1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院 0008301 班 010811011 學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)者陳炎指導(dǎo)教師陸俊華2010年5月30日目錄第1章設(shè)計(jì)要求1.1設(shè)計(jì)題目（2）1.2 機(jī)構(gòu)示意圖 （2）(3)1.3 原始數(shù)據(jù)第 2章 齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)設(shè)計(jì)2.1機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 (4)2.2 齒輪變位系數(shù)的選擇(4)2.3 齒輪基本參數(shù)的計(jì)算 (4)2.4 主要計(jì)算結(jié)果(9)第 3章連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析3.1 桿件尺寸確定 (10)3.2 解析法分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) (10)3 .3 圖解法分析機(jī)構(gòu)的三個(gè)瞬時(shí)位置 (12)第 4 章 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 解析法分析凸輪運(yùn)動(dòng) (1

2、3)4.2 解析法求凸輪理論輪廓曲線(16)4.3解析法求凸輪實(shí)際輪廓曲線(18)附錄A電算源程序（MATLAB附錄B圖解法分析連桿機(jī)構(gòu)附錄C圖解法分析凸輪輪廓曲線 參考文獻(xiàn)第1章設(shè)計(jì)要求1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)燃1.2 機(jī)構(gòu)題目機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析示意圖該機(jī)構(gòu)由氣缸（機(jī)架）中活塞（滑塊 B）驅(qū)動(dòng)曲柄“廠，曲柄軸上固聯(lián)有齒輪1,通過齒輪2驅(qū)動(dòng)凸輪上齒輪3,凸 輪控制配氣閥推桿運(yùn)動(dòng)。1.3 原始數(shù)據(jù) 方案號(hào)：一活塞沖程 H：215mm 齒輪轉(zhuǎn)速 錯(cuò)誤! 未找到引用源。 :650rpm齒輪錯(cuò)誤! 未找到引用源。 :20 齒輪錯(cuò)誤! 未找到引用源。 :15 齒輪錯(cuò)誤! 未找到引用源。 :40 模數(shù) m:4m

3、m 距離錯(cuò)誤! 未找到引用源。 :70mm 距離錯(cuò)誤! 未找到引用源。 :110mm 基圓半徑 錯(cuò)誤! 未找到引用源。 :35mm 升程角 錯(cuò)誤! 未找到引用源。 deg：55 遠(yuǎn)休止角 錯(cuò)誤! 未找到引用源。 deg ：5 回程角 錯(cuò)誤!未找到引用源。 deg ：55近休止角 錯(cuò)誤! 未找到引用源。 deg ：245汽閥沖程 h：10mm齒輪參數(shù)：壓力角 錯(cuò)誤!未找到引用源。，齒頂高系數(shù) 錯(cuò)誤! 未找到引用源。 頂隙系數(shù) 錯(cuò)誤! 未找到引用源。氣 閥推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律：升程和回程均為簡諧運(yùn)動(dòng)。第2章齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)設(shè)計(jì)2.1機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i12i231z150.752Z1202z402.673Z215i1

4、2i13I 232.2齒輪變位系數(shù)的選擇由于齒輪2的齒數(shù)為15,小于標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)17，因此需要變位X217 z17*ha17 15170.11765取 x10,x20.11765， x302.3齒輪基本參數(shù)的計(jì)算嚙合角inv 122 tan (捲x2)丄 2 invZ1z22tan20o 0.1176520 15in v20。1221。inv 232ta n (x2 x3)Z2 Z3inv2ta n20。0.1176515 40in v20。標(biāo)準(zhǔn)中心距2320.65。1a12 r2A?mz2wa231Z31 4(20 15)70m z221 4(15 40) 110實(shí)際中心距a

5、2 cos 12 a cosa12a cos70cos20°70.458 mmcos 12cos21°a23cos 23 acosa23a cos110cos20o110.46 mmcos 23cos20.65°中心距變位系數(shù)ymy1270.458 70 0.1146m4y12X1X2y12y23X2X3y23y23%2齒高變動(dòng)系數(shù) y923 923110.46 110 0.11580.11765 0.11460.11765 0.11580.0030.00185分度圓半徑與節(jié)圓半徑相等Y120.003z1m8022z2m6022zsm1602240 mm30 mm

6、80 mm2基圓半徑rb1ri cos2040cos2037.588mmrb2r2 cos2030cos2028.191mmrb3r3cos2080cos2075.175mm分度圓的齒厚m 一4Si22x1mta n2m22x2mta n42S3m22x3mta n42齒頂圓半徑6.282 0.11765 tan20 6.626.28ra1ri(: ha xiy)m (號(hào) 1 0.003) 4 43.988mmra2“ ha2(:ha X2ra33 ha3y)m (15 1 0.11765 0.003) 4 34.46mm齒根圓半徑f1haX3y)40 1 0.003) 4 83.99mmZl

7、2*ha(10 1 1*0.25) 4 35mmrf2z2 2ha 2c 2x mrf 3(15 2 2 0.25 2 0.11765) 4 50.94mmZ3 ha c m2 a(20 1 1 0.25) 4 75mma1arccos(r1cos )ra1/40cos20° arccos()43.987531.29°a2a3r2cosarccos(ra2arccos(3)34.4597435.10°r3 cosarccos(a380 cos20°、 arccos()83.987726.48°齒頂圓上的壓力角重合度12zi(tan ai tan

8、 代)z2(tan a2 tan Q2120(tan31.29° tan21°) 15(tan35.10° tan21°)21.47123 z3(tan a3 tan 23) z2(tan a2 tan 23)140(tan2648 tan20.65) 15tan35.10° tan20.655)1.55小齒輪(齒輪2)的齒頂厚S S2ra2/r2 2r2 inv a2 inv34 4586.622 34.458(inv35.10° inv20°)302.4 0.4m2.4主要計(jì)算結(jié)果計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算結(jié)果計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算結(jié)果123_

9、4238_313234.46mmXi083.99mmX20.1176535mmX30全50.94mm斤40 mmrh75mm30mm%31.2980 mm35.1037.558 mm26.4828.191mm£131.4775.1754mmS23i1.5543.988mmsa2.4第3章連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析3.1桿件尺寸確定由于活塞的沖程H=215mm偏心距e=0則：7取錯(cuò)誤！未找到引用源3.2解析法分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)(1)位移:錯(cuò)誤!未找到引用源。（其中l(wèi)為 107.5mm)(2)速度對上式求導(dǎo)得I sinI sin 24 sin2詈Ss)(3)加速度對上式求導(dǎo)得4eoff2cj?(4

10、 5inz) &曲 2<p a = (Icostp +174(4 - sin2(p)32MLMJ.'hi IGOO1502CI025Q30035D4HQ4x 10滑塊速度圏:|:|4503 O30502eg o/d 20Woo50o 啟.64.2O.2/.6.8J a oo.oi-r-0-0L3.3圖解法分析機(jī)構(gòu)的三個(gè)瞬時(shí)位置（見附錄）第4章凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1解析法分析凸輪運(yùn)動(dòng)2 022h cos0,推程時(shí)1 cos2hsin回程時(shí)h1cos00,h .sin 一2 oo2 2h2 cos2 o2cos 05(1 cos ) mm55h sin一2 0 0180534.0

11、2sin 5555557sin mm/s552 2hacos2 0 05 3.142 34.022551803.14cos5561981cos55mm/s2遠(yuǎn)休：55,60s = h v = 0 a = 0(3)回程：錯(cuò)誤!未找到引用源1 + cm(s-eo1*)ool + cosC6-600mm180vhsin (60 )534.02sin(60 )005555557sinmm/s55h5 3.142 34.022acos (60 )cos-(2 00色 3.145560 )180261981cos mm/s55(4)近休止：0,55m600nu甫度制eg4.2解析法求凸輪理論輪廓曲線滾子半

12、徑取5 mm滾子中心處于B點(diǎn)的直角坐標(biāo)x (So s)si necosy (s0 s) cosesin其中 e=0, rb =35mm s。Jr： e2 =35mm(1)推程：0,55sin6x (幣 + 町咼3 35 + S 5 cas- 8=(40 + 5 cos 養(yǎng) 5)sin655. 7TF = Ob + scos8 = (40 5 cos 3)cos555(2)遠(yuǎn)休:55,60x = 0 + s)si7i5 = 45stntfy = (?b -F s)cos6 = 45 cosS(3)回程：錯(cuò)誤!未找到引用源x = 一仏 + 町 smS = 40 Seos西60°)55 n

13、y 二気 + s)cos8 - 40 + 5cos (S 60°)cos6 55近休止：0,55x (7q + s)stn£ 35sin6y =(陽十 s)cosS = 35cos64.3實(shí)際輪廓曲線的計(jì)算(1)推程:0,55dxd6窖=_(卸-5週知)M +180 x 5 7Tsin 5cos65555遠(yuǎn)休:55,60/71 、180 X 5 7T55=H0 + 5cOS555)COSfi55Sin555sinSdx=45 cojiSd6(3)回程：錯(cuò)誤!未找到引用源。dx=40 5 cosd640 5cos (60 ) cos55180 5sin (60) sin555

14、5dy d180 5405cos55(60) sin5sin55(60)cos近休止時(shí)即錯(cuò)誤！未找到引用源。時(shí)理論輪廓數(shù)據(jù)：x 0 -3.0681 -6.2155 -9.5053 -12.9704 -16.6040 -20.3558Y 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 -40.600334.4675 33.1500 31.2586 28.7953 25.8109 22.5000 18.9322-41.5403 -

15、41.7998 -41.4378 -40.5567 -39.2884 -37.7786 -36.167815.1194 11.20027.30663.54820.0000 -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 -28.670

16、3 -30.3109 -31.7208 -32.8892 -33.8074 -34.4683-3.0505 -0.00003.05056.07779.0587 11.9707 14.7916-34.8668 -35.0000 -34.8668 -34.4683 -33.8074 -32.8892 -31.720817.5000 20.075222.4976 24.7487 26.8116 28.670330.3109-30.3109 -28.6703 -26.8116 -24.7487 -22.4976 -20.0752 -17.500031.7208 32.889233.807434.468

17、3 34.8668 35.000034.8668-14.7916 -11.9707 -9.0587-6.0777-3.0505-0.00003.050534.4683 33.8074 32.889231.720830.3109 28.6703 26.81166.07779.0587 11.9707 14.7916 17.5000 20.0752 22.497624.748722.4976 20.0752 17.5000 14.7916 11.97079.058724.7487 26.811628.6703 30.3109 31.7208 32.8892 33.80746.07773.05050

18、34.4683 34.8668 35.0000實(shí)際輪廓數(shù)據(jù):x 0 -3.2828 -6.5541 -9.8201 -13.0952 -16.3776 -19.6336y 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 -35.876229.6498 28.5841 27.0980 25.2061 22.9431 20.0000 17.2941-36.5976 -36.8005 -36.506114.3646 11.2830

19、8.1302-35.7674 -34.6658 -33.3012 -31.77834.98461.9057 -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.

20、9778 -29.5442-2.6147 -0.00002.61475.20947.7646 10.2606 12.6785-29.8858 -30.0000 -29.8858 -29.5442 -28.9778 -28.1908 -27.189215.0000 17.2073 19.2836 21.2132 22.9813 24.5746 25.9808-25.9808 -24.5746 -22.9813 -21.2132 -19.2836 -17.2073 -15.000027.1892 28.1908 28.9778 29.5442 29.8858 30.0000 29.8858-12.

21、6785 -10.2606 -7.7646 -5.2094 -2.6147 -0.0000 2.614729.544228.977828.190827.189225.980824.574622.98135.2094 7.7646 10.2606 12.6785 15.0000 17.2073 19.283621.213219.283617.207315.000012.678510.26067.764621.213222.981324.574625.980827.189228.190828.97785.20942.6147 -0.000029.544229.885830.0000電算源程序 (M

22、ATLAB)1) 滑塊機(jī)構(gòu)的位移程序x=0:0.1:360;s=107.5*cos(x*pi/180)+107.5*sqrt(4-(si n(x*pi/180).A2);plot(x,s);2) 滑塊機(jī)構(gòu)的速度程序x=0:0.01:360;A2); plot(x,v);3) 滑塊機(jī)構(gòu)的加速度程序x=0:0.001:360;y1=cos(2*x*pi/180);y2=4-(sin(x*pi/180).A2 :y3=(sin(2*x*pi/180).A2;y4=y2.A1.5;A2*(cos(x*pi/180)+(y1.*y2-0.25*y3)./y4);Plot(x,y);4) 凸輪滾子中心位移

23、程序x=0:0.0001:150;a=5*(1-cos(pi*x/55).*(0<x&x<55);b=0*(55<x&x<60);c=5*(1 +cos(pi*(x-60)/55).*(60<x&x<115);d=0*(115<x&x<150);y=a+b+c+d;Plot(x,y);5) 凸輪滾子中心速度程序x=0:0.0001:150;a=557*sin(pi*x/55).*(0<x&x<55);b=0*(55<x&x<60);c=557*sin(pi*(x-60)/55

24、).*(60<x&x<115);d=0*(115<x&x<150);v=a+b+c+d;plot(x,v);6) 凸輪滾子中心加速度程序x=0:0.0001:150;a=61981 *cos(pi*x/55). *(0<x&x<55): b=0*(55<x&x<60);c=0-61981*cos(pi*(x-60)/55).*(60<x&x<115);d=0*(115<x&x<150);y=a+b+c+d;Plot(x,y);(7)凸輪理論和實(shí)際輪廓曲線程序z=0:0.000

25、1:360;a=sin(z*pi/180);b=cos(z*pi/180);x1=(0-40+5*cos(pi*z/55).*a.*(0<=z&z<55);y1=(40-5*cos(pi*z/55).*b.*(0<=z&z<55);x2=0-45*a.*(55<=z&z<60);y2=45*b.*(55<=z&z<60);x3=(0-40-5*cos(pi*(z-60)/55).*a.*(60<=z&z<115);y3=(40+5*cos(pi*(z-60)/55).*b.*(60<=z&z<115);x4=0-35*a.*(115<=z&z<360);y4=35*b.*(115<=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/55).*b-180*5*sin(pi*z/55).*a/55).*(0<=z&z<55);dy1=(0-40+5*cos(