机械原理课程设计任务书.doc

机械原理课程设计任务书一、题目：油田用小型往复泵主体机构运动分析、动力分析与飞轮设计二、已知条件：某油田用小型往复泵主体机构是三个尺寸相同的对心曲柄滑块机构，三个机构的曲柄互成120布置，其结构示意图及机构运动简图如图1、图2所示。图1图2每组曲柄滑块机构相关参数为： （1） 曲柄半径 m，、连杆长度m。（2） 连杆组件质量，质心在BC连线上距离B点0.111m处，绕质心转动惯量J2=0.25kgm2；活塞组件质量，质心在C点；曲柄组件质量，设质心在B点。（3） 活塞在吸入冲程受力忽略为零，在压缩冲程受力及曲柄转速如下表所示。已知参数设计方案1234活塞受力F（N）3500450055006500曲柄转速（转/分）150140130120三、具体设计任务如下：（1） 往复泵主体机构的运动分析解析法要求：对应于曲柄转角每隔10求出活塞、连杆的位置、速度（角速度）和加速度（角加速度）结果；图解法要求：任选两个机构位置进行机构的运动分析，对解析法结果进行验证。（2） 往复泵主体机构的动力分析解析法要求：对应于曲柄转角每隔10求出各运动副反力和为了维持曲柄等速运转而必须加于曲柄上的平衡力矩。求出平衡力矩的平均值，计算作用于曲柄上的平均功率，为选择电机提供参考。图解法要求：任选两个机构位置进行机构的动力分析，对解析法结果进行验证。（3） 飞轮近似设计选曲柄为等效构件，并设等效驱动力矩为常数，许用运动不均匀系数d=1/5，求安装在曲柄轴上飞轮的转动惯量和飞轮矩。（4） 编制设计说明书。四、关于飞轮设计方法提示：根据等效动力学模型，即可求出作用在等效构件曲柄上的等效阻力矩，根据一个周期内阻力功总和与驱动功总和相等的原理，即可求出等效驱动力矩。进而可以求出最大盈亏功，并求得飞轮转动惯量。求解过程：(1) 求等效驱动力矩若已知阻力功，则可求等效驱动力矩。MrMdM1i1(i+1)2Mr(i+1)Mri1图3如图3所示，已知等效阻力矩的变化曲线，阻力功Wr即为该曲线与1坐标所围面积之和。该面积可看成是图示若干小梯形面积之和，通过累加的办法可求得从循环始点到各位置之间所有的阻力功之和为：。最后一个阻力功的值即为一个周期内所有的阻力功之和。（2）求最大盈亏功一个周期中任意一个位置i时，机构的动能与周期起点之间的动能之差为：，其中分别为周期起点至i位置间的驱动功和阻力功。根据最大盈亏功的概念可知，最大盈亏功为，其中、分别为的最大值和最小值。（4） 求飞轮转动惯量和飞轮矩：直接应用教材上公式即可。五、设计资料具体要求设计资料应包括：设计说明书、解析法相关程序及结果、图解法图纸 。设计资料应装订成册，加上封面。（1）设计说明书应包括： 设计任务、已知条件 设计步骤及每步所用的公式（包括解析法公式和图解法所用矢量方程）（解析法公式应有必要的推导过程） 程序中所用的变量名与公式中符号对照表，变量名应尽可能与公式中的符号一致，易于辨认 对计算结果的分析 体会与建议说明书是设计思想的说明，应简明扼要、条理清楚、字迹工整、图文并茂。 封面及内容格式如图4、图5所示。（2）打印资料要求：包括程序清单、计算结果数据表（表格应有表头）（3）图解法图纸要求