河北工程大学机械基本知识内燃机教学规划郑新波

1、机械原理课程设计任务说明书指导教师班姓学郝爱云级，10级机制十班 名 郑新波号 100201028第1章设计要求1.1设计题目 1.2机构示意图1. 3原始数据第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2. 3齿轮基本参数的计算2. 4主要计算结果第3章连杆机构设计和运动分析3. 1杆件尺寸确定3. 2解析法分析机构运动 3 . 3图解法分析机构的三个瞬时位置第4章凸轮机构设计4.1解析法分析凸轮运动 4.2解析法求凸轮理论轮廓曲线4. 3解析法求凸轮实际轮廓曲线附录A： 附录B： 附录C： 附录D： 附件E： 附件F：理论轮廓线坐标程序 实际轮廓数据：电算源程序(MAT

2、LAB) 滑块、凸轮运动曲线图 图解法分析连杆机构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BIiXioi该机构rti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： 245nim齿轮转速错误!未找到引用源。：650rpm 齿轮错误!未找到引用源。：26齿轮错误!未找到引用源。：14齿轮错误!未找到引用源。：46模数m:4mm距离错误！未找到引用源。：65mm距离错误！未找到引用 源。：110mm基圆半径错误!未找到引用源0 :35mm

3、升程角错误!未找到引用源。deg： 65 远休止角错误!未找到 引用源O deg： 20回程角错误味找到引用源。deg： 55 近休止角错误味找到引用源O deg： 220 汽阀冲程h： 10mm 齿轮参数：压力角错误!未找到引用源。，齿顶高系数错误!未找 到引用源。顶隙系数错误!未找到引用源。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 "如"羞毘.54。-討 3.2923 =O Z213 ='12 xQ =1782. 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。X, >

4、; 二力；=1714 = 0.17647 17“17取坷=0,2 = 0.17647 , x,=Q2. 3齿轮基本参数的计算啮合角, 2tana(x, +也).2 tan 20" xO. 17647 .mva2 + inva =F mv20ZI + Z2对=20.33“26 + 14,2tanag +也).2 tan20° xO. 17647 .加陀23 = + inva =H inv20Z2 + Z3a；3 = 20.73"14 + 60标准中心距fl,2 =厂2 +'i = 2 加(Z2 + z,) = X 4(14 + 26) = 8023 =丫2

5、+'3 =朋"？ +Z3)= x4(14 + 46) = 120实际中心距6/j2 cosa,2 = a2 - cosa,a2 - cosa 80cos20" cc . /cGo = oO.l 69 mmcosa；2 COS2O.330a；3 cosa；3 - 023 - cosaU23-COSa心=2 s = 120cos20 二 120 569 mm i cosa；3 cos2073°中心距变位系数"=6Z + yma -a y m）b =组二处=8°69-80 = 0 04225 m4儿严fkz20.569-120 = 0 142

6、25m4比2 =（K + 兀2） - 必2 = 0.17647-0.04225 = 0.13422A 旳3 = （“2 + 兀3）尹23 = 07647- 0.14225 = 0.03422丫人畑312 齿高变动系数=2”2 = °13422分度圆半径与节圆半径相等z严10422Sm5622Z318422丫2 =52/nm28mm=92mm基圆半径如=q cos20° = 52xcos20 = 4&864mm %2 - /cos20° = 28xcos20 = 26.31 Imz?: %3 - cos20 = 92xcos20 = 86.452mm分度圆的

7、齿厚mn兀x4 / ccSy =h 2xmtana = 6.2812】27Z722TT X 4$2 =+tan a = - + 2x4x0.17647x tan 20° 二 6.797m c兀x4/ cc$3 =+ 2X3/77 tan a - = 6.28齿顶圆半径726=(+ h； + X| - Ay)m = (一 + 1-0.13422) x 4 二 55A6mm 22='2 + ha2714=(幺 + h； + 勺 一 Ay)w = ( + 1 + 0.176475 - 0.13422) x 4 二 321mm22746=(幺 + h； + 心 一 Ay) = ( +

8、 1-0.13422)x4 = 95.46mm22齿根圆半径(7、xm厶)= (13 1 1* 0.25) x4 = 47mmY门-(Z2 - 2/2； - 2c* + 2兀)X mZ3J *厂L= (14-2-2x0.25 + 2x0.17647)x4 = 47.412mmm厶/=(23 -1 -1X 0.25) x4 = 31mm齿顶圆上的压力角rcosQ、52cos20'c=arccosf ) = arccos) = 28.23cosaz;,55.46=arccos 丿=arccos严_ 35. ly232.17A cosa、92cos2(r、 “ cco=arc cos) =

9、arc cos) = 25.09Q95.46%3重合度612 = Zi(ttz/76Zj -tdna；2)+ Z2(tdnaa2 -MnaJIn= _26(tan28.23"-tan 20.33") + 15(tan35.13"-tan 20.33") 2龙= 1.46£迪= 匕3（伽3 1初；3）+ 乙2（伽2 一 tdna；3） '2龙= 40(tan25.09° - tan 20.73°) + 15(tan35.13° - tan20.73") Ik= 1.35小齿轮（齿轮2）的齿顶厚 s“

10、 = s讥J 5 - 2/；2(加皿边一加皿)32 17= 6.79 x-2x32.17(/z7v35.13"-znv20")28=3.01 > 0.4m2. 4主要计算结果计算项目计算结果计算项目计算结果，120. 54123-3.29131. 7832. lYmm0G.95.46mm0. 1764747mm047. 412ram£52mra87mm28mra%28.23°92mra%35.13。厂如48. 864nira%25.09。26. Sllmra231.4686. 452mm£231. 3555. 46mmSa3.01第3章

11、连杆机构设计和运动分析L23.1杆件尺寸确定 由于活塞的冲程H=245mm,偏心距e=0则：0E22.5晌取错误味找到引用源。3. 2解析法分析机构运动(1) 位移：错误!未找到引用源。(其中1为122. 5nim)v = - /sin0+/sill 2<pJ4 - siiFe(2) 速度：对上式求导得co( 3 = 2叭=2x兀X竺9 = 68rad/s )' 60(3) 加速度 对上式求导得4cos2(p(4 sm(p si7i2(p a = (Icosg) + Ix10滑块速度團50100150200250角度/deg300350400-460501001502002503

12、00350400角度/dog426山O 383. 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1-C0S-5( 、I爲Jr兀o)h .5 V Sin2戈兀Pha =cos2孟回程时h/ 71 c1 + cos2Uo丿s =Ticoh .<v =sin2% Tiorh/ 5 J/ %cos3o ,(1) 推程:1-COS3o兀3=5(1- cos 一 5) mm652佥也叫 g 罟x34.43sin存JI=476.7 sin d mm / s65cos 565兀廿hn 0 5x3.14 x34.43a = cos o =1.141802血671

13、= 51538.7 cos 565(2) 远休:65。，85。(3)回程:错误!未找到引用源。兀cos (5-85。 mm65jr1 +cos("85) =51 +6冗7118071瓯斶n評一 85。5佑X34畑性（.85。）= -476.7 sind mm / 3 657r(dha =ncos(5 85。)= 一5x3.14x34.4365 x31418071cos 9-85。)65冗= -51538.7 cos nvnls，65(4) 近休止： Je140360错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。；EUJ 會-°050100角度/ctegW987

14、6543215010050100角度/deg1504. 2解析法求凸轮理论轮廓曲线滚子半径取5 mm滚子中心处丁B点的直角坐标X = Go + s)sinS + wcos5> y = Go +s)cos5-0sin5 其中 e=0» ro=35nim» So JlV W =35mm(1)推程：6 W 0,65X = (7 + s)si7i5 = (35 + 5 5 cos6)sin6=(-40 + 5cos5)sm655TTX = a +s)sin5 = -(35 + 5-5cos 5)sin5 戈TT= (-40.5cos-)sin兀y = (g +$)cos5 =

15、 (40 - 5 cos 5) cos 565远休：e 65°,85°X = (Tq + s)sm6 = 45smy =(心 + s)cos5 = 45 cosS(3) 回程：错误!未找到引用源。71X - -(r +s)sin5 = -40-5 cos 一 (5-85°)sin 565兀y (7； +$)cos5 = 40+ 5 cos (5-85°)cos5 65(4)近休止： 5 4140360X = (Tq + s)sin6 = 35sm5y = % + s)cosS = 3 ScosS4. 3实际轮廓曲线的计算 推程：§ e 0,65

16、dx (" u 冗 a u 180x5 兀 u u=(_40 + 5cos J) cos Jsin J sin Jdd656565dy / " u 兀 C G 180x5 疗 u e = 1-40 + 5cos o) Sind hsin &osddS656565(2)远休： 5 e 65,85dx乔一45述6字=-45励5dS(3)回程.错误!未找到引用源。dx冗-40-5cos丝(6-85。)cosj +型0sin£(6-85)sin/656565d5JI4°+%F)sin匚型"sin0 - 85)cos56565(4) 近休止时即错

17、误!未找到引用源。时dx-=-35込5dy/dSJ(鼬+(鈿y= X一斥 J炒+(紗理论轮螂数据:X0-3. 0681-6.2155-9. 5053-12. 9704-16.6040-20. 3558Y 35.000035. 068635. 249935. 474335. 635935. 607435. 2573-24.1344-27. 8162-3L 2586-34.3168-36. 8618-3& 9711-40. 600334.467533. 150031.258628. 795325. 810922. 50001& 9322-IL 5403-41. 7998-41. 4

18、378-40. 5567-39.2884-37. 7786-36. 167815.1194IL 20027. 30663. 54820. 0000-3. 3052-6. 3774-34. 5741-33. 0796-3L 7208-30.31092& 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. 0777-26.8116-2& 6703-30.3109-3

19、1. 7208-32. 8892-33. 8074-34. 4683-3.0505-0. 00003. 05056. 07779. 058711.970714. 7916-34.8668-35. 0000-34.8668-34. 4683-33. 8074-32.8892-3L 720817. 500020.075222. 497624.748726.81162& 670330.3109-30.3109-2& 6703-26.8116-24.7487-22.4976-20. 0752-17.500031.720832. 889233. 807434. 468334. 86683

20、5. 000034. 8668-14.7916-1L 9707-9. 0587-6. 0777-3. 0505-0. 00003. 050534.468333. 807432.889231. 720830. 31092& 670326.81166. 07779. 058711.970714. 791617. 500020. 075222. 497624.748722. 497620.075217. 500014.791611.97079. 058724.748726.81162& 670330. 310931. 720832. 889233. 80746. 07773. 050

21、5034.468334. 866835.0000实际轮娜数据:0-3.2828-6. 5541-9.8201-13.0952-16. 3776-19.633630. 000030. 073230. 261430.484230.637530. 612530. 3097-22. 7967-25.7784-2& 4856-30. 8358-32. 7661-34.6410-35. 876229. 649828. 584127. 098025. 206122. 943120. 000017.2941-36.5976-36. 8005-36.5061-35. 7674-34.6658-33. 3

22、012-31.778314. 364611.2830& 13024. 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. 1892-28.1908-2& 9778-29.

23、 5442-2.6147-0. 00002.61475. 20947. 764610. 260612. 6785-29.8858-30. 0000-29. 8858-29.5442-28. 9778-28. 1908-27. 189215. 000017. 207319. 283621.213222. 981324. 574625. 9808-25. 9808-24.5746-22. 9813-21.2132-19.2836-17. 2073-15. 000027. 189228. 19082& 977829. 544229. 885830.000029. 8858Xy-12. 678

24、5-10. 2606-7. 7646-5. 2094-2. 6147-0. 00002.614729.544228. 97782& 190827. 189225. 980824. 574622. 98135. 20947. 764610. 260612. 678515. 000017.207319. 28362L213219. 283617.207315. 000012. 678510. 26067. 76462L213222. 981324.574625. 980827. 189228.19082& 97785. 20942.6147-0.000029.544229. 885

25、830.0000凸轮理论和实际伦鄆曲线附录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.iso)+0. 5*sin(2*s*pi/ISO). /sqrt(4-(sin(x*pi/180). *2 plot(X, V);3）滑块机构的加速度程序x=0:0001:360;yl=cos(2*x*pi/180)：y2=4-(sin(

26、x*pi/lS0). *2 ;y3=(sin(2*x*pi/180). *2：y4=y2.5：产0-107. 5*68. 03333*2*(cos(x*pi/lS0) + (yl. *y2-0. 25*y3) /y4); plot(x, y);4）凸轮滚子中心位移程序x=0:00001:150;a=5宅仃-cos(pi*x/65). *C0<x&x<65);b=0*(65x&x<85);c=5*Cl+cos(pi*(x-85)/65). *(85<x&x<140);d=0*C140<x&x<360);y=a+b+c+d;

27、plotCx, y);5）凸轮滚子中心速度程序x=0:00001:150;8=476. 7*sin(pi*x/65) *(0<x&x<65); b=0*(65x&x85);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=0:00001:150;a=5153& 7*cos (pi*x/65). *(0<s&x<65);b=0*(65x&x85);c=

28、0-5153& 7*cos(pi*(x-85)/65). *(85<x&x<140);d=0*C140<x&x<360);y=a+b+c+d;plot(x, y);(7)凸轮理论和实际伦廓曲线程序z=0:0, 0001:360;a=sin(z*pi/180);b=cos(z*pi/lS0);xl= (0-40+5*cos(pi*z/65). *a. *(0<=z&z<65);yl=(40-5*cos(pi*z/65). *b. *(0<=2&z<65);x2=0-45*a.*(65<=z&z&

29、lt;85);y2=45*b. *(65<=z&z<85);x3=(0-40-5*cos(pi*(2-85)/65). *a *C85<=z&z<140);y3=(40+5*cos(pi*(z-85)/65). *b *C85<=z&z<140);x4=0-35*a. *(140<=z&z<360);y4=35*b.*(140<=z&2<=360);x=xl+x2+x3+x4;y=yl+y2+y3+y4;plotCx, y);hold on;dxl=C(0-40+5*cosCpi*z/65). *bl80*5宜sin(pi*z/65) *a/65). *(0<=2&z<65); d5"l=C(0-40+5*cosCpi*z/65). *a-180*5*sin(p