机械原理内燃机课程设计报告书

机械原理课程设计说 明 书设计题目：燃机结构设计及其运动分析航空航天大学机电学院0008301班010811011学号设计者 炎指导教师 陆俊华2010年5月30日目 录第1章设计要求1.1 设计题目⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (2)1.2 示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (2). . .1.3 原始数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (3)第2章齿轮传动设计2.1传动比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (4)2.2 齿轮变位系数的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (4)2.3 齿轮基本参数的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (4)2.4 主要计算结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (9)第3章 连杆设计和运动分析3.1 杆件尺寸确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (10)3.2 解析法分析运动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (10)3.3 图解法分析的三个瞬时位置 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(12)第4章凸轮设计4.1 解析法分析凸轮运动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (13)4.2 解析法求凸轮理论轮廓曲线 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(16). . .4.3解析法求凸轮实际轮廓曲线 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (18)附录A电算源程序(MATLAB）附录B图解法分析连杆附录C图解法分析凸轮轮廓曲线参考文献第1章设计要求1.1设计题目燃机设计及其运动分析1.2示意图. . .该由气缸（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：一活塞冲程H：215mm 齿轮转速错误!未找到引用源。:650rpm齿轮错误!未找到引用源。:20 齿轮错误!未找到引用源。:15 齿轮错误!未找到引用源。:40 模数m:4mm距离错误!未找到引用源。:70mm 距离错误!未找到引用源。:110mm 基圆半径错误!未找到引用源。:35mm升程角错误!未找到引用源。\deg：55 远休止角错误!未找到引用源。\deg：5 回程角错误!未找到引用源。\deg：55近休止角错误!未找到引用源。\deg：245 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章齿轮传动设计2.1传动比i121z2150.752z120i232z3402.671532zi13i12i232. . .2.2齿轮变位系数的选择由于齿轮2的齿数为15，小于标准齿轮不发生根切的最少齿数17，因此需要变位。x217zha*17150.117651717取x10,x20.11765，x302.3齿轮基本参数的计算啮合角2tan(xx)2tan20o0.11765oinv1212invinv20z1z2152021oinv2tan(x2x3)2tan20o0.11765inv20o23z3inv1540z2标准中心距20.65o23. . .ar2r1mzz14(2015)701212212ar2r31mzz14(1540)110232232实际中心距a12cos12acosa12acos70cos20o70.458mmcos12cos21oa23cos23acosa23acos110cos20o110.46mmcos23cos20.65o中心距变位系数a a ym. . .aayma12a1270.45870y12m40.1146a23a23110.46110y23m40.1158y12x1x2y120.117650.11460.003y23x2x3y230.117650.11580.00185y23 y12齿高变动系数yy120.003分度圆半径与节圆半径相等. . .r1z1m80240mm2r2z2m60230mm2r3z3m160280mm2基圆半径rb1r1cos2040cos2037.588mmrb2r2cos2030cos2028.191mmrb3r3cos2080cos2075.175mm分度圆的齿厚. . .s1m42x1mtan6.2822s2m42x2mtan20.11765tan206.6222s3m42x3mtan6.2822齿顶圆半径. . .ra1ra2ra3rf1

r1ha1(z1hax1y)m(2010.003)443.988mm22r2ha2(z1hax2y)m(1510.117650.003)434.46mm2ha32齿根圆半径r3(z1hax3y)(4010.003)483.99mm22z1ha*c*m2(1011*0.25)435mm. . .rf2z22ha*2c*2xmrf3z3*c*m2ha(15220.2520.11765)450.94mm(20110.25)475mm齿顶圆上的压力角r1cos)40cos20o)31.29oa1arccos(arccos(ra143.9875rcos)30cos20o)35.10oa2arccos(2arccos(ra234.45974a3arccos(r3cos)arccos(80cos20o)26.48ora383.9877重合度. . .1tan12)z2(tana2tan12)12z1(tana121[20(tan31.29otan21o)15(tan35.10otan21o)]21.47231z3(tana3tan23)z2(tana2tan23)21[40(tan26.48otan20.65o)15(tan35.10otan20.65o)]21.55小齿轮（齿轮2）的齿顶厚sas2ra2/r22r2inva2inv34.458 o o6.62 2 34.458(inv35.10 inv20)2.4 0.4m. . .2.4主要计算结果计算项目 计算结果 计算项目 计算结果34.46mmx1083.99mm. . .x2 0.11765 35mmx3 0 50.94mm75mm31.2935.1026.481.471.55. . .43.988mm 2.4第3章 连杆设计和运动分析AL2L1O1sB3.1杆件尺寸确定由于活塞的冲程 H=215mm，偏心距e=0. . .则： ，取错误!未找到引用源。3.2解析法分析运动（1）位移：错误!未找到引用源。(其中l为107.5mm)（2）速度 对上式求导得vlsin2（2n12650lsin68rad/s）4sin260（3）加速度 对上式求导得. . .. . .. . .3.3图解法分析的三个瞬时位置（见附录）. . .第4章凸轮设计4.1解析法分析凸轮运动. . .推程时s h1 cos2 0vhsin0,020022ha02cos20回程时s h1 cos2 0vhsin0,0200a22hcos2020. . .（1）推程：h1coss20vhsin200

0,555(1 cos )mm55518034.02sin55 55557sinmm/s55a22hcos53.14234.022cos200553.145518061981cosmm/s255(2)远休： 55,60（3）回程：错误!未找到引用源。. . .vhsin(60)200557sinmm/s55a22hcos(60)20061981cos mm/s255（4）近休止： 0,55错误!未找到引用源。

518034.02sin(60)555553.14234.022cos(60)553.1455180错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。;. . .. . .. . .4.2解析法求凸轮理论轮廓曲线滚子半径取5mm滚子中心处于B点的直角坐标. . .x(s0s)sinecosy(s0s)cosesin其中e=0，r=35mm，20rbe2=35mmbs（1）推程：0,55（2）远休： 55,60回程：错误!未找到引用源。. . .(4) 近休止： 0,55. . .4.3实际轮廓曲线的计算(1)推程： 0,55. . .(2)远休： 55,60回程：错误!未找到引用源。dx405cos1805d(60)cossin(60)sin555555dy5cos(60)sin1805sin(60)cos(4)近休止时即错误!未找到引用源。时4055d5555. . .理论轮廓数据：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 18.9322-41.5403-41.7998-41.4378-40.5567-39.2884-37.7786-36.167815.1194 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 14.7916-34.8668-35.0000-34.8668-34.4683-33.8074-32.8892-31.720817.5000 20.0752 22.4976 24.7487 26.8116 28.6703 30.3109-30.3109-28.6703-26.8116-24.7487-22.4976-20.0752-17.500031.7208 32.8892 33.8074 34.4683 34.8668 35.0000 34.8668-14.7916-11.9707 -9.0587 -6.0777 -3.0505 -0.0000 3.050534.4683 33.8074 32.8892 31.7208 30.3109 28.6703 26.81166.0777 9.0587 11.9707 14.7916 17.5000 20.0752 22.497624.7487 22.4976 20.0752 17.5000 14.7916 11.9707 9.058724.7487 26.8116 28.6703 30.3109 31.7208 32.8892 33.80746.07773.0505034.468334.866835.0000. . .实际轮廓数据：x0-3.2828-6.5541-9.8201-13.0952-16.3776-19.6336y30.000030.073230.261430.484230.637530.612530.3097-22.7967-25.7784-28.4856-30.8358-32.7661-34.6410-35.876229.6498 28.5841 27.0980 25.2061 22.9431 20.0000 17.2941-36.5976-36.8005-36.5061-35.7674-34.6658-33.3012-31.778314.3646 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 12.6785-29.8858-30.0000-29.8858-29.5442-28.9778-28.1908-27.189215.0000 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 29.8858-12.6785-10.2606 -7.7646 -5.2094 -2.6147 -0.0000 2.6147. . .29.5442 28.9778 28.1908 27.1892 25.9808 24.5746 22.98135.2094 7.7646 10.2606 12.6785 15.0000 17.2073 19.283621.2132 19.2836 17.2073 15.0000 12.6785 10.2606 7.764621.2132 22.9813 24.5746 25.9808 27.1892 28.1908 28.97785.2094 2.6147 -0.000029.5442 29.8858 30.0000. . .. . .附录A电算源程序(MATLAB)1）滑块的位移程序x=[0:0.1:360];s=107.5*cos(x*pi/180)+107.5*sqrt(4-(sin(x*pi/180)).^2);. . .plot(x,s);滑块的速度程序x=[0:0.01:360];plot(x,v);滑块的加速度程序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;plot(x,y);凸轮滚子中心位移程序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);凸轮滚子中心速度程序. . .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).*(60<x&x<115);d=0*(115<x&x<150);v=a+b+c+d;plot(x,v);凸轮滚子中心加速度程序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/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)