南京工业大学机械学院机械原理课程设计计算说明书

1、机械与动力工程学院 机械原理课程设计 计算说明书 班 级：控制 0802 姓 名： 指导教师：袁老师 机械原理课程设计 - 1 - 目 录 1.课程设计内容2 2.方案 3 原始数据2 3.计算过程2 一、曲柄滑块机构的设计及运动分析 1.曲柄滑块机构的设计2 2.作机构简图3 3.运动分析3 二、曲柄滑块机构的动态静力分析 1.示功图4 2.求作用在机构上的力4 3.求出分析位置连杆和活塞的惯性力5 三、用速度多边形杠杆法求平衡力矩 mb6 四、计算发动功率和确定飞轮转动惯量 1.画力矩图7 2.求平均阻力距 mrm7 3.求发动机功率7 4.求最大盈亏功和飞轮转动惯量7 五、附件7 六、参

2、考文献7 机械原理课程设计 - 2 - 1.课程设计内容 1、曲柄滑块机构的设计及运动分析 2、曲柄滑块机构的动态静力分析 3、确定飞轮转动惯量 2.方案 3 原始数据： 曲柄转速 nab=3200r/min, 活塞行程 h=100mm, 汽缸直径 d=85mm, 连杆中心位置 lbc2/lbc=0.33, 偏心距 e=55mm, 连杆重量 g2=8.4n, 连杆对于重心的转动惯量 js2=0.04nms2, 活塞质量 pmax=300n/cm2, 许用不均匀系数 =1/100, 行程速比系数 k=1.07。 3.计算过程： 一、曲柄滑块机构的设计及其运动分析 1. 曲柄滑块机构的设计 计算

3、=180=180=6.09 1 1 1 k k 107 . 1 107 . 1 由图得 ae=225.94mm 22 oeao 22 )(oeodao 22 )5584.468(5 .417 ao=c1o=471.5mm 09 . 6 sin2 100 od=aocos=471.5cos6.09=468.84mm de=e=55mm ac2=b+a= fcaf 2 2 2 ( 22 2 ) 2 (e h ae =281.37mm 22 2 55) 2 100 ( 94.225 sin=225.94/471.5=0.479 ad ae =28.62 =-=28.62-6.09=22.53 b-a

4、=ac1=2(ao)sin 2 =2471.5sin（22.53/2）=184.21mm a=1/2(ac2-ac1)=48.5mm b=1/2（ac2+ac1）=232.8mm 机械原理课程设计 - 3 - 2.作图 l=0.001 3、运动分析 (1)转向速度图（图） v=1l=0.001=0.3351 60 23200 vb=1ab=334.9348.5=16242.65mm/s=16.24m/s 所以速度 vb在图上的距离为 16.24/0.335=48.5mm 因为 vb=vc+vcb vc=vb+vbc 见图测得 5 号点 vc距离为 16mm,所以实际的 vc=160.335=5

5、.36m/s 同理则 11 号点 vc距离为 28mm，所以实际的 vc=280.335=9.38m/s （2）加速度图（图） a=12l=（）20.001=112.3 60 23200 ab=ac+abcn+abct ac=ab+acbn+acbt 机械原理课程设计 - 4 - 其中 ab、ac、abcn、abct方向已知，ab、abcn大小已知 ab=12ab=334.93248.5=5440.64m/s2， 在图上的距离为 5440.64/112.3=48.5mm 5 号点：abcn=vbc2/bc=（400.335）2/0.2328=771.3m/s2， 在图上的距离为 771.3/1

6、12.3=6.8mm 由矢量关系作图并测得 ac的距离为 41mm， 所以实际的 ac=41112.3=4604.3 m/s2， s2的位置 bs2/bc=0.33,所以在图上，测得 as2的距离为 42mm，故 as2=42112.3=4716.6m/s2. acbt=30112.3=3369 m/s2，所以 2= acbt/lbc=3369/0.2328=14472 11 号点：abcn=vbc2/bc=（370.335）2/0.2328=660m/s2， 在图上的距离为 660/112.3=5.8mm 由矢量关系作图并测得 ac的距离为 46.8mm， 所以实际的 ac=46.8112.

7、3=5255.64 m/s2， as2=45112.3=5053.5m/s2 2= acbt/lbc=32112.3/0.2328=15436.8 表 1： 位置项目vc（m/s）ac(m/s2)as2(m/s2) 2(1/s2) 0067385783.455547.5 112.054941.244927859.2 216.422470.64155.117366 318.43-1796.8-3705.925567 412.73-3369-4155.222672 55.36-4604.3-4716.614472 机械原理课程设计 - 5 - 60-4435.8-4941.25788.8 6-1.

8、676-4492-5053.5-3376.8 7-8.047-3593.6-4828.9-8200.8 8-12.73-2919.8-4604.3-20743 9-16.4-1796.8-3369-21225 10-15.072919.84155-22190 11-9.385255.65053.5-15436.8 (3)作活塞曲线图 二、曲柄滑块机构的动静态分析 1.示功图 2.求作用在机构上的力 p=170.23n/mm 2 max 4100 d p 2 5 . 8 4100 300 q=55.61n/mm 2 410 8 . 9 d 2 5 . 8 410 8 . 9 s 轴右侧 p=pi

9、p s 轴右侧 p=piq 所以 5 号点 pi=-3，p=piq=-355.61=-166.75n 11 号点：pi=34， p=pip=34170.23=5788n 17 号点：pi=6，p=pip=6170.23=1021.4n 23 号点：pi=2，p=pip=2170.23=340.1n 表二、 位置0123456789101112 pi2.3-3-3-3-3-3-3-2.5-2433443 p 391.54-166.75-166.75-166.75-166.75-166.75-166.75-138.9-111.2680.9510.757887320 过程进气压缩 位置1314151

10、6171818192021222324 pi80412011622222222 p 13618.86979.63404.71872.61021.4340.1340.1340.1340.1340.1340.1340.1340.1 过程膨胀排气 3.求出分析位置连杆和活塞的惯性力 5 号/17 号点 pi2= as2=（-4716.6）=4042.8n g g2 8 . 9 4 . 8 mi2=-2jas2=-144720.04=-578.88nm 机械原理课程设计 - 6 - pmi2= =-2486.6n bc i l m 2 2328. 0 88.578 pi3=ac=（-4604.3）=3

11、523.7n g g3 8 . 9 5 . 7 11 号/23 号点 pi2= as2=5053.5=-4331.6n g g2 8 . 9 4 . 8 mi2=-2jas2=15436.80.04=617.47nm pmi2= =2652.4n bc i l m 2 2328. 0 47.617 pi3=ac=5255.6=-4022.1n g g3 8 . 9 5 . 7 表三、 012345667891011位置 12131415161718181920212223 pi2 -4952.2-3850.3-3561.43173.23561.44042.8423143274139.13942

12、.52884.7-3561.4-4331.6 mi2 -221.9-314.4-694.6-1022.7-906.8-578.9-231.5135328829.7849887.6617.5 连 杆 pmi2 -953.2-1350.5-2983.8-4389.2-3895.5-2486.6-9955801408.93564.136433813.12652.5 活塞pi3-5151.4-3781.5-1888.81372.92578.33523.73391.33434.32750.22232.21372.9-2234.5-4022.1 三、用速度多边形杠杆法求平衡力矩 mb 机构简图及转向速度图

13、 机械原理课程设计 - 7 - 5 号点：p0=p+g3+pi3=-166.7+7.5+3523.7=3364.5 所以：pmi240-p016+pi29-g226+pb48.5=0 2486.640-3364.516+4042.89-8.426+pb48.5=0 pb=1686.57 mb=1686.570.055=-92.76（顺时针） 17 号点：p0=p+g3+pi3=1020.9+7.5+3523.7=4552.1 pmi240-p016+pi29-g226+pb48.5=0 2486.640-4552.116+4042.89-8.426+pb48.5=0 pb=1294.79 mb

14、=1294.790.055=-71.21（顺时针） 11 号点：p0=p+g3+pi3=5788+7.5-4022.14=1773.4 pmi237+p028-pi26.5+g220-pb48.5=0 2652.437+1773.428+8.420-4331.66.5=pb48.5 pb=2470.24 mb=2470.240.055=-135.86（顺时针） 23 号点：p0=p+g3+pi3=340.1+7.5-4022.1=-3674.5 同理 pb=674.94 mb=674.940.055=37.12（逆时针） 表三、 位置012345667891011 mb64.73-118.5-

15、171.4174250-92.7616-49.43-186.4-188.1-686.4-135.86 位置12131415161718181920212223 mb64.733504313801986-71.216-52.5-199.6272.450.69637.2 四、计算发动功率和确定飞轮转动惯量 1.画力矩图（见附件 1） m=20/3（nm）/mm =4/216.5=0.058rad/mm 机械原理课程设计 - 8 - 2.求平均阻力距 mrm =mrm4 ）（ 4 0 d dm mrm=sm/l=1393/（249）20/3=10.83nm 3.求发动机功率 n=mrm/1000=10.8332002/1000=3.63