牛头刨床的综合与分析课程设计.doc

目 录 一、设计题目与原始数据一、设计题目与原始数据 - - 1 1 - - 二、牛头刨床示意图二、牛头刨床示意图 - - 2 2 - - 三、导杆机构设计三、导杆机构设计 - - 2 2 - - 四、机构的运动分析四、机构的运动分析 - - 4 4 - - 五、机构动态静力分析五、机构动态静力分析 - - 9 9 - - 六、飞轮设计六、飞轮设计 - - 1313 - - 七、设计凸轮轮廓曲线七、设计凸轮轮廓曲线 - - 1515 - - 八、齿轮设计及绘制啮合图八、齿轮设计及绘制啮合图 - - 1515 - - 九、解析法九、解析法 - - 1616 - - 1导杆机构设计.- 16 - 2机构运动分析.- 17 - 3凸轮轮廓曲线设计.- 19 - 4. 齿轮机构设计 .- 22 - 十、本设计的思想体会十、本设计的思想体会 - - 2222 - - 参考文献参考文献 - - 2222 - - 附附 录录 - - 2323 - - 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 1 - 一、设计题目与原始数据 1题目： 牛头刨床的综合与分析 2原始数据： 刨头的行程 H=550mm 行程速比系数 K=1.6 机架长 LO2O3=400mm 质心与导杆的比值 LO3S4/LO3B=0.5 连杆与导杆的比值 LBF/LO3B=0.3 刨头重心至 F 点距离 XS6=160mm 导杆的质量 m4=15 刨头的质量 m6=58 导杆的转动惯量 JS4=0.7 切割阻力 FC=1300N 切割阻力至 O2的距离 YP=175mm 构件 2 的转速 n2=80 许用速度不均匀系数 =1/40 齿轮 Z1、Z2的模数 m12=15 小齿轮齿数 Z1=18 大齿轮齿数 Z2=46 凸轮机构的最大摆角 max=16 凸轮的摆杆长 LO4C=140mm 凸轮的推程运动角 0=60 凸轮的远休止角 01=10 凸轮的回程运动角 0=60 凸轮机构的机架长 Lo2o4=150mm 凸轮的基圆半径 ro=55mm 凸轮的滚子半径 rr=15mm 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 2 - 二、牛头刨床示意图 如图 1 所示 图 1 三、导杆机构设计 1、已知：行程速比系数 K=1.6 刨头的行程 H=550mm 机架长度 LO2O3=400mm 连杆与导杆的比 LBF/LO3B=0.3 2、各杆尺寸设计如下 A、求导杆的摆角： 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 3 - max =180（K-1）/（K+1）=180（1.6-1）/（1.6+1）=42 B、求导杆长： LO3B1=H/2sin（max/2）=550/2sin（42/2）=776mm C、求曲柄长： LO2A =LO2O3sin（max/2）=400sin21=142mm D、求连杆长： LBF=LO3BLBF/LO3B=7760.3=233mm E、求导路中心到 O3的距离： LO3M =LO3B-LDE/2=LO3B1-1-cos(max/2)/2=750mm F、取比例尺： L=0.005m/mm 在 1#图纸中央画机构位置图，机构位置图见 1#图纸。大致图形如图 2： 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 4 - 图 2 四、机构的运动分析 已知：曲柄转速：n2=80rpm 各构件的重心： 构件 6 的重心：XS6=150mm 第 3 点：A、速度分析 求 VA3 VA3 =VA2=LO2A2= LO2An/30=0.142803.14/30=1.19m/s 求 VA4 = + 4AVA3VA4A3V 大小： ？ 1.19 ？ 方向：O3A O2A O3A 取 V=VA3/Pa3=0.02，在 1#图纸的左下方画速度多边形 mm sm/ 求 VB 用速度影像求 VB=640.02=1.28m/s 求 VF = + FVBVFBV 大小： ？ 0.98 ？ 方向： 水平 导路 BF 接着画速度多边形，由速度多边形求得： VF=Error!V=640.02=1.28m/s 方向：如 1#图所示 求 4 4=3=VA4/LO3A=410.02/（980.005）=1.67 rad/S 求 VA4A3 VA4A3= V=370.02=0.74m/s 方向：如 1#图所示 a3a4 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 5 - B、加速度分析 求 aKA4A3 aKA4A3=24VA4A3=21.670.74=2.47m/s2 方向：如 1#图所示 求 aA3 aA3=aA2=22LO2A=8.372142/1000=9.996m/s2 方向：AO2 求 anA4 anA4=23LO3A=1.672980.005=1.366m/s2 方向：AO3 求 aA4 + = + + A4 n aA4 t aA3aA4A3 k aA4A3 r a 大小：1.366 ？ 9.996 2.472 ? 方向：AO3 O3A O3A O3A 取 a=aA3/pa3 =9.996/100=0.10 mm sm 2 / 在 1#图的左下方画加速度多边形，由加速度多边形求得： aA4= a=420.10=4.2m/s2 方向：如 1#图所示pa4 求 aB :用加速度影像求 aB=660.10=6.6m/s2 方向：如 1#图所示 求 aF = + + FaBaFB n aFB t a 大小： ？ 6.6 0.336 ? 方向：水平 FB BF anFB= V2BF/ LBF=(140.02) 2 /(233/1000)=0.336 m/s2 接着画加速度多边形，由加速度多边形求得： aF=Error!a =670.10=6.7 m/s2 第 10点：A、速度分析 求 VA3 VA3 =VA2=LO2A2= LO2An/30=0.142803.14/30=1.19m/s 方向：如 1#图所示 求 VA4 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 6 - = + 4AVA3VA4A3V 大小： ？ 1.19 ？ 方向：O3A O2A O3A 取 v=VA3/Pa3=0.04 ，在 1#图纸的左下方画速度多边形 mm sm/ 求 VB 用速度影像求 VB=940.04=3.76 m/s 求 VF = + FVBVFBV 大小： ？ 3.76 ？ 方向：水平 导路 BF 接着画速度多边形，由速度多边形求得： VF =VB=3.76 m/s 方向：如 1#图所示 求 4 4=3=VA4/LO3A=1.19/(0.0505)=4.67 求 VA4A3 VA4A3=0 方向：如 1#图所示 B、加速度分析 求 aKA4A3 aKA4A3=24VA4A3=0 方向：如 1#图所示 求 aA3 aA3=aA2=22LO2A=8.372142/1000=9.996m/s2 方向：AO2 求 anA4 anA4=23LO3A=4.6720.0505=0.56 求 aA4 anA4 + atA4 = aA3 + akA4A3 + arA4A3 大小： 0.56 ？ 9.996 0 ? 方向：AO3 O3A 如图 O3A 取 a=aA3/pa3=0.1 mm sm 2 / 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 7 - 在 1#图纸的左下方画加速度多边形 aA4= a=560.1=5.6m/s2pa4 求 aB 用加速度影像求 aB=830.1=8.3m/s2 方向：如 1#图所示 求 aF = + + FaBaFB n aFB t a 大小： ？ 8.3 0 ? 方向：水平 FB BF anFB= V2BF/ LBF=0 接着画加速度多边形,由加速度多边形得： aF=Error!a=100.1=1.0m/s2 方向：如 1#图所示 第 6 点：A、速度分析 求 VA3 VA3 =VA2=LO2A2= LO2An/30=0.142803.14/30=1.19m/s 求 VA4 = + 4AVA3VA4A3V 大小 ? 1.19 ? 方向：O3A O2A O3A 取 V=VA3/Pa3=0.02 mm sm/ 在 1#图纸的左下方画速度多边形 求 VB 用速度影像求 VB=83.50.02=1.67m/s 求 VF = + FVBVFBV 大小： ? 1.67 ? 方向：水平 导路 BF VF=Error!V=810.02=1.62m/s 方向：如 1#图所示 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 8 - 求 4 4=3=VA4/LO3A=530.02/（1040.005）=2.04 rad/S 求 VA4A3 VA4A3=V=270.02=0.54m/s 方向：如 1#图所示a3a4 B、加速度分析 求 aKA4A3 aKA4A3 =24VA4A3=22.040.54=2.203m/s2 方向：如 1#图所示 求 aA3 aA3=aA2=22LO2A=8.372142/1000=9.996m/s2 方向：AO2 求 anA4 anA4=23LO3A=2.0421040.005=2.164m/s2 方向：AO3 求 aA4 + = + + A4 n aA4 t aA3aA4A3 k aA4A3 r a 大小：2.164 ？ 9.996 2.203 ? 方向：AO3 O3A 如图 O3A 取 a=aA3/pa3 =0.10 mm sm 2 / 在 1#图纸的左下方画加速度多边形 由加速度多边形求得： aA4= a=330.10=3.3m/s2pa4 求 aB 用加速度影像求 aB=520.1=5.2m/s2 方向：如 1#图所示 求 aF = + + FaBaFB n aFB t a 大小： ？ 5.2 0.36 ? 方向：水平 FB BF anFB= V2BF/ LBF=(130.02) 2 /(233/1000)=0.29 m/s2 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 9 - 接着画加速度多边形 由加速度多边形得： aF= a=410.10=4.1m/s2 fp 收集同组同学的位移、速度、加速度的数据并汇编在如下表一： 并在 1#图纸左上角绘制刨头的运动线图。刨头的运动线图见 1#图纸。 表一 曲柄位置 名称 结果 1234456 SF00.040.10.190.260.30. 4 VF00.911.281.661.71.691.62 aF18.611.136.71.2-2.2-2.55-4.5 曲柄位置 名称 结果 7889101011 SF0.4750.5440.550.520.40.2750.21 VF1.1850.480-1-2.88-3.76-3.45 aF-7.18-16.7-20.1-27.4-4.8-1.012.8 五、机构动态静力分析 已知:导杆的质量 m4=15Kg 刨头的质量 m6=58Kg (其余质量忽略不计) 导杆绕重心的转动惯量 JS4=0.7Kgm 切削阻力为常数大小为 FC=1300N 1.确定惯性力、惯性力矩 第 3 点： P16=m6aF=588.8=388.6N PI4=m4as=153.4=51N M14=-JS44=-0.78.16=5.1714N m 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 10 - Lh4 =M14/ PI4=0.112 m 第 6 点： P16=-m6aF=584.5=232 P14=-m4aS=152.6=39N M14=-JS44 =3.096Nm h =M14/F14=0.08m 将计算结果汇总在如下表二： 表二 导杆 4刨头曲柄 位置 PI4 M14Lh4 P16 2 点515.1740.112388.6 9 点393.0960.08261 2.确定齿轮 2 的重量 查指导书得齿轮 2 的重量 G2=500N 3.确定各运动副反力 第第 3 3 点点: : A、取构件 5、6 为示力体 在机构位置图上方绘制示力体图 比例尺为：L=0.005m/mm 大致图形如图： + + + + =0 FC6G I6F FR45R76F 上式中只有 FR45、FR76的大小未知 取力比例尺：P=Fc/Error!=30N/mm 在机构位置图下面画力多边形 大致图形如 1#图 求得： FR45=Error!P=5730=1710N 方向与力多边形中的方向一致 de FR76=Error!P=1730=510N 方向：垂直导路向上 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 11 - MF=0： FC（LO2M-YP）+G6XS6=FR76h76 h76=Fc(LO2M-YP)+G6XS6/R76 =0.624m B、取构件 3、4 为示力体 在机构位置图右侧绘制示力体图 比例尺为：L=0.005m/mm 大致图形如 1#图 其平衡方程为： + + + + = 0 R54F4GR23FI4PR74F MO3=0 (确定 FR23的大小)： FR23h23+F14hp+G4h4=FR54h54 量得:hP =0.472m ；h4=0.085m； h54=0.76m FR23=(FR54h54+F14hP+G4h4)/h23=2680N 矢量式中 FR74的大小和方向未知 仍取力比例尺 P=30N/mm 接着画力多边形图求得: FR74=P=3230=960Nhg 方向与力多边形中的方向一致 hg B、取构件 2 为示力体 在 1#图机构位置图右下方绘示力体图 比例尺为:L=0.005m/mm 其平衡方程为： + + + = 0 R32FbP2GR72F MO2=0 （确定 Pb 的大小）： FR32h32=Pbrb Pb=FR32h32/rb=907N 式中的 R72大小和方向未知 仍然取力比例尺 P=30N/mm，接着画力多边形图，求得： FR72=P=9730=2910N je 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 12 - 方向与为多边形中的方向一致 je 第第 6 6 点点: A、取构件 5、6 为示力体 在 1#图机构位置图上方绘制示力体图 比例尺为：L=0.005m/mm + + + + =0 6G I6F FR45R76F FC 上式中只有 R45、R76的大小未知 取力比例尺：P=Fc/Error!=20N/mm 在 1#图机构位置图下面画力多边形图 求得：FR45=Error!P=5120 =1120N 方向与力多边形中的方向一致 cd FR76=Error!P=2620 =520N 方向：垂直导路向上 MF=0： G6XS6+=FR76h76 )( 02pmC YLF h76=G6XS6+ /FR76=0.616m )( 02pmC YLF B、取构件 3、4 为示力体 在机构位置图右侧绘制示力体图 比例尺为：L=0.005m/mm 大致图形如 1#图 其平衡方程为： + + + + = 0 R54F4GR23FI4PR74F MO3=0 (确定 R23的大小)： -FR54h54+FI4hI4+G4h4=FR23L23 量得:hP =0.165m； h4=0.080m； h54=0.745m FR23=(FR54h54+ P14hP+G4h4)/LO3A=1569N 矢量式中 FR74的大小和方向未知 仍取力比例尺 P=20N/mm 接着画力多边形图,求得: FR74=P=3120=620N 方向与力多边形中的方向一致cgcg 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 13 - B、取构件 2 为示力体 在 1#图机构位置图右下方绘示力体图 比例尺为:L=0.005m/mm 其平衡方程为： + + + = 0R32FbP2GR72F MO2=0 （确定 Pb的大小）： FR32h32=Pbrb 量得:h32=0.135m，:rb =0.445m Pb=FR32h32/rb=476N 仍然取力比例尺 P=20N/mm，接着画力多边形图 求得：FR72=Error!P=7620=1520N 方向与力多边形中的方向一致hi 4、将各运动副反力汇总如下表三 表三 ： 指定的两个位置 位置 反力第 3 点第 6 点 FR7229101520 FR74960620 FR76510500 FR4517101020 FR3426801420 FR2326801420 5、计算平衡力偶矩并汇总如下表四 表四 ： 曲柄位置123456 Mb0232.6319.2324284.8223.8 曲柄位置789101112 Mb135.7-47.2175.8595.7-381.7-378.2 6、绘制平衡力偶矩曲线 Mb-2 该曲线在 1#图纸的右上角 纵坐标比例尺：Mb=10Nm/mm 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 14 - 横坐标比例尺：2=3 度/毫米 平衡力偶矩曲线 Mb-2见 1#图纸。 六、飞轮设计 已知：许用速度不均匀系数 =1/30 平衡力矩曲线 Mb-2 驱动力矩为常数 曲柄的转数 n2=80rpm 飞轮装在齿轮 Z1的 O1轴上 1、作等效阻力矩曲线 Mr1-1 由于飞轮准备装在 Z1的 O1轴上， 因此|Mr|=|Mb/i12|可由 Mb-2曲线直接画出 Mr11曲线（见 1#图） 。 为了使图形一样，其比例尺选为：Mr=Mb/i12=10/2.5=4Nm/mm i12=Z2/ Z1=46/18=2.5 2、求功曲线 Wr1-1 取极距 H=30mm 图解积分 Mr1-1得 Wr1-1曲线。 纵坐标比例尺为：W =Mr1H/180=47.530/180=15.7J /mm 3、求功曲线 Wd1-1 根据一个稳定运转循环中能量变化为零，以及 Md=常数的条件 可作出 Wd1-1曲线。比例尺仍为：W=15.7J/mm 4、求驱动力矩曲线 Md1-1仍取极距 H=30mm 图解微分 Wd1-1得 Md1-1曲线。 纵坐标比例尺为：Mr=4Nm/mm 得驱动力矩：Md1=hMr=114=11.6Nm 5、确定最大盈亏功 将功曲线变成动能曲线。量取：W，=30 mm 最大盈亏功为：W=3015.7=471J 6、求飞轮的转动惯量 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 15 - n1= n2i12=802.5=200 rpm JF=900W/2n12=90047130/(22002)=32.2 Kgm 7、确定飞轮尺寸 b=4gJF/D3H 材料用灰铸铁 =7104N/m3 取飞轮直径 D=0.5m 取轮缘的高宽比为 H/b=1.5 b2=4gJF/1.5D3=49.832.2/（3.141.50.537104) b=175mm H=1.5b=262.5mm 飞轮大致图形如下图 3 所示： 图 3 七、设计凸轮轮廓曲线(图形见 2#图纸) 已知：推杆的运动规律为等加速等减速上升和等加速等减速下降,凸轮与曲柄共轴,顺时回 转： 凸轮机构的最大摆角 max=16 凸轮的摆杆长 LO4C=140mm 凸轮的推程运动角 0=60 凸轮的远休止角 01=10 凸轮的回程运动角 0=60 凸轮机构的机架长 Lo2o4=150mm 凸轮的基圆半径 ro=55mm 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 16 - 凸轮的滚子半径 rr=15mm 绘制摆杆的角位移曲线和凸轮轮廓曲线图形，图形见 2#图纸。 八、齿轮设计及绘制啮合图(图形见 2#图纸) 已知：齿轮 1 的尺数 Z1=18 齿轮 2 的尺数 Z2=46 模数 m12=15 压力角 =20 齿顶高系数 h*a=1 径向间隙系数 C*=0.25 1、列表计算几何尺寸等 表五： 名称符号计算公式计算结果 小齿轮分度圆直径d1d1=mz1270 大齿轮分度圆直径d2d2=mz2690 小齿轮齿顶圆直径da1da1=d1+2ha300 大齿轮齿顶圆直径da2da2=d2+2ha720 小齿轮齿根圆直径df1df1=d1-2hf232 大齿轮齿根圆直径df2df2=d2-2hf652.5 小齿轮基圆直径db1db1=d1cos253.72 大齿轮基圆直径db2db2=d2cos648.39 分度圆齿距PP=m50.3 基圆齿距pbpb=pcos47.12 分度圆齿厚ss=p/223.56 分度圆齿槽宽ee=p/223.56 径向间隙cc=c*m3.75 标准中心距aa=m(z1+z2)/2480 实际中心距aa=a480 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 17 - 传动比ii=z2/z12.56 重合度=B1B2/Pb1.51 2、绘制齿廓啮合图 在 2#图纸上绘制齿廓啮合图。取比例尺为：L=0.001m/mm 齿廓啮合图见2#图纸。 九、解析法 1导杆机构设计 已知：（1）行程速比系数 K； （2）刨头和行程 H； （3）机架长 LO2O3 （4）连杆与导杆的比 LBF/LO3B 求解: (1)求导杆的摆角：max=180（K-1）/（K+1） (2)求导杆长：LO3B1=H/2sin（max/2） (3)求曲柄长：LO2A=LO2O3sin（max/2） (4)求连杆长：LBF=LO3BLBF/LO3B (5)求导路中心到 O3的垂直距离 LO3M：从受力情况（有较大的传动角）出发， 刨头导路 O3B 线常取为通过 B1B2 挠度 DE 的 中点 M.即： LO3M=LO3B-LDE/2 将上述已知条件和公式编入程序。 （源程序和运行结果见附录） 结果分析：与图解法比较，误差在毫米以下， 不用修改。 2机构运动分析 已知：(1)曲柄转速2； (2)各构件的长度。 求解：、建立机构的运动方程式 图 4 如图所示：选定直角坐标系 XOY。标出各杆的矢量和转角。各构件矢量所组成的封闭矢 量 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 18 - 方程式为: + L2=S a Ll bL5 L4 X Y 其中令：Ll=LO2O3；Y=L03M；S=L03A； 将 a 式分别投影在 x 和 y 轴上得 L2cosF2=S cos F4 c Ll+L2 sin F2=S sin F4 d 两式相除则得 tgF4=(Ll+L2sinF2)L2cosF2 (1) 在三角形 A0203 中 S2=LlLl+L2L22L1L2cos(90+F2) (2) 将 c d 两式对时间求导一次得 L2W2sinF2=SW4sinF4+VrcosF4 e L2W2cosF2=SW4cosF4+VrsinF4 f 将坐标 XOY 绕 O 点转 F4 角(也就是将 e f 两式中的 F2 角 F4 角分别减去 F4) 经整理后可分别得到 Vr=L2 W2sin(F2F4) (3) W4=L2 W2 cos(F2-F4)S (4) 再将 e f 二式方别对时同求导一次后，同样将坐标 XOY 绕 0 点转 F4 角(也就是将式中 的 F2 角 F4 角分别成去 F4)，经整理后可分别得到 ar=SW4W4L2W2W2cos(F2F4) (5) ak=2 Vr W4 (6) e4=2 Vr W 4+ L2W2W2sin(F2 一 F4) (7) 将 b 式分别投|影在 x 和 y 轴上得 X：L4 cos F4 十 L5 cos F5 (8) Y：L4 sin F4 十 L5 sin F5 (9) 由(9)式可直接得 sin F5=（YL4sinF4）L5 (10) 对(9)式求导，一次可得 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 19 - L4W4cosF4=L5W5cosF5 于是由 g 式可得 W5=(L4W4cosF4)L5cosF5 (11) 对 g 式求导一次经整理可得 e5=（L4e4cosF4+L4W4 W4sinF4+L5W5W5sinF5)L5cosF5 (12) (8)式中的 X 是坐标值，要想得到 F 点的位移 XF 应该是 XF=XX0 XF=L4 cos F4+L5 cos F5 一(L4 cos F40+L5 cos F50) (13) 式中 F40 F50 是导杆 4 处在左极限位置 l 时，导杆 4 和连杆 5 与坐标的正向夹角 对（13）式求导一次可得： VF=L4W4sinF4L5 W5sinF5 (14) 对（14）式求导一次可得： aF=L4cosF4W4W4L4sinF4e4 L5cosF5 W5W5L5sinF5e5 (15) 角度的分析 关于 F4 和 F5 两个角度的分析 当曲柄 2 运动到第一象限和第四象限时，导杆 4 在第一象限。此时得出的 F4 就是方位 角。当曲柄 2 运动到第二象限和第三象限时导杆 4 是在第二象限，得出的 F4 是负值，所 以方位角应该是 F4=180+F4 由于计算机中只有反正切，由（10）式是不能直接求出 F5因此要将其再转换成反正切的形式 F5=atn(gsqr(1g*g) (16) 式中 g=sin F5=(YL4*sin F4) L5 无论曲柄 2 运动到第几象限。连杆 5 都是在第二第三象限，由于在第二象限时 F5 是负 值，在第三象限时 F5 是正值，因此在转换方位角时可以用一个公式来表示即： F5=180+F5 (17) 开始计算是在左极限 l 的位置。因此 F2 的初值应该是： F2=Fq=195(Fq 为起始角) 运行到 8时导杆处在右极限终止位置，因此 F2 的数值应该是：F2=FZ=345 (FZ 为 终止角) 编写程序。 （源程序和运行结果见附录） 结果分析： 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 20 - 上述结果与图解法比较，除加速度略有点误差外其余各结果均无误差。因此验证了图 解法和解析法的运算结果都是正确的。加速度的误差尽管很小但也进行了查找修正。 3凸轮机构的轮廓曲线设计 已知(1)从动件 8 的运动规律及 0、01、； (2)从动件 8 的长度 LO4C； (3)从动件的最大摆角 max=18； (4)从动件与凸轮的中心距 LO2O4； (5)凸轮理论轮廓的基圆半径 r0； (6)滚子半径 rr； (7)凸轮与曲柄共轴,顺时针回转。 图 5 1.建立数学模型 选取 XOY 坐标系，B0点为凸轮起始点。开始时推杆滚子中心处于 B0点处，当凸轮转 过 角度时，推杆相应地产生位移角 。根据反转法原理,此时滚子中心应处于 B 点， 其直角坐标为： 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 21 - y = a sinLsin(0) a x = a cosLcos(0) b 式中 a 为凸轮轴心 O 与摆动推杆轴心 A 之间的距离,L 为摆动推杆的长度。在OA0B0 中 0=arc cos (a2L2r20)/2aL c a 式和 b 式即为凸轮理论轮廓线的方程式。 凸轮的实际廓线与理论廓线的距离处处相等，为其理论廓线的等距曲线，且等于滚子半 径 rr，故当已知理论廓线上任意一点 B(x，y)时，只要沿理论廓线在该点的法线方向取距 离为 rr，即得实际廓线上得相应点 B(X,Y)。 由高等数学知，理论廓线 B 点处法线 nn 得斜率(与切线斜率互为负倒数)，应为： tgdx/dy(dx/d)/(dy/d) d 式中 dx/d、dy/d 可根据 a 式和 b 式求得： dy/da cosLcos(0)(1-d/d) e dx/da sinLcos(0)(1-d/d) f 代入 d 式可求出 。 此处应注意： 角在 0至 360之间变化，当式中分子分母均大于 0 时， 角在 0 至 90之间；分子分母均小于 0 时， 角在 180至 270之间；如果 dy/d0 则 角在 90至 180之间；又如 dy/d0，dx/d 90 Then F4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / L2 / Cos(F2): F4 = 180 * p + F4 Else F4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / L2 / Cos(F2) End If ElseIf F2 90 Then F2 = F2 * p: F4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / L2 / Cos(F2): F4 = 180 * p + F4 Else F2 = F2 * p: F4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / L2 / Cos(F2) End If 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 26 - End Select w2 = -2 * pi * 80 / 60 s = Sqr(L2 2 + L1 2 + 2 * L1 * L2 * Sin(F2) w4 = L2 * w2 * Cos(F2 - F4) / s v = -L2 * w2 * Sin(F2 - F4): ak = 2 * v * w4 ar = s * w4 2 - L2 * w2 2 * Cos(F2 - F4) e4 = -(ak + L2 * w2 2 * Sin(F2 - F4) / s L = L4 / L5 g = Y / L5 - L * Sin(F4) F5 = Atn(-g / Sqr(1 - g * g) F5 = 180 * p + F5 w5 = -L * w4 * Cos(F4) / Cos(F5) e5 = w5 2 * Sin(F5) / Cos(F5) - e4 * L * Cos(F4) / Cos(F5) e5 = e5 + w4 2 * L * Sin(F4) / Cos(F5) xf = L5 * Cos(F5) + L4 * Cos(F4) - (L5 * Cos(F50) + L4 * Cos(F40) vf = -L5 * w5 * Sin(F5) - L4 * w4 * Sin(F4) af = -L4 * (Cos(F4) * w4 2 + Sin(F4) * e4) af = af - L5 * (Cos(F5) * w5 2 + Sin(F5) * e5) at = e4 * 0.5 * L4 an = w4 * w4 * 0.5 * L4 a3 = Sqr(at * at + an * an) fs = Atn(at / an) fs = pi + F4 - fs If fs 360 * p Then fs = fs - 360 * p F4 = F4 / p: fs = fs / p Print Spc(0.5); Format(n, “0.0“); Spc(3); Format(F4, “0.0“); Spc(3); Format(ak, “0.000“); Spc(3); Format(w4, “0.000“); Spc(3); Format(xf, “0.000“); Spc(3); Format(vf, “0.000“); Spc(3); Format(af, “0.000“); Spc(3); Format(e4, “0.000“); Spc(3); Format(a3, “0.000“); Spc(3); Format(fs, “0.000“) Next n 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） - 27 - End Sub 说明:程序中的 as 由于与程序中语句冲突,所以用 a3 代替 运行结果 3. 凸轮机构的轮廓曲线设计程序及运行结果: Private Sub Form_Click() Dim pi!, p!, i!, F0!, F01!, F02!, L4c!, L24!, r0!, q!, qm!, q0!, Mm!, F!, F1!, R! 程序中 F 代表 ；q 代表 ；st 代表 Dim F2!, SF!, CF!, X!, Y!, dpdf!, dxdf!, dydf!, st!, X1!, Rr!, X2!, Y2! Print Spc(2); “凸轮转角“; Spc(2); “ 摆杆摆角“; Spc(3); “ 理论廓线 xy 值“; Spc(3); “理论廓 线向径“; Spc(3); “内实际廓线 xy 值“; Print Spc(3); “外实际廓线 xy 值“ pi = 3.1415926 p = pi / 180 L4c = 140 L24 = 150 F0 = 60 辽 宁 工 业 大 学 课 程