河北工程大学机械原理内燃机课程设计郑新波.doc

机械原理课程设计
任务说明书
指导教师 郝爱云
班 级 10级机制十班
姓 名 郑新波
学 号 100201028
目 录
第1章 设计要求
1。1 设计题目…………………………………………………(1）
1。2 机构示意图………………………………………………(1）
1.3 原始数据…………………………………………………(1)
第2章 齿轮机构传动设计
2。1机构传动比………………………………………………（2)
2。2齿轮变位系数的选择……………………………………（2）
2。3齿轮基本参数的计算……………………………………(2)
2.4主要计算结果……………………………………………(5）
第3章 连杆机构设计和运动分析
3。1杆件尺寸确定……………………………………………(6）
3。2解析法分析机构运动……………………………………（6）
3 .3图解法分析机构的三个瞬时位置………………………（7)
第4章 凸轮机构设计
4。1解析法分析凸轮运动……………………………………（9)
4。2解析法求凸轮理论轮廓曲线……………………………(10）
4.3解析法求凸轮实际轮廓曲线……………………………(11）
附录A：理论轮廓线坐标程序
附录B:实际轮廓数据：
附录C:电算源程序(MATLAB)
附录D：滑块、凸轮运动曲线图
附件E:图解法分析连杆机构
附件F：图解法分析凸轮轮廓曲线
第1章 设计要求
1。1 设计题目
内燃机机构设计及其运动分析
1.2 机构示意图
该机构由气缸（机架）中活塞（滑块B）驱动曲柄，曲柄轴上固联有齿轮1，通过齿轮2驱动凸轮上齿轮3,凸轮控制配气阀推杆运动。
1.3 原始数据
方案号：7
活塞冲程H：245mm 齿轮转速：650rpm
齿轮：26 齿轮:14 齿轮：46 模数m:4mm
距离：65mm 距离：110mm 基圆半径:35mm
升程角\deg：65 远休止角\deg： 20 回程角\deg:55
近休止角\deg： 220 汽阀冲程h:10mm
齿轮参数：压力角，齿顶高系数顶隙系数。气阀推杆运动规律：升程和回程均为简谐运动。
第2章 齿轮机构传动设计
2。1机构传动比
2.2齿轮变位系数的选择
由于齿轮2的齿数为14，小于标准齿轮不发生根切的最少齿数17， 因此需要变位。
取,
2。3齿轮基本参数的计算
啮合角
标准中心距
实际中心距
中心距变位系数
齿高变动系数
分度圆半径与节圆半径相等
基圆半径
分度圆的齿厚
齿顶圆半径
齿根圆半径
齿顶圆上的压力角
重合度
小齿轮(齿轮2)的齿顶厚
2。4主要计算结果
计算项目
计算结果
计算项目
计算结果

－0。54

－3.29

1.78

32。17mm

0

95.46mm

0。17647

47mm

0

47.412mm

52mm

87mm

28mm

92mm

48.864mm

26。311mm

1.46

86.452mm

1.35

55。46mm

3.01
第3章 连杆机构设计和运动分析
s

L1
O1
A
B
L2

3。1杆件尺寸确定
由于活塞的冲程H=245mm，偏心距e=0
则:O1A=122。5mm，取 AB=2O1A=245mm
3.2解析法分析机构运动
（1）位移：（其中l为122.5mm）
（2）速度：对上式求导得
（)
（3）加速度 对上式求导得
3。3图解法分析机构的三个瞬时位置
（见附录）
第4章 凸轮机构设计
4.1解析法分析凸轮运动
推程时
回程时
（1）推程：
(2)远休：
(3）回程：
（4）近休止：
；
4.2解析法求凸轮理论轮廓曲线
滚子半径取 5 mm
滚子中心处于B点的直角坐标
其中e=0，r0=35mm，=35mm
（1)推程：
(2）远休：
（3）回程:
(4）近休止：
4。3实际轮廓曲线的计算
(1）推程：
(2)远休：
（3)回程：
（4）近休止时即时
理论轮廓数据:
x 0 —3。0681 —6.2155 -9。5053 —12.9704 —16。6040 —20.3558
Y 35.0000 35。0686 35。2499 35.4743 35。6359 35。6074 35.2573
-24。1344 -27.8162 —31.2586 —34.3168 —36。8618 -38。9711 -40.6003
34。4675 33。1500 31。2586 28.7953 25。8109 22。5000 18。9322
-41。5403 —41.7998 —41.4378 -40。5567 —39.2884 —37.7786 -36.1678
15.1194 11.2002 7.3066 3.5482 0.0000 -3.3052 -6。3774
— 34.5741 —33。0796 -31。7208 —30。3109 -28.6703 -26。8116 —24。7487
-9.2641 -12.0400 —14。7916 -17.5000 -20。0752 —22.4976 —24.7487
—22。4976 -20。0752 -17.5000 —14.7916 —11.9707 -9.0587 -6.0777
-26。8116 -28。6703 -30.3109 —31。7208 —32。8892 —33。8074 —34。4683
—3。0505 -0.0000 3.0505 6.0777 9.0587 11。9707 14.7916
-34.8668 —35。0000 —34.8668 —34。4683 -33。8074 —32。8892 -31。7208
17.5000 20.0752 22。4976 24。7487 26.8116 28.6703 30.3109
-30.3109 —28。6703 -26。8116 —24。7487 -22.4976 —20。0752 —17。5000
31.7208 32.8892 33。8074 34.4683 34.8668 35。0000 34。8668
—14.7916 —11。9707 -9。0587 -6。0777 -3.0505 —0。0000 3。0505
34。4683 33.8074 32。8892 31。7208 30.3109 28。6703 26。8116
6.0777 9。0587 11.9707 14。7916 17.5000 20.0752 22.4976
24。7487 22。4976 20。0752 17.5000 14.7916 11.9707 9。0587
24.7487 26。8116 28.6703 30.3109 31。7208 32。8892 33。8074
6.0777 3。0505 0
34。4683 34。8668 35。0000
实际轮廓数据：
x 0 -3.2828 —6。5541 —9。8201 -13。0952 -16.3776 —19.6336
y 30。0000 30。0732 30。2614 30.4842 30。6375 30。6125 30。3097
-22.7967 —25.7784 —28。4856 —30.8358 -32。7661 -34。6410 —35。8762
29。6498 28。5841 27.0980 25.2061 22.9431 20。0000 17.2941
—36。5976 -36。8005 —36。5061 -35。7674 -34。6658 —33.3012 -31。7783
14.3646 11。2830 8.1302 4。9846 1。9057 —1。0797 -3.9831
-30。1961 —28.6429 -27.1892 —25。9808 —24.5746 -22.9813 —21。2132
-6.8490 —9.7342 -12。6785 -15。0000 —17.2073 —19.2836 -21。2132
—19。2836 —17.2073 —15.0000 —12.6785 —10。2606 —7。7646 —5.2094
—22。9813 —24.5746 —25.9808 -27。1892 —28.1908 —28。9778 -29.5442
-2。6147 —0.0000 2。6147 5.2094 7。7646 10.2606 12。6785
—29.8858 —30.0000 —29.8858 -29。5442 -28.9778 -28.1908 —27.1892
15.0000 17.2073 19。2836 21。2132 22。9813 24。5746 25。9808
-25.9808 —24.5746 -22.9813 —21.2132 —19.2836 —17.2073 —15。0000
27。1892 28。1908 28。9778 29。5442 29。8858 30。0000 29.8858
—12.6785 —10。2606 —7。7646 —5.2094 —2.6147 —0。0000 2.6147
29。5442 28.9778 28。1908 27.1892 25.9808 24.5746 22。9813
5。2094 7。7646 10.2606 12。6785 15。0000 17.2073 19。2836
21。2132 19。2836 17.2073 15.0000 12.6785 10。2606 7。7646
21。2132 22。9813 24.5746 25。9808 27。1892 28.1908 28.9778
5.2094 2。6147 —0。0000
29。5442 29.8858 30。0000
附 录 A
电算源程序(MATLAB)
1)滑块机构的位移程序
x=[0：0.1:360];
s=107。5*cos（x*pi/180)+107。5*sqrt（4—(sin（x＊pi/180)).^2)；
plot(x，s）;
2）滑块机构的速度程序
x=［0：0.01:360]；
v=0—107。5＊68。0333333*（sin(x＊pi/180）+0。5*sin(2＊x*pi/180))./sqrt(4—(sin（x＊pi/180））。^2）;
plot(x,v）;
3）滑块机构的加速度程序
x=［0：0.001:360］；
y1=cos（2*x＊pi/180)；
y2=4—(sin(x＊pi/180））。^2 ;
y3=(sin(2*x＊pi/180））.^2；
y4=y2。^1。5；
y=0—107。5*68.03333^2＊（cos（x＊pi/180)+(y1。*y2—0。25*y3）./y4）；
plot（x,y）；
4)凸轮滚子中心位移程序
x=［0:0.0001:150]；
a=5＊(1—cos（pi*x/65)）。*(0<x＆x〈65)；
b=0＊（65<x&x<85）;
c=5＊（1+cos(pi*（x—85）/65））.*(85〈x&x〈140)；
d=0*(140<x&x〈360）；
y=a+b+c+d;
plot(x，y）;
5）凸轮滚子中心速度程序
x=［0：0。0001：150];
a=476。7＊sin（pi＊x/65）.*（0<x＆x〈65）;
b=0＊(65<x&x〈85);
c=476。7＊sin（pi＊（x—85)/65）。＊(85〈x＆x〈140)；
d=0＊（140<x＆x〈360)；
v=a+b+c+d；
plot（x,v);
6)凸轮滚子中心加速度程序
x=［0:0.0001:150］；
a=51538。7＊cos(pi*x/65）。＊(0〈x&x<65）；
b=0＊（65<x&x〈85)；
c=0—51538.7*cos(pi＊(x—85)/65).*（85〈x&x〈140);
d=0*（140〈x&x<360）;
y=a+b+c+d；
plot(x,y）;
（7）凸轮理论和实际轮廓曲线程序
z=[0:0。0001：360]；
a=sin（z*pi/180);
b=cos（z*pi/180);
x1=(0—40+5＊cos（pi＊z/65））.＊a.＊（0〈=z＆z<65)；
y1=（40—5*cos（pi*z/65）)。＊b。*(0<=z＆z〈65);
x2=0—45*a.*（65〈=z&z<85)；
y2=45*b.＊(65<=z＆z<85);
x3=(0—40—5＊cos（pi＊(z-85)/65））。＊a.*(85<=z&z〈140）；
y3=（40+5*cos（pi*(z—85)/65）)。*b。＊(85〈=z＆z<140);
x4=0—35＊a.＊（140<=z＆z<360)；
y4=35＊b。*（140〈=z＆z〈=360)；
x=x1+x2+x3+x4;
y=y1+y2+y3+y4；
plot（x，y)；
hold on；
dx1=(（0-40+5＊cos（pi＊z/65）).＊b-180＊5*sin(pi*z/65)。*a/65）。＊(0<=z&z<65);
dy1=（（0-40+5*cos(pi＊z/65））.*a+180*5＊sin（pi＊z/65)。*b/65).＊(0〈=z＆z〈65)；
dx2=（0—45＊b）.*（ 65〈=z＆z〈85)；
dy2=（0-45*a）。＊( 65〈=z&z<85）;
dx3=（(0—40-5＊cos（pi＊(z-85)/65）)。＊b+180*5＊sin(pi＊（z—85）/65)。＊a/65）.＊（85<=z&z〈140）；
dy3=(（0-40-5＊cos(pi＊(z-85）/65)）。*a—180＊5*sin（pi＊（z-85)/65).＊b/65）。*（85〈=z&z〈140）；
dx4=（0-35＊b)。＊(140〈=z&z<=360);
dy4=(0-35＊a).*（140〈=z＆z<=360);
xx=x-5＊(dy1./sqrt（(dx1+0。000001)。^2+(dy1+0。000001）。^2)+dy2./sqrt(（dx2+0。000001).^2+（dy2+0.000001）。^2）+dy3./sqrt((dx3+0.000001)。^2+(dy3+0。000001)。^2）+dy4。/sqrt((dx4+0.000001）。^2+（dy4+0。000001).^2));
yy=y+5＊（dx1。/sqrt((dx1+0.000001）.^2+（dy1+0。000001)。^2)+dx2./sqrt（（dx2+0.000001）.^2+（dy2+0.000001)。^2）+dx3。/sqrt((dx3+0。000001）.^2+(dy3+0。000001）.^2)+dx4./sqrt(（dx4+0。000001）.^2+（dy4+0.000001).^2));
plot（xx，yy)；
参 考 文 献
1。朱如鹏《机械原理》南京航空航天大学
2。孙祥，徐流美,吴清 《 MATLAB7.0基础教程》 清华大学出版社
3。孙宁 《机械原理总复习》 上海交大出版社出版社
7
245
0
650
26
14
46
4
65
110
0
35
65
20
55
220
10

8