机械原理内燃机课程设计最新docx.docx
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机械原理课程设计
说明书
设计题目：
内燃机结构设计及其运动分析
南京航空航天大学
2010年5月30日
第1章设计要求
1.1设计题目…………………………………………………
（2）
1.2机构示意图………………………………………………
（2）
1.3原始数据…………………………………………………（3）
第2章齿轮机构传动设计
2.1机构传动比……………………………………………（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章连杆机构设计和运动分析
3.1杆件尺寸确定…………………………………………（10）
3.2解析法分析机构运动…………………………………（10）
3.3图解法分析机构的三个瞬时位置……………………（12）
第4章凸轮机构设计
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图解法分析连杆机构
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
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：
一
活塞冲程H：
215mm齿轮转速
:
650rpm
齿轮
:
20齿轮
:
15齿轮
:
40模数m:
4mm
距离
:
70mm距离
:
110mm基圆半径
:
35mm
升程角
\deg：
55远休止角
\deg：
5回程角
\deg：
55
近休止角
\deg：
245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15，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
34.46mm
0
83.99mm
0.11765
35mm
0
50.94mm
75mm
1.47
1.55
43.988mm
2.4
第3章连杆机构设计和运动分析
3.1杆件尺寸确定
由于活塞的冲程H=215mm，偏心距e=0
则：
，取
3.2解析法分析机构运动
（1）位移：
（其中l为107.5mm）
（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5mm
滚子中心处于B点的直角坐标
其中e=0，
=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：
x0-3.0681-6.2155-9.5053-12.9704-16.6040-20.3558
Y35.000035.068635.249935.474335.635935.607435.2573
-24.1344-27.8162-31.2586-34.3168-36.8618-38.9711-40.6003
34.467533.150031.258628.795325.810922.500018.9322
-41.5403-41.7998-41.4378-40.5567-39.2884-37.7786-36.1678
15.119411.20027.30663.54820.0000-3.3052-6.3774
-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
-26.8116-28.6703-30.3109-31.7208-32.8892-33.8074-34.4683
-3.0505-0.00003.05056.07779.058711.970714.7916
-34.8668-35.0000-34.8668-34.4683-33.8074-32.8892-31.7208
17.500020.075222.497624.748726.811628.670330.3109
-30.3109-28.6703-26.8116-24.7487-22.4976-20.0752-17.5000
31.720832.889233.807434.468334.866835.000034.8668
-14.7916-11.9707-9.0587-6.0777-3.0505-0.00003.0505
34.468333.807432.889231.720830.310928.670326.8116
6.07779.058711.970714.791617.500020.075222.4976
24.748722.497620.075217.500014.791611.97079.0587
24.748726.811628.670330.310931.720832.889233.8074
6.07773.05050
34.468334.866835.0000
实际轮廓数据：
x0-3.2828-6.5541-9.8201-13.0952-16.3776-19.6336
y30.000030.073230.261430.484230.637530.612530.3097
-22.7967-25.7784-28.4856-30.8358-32.7661-34.6410-35.8762
29.649828.584127.098025.206122.943120.000017.2941
-36.5976-36.8005-36.5061-35.7674-34.6658-33.3012-31.7783
14.364611.28308.13024.98461.9057-1.0797-3.9831
-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
-22.9813-24.5746-25.9808-27.1892-28.1908-28.9778-29.5442
-2.6147-0.00002.61475.20947.764610.260612.6785
-29.8858-30.0000-29.8858-29.5442-28.9778-28.1908-27.1892
15.000017.207319.283621.213222.981324.574625.9808
-25.9808-24.5746-22.9813-21.2132-19.2836-17.2073-15.0000
27.189228.190828.977829.544229.885830.000029.8858
-12.6785-10.2606-7.7646-5.2094-2.6147-0.00002.6147
29.544228.977828.190827.189225.980824.574622.9813
5.20947.764610.260612.678515.000017.207319.2836
21.213219.283617.207315.000012.678510.26067.7646
21.213222.981324.574625.980827.189228.190828.9778
5.20942.6147-0.0000
29.544229.885830.0000
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/55））.*（0b=0*（55c=5*（1+cos（pi*（x-60）/55））.*（60d=0*（115y=a+b+c+d;
plot（x,y）;
5）凸轮滚子中心速度程序
x=[0:
0.0001:
150];
a=557*sin（pi*x/55）.*（0b=0*（55c=557*sin（pi*（x-60）/55）.*（60d=0*（115v=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=61981*cos（pi*x/55）.*（0b=0*（55c=0-61981*cos（pi*（x-60）/55）.*（60d=0*（115y=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）;
holdon;
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（pi*z/55））.*a+180*5*sin（pi*z/55）.*b/55）.*（0<=z&z<55）;
dx2=（0-45*b）.*（55<=z&z<60）;
dy2=（0-45*a）.*（55<=z&z<60）;
dx3=（（0-40-5*cos（pi*（z-60）/55））.*b+180*5*sin（pi*（z-60）/55）.*a/55）.*（60<=z&z<115）;
dy3=（（0-40-5*cos（pi*（z-60）/55））.*a-180*5*sin（pi*（z-60）/55）.*b/55）.*（60<=z&z<115）;
dx4=（0-45*b）.*（115<=z&z<=360）;
dy4=（0-45*a）.*（115<=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
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