机械原理课程设计题目(3)

附表4 设计数据

设计内容 符号 单位 数据 N1 r/min 30 曲柄摇杆机构的设计及运动分析 k 1 φ （°） 120 lAB mm 60 x lDS4 mm 180 mm 100 曲柄摇杆机构动态静力分析 G4 N 15 JS4 M1 2kg?m 0.01 N?mm 500 2、设计内容

1）．对曲柄摇杆机构进行运动分析

作机构1-2个位置的速度多边形和加速度多边形，以上内容与后面的动态静力分析一起画在1号图纸上，整理计算说明书。

2）．对曲柄摇杆机构进行动态静力分析

确定机构一个位置的个运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。作图部分画在运动分析图样上，整理计算说明书。

题目10：单缸四冲程柴油机

1．机构简介与设计数据

1）．机构简介

柴油机(见附图10a)是一种内燃机，它将燃料燃烧时所产生的热能转变为机械能。往复式内燃机的主体机构为曲柄滑块机构，以气缸内的燃气压力推动活塞3经连杆2而使曲柄1旋转。

本设计是四冲程内燃机，即以活塞在气缸内往复移动四次(对应曲柄两转)完成一个工作循环。在一个工作循环中，气缸内的压力变化可由示功图(用示功器从气缸内测得，见附图10b)表出，它表示气缸容积(与活塞位移s成正比)与压力的变化关系。现将四个冲程压力变化作一简单介绍：

进气冲程：活塞下行，对应曲柄转角θ＝0o→180o。进气阀开，燃气开始进入汽缸，汽缸内指示压力略低于1大气压力，一般以l大气压力计算，如示功图上的a→b。

压缩冲程：活塞上行，曲柄转角θ＝180o→360o。此时进气毕，进气阀关闭，已吸入的空气受到压缩，压力渐高，如示功图上的b→c。

膨胀(作功)冲程：在压缩冲程终了时，被压缩的空气温度已超过柴油自燃的温度，因此，在高压下射入的柴油立刻爆炸燃烧，气缸内压力突增至最高点，燃气压力推动活塞下行对外作功，曲柄转角θ＝360o→540o，随着燃气的膨胀，气缸容积增加，压力逐渐降低，如图上c→b。

排气冲程：活塞上行，曲柄转角θ＝540o→720o。排气阀开，废气被驱出，气

缸内压力略高于l大气压力，一般亦以l大气压力计算，如图上的b→a。

进排气阀的启闭是由凸轮机构控制的，附图10a中y-y剖面有进排气阀各一只(图中只画了进气凸轮)。凸轮机构是通过曲柄轴O上的齿轮z1和凸轮轴O1上的齿轮z2来传动的。由于一个工作循环中，曲柄轴转两转而进排气阀各启闭一次，所以齿轮的传动比i12?n1z2??2。 n2z11大气压(S3)3BDk2上止点aμpbar(mm)冲程H下止点弹簧从动杆θ4Z11SO1带轮S2DAS(θ)bmμs(mm)(b)y1大气压φO1φsφ′凸轮Z2(a)

附图10 柴油机机构简图及示功图

由上可知，在组成一个工作循环的四个冲程中，活塞只有一个冲程是对外作功

的，其余的三个冲程则需依靠机械的惯性带动。因此，曲柄所受的驱动力是不均匀的，所以其速度波动也较大。为了减少速度波动，曲柄轴上装有飞轮(图上未画)。 2）．设计数据

设计数据如附表5、附表6所示。

附表5 设计数据表

设计内容 符号 单位 数据 曲柄滑块机构的运动分析 H mm 120 λ 4 lAs2 mm 80 曲柄滑块机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定 Dk mm 100 200 210 D G1 G2 N 20 10 0.1 G3 Js1 Js2 kg㎡ 0.05 0.2 Js3 δ 1/100 n1 r/min 1500 齿轮机构的设计 z1 22 z2 44 m mm 5 α o 20 h mm 20 50 Φ 凸轮机构的设计 Φs 10 Φ′ o 50 30 75 [α] [α] ′ 附表6 设计数据表

位置编号 曲柄位置（θ°） 汽缸指示压力bar（105N/㎡） 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6.5 19.5 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 30° 60° 90° 120° 150° 180° 210° 240° 270° 300° 330° 360° 工 作 过 程 12′ 375° 60 13 390° 25.5 14 420° 9.5 15 450° 3 16 480° 3 进 气 17 510° 2.5 18 540° 2 19 570° 1.5 20 600° 1 21 630° 1 压 缩 22 660° 1 23 690° 1 24 720° 1 膨 胀 排 气 2、设计内容

1）、曲柄滑块机构的运动分析

已知：活塞冲程H，连杆与曲柄长度之比λ，曲柄每分钟转数n1。

要求：设计曲柄滑块机构，绘制机构运动简图，作机构滑块的位移、速度和加速度运动线图。

曲柄位置图的作法如附图11所示，以滑块在上止点时所对应的曲柄位置为起始位置(即θ=0o。)，将曲柄圆周按转向分成十二等分得12个位置1→12，12’(θ=375o)为气缸指示压力达最大值时所对应的曲柄位置，13→24为曲柄第二转时对应各位置。

12111012′A12dsdφ229O875643φφφSφ′ 附图11 曲柄位置图 附图12 从动件运动规律图

2）、曲柄滑块机构的动态静力分析

已知：机构各构件的重量G，绕重心轴的转动惯量JS，活塞直径Dh，示功图数据(见附表6)以及运动分析所得的各运动参数。 要求：确定机构一个位置(同运动分析)的各运动副反力及曲柄上的平衡力矩My，以上内容作在运动分析的同一张图纸上。 3）、飞轮设计

已知：机器的速度不均匀系数δ，曲柄轴的转动惯量JS1、凸轮轴的转动惯量JO1、连杆2绕其重心轴的转动惯量JS2，动态静力分析求得的平衡力矩My；阻力矩Mc为常数。

要求：用惯性力法确定安装在曲柄轴上的飞轮转动惯量JF。以上内容作在2号图纸上。

4）、齿轮机构设计

已知：齿轮齿数z1、z2，模数m，分度圆压力角α，齿轮为正常齿制，在闭式的润滑油池中工作。

要求：选择两轮变位系数，计算齿轮各部分尺寸。用2号图纸绘制齿轮传动的啮合图。

5）、凸轮机构设计

已知：从动件冲程h，推程和回程的许用压力角[α]、[α’]，推程运动角δ，远休止角δ，回程运动角δ，从动件的运动规律如附图12所示。

要求 按照许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线。以上内容，作在2号图纸上。

题目11：半自动钻床

1、设计题目

设计加工如附图13所示工件ф12mm孔的半自动钻床。进刀机构负责动力头的升降，送料机构将被加工工件推入加工位置，并由定位机构使被加工工件可靠固定。

?30?12?40附图13 加工工件

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半自动钻床设计数据参看附表7。

附表7 半自动钻床凸轮设计数据

进料机构 方案号 工作行程 mm A B C 40 35 30 定位机构 工作行程 mm 30 25 20 动力头 工作行程 mm 15 20 10 电动机转速 r/mm 1450 1400 960 工作节拍（生产率） 件/min 1 2 1 2、设计任务

1）、半自动钻床至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。

2）、设计传动系统并确定其传动比分配。 3）、图纸上画出半自动钻床的机构运动方案简图和运动循环图。 4）、凸轮机构的设计计算。按各凸轮机构的工作要求，自选从动件的运动规律，确定基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要用电算法计算出理论廓线、实际廓线值。画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图。

5）、设计计算其他机构。 6）、编写设计计算说明书。 7）、学生可进一步完成：凸轮的数控加工，半自动钻床的计算机演示验证等。

3、设计提示

1）、钻头由动力头驱动，设计者只需考虑动力头的进刀（升降）运动。 2）、除动力头升降机构外，还需要设计送料机构、定位机构。各机构运动循环要求见附表8。

3）、可采用凸轮轴的方法分配协调各机构运动 …… 此处隐藏：1693字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……