机械原理课程设计任务说明书
指导教师郝爱云
班级10级机制十班
姓名郑新波
学号100201028
目录
第1章设计要求
1.1 设计题目 (1)
1.2 机构示意图 (1)
1.3 原始数据 (1)
第2章齿轮机构传动设计
2.1机构传动比 (2)
2.2齿轮变位系数的选择 (2)
2.3齿轮基本参数的计算 (2)
2.4主要计算结果 (5)
第3章连杆机构设计和运动分析
3.1杆件尺寸确定 (6)
3.2解析法分析机构运动 (6)
3 .3图解法分析机构的三个瞬时位置 (7)
第4章凸轮机构设计
4.1解析法分析凸轮运动 (9)
4.2解析法求凸轮理论轮廓曲线 (10)
4.3解析法求凸轮实际轮廓曲线 (11)
附录A：理论轮廓线坐标程序
附录B：实际轮廓数据：
附录C：电算源程序(MATLAB)
附录D：滑块、凸轮运动曲线图
附件E：图解法分析连杆机构
附件F：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
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：7
活塞冲程H：245mm 齿轮转速:650rpm
齿轮:26 齿轮:14 齿轮:46 模数m:4mm
距离:65mm 距离:110mm 基圆半径:35mm
升程角\deg：65 远休止角\deg：20 回程角\deg：55
近休止角\deg：220 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
54.026
14
122112-=-=-==z z i ωω 29.314
462
33
223
-=-=-==z
z i ω
ω
78.1231213=?=i i i
2.2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。
0.1764717
14171717*2=-=-≥a h z x
取0.17647,021==x x ，03=x 2.3齿轮基本参数的计算 啮合角
o o
o inv inv z z x x inv 33.202014260.1764720tan 2)(tan 212
212112='++?=+++='ααααo o
o inv inv z z x x inv 73.202060140.17647
20tan 2)(tan 223
323223='++?=+++='αααα
标准中心距
()80)2614(421
21121212=+?=+=+=z z m r r a
()120)4614(42
1
21323223=+?=+=+=z z m r r a
实际中心距
mm a a a a o
o
169.8033.20cos 20cos 80cos cos cos cos 121212121212
=='?='?='?'αααα mm a a a a o
o
569.12073
.20cos 20cos 120cos cos cos cos 232323232323
=='?='?='?'αααα 中心距变位系数
ym a a +='
m a
a y -'=
04225.04
80169.801212
12=-=-'=m a a y
14225.04
120569.1202323
23=-=-'=m a a y
()13422.004225.00.176********=-=-+=?y x x y ()03422.014225.00.176********=-=-+=?y x x y
y 23? ∴齿高变动系数y ?=13422.012=?y 分度圆半径与节圆半径相等 mm m z r mm m z r mm m z r 922 1842282 5625221042332211========= 基圆半径 mm r r mm r r mm r r b b b 452.8620cos 9220cos 311.2620cos 2820cos 48.86420cos 5220cos 332211=?=?==?=?==?=?= 分度圆的齿厚 28 .62 4tan 22 6.79 20tan 0.176474224tan 2228 .624 tan 22332211=?=+==????+?=+==?= += παππαππαπm x m s m x m s m x m s 齿顶圆半径 mm y x h z r a mm m y x h z r a mm m y x h z r a a a a a a a h r h r h r 46.954)13422.012 46()2(3 17.324)13422.0176475.01214()2(246.554)13422.01226()2(1313 3212 2111 1 =?-+=?-++=+==?-++=?-++=+==?-+=?-++=+=* * * 齿根圆半径 mm m c h z r a f 474)25.0*1113(2**11=?--=??? ? ??--= () mm m x c h z r a f 412.474)17647.0225.02214(222** 22=??+?--=?+--=mm m c h z r a f 874)25.01123(2**33=??--=?? ? ??--= 齿顶圆上的压力角 o o a a r r 28.23)46 .5520cos 52arccos()cos arccos(111===ααo o a a r r 35.13)17 .3220cos 28arccos()cos arccos(222 ===αα o o a a r r 09.25)46 .9520cos 92arccos()cos arccos(333 ===αα 重合度 []46 .1)] 33.20tan 13.35(tan 15)33.20tan 23.28(tan 26[21 )t (t )t (t 21 122212 1112 =-+-='-+'-=o o o o a a an an z an an z π ααααπ εα []1.35 )] 73.20tan 13.35(tan 15)73.20tan 09.25(tan 40[21 )t (t )t (t 21 232223 3323 =-+-='-+'-=o o o o a a an an z an an z π ααααπ εα 小齿轮（齿轮2）的齿顶厚 ()m inv inv inv inv r r r s s o o a a a 4.001.3) 2013.35(17.3222817.3279.62/22a 222>=-?-?=--=αα 2.4主要计算结果 计算项目计算结果计算项目计算结果 －0.54－3.29 1.783 2.17mm x095.46mm 1 x0.1764747mm 2 x047.412mm 3 52mm87mm 28mm? 28 . 23 92mm? 35 . 13 48.864mm? 25 09 . 26.311mm 1.46 86.452mm 1.35 55.46mm 3.01 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=245mm，偏心距e=0 则：O 1 A=122.5mm，取AB=2O1A=245mm 3.2解析法分析机构运动 （1）位移：(其中l为122.5mm)（2）速度：对上式求导得 ω ? ? ? ? ? ? ? ? ? - + - = 2 sin 4 2 sin sin l l v（s rad n/ 68 60 650 2 2 1 = ? ? = =π π ω）（3）加速度对上式求导得 s ? L1 O1 A B L2 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 [] 20 22 ,0cos 2sin 2cos 12δ δδδπδωπδδπδπωδδπ∈??? ? ?? ??????? ???=???? ???=?????? ???? ??-=h a h v h s 回程时 []0 0202200 0,0 cos 2sin 2 cos 12δδδδπδωπδδπδπωδδπ'∈???? ? ? ?? ??????? ??'?'-=???? ??'?'-=??? ??????? ??'+=h a h v h s （1）推程： []?∈65,0δ 2 2 2 2 2 /65 cos 7.5153865cos 14.3180 6543.3414.35cos 2/65 sin 7.47665 sin 43.34651805sin 2)65cos 1(5cos 12s mm h a s mm h v mm h s δπ δ πδδπδωπδπ δπδδπωδπδπ δδπ=???===??==-=?? ???????? ??-= (2)远休： ?? ??????∈85,65δ （3）回程： []??∈140,85δ mm h s ]85(65cos 1[585-cos 120 ?-+=?? ????+ =δπ δδπ）（ 2 2 2 2 2 /65 cos 7.51538) 85(65cos 14.3180 6543.3414.35)85(cos 2/65 sin 7.476) 85(65 6sin 43.34651805)85(sin 2s mm h a s mm h v δπ δπδδπδωπδπ δπδδπωδπ-=?-???-=?--=-=?-??-=?--= （4）近休止：[]??∈360,140δ ; 4.2解析法求凸轮理论轮廓曲线滚子半径取 5 mm 滚子中心处于B点的直角坐标 ? ? ? - + = + + = δ δ δ δ sin cos ) ( cos sin ) ( e s s y e s s x 其中e=0，r0=35mm，2 2 r e s- ==35mm （1）推程：[ ]65,0 ∈ δ δ δ π δ δ δ π δ δ δ π δ cos ) 65 cos 5 40 ( cos ) ( sin ) 65 cos 5 40 sin ) cos 5 5 35 ( sin ) r(- - = + = ? + - = - + - = + = s r y s x （ （2）远休：[ ]? ? ∈85 , 65 δ (3)回程：[ ] 140 ,85 ∈ δ δ δ π δ δ δ π δ cos )] 85 ( 65 cos 5 40 [ cos ) ( sin )] 85 ( 65 cos 5- 40 -[ sin ) r(- ? - + = + = ? - = + = s r y s x (4)近休止：[ ] 360 , 140 ∈ δ 4.3实际轮廓曲线的计算 (1)推程： []65,0∈δ δδπδδπδsin 65 sin 655180-cos 65cos 540?+-=）（d dx δδπδδπδcos 65 sin 655180sin 65cos 540y ?++-=）（d d (2)远休： []85,65∈δ (3) 回程：[ ] 140 ,85 ∈ δ δ δ π δ δ π δ sin ) 85 ( 65 sin 65 5 180 cos ) 85 ( 65 cos 5 40- ? + ?? ? ?? ?? - - - = d dx δ δ π δ δ π δ cos ) 85 ( 65 sin 65 5 180 sin ) 85 ( 65 cos 5 40- ? - ?? ? ?? ? ? - + = d dy (4)近休止时即 [] 360 , 140 ∈ δ时 理论轮廓数据： x 0 -3.0681 -6.2155 -9.5053 -12.9704 -16.6040 -20.3558 Y 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 -40.6003 34.4675 33.1500 31.2586 28.7953 25.8109 22.5000 18.9322 -41.5403 -41.7998 -41.4378 -40.5567 -39.2884 -37.7786 -36.1678 15.1194 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 -31.7208 17.5000 20.0752 22.4976 24.7487 26.8116 28.6703 30.3109 -30.3109 -28.6703 -26.8116 -24.7487 -22.4976 -20.0752 -17.5000 31.7208 32.8892 33.8074 34.4683 34.8668 35.0000 34.8668 -14.7916 -11.9707 -9.0587 -6.0777 -3.0505 -0.0000 3.0505 34.4683 33.8074 32.8892 31.7208 30.3109 28.6703 26.8116 6.0777 9.0587 11.9707 14.7916 1 7.5000 20.0752 22.4976 24.7487 22.4976 20.0752 17.5000 14.7916 11.9707 9.0587 24.7487 26.8116 28.6703 30.3109 31.7208 32.8892 33.8074 6.0777 3.0505 0 34.4683 34.8668 35.0000 实际轮廓数据： x 0 -3.2828 -6.5541 -9.8201 -13.0952 -16.3776 -19.6336
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