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凸轮型线设计说明

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内燃机课程设计 凸轮说明书

题 目 90kW四行程四缸汽油机凸轮型线设计

学 院 机电工程学院 专 业 热能与动力工程专业 班 级 热动1002 学 号 姓 名 指导老师 刘军 日 期 2013-6-25 90kW四行程四缸汽油机凸轮型线设计 前言 四冲程汽车发动机都采用气门式配气机构，其功用是按照发动机的工作顺序和工作循环要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出。其中，凸轮机构作为机械中一种常用机构，在自动学和半自动学当中应用十分广泛，凸轮外形设计在配气机构设计中极为重要，这是由于气门开关的快慢、开度的大小、开启时间的长短都取决于配气机构的形状。因此，配气凸轮的外形设计和配气凸轮型线设计就决定了时间的大小、配气机构各零件的运动规律及其承载情况。

任务书首先对凸轮进行设计，然后利用最大速度和最大加速度位置基于高次方程凸轮运动规律进行凸轮型线的优化设计，建立数学模型，并设计图论过渡段和绘制图轮廓图。

凸轮的设计

1.给定的参数及要求

（1）凸轮设计转速nc=4636r/min； （2）进气门开启角233°（曲轴转角）， 凸轮工作段包角 116.5°； （3）排气门开启角220°（曲轴转角）， 凸轮工作段包角 110°； （4）气门重叠角15°（曲轴转角），凸轮转角7.5°； （5）凸轮基圆直径 28mm； （6）进气门最大气门升程hvmax=8.2，排气门最大气门升程hvmax=8。 2.凸轮型线类型的选择 配气机构是发动机的一个重要系统，其设计好坏对发动机的性能、可靠性和寿命有极大的影响。其中凸轮型线设计是配气机构设计中最为关键的部分，在确定了系统参数后，重要的问题是根据发动机的性能和用途，正确选择凸轮型线类型及凸轮参数。 凸轮型线有多种，如复合正弦，复合摆线，低次方，高次方，多项动力，谐波凸轮等。其中，高次方、多项动力、谐波凸轮等具有连续的高阶倒数的凸轮型线，具有良好的动力性能，能满足较高转速发动机配气机构工作平稳性的要求。 由于凸轮设计转速为nc=2318 r/min，即每分钟凸轮轴转2318圈，属于高速发动机，且为使发动机运动件少，传动链短，整个机构的刚度大，因此我们用双圆弧凸轮的凸轮轴上置式配置机构。 由于四冲程发动机每完成一个工作循环，每个气缸进、排气一次。这时曲轴转两周，而凸轮轴只旋转一周，所以曲轴与凸轮轴的转速比或传动比为2:1，即由上式已知可知曲轴的转速为2318*2=4636r/min。 3.计算凸轮的外形尺寸

图一 圆弧凸轮的几何参数示意图

由上图可知，圆弧凸轮有五个参数：基圆半径r0=PR，腹弧半径r1=OA，顶弧半径r2=CB，基本工作段作用角∠QPR=2φ0和挺住最大升程htmax。其中有题中给出的已知数据有基圆半径r0、基本工作段作用角2φ0和最大升程htmax。 为使圆弧凸轮能可靠地工作，凸轮型线外形应连续圆滑，这就要求各段圆弧在交接点处有公切线或公法线，所以各几何参数之间有一点的约束。凸轮型线连续圆滑的条件是：腹弧与顶弧的交点B、顶弧圆心C、腹弧圆心O，这三点应在一条直线上。 根据余弦定理，从 △OPC中可得 OPC cosPCOP2-PCOPOC222 （1）

由凸轮的几何关系可知 PO=r1-r

0

PC=r0+htmax-r2

OC=r1-r

2

=180o-φ0

将上式代入（1）可得公式

（r1-r2）2=（r0+htmax-r2）2+（r1-r0）2+2（r0+htmax-r2）（r1-r0）•cosφ0

（2）

可见，在五个参数中只有四个可以预先选择，其余一个必须满足上式要求。基圆半径r0、基本工作段作用角2φ0和最大升程htmax都为已知值，可以设计出凸轮的外形。 基圆半径r0根据凸轮轴直径dt决定，为了保证加工和维修的可能，常取r0=0.5dt+1～3mm。可知凸轮轴的直径为22～26mm。我们取凸轮轴的直径为24mm。 凸轮作用角2φ0 决定于已选定的配气机构，对进气凸轮有： 2φ0 =0.5（180o+α1+α2）

式中 α1-进气提前角，单位（o）； α2-排气提前角，单位（o）。 对排气凸轮有： 2φ0 =0.5（180o+β 1+β2） 式中 β1-进气提前角，单位（o）； β2-排气提前角，单位（o）。 挺住的最大升程htmax决定与气门所要求的最大升程hqmax。 hhqmaxtmaxi

1

式中 i-摇臂的摇臂比，一般i=1.2～1.7，常用为1.5.在凸轮直接驱动气门的顶置凸轮轴式气门机构中，i=1. 由于r0、2φ0、htmax三个参数在设计凸轮型线之前已初步确定，所以双圆弧凸轮的设计，实际上是在r1、r2两个参数中任选一个，确定一个即可。 由于r1的选择范围很大，而r2的选择范围很小，所以先选r2再选r1是很合理的。在选择r2时，应注意不要使r2过小，以免凸轮变尖，导致凸轮尖端处接触应力过大，而使凸轮与挺住一对摩擦副产生早起损伤。凸轮在长期使用尖端磨损超过极限后，必须重新磨削，因此必须留下磨削欲量。一般认为r2min应大于2mm。 （1）进气凸轮的设计： 设定进气凸轮的r2=4mm，则有： （r1-4）2= （14+8.2-4）2+（r1-14）2+2（14+8.2-4）（r1-14）•cos（58.25 o+7.5 o） r12-8r1+16=18.22+r12-28r1+196+2*18.2*（r1-14）*0.411 解，得 5.0396r1=301.7944 r1=59.885mm 如下图所示：

图二 进气凸轮的尺寸 （2）排气凸轮的设计： 设定排气凸轮的r2=3mm，则有： （r1-4）2= （14+8-4）2+（r1-14）2+2（14+8-4）（r1-14）•cos（55 o+7.5 o） r12-8r1+16=182+r12-28r1+196+2*18*（r1-14）*0.462 解，得 3.368r1=271.152 r1=80.508mm

图三 排气凸轮的尺寸 运动规律的分析

下面进一步分析凸弧凸轮平面挺柱的运动规律，也即平面挺柱的升程ht、速度vt、加速度at在凸弧凸轮型线上随凸轮转角α的变化规律。 图四 凸弧凸轮平面的升程

rr180

a

21212

0max

DOOsinsinOO

rr210

max

Dsinsin

rrCCCOOCCCh0232322121

Dcost2

）（OAAAOAAAh13321121t1为分析方便，计算分段进行。 第一阶段（即挺柱与腹弧相接触的阶段），当挺柱在A点相接触（α=0）的时刻起即开始上升（图四中），当凸轮转过α角时，挺柱的升程为 （3） 式中 =r1

rAA032 ））（（cos1cosrrOOOA01113 代入（3）得

costrrrrh01011 经整理得 cos1trrh011 第一阶段凸轮的最大转角αmax由△ OO1O2的关系决定，即

由此得

在计算挺柱第二阶段（即挺柱与顶弧接触段）的升程时（图四），为方便计算，凸轮转角将由相当与气门全开位置C点开始，逆着凸轮的旋转方向计算。

在β角处挺柱的升程为 同时加减一个htmax，则得 cos1Dhhtmaxt 第二阶段凸轮的最大转角βmax按下式计算 max0max 将上面所得的挺柱升程与转角关系对时间求导，可得相应转角的速度。挺柱在第一段上的速度为 sindtdhrrv01tt1t1

Dsindtdhtt2t2v

cosdtdvrra012tt1t1

Dcosdtdv2tt2t2a

式中 t—凸轮旋转角速度， 在第一阶段上，挺柱速度在max时达到最大值。 在第二段上挺柱速度为

在第二段上，挺住速度在βmax时达到最大值。 在第一段上挺柱的加速度为

在第一段上，挺柱加速度在a=0时达到最大值。 在第二段上挺柱的加速度为

在第二段上，挺柱加速度在β=0时达到最大值。

图五 第一阶段挺柱的速度

图六 第二阶段挺柱的速度

图七 第一阶段挺柱的加速度

图八 第二阶段挺柱的加速

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机械原理课程设计-旋转型灌装机设计

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机械原理课程设计-旋转型灌装机设计贵州大学机械工程学院机械原理课程设计说明书题号11旋转型灌装机学院：机械工程专业：班姓名学号：指导导师：日期：目录一、机械原理课程设计任务书题号11 ......... - 3 -一、设计题目及原始数据............... - 4 -二、设计方案提示........................... - 5 -三、设计任务................................... - 5 -二、设计背景................................................... - 7 -三、方案的选择............................................... - 8 -3.1综述............................................................. - 8 -3.2选择设计方案..................................... - 8 -3.2.1、功能逻辑图和功能原理解图- 8 -3.2.2、功能原理的工艺过程分解. - 10 -3.2.3、机械系统运动转化功能图. - 21 -3.3方案确定........................................... - 21 -四、原动机选择............................................. - 24 -五、传动比分配............................................. - 24 -六、传动机构的设计..................................... - 24 -6.1减速器的设计................................... - 24 -6.2齿轮的设计....................................... - 25 -七、机械运动循环图..................................... - 28 -八、机构设计................................................. - 28 -8.1、凸轮设计计算及校核.................... - 28 -8.2、槽轮尺寸设计与分析.................... - 31 -九、整体评价................................................. - 35 -十、Pro/e建模分析....................................... - 36 - 十一、设计小结........................................... - 40 - 十二、参考文献............................................. - 41 -贵州大学机械工程学院机械原理课程设计任务书题号11旋转型灌装机一、设计题目及原始数据设计旋转型灌装机。

机械原理课程设计—碎纸机设计说明书电子版

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2012年机械原理课程设计碎纸机设计者：学号：学号：学号：指导老师：2012年6月21日~7月5日目录一设计题目二设计任务三机器的功能分析四碎纸机的发展五运动方案设计六运动方案的评价及选定七机器的运动循环图八执行机构的设计与分析九工作中常见的问题及解决办法十碎纸机的使用注意事项及保养十一设计小结十二参考资料一设计题目设计一台能制动粉碎纸张的粉碎机。

操作者将一叠规格相同的待粉碎的纸张放入碎纸机的集纸器，合上盖子，按下按钮，碎纸机激动将纸张送入碎纸槽内粉碎，当槽内纸屑堆积到一定量时予以清除。

自动碎纸机保证纸张一旦送入机器后，在被粉碎完毕之前无法开盖取出，以免文件泄露。

碎纸机的只要工艺动作为：（1）将纸张逐张送入碎纸槽。

（2）锁紧集纸器盖子。

（3）将纸张粉碎。

（4）定时清除纸屑。

原始数据如下：（1）碎纸生产率为90张/min。

（2）电动机转速为2800r/min。

（3）机器总体尺寸不大于600mm*400mm*1000mm。

二设计任务（1）拟定工艺原理图和运动循环图。

（2）进行送纸，碎纸，清除纸屑，集纸器盖子启闭的的执行机构选型。

（3）进行执行机构的组合方案评定和选型，画出执行机构组合方案示意图。

（4）拟定传动系统并确定其传动比。

（5）画出包括执行机构和传动系统的机械运动方案示意图。

（6）对传动系统和执行机构进行尺度综合，按比例在图纸（A2或A3）上画出机械运动方案简图。

（7）对主要执行机构运动分析，画出从动件运动线图。

（8）对碎纸机进行三围造型和运动仿真。

（9）编写设计计算说明书。

三机器的功能分析碎纸机是由一组旋转的刀具、纸梳、驱动马达、制锁装置、定时清理装置和减速齿轮组成的。

纸张从相互咬合的刀刃中间送入，被分割成很多的细小纸片，以达到保密的目的。

碎纸机到现在为止经历了六代的发展历程，由最初的带传动、塑料齿轮、链传动到现在的金属齿轮传动、优质合金齿轮传动，功能也由最初的只能碎纸到现在的不仅可以碎纸，同时也可以碎光盘、回形针等硬质用品，碎纸机作为一种保密设备，已逐渐成为办公室内不可缺少的一种简易装置，这不仅是因为它具有保密功能，更是因为它可以为现代办公提供一份环保清洁的保证。

第一组开口凸轮箱报告..

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开口凸轮箱拆装测绘与中间轴结构设计总结报告班级: 11纺机电组号：组长：组员：**** *****2013年1月01日目录1 概述 (3)2 开口凸轮箱拆装测绘 (3)2.1 拆装测绘方案的制定 (3)2.1.1 准备工作 (3)2.2开口凸轮箱的具体拆卸步骤 (4)2.3 装配 (5)2.3.1 装配前的准备工作 (5)2.3.2 准备工作的内容 (5)2.3.3 装配的注意事项 (5)2.4 机械装配的一般要求 (6)2.5 开口凸轮箱拆装实训有关注意事项 (7)2.6 拆装测绘实施 (7)3 开口凸轮箱中间轴设计 (11)3.1 运动简图 (11)3.2 受力分析 (12)3.2.1 直齿圆锥齿轮受力分析 (12)3.2.2直齿圆柱齿轮受力分析 (13)3.3 中间轴的设计 (13)3.3.1选材料 (13)3.3.2估算轴径 (13)3.3.3 计算轴的弯矩，扭矩 (13)4.改进后的图 (16)4.1开口凸轮箱设计前的装配图 (16)4.2开口凸轮箱设计后的装配图 (17)4.3改进之后的阶梯轴 (17)5、学习小结 (18)参考文献： (18)1概述织机有五大运动，分别由五大机构完成，其中之一是开口机构，开口机构有连杆开口机构、凸轮开口机构、多臂开口机构、提花开口机构。

凸轮开口机构有整个机构装在织机下方的开式凸轮机构，有整个机构装在箱体中的半闭式凸轮开口机构，这种半闭式凸轮开口机构简称开口机构。

开口凸轮箱适应高速，速度可700R/MIN，常用于新型织机中。

2开口凸轮箱拆装测绘2.1拆装测绘方案的制定2.1.1准备工作（1）观察开口凸轮箱的外形，用手来回推动输入轴，感受传动过程。

观察开口凸轮箱各个部分的结构。

（2）观察开口凸轮箱的传动路线，分析该传动方案的特点。

观察各级传动所采用传动机构的特点，并判断其布局是否合理。

（3）观察轴系部件，分析传动零件所受轴向力和径向力向箱体基础传递的过程，分析轴上零件的轴向和周向固定方法，观察轴承组合的固定方法（4）观察箱体部件，观察箱体的结构工艺性（如薄厚壁之间的过度、拔模斜度、两壁间的连接、箱体底面结构、同一轴线上的两轴承孔直径是否相似、各轴承坐孔外端面是否处于同一平面等），观察支撑肋板的凸台的位置及高度，观察各部分螺栓的尺寸及间距，它们与外箱壁、凸台边缘的距离，并注意扳手空间是否合适。

“8”型路线无碳小车的设计(全套图纸)

“8”型路线无碳小车的设计(全套图纸)

摘要煤炭是大自然给予人类的一笔宝贵财富，可是由于人们对煤炭的巨大需求，煤炭资源日趋减少近于枯竭。

随着人们节能环保意识的提升，无碳理念也越来越被人们提上研究的课题。

更洁净，更环保，更节能，更高效的理念也深入人心。

本小车是对“无碳”理念的探索与开发，对未来“无碳”的憧憬，小车构思巧妙，在完成设计的要求下充分考虑了外观和成本等问题，方便以后的扩展和进一步的开发。

“无碳小车”系第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛命题主题，目前实验阶段已经完成。

小车的设计分为三个阶段：方案设计、技术设计、制作调试。

方案设计阶段根据小车功能要求根据机器的构成（原动机构、传动机构、执行机构、控制部分、辅助部分）把小车分为车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构六个模块，进行模块化设计。

技术设计阶段采用了PROE等软件进行辅助设计。

小车大多是零件是标准件、可以购买，同时除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外，大多数都可以通过手工加工出来。

调试过程会通过微调等方式改变小车的参数进行试验，在试验的基础上验证小车的运动规律同时确定小车最优的参数。

关键词：无碳小车；方案设计；模块化设计；8型路线AbstractCoal is a valuable wealth of human nature, but because of the huge demand for coal and meager coal resources dwindling. As enhance awareness of energy saving and environmental protection, zero-carbon concept is increasingly being put on the research project. Cleaner, more environmentally friendly, more energy, more efficient idea is taking hold.Issue, later expanded and further developed. "Zero-carbon cars" of the second national students ' comprehensive ability of engineering training race in thesis theme, the current experimental phase has been completed.Car design is divided into three phases: design, technical design, making debugging. Programme design stage based on the car features under the machine's composition (original mechanism, actuator, actuator, control section, Assistant section) original car into the frame, body, transmission, steering agencies, travel agencies, fine-tune the bodies of six modules, modular design. Technical design stage using PROE software for aided design. Car most parts are standard parts, you can purchase, while some require high processing precision parts require special processing, most are available through the manual process. Debugging changes by way of fine tuning parameters of the car testing, experimental validation on the basis of the car in motion at the same time determine the optimal parameters for car.Key words:Carbon-free cares; design; modular design;8-courses目录摘要............................................................................................................... 错误!未定义书签。