机械原理课程设计

机械原理课程设计报告。

专业班级机械产11101

班级序号 30

学生姓名朱新通。

2012 — 2013 学年第 2 学期。

长江大学机械工程学院。

目录。一、设计题目 3

二、机构传动系统方案的确定 3

三、机构综合的方法和运算结果 4

1）综合分析 4

2）主程序设计 5

3）计算结果 6

四、运动分析的方法和计算结果 6

1）运动分析 6

3)往复泵的运动分析 7

4）数据** 10

五、对课程设计进行总结 12

六、主要参考文献 12

七、附件(计算程序等). 12

1）曲柄滑块机构的设计 12

2）往复泵的运动分析 13

3）数据求解 14

往复泵动力端运动机构设计和分析。

1）功能要求：将原动机的高速旋转运动变为柱塞的低速往复运动。

2）工作原理：往复泵是利用工作腔容积的周期性变化来输送高压流体的，它通常由两部分组成。一部分直接输送液体，把机械能转换为液体的压力能的液力端，另一部分将原动机的能量传给液力端的动力端。

动力端主要有曲柄、连杆、十字头等部件。如上图所示，在液缸中有柱塞杆和柱塞，液缸体上装有吸入阀和排出阀。液缸体中柱塞与阀之间的空间称为工作室，它通过吸入阀和排出阀分别与吸入管路和排出管相连。

通常压裂泵的动力源为高速柴油机，动力由柴油机经过减速装置传递到曲柄，当曲柄以角速度顺时针旋转时，柱塞从右极限位置开始向左运动，工作腔的容积增大，压力降低，液体在压力差的作用下克服吸入管路和吸入阀等的阻力损失进入液缸体中。当柱塞运动到左极限位置时，吸入液体过程停止，吸入阀关闭。曲柄继续旋转，柱塞开始向右运动，液缸体中的液体被挤压，液体压力急骤增加。

在这一压力作用下，排出阀被打开，液缸体内液体在柱塞的作用下被排送到排出管路中去。

当往复泵的曲轴以角速度不停旋转时，往复泵就实现连续吸入和排出液体的过程。

往复泵的曲柄滑块机构一般采用对心式设计，在一些压力高或者由于结构的限制选定的长细比（r/l）值比较大的情况下，可以采用正偏置设计来改善十字头与导板间的正压力和偏磨。

3）原始数据和设计要求。

注：①其它摩擦及其他构件质量均忽略不计；

假定泵阀的滞后角为0；

曲柄和连杆的质量与长度有关，本题假定为已知；

吸入压力p2=0.01mpa。

1）齿轮传动的基本简图如上所示。

齿轮设计采用压力角为20°的直齿圆柱齿轮，根据根切条件可知zmax>=17，且直齿圆柱齿轮的传动比一般在3-8。

2）传动比的具体分配方案。

依题意有：n1=1500r/min，n4=120r/min

i14=(-1)mz2z3z4/z1z2z3=z4/z1=n1/n4=1500/120=12.5

因为传动比12.5大于8，所以应采取如图分级传动，取z1=18，则z4=300

具体传动比分配如下：

i12=z2/z1=5=n1/n2→z2=90,n2=300r/min

齿轮2和3在同一轴上，则有：n3=n2=300r/min

i34=z4/z3=5/2=n3/n4→z3=120

综上所述：传动比的分配方案为，i12=5，i34=5/2

3）曲柄滑块机构的设计。

如图所示：点b运动到b1、b2位置是曲柄滑块机构运动的两极限位置，当点b运动到b3位置(b3在a点正下方)，压力角α取最大值。

由图中几何关系得： sin52。=（e+r）/l (s+c)2+e2=l2

整理得：l=(r+e)/ sin(52)

l=[(4s2r2-4s2e2- s4)/(16r2-4s2)]1/2

private sub picture1_click()

= rgb(255, 0, 0)

const pi = 3.1415926

dim x!, y1!, y2!

= 11.5: =0.6: "x/dm"

= 14: =0.6: "y/dm2 "

for x = 8 to 8 step 0.00005

y1 = x + 0.24) *x + 0.24) /sin(52 * pi / 180) *sin(52 * pi / 180))

y2 = 4 * 2.29 * 2.29 * x * x - 4 * 2.

29 *2.29 * 0.24 * 0.

24 – 2.29 * 2.29 *2.

29 * 2.29) /16 * x * x - 4 *2.29 * 2.

29)(x, y1)

(x, y2)

if abs(y1 - y2) <0.0001 then format(x, "######

next x

end sub

由程序运算结果可知： r=0.69303dm=69.3mm,从而l=（69.3+24）/sin( 52°) 118.4mm

由几何关系不难得出：

c=((l-r)2-e2)1/2=42.8mm, 1=2πn则：

2=rcos 1/lcos

1）位置分析。

x=rcos +lcos+c

由于rsin +e=lsin可知。

所以 cos=[1-（rsin +e）2/l2]1/2

也即有：x=rcos +l[1-（rsin +e）2/l2]1/2+c

又由。解之即有：

2）速度分析。

根据位置方程对时间求导可得：

v=dx/dt=-r sin ω1-l sinβ·ω2

=-r sin ·ω1- l sinβ·r cos ·ω1/l cosβ

=-r sin ·ω1-（ r sin +e）·r cos ·ω1/l）/[1-（r sin +e）2/l2]1/2

3）加速度分析。

由题意可得：a=dv/dt=-rω12cosθ-l(cosβω22+sinβ*)

又由于 =rω1·（-sinθcosβω1+ sinβcosθω2）/(l·cos2β)

=rω1·/

即a=-rω12cosθ-l(cosβω22+sinβrω1·/)

1)位移图像分析。

private sub picture1_click()

= rgb(255, 0, 0)

dim x as double,y as double,n as double,m as double

= 6.2: =0.2: "x/rad"

4 0.2: "y/dm

for i=-7 to 7

(i, 0)-(i, 0.1)

= i - 0.2: =0.1: i

= -0.1: =i-0.1: i

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