最高位置；2）下止点：活塞能到达的最低位置；3）活塞行程:：上下止点间的距离称为活塞行程，简称“行程”。用符号S表示。曲轴每转动半周（即），相当于一个行程。若用符号r表示曲柄半径(即曲轴中心线到曲柄中心线的距离)，则即活塞行程等于两倍曲柄半径[2]。联系到机械原理课堂所学知识，内燃机工作过程可简化为我们熟悉的曲柄滑块运动，且为对心曲柄滑块运动，滑块（即活塞）为主动件、曲柄为从动件，当连杆与从动曲柄共线时，传动角，故上、下止点为死点。内燃机依靠运动件惯性闯过死点，使运动具有连续性。内燃机的工作循环，在四个活塞行程（即曲轴扭转两周）中完成的，称为四冲程内燃机。在两个活塞行程（即曲轴扭转一周）中完成的，称为二冲程内燃机。下面简要介绍以下四冲程内燃机的工作过程。第一行程——进气行程在进气行程开始时，进气门开启，排气门关闭，活塞从上止点向下止点移动。由于活塞的下行，活塞顶上部的气缸容积增大，气缸内压力降到小于外界大气压力，这时新鲜空气在内外压差的作用下被吸入气缸。当活塞移到下止点时，进气门关闭，进气过程结束。第二行程——压缩行程进气结束时，进排气门都关闭。当活塞依靠曲轴的惯性闯过死点，由下止点转向上止点移动时，就开始了压缩过程。这时，随着气缸容积的不断减小，气缸内的空气就受到压缩，其温度和湿度迅速升高，这就为柴油等燃料气缸内自行着火燃烧创造了充分的条件。第三行程——做功行程在压缩行程接近终了时，柴油这些燃料被喷入气缸，与高温高压的空气混合，并自行着火燃烧。由于进排气门均关闭，气缸内温度和压力急剧上升。高温高压气体膨胀推动活塞从上止点向下止点移动，带动曲轴旋转。这时燃料的热能转化为机械能，从而实现对外做功。第四行程——排气过程当做功行程结束，活塞到达下止点，排气门打开，曲轴靠惯性旋转而带动活塞从下止点向上止点移动，把膨胀后的气体从气缸中排出。活塞到达上止点时，排气门关闭，排气过程结束。至此一个工作循环完成，由活塞继续由上止点向下止点移动时，新的一轮循环开始。3 蒸汽机3.1 蒸汽机的结构及工作过程蒸汽机和内燃机都属于热机，是将热能转化为机械能的往复式机械。它需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头，石油，煤或天然气甚至垃圾作为热源，蒸汽膨胀推动活塞做功。如图3，蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成。汽缸和底座是静止部分。在蒸汽锅炉中，通过燃烧过程水沸腾为蒸汽。通过管道蒸汽被送到汽缸。阀门控制控制蒸汽到达汽缸的时间，经主汽阀和节流阀进入滑阀室，受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧，推动活塞运动。蒸汽在汽缸内推动活塞做功，冷却的蒸汽通过管道被引入冷凝器重新凝结为水。这个过程在蒸汽机运动时不断