中国石油大学华东机械原理课程设计

已知参数 设计方案

1 2 3 4 活塞受力F （N ） 3500 4500 5500 6500 曲柄转速（转/

分）

150

140

130

120

三、设计分析步骤及利用公式（解析法）

1.往复泵主体机构的运动分析

运动分析的目的就是根据原动件已知运动规律求出各运动位置连杆2的角速度、角加速度，以及活塞的位移、速度和加速度，以便了解机械运动性能。其中加速度分析是计算惯性力的必要前提，如图三所示。该机构封闭方程式为

L 1→ +L 2→ =Xc →

①

图三

2

2

2221121c 2

22

22212122a θcos θcos l ωθθcos l ωθcos l θsin l ωθsin l ωα21+--

=+=

)(

（4）连杆质心S 2点的加速度

对点S 2进行受力分析，采用比例法求解。

图四

∑M B =0，即M I2−G 2l S2cosθ2+P I2y l S2sinθ2−P I2x l S2sinθ2

①

0=+--+2I322343)sin θP (F cos θ)l G (R ∑F x =0，即 R 12x +P I2x +P I3+F =0 ② ∑F y =0，即R 12y +P I2y −G 2+R 43−G 3=0 ③ 对滑块3进行受力分析

图五

∑F x=0，即R23x+P I3+F=0 ④

∑F y=0，即R23y+R43−G3=0 ⑤

②求R41和平衡力矩M b

图六

已知：P I1X=|P I1|cosθ1=m1ω12l1cosθ1，

P I1Y=|P I1|sinθ1=m1ω12l1sinθ1，R21X=

−R12X，R21Y=−R12Y

∑F x=0, R41x+P I1x+R21x=0 ①∑F y=0, R41y+P I1y+R21y−G1=0 ②

∑M A=0, M b−(P I1x+R21x)l1sinθ1+

(P I1y+R21y−G1)l1cosθ1=0 ③3.飞轮设计

已知：等效驱动力矩为常数，n, [δ]=0.2

求：J f ，G a D2

解：1）等效阻力矩按等效模型求得

M r =Fv c /ω1

2）等效阻力矩功

图七

如图七所示，已知等效阻力矩M r 的变化曲线，阻力功Wr 即为该曲线与θ1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：

W r(i+1)

=W i +1

2

(M ri +M r(i+1))(θ1(i+1)−θ1i )

最后一个阻力功的值即为一个周期内所有的阻力功之和W r 。 3）等效驱动力矩

w d =w r ， W d =2πM d

4）求最大盈亏功ΔW max

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：ΔW i =W di −W ri （如图八所示），其中W di 、W ri 分别为周期起点至i 位置间的驱动功和阻力功。W di =M d θ1i ,W ri 在前面已求得。

M r

W r

M d

Mr

M d

M

θ1i

θ1(i+1)

2π

M r(i+1)

M ri

θ1

图八图九

根据最大盈亏功的概念可知，最大盈亏功为

ΔW max=ΔW imax−ΔW imin

（如图九所示），其中ΔW imax、ΔW imin分别为ΔW i的最大值和最小值。

5）求飞轮转动惯量J f和飞轮矩G a D2

J f=900ΔW max π2n2[δ]

G a D2=4gJ f

四、往复泵主体机构的图解法分析

1.吸入冲程θ1=60°

为减小误差，在机构的运动简图中，构件之间的转动副不予画出。