机械原理课程设计(柱塞泵)

机械原理课程设计机械原理课程设计一、课程设计的目的一、课程设计的目的 进一步巩固和加深所学的理论知识，使学进一步巩固和加深所学的理论知识，使学生对于机械运动学和动力学的分析和设计生对于机械运动学和动力学的分析和设计有一个完整的概念，培养学生综合运用所有一个完整的概念，培养学生综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力。学理论知识分析和解决实际问题的能力。 注意：单独计算学分注意：单独计算学分二、设计题目及设计任务二、设计题目及设计任务 题目：油田用小型往复泵主体机构运动、动力分题目：油田用小型往复泵主体机构运动、动力分析、飞轮设计析、飞轮设计1234ABCn1 已知条件：已知条件：063m. 0l1333m. 0l20kg.26m2连杆组件质量连杆组件质量质心在质心在BC连线上距离连线上距离B点点0.111m处，绕质心转动惯量处，绕质心转动惯量J2=0.25kg gm m2 2；活塞组件质量活塞组件质量6kg.15m3，质心在，质心在C点；点；曲柄曲柄组件质量组件质量0kg.40m1，质心近似在，质心近似在B点，点， 转动惯量忽略。转动惯量忽略。1234ABCn1已知参数已知参数设计方案设计方案1234活塞受力活塞受力P（N）3500450055006500曲柄转速（转曲柄转速（转/分）分）150140130120 活塞在吸入冲程受力忽略为零，在压缩冲程受力及曲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。柄转速如下表所示。1234ABCn1 具体任务具体任务1、图解法任务：、图解法任务： 完成两个机构位置的运动、力分析完成两个机构位置的运动、力分析。求出各位置时连杆。求出各位置时连杆2的角位置、角速度、角加速度，活塞的角位置、角速度、角加速度，活塞3的位移、速度、加的位移、速度、加速度，曲柄上平衡力矩和各运动副反力的大小和方向。速度，曲柄上平衡力矩和各运动副反力的大小和方向。2、解析法任务：、解析法任务： 运动分析：每隔运动分析：每隔10，求出各位置时连杆，求出各位置时连杆2的角位置、角的角位置、角速度、角加速度，活塞速度、角加速度，活塞3的位移、速度、加速度的位移、速度、加速度 动力分析：每隔动力分析：每隔10，求出各位置时曲柄上平衡力矩和各，求出各位置时曲柄上平衡力矩和各运动副反力的大小和方向运动副反力的大小和方向 选曲柄为等效构件，并设等效选曲柄为等效构件，并设等效驱动力矩为常数驱动力矩为常数，许用运动，许用运动不均匀系数不均匀系数 =1/5，求安装在，求安装在曲柄轴上飞轮的转动惯量曲柄轴上飞轮的转动惯量。设计题目及设计任务设计题目及设计任务 三、解析法具体过程三、解析法具体过程（一）运动分析：（一）运动分析：cSLL210)sin()sin()cos()cos(2211c2211llsll0)cos()cos()sin()sin(222111c222111llVll2c,s2c,v0)cos()sin()sin(a)sin()cos()cos(2222222211122222222111llllll2c,a（一）运动分析：（一）运动分析：)()(iyjykiykyixjxkixkxaallaaaallaa（二）动态静力分析：（二）动态静力分析：(1)求惯性力：求惯性力：s2x2I2xamPB1IBamP C3I3amPs2y2I2yamP222JMI(2)动态静力分析动态静力分析从距离平衡力矩最从距离平衡力矩最远的地方开始分析远的地方开始分析 0FX0FY 求43R12R23RXR120BM43RYR120FX0FYXR23YR2341R0FX0FY0MA求求和平衡力矩和平衡力矩Mb112111I1I1XcoslmcosPP112111I1I1YsinlmsinPPXXRR1221YYRR1221XR41YR41Mb推导公式时，各力方向假设与坐标轴正向一致，推导公式时，各力方向假设与坐标轴正向一致，力矩方向为逆时针为正。力矩方向为逆时针为正。解析法求矩参考教材公式（解析法求矩参考教材公式（4-23）运动副总反力的求法运动副总反力的求法(3)解析法动态静力分析注意事项解析法动态静力分析注意事项2ijY2ijXijRRR方向如何表示？方向如何表示？ijXijYijRRarctg注意：要判断注意：要判断象限象限(3)解析法动态静力分析注意事项解析法动态静力分析注意事项总平衡力矩的求法总平衡力矩的求法1234ABCn1单个曲柄滑块机构的平衡力矩结果隔单个曲柄滑块机构的平衡力矩结果隔120度相加度相加 j=i+12; k=i+24;Mbi=Mb0i+Mb0j+Mb0k;（三）飞轮设计：（三）飞轮设计：已知：驱动力矩为常数，已知：驱动力矩为常数，m= 25rad/s , =0.02.=0.02.求求J JF F244002100WrMed=200eddM2W50-2525-50maxwrdww （三）飞轮设计：（三）飞轮设计：通过动力分析，求得了平衡力矩的变化规律，可以通过动力分析，求得了平衡力矩的变化规律，可以近似认为近似认为曲柄作等效构件的等效阻力矩与平衡力矩曲柄作等效构件的等效阻力矩与平衡力矩大小相等方向相反，即已知了一个周期中等效阻力大小相等方向相反，即已知了一个周期中等效阻力矩的变化规律，现在要来进行飞轮设计，以满足给矩的变化规律，现在要来进行飞轮设计，以满足给定的速度不均匀系数许用值定的速度不均匀系数许用值11MMer2Med1i)1i (1)1i ( rrii1)r(i-MM21WW最后一个阻力功的值即最后一个阻力功的值即为一个周期内所有的阻为一个周期内所有的阻力功之和力功之和Wr。 Wr = Wd=2Med 求最大盈亏功求最大盈亏功ridiiWWW一个周期中任意一个位置一个周期中任意一个位置i时，机构的能量与周期起时，机构的能量与周期起点之间的能量之差为：点之间的能量之差为：其中其中Wdi、 Wri分别为周期起点至分别为周期起点至i位置间的驱动功和阻位置间的驱动功和阻力功。力功。iminimaxmaxWWW注意：几个循环的应用注意：几个循环的应用maxw四、图解法具体过程四、图解法具体过程注意：影像法的应用注意：影像法的应用注意：力不用分解为注意：力不用分解为X、Y两项两项不同矢量方程对应的力的封闭矢量图画在一起不同矢量方程对应的力的封闭矢量图画在一起五、设计资料具体要求五、设计资料具体要求 设计资料应包括：设计资料应包括： 设计说明书设计说明书 解析法相关程序及结果解析法相关程序及结果 图解法图纸图解法图纸 设计资料应装订成册，加上封面。设计资料应装订成册，加上封面。1、设计说明书要求：、设计说明书要求：设计说明书说明所完成的设计说明书说明所完成的内容、过程及结果内容、过程及结果，应包括：，应包括： 设计任务、已知条件设计任务、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解法所用矢量方程）（解析法公式应有必要的推导过程）过程） 程序中所用的变量名与公式中符号对照表，变量名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 对计算结果的分析对计算结果的分析 体会与建议体会与建议 说明书是设计思想的说明，应简明扼要、条理说明书是设计思想的说明，应简明扼要、条理清楚、字迹工整、有图有文。清楚、字迹工整、有图有文。2、打印资料要求：、打印资料要求：包括包括程序清单、计算结果数据表程序清单、计算结果数据表（应有表头）（应有表头）运动分析结果运动分析结果1222scvcac动力分析结果动力分析结果1R43R2323.3、图解法图纸要求：、图解法图纸要求： 建议用建议用A3号坐标纸，一个机构位置对号坐标纸，一个机构位置对应一张图纸，图纸上应一张图纸，图纸上不要不要写矢量方程，只写矢量方程，只标明必要的字母和比例即可，矢量方程及标明必要的字母和比例即可，矢量方程及结果写在说明书上。结果写在说明书上。机构运动简图 速度多边形加速度多边形力的分离体受力图及力多边形六、指导教师、教室和机房安排六、指导教师、教室和机房安排 1班：綦耀光班：綦耀光 教室教室 4504 2班：贠平利班：贠平利 教室教室4504 3班：郭颖班：郭颖 教室教室4505 4班：杨民班：杨民 教室教室4505 5班：刘健班：刘健 教室教室4506 6班：李春明班：李春明 教室教室4506 机房：机房：1-4班：周一班：周一-周四周四 4109；周五；周五 北机房北机房 5-6班：除周二下午，班：除周二下午，2404；周二下午；周二下午4311七、时间安排参考：七、时间安排参考： 第一单元：熟悉任务，编制运动分析程序第一单元：熟悉任务，编制运动分析程序 第二单元：上机调试运动分析程序第二单元：上机调试运动分析程序 第三单元：图解法进行两个位置的运动分析、编制动第三单元：图解法进行两个位置的运动分析、编制动力分析程序力分析程序 第四单元：上机调试运动分析程序、动力分析程序第四单元：上机调试运动分析程序、动力分析程序 第五单元：图解法进行动力分析、分析动力分析程序第五单元：图解法进行动力分析、分析动力分析程序存在问题、编制飞轮设计程序存在问题、编制飞轮设计程序 第六单元：上机调试动力分析程序、飞轮设计程序第六单元：上机调试动力分析程序、飞轮设计程序 第七单元：继续图解法进行力分析，分析飞轮设计第七单元：继续图解法进行力分析，分析飞轮设计程序存在问题、整理说明书程序存在问题、整理说明书 第八单元：上机调试飞轮设计程序、打印结果、整第八单元：上机调试飞轮设计程序、打印结果、整理说明书理说明书 第九单元：整理说明书，准备答辩第九单元：整理说明书，准备答辩 第十单元：答辩第十单元：答辩八、关于纪律八、关于纪律 早上：早上：8：00-11：30 下午：下午：2：00-5：00 迟到三次成绩降一等处理；迟到三次成绩降一等处理； 旷课旷课0.5天成绩降一等处理；天成绩降一等处理； 旷课旷课1天成绩按不及格处理；天成绩按不及格处理； 请假请假0.5天以上由学院开据证明，经指导老师同意，请天以上由学院开据证明，经指导老师同意，请假方可生效。假方可生效。 一旦发现抄袭、拷贝，抄袭、拷贝者按不及格论处，被一旦发现抄袭、拷贝，抄袭、拷贝者按不及格论处，被抄袭、拷贝者成绩按降一等处理。抄袭、拷贝者成绩按降一等处理。