哈工大机械原理大作业二24题.docx

Harbin Institute of Technology机械原理大作业二课程名称：机械原理 设计题目：凸轮结构设计 院系 ： 机电工程学院 班级： 1108110班 设计者： 张凯亮 学号： 1110811021 指导教师：焦映厚 设计时间： 2013年6月15日哈尔滨工业大学凸轮机构1. 设计题目(1) 凸轮机构运动简图：(2)凸轮机构的原始参数序号升程升程运动角升程运动规律升程许用压力角回程运动角回程运动规律回程许用压力角远休止角近休止角24120mm150正弦加速度40100余弦加速度6050602凸轮推杆升程，回程运动方程及推杆位移,速度,加速度线图(1) 推杆升程运动方程如下：当056时 s=h0-h2sin20=144-60sin2.4 v=h1(1-cos20)0=1441(1-cos(2.4) a=2h1202sin20=345.612sin2.4（2）推杆远休止运动方程如下当56109时s=120v=0a=0（3）推杆回程运动方程如下：当10953时S=0.5h(1+cos(-0-s)0)=60(1+cos(1.8-2)v=-h1sin(1.8-2)20=-1081sin(1.8-2)a=-194.412cos(1.8-2)（4）推杆近休止运动方程如下当532时s=0v=0a=0二 编程绘制推杆的位移,速度,加速度线图采用matlab编程：(1) 推杆的位移线图程序如下 x1=0:0.01:(5*pi/6);x2=(5*pi/6):0.01:(10*pi/9);x3=(10*pi/9):0.01:(5*pi/3);x4=(5*pi/3):0.1:(2*pi);s1=144*x1/pi-60*sin(2.4*x1)/pi;s2=120;s3=60+60*cos(1.8*x3-2*pi);s4=0;plot(x1,s1,x2,s2,x3,s3,x4,s4)图如下所示（2）推杆的速度线图程序如下x1=0:0.01:(5*pi/6);x2=(5*pi/6):0.01:(10*pi/9);x3=(10*pi/9):0.01:(5*pi/3);x4=(5*pi/3):0.01:(2*pi);v1=144*(1-cos(2.4*x1)/pi;v2=0;v3=-108*sin(1.8*x3-2*pi);v4=0;plot(x1,v1,x2,v2,x3,v3,x4,v4)图如下所示（3）推杆的加速度线图程序如下x1=0:0.01:(5*pi/6);x2=(5*pi/6):0.01:(10*pi/9);x3=(10*pi/9):0.01:(5*pi/3);x4=(5*pi/3):0.01:(2*pi);a1=345.6*sin(2.4*x1)/pi;a2=0;a3=-194.4*cos(1.8*x3-2*pi);a4=0;plot(x1,a1,x2,a2,x3,a3,x4,a4)图如下所示三凸轮机构的-s线图，并依次确定凸轮的基圆半径和偏距.(1) 凸轮机构的-s线图：(2)确定凸轮的基圆半径和偏距：在dsd-s线图中，右侧曲线为升程阶段的类速度-位移图，作直线Dtdt与其相切，且位移轴正方向呈夹角1=400,故该直线斜率K1=144（1-cos2.4）345.6sin2.4=tan50，通过编程求其角度。f=sym(tan(5*pi/18)-(144*(1-cos(2.4*t)/(345.6* (2.4*t)=0);t=solve(f)x=144/pi-144*cos(2.4*t)/piy=144*t/pi-60*sin(2.4*t)/pidouble(x)double(y)double(t)求得转角的近似值t=1.0287rad,所以切点坐标为（x.y）=(81.6879,35.2527)故直线方程为 y=tan50(x-81.6879)+35.2527左侧曲线为回程阶段的类速度-位移图，作直线Dtdt与其相切，与位移轴正方向的夹角为2=60,故该直线斜率k2=108sin(1.8-2)194.4cos(1.8-2)=tan-30；通过编程求其角度。f1=sym(tan(-pi/6)- (108*sin(1.8*t-2*pi)/(194.4*cos(1.8*t-2*pi)=0);t1=solve(f1)y1=60+60*cos(1.8*t1-2*pi)x1=-108*sin(1.8*t1-2*pi)double(x1)double(y1)double(t1)求得转角的近似值t= 4.7890rad,所以切点坐标为（x.y）=(-77.8181, 18.3951)故直线方程为：y=tan-30(x+77.8181)+18.3951通过编程求解凸轮轴心的许用区域 x1=0:0.01:(5*pi/6);x2=(5*pi/6):0.01:(10*pi/9);x3=(10*pi/9):0.01:(5*pi/3);x4=(5*pi/3):0.1:(2*pi);s1=144*x1/pi-60*sin(2.4*x1)/pi;v1=144*(1-cos(2.4*x1)/pi;s2=120;v2=0;s3=60+60*cos(1.8*x3-2*pi);v3=-108*sin(1.8*x3-2*pi);s4=0;v4=0;v5=-150:1:150;v6=-150:1:150;s5=tan(5*pi/18)*(v5-81.6879)+35.2527;s6=tan(-pi/6)*(v6+77.8181)+18.3951;plot(v1,s1,v2,s2,v3,s3,v4,s4,v5,s5,v6,s6)在轴心公共许用区内取轴心位置，能够满足压力角要求，现取直线Dtdt与直线Dtdt的交点为轴心位置，通过解二元一次方程组y=tan50(x-81.6879)+35.2527y=tan-30(x+77.8181)+18.3951，可以求得x=20.1039y=-38.1402, 可取：偏距e=45.00mm, 基圆半径r0=e2+s02=128.16mm。四、滚子半径的确定及凸轮理论轮廓和实际轮廓的绘制.可取滚子半径r=10mm，则凸轮理论轮廓和实际轮廓如下：程序如下h=120;w=1;e=45;rr=10;s0=120;r0=128.16;q=150*pi/180;qs=(150+50)*pi/180;q1=300*pi/180;for i=1:1:150qq(i)=i*pi/180.0; s1=h.*( qq(i)./q -(1/(2*pi).*sin(2.*pi.*qq(i)./q); v1=(w*h./q)*(1-cos(2*pi*qq(i)/q);x(i)=(s0+s1)*sin(qq(i)+e*cos(qq(i);y(i)=(s0+s1)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i);rx(i)=r0*cos(qq(i);ry(i)=r0*sin(qq(i); a(i)=(s0+s1)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i)+v1/w*sin(qq(i);b(i)=-(s0+s1)*sin(qq(i)-e*cos(qq(i)+v1/w*cos(qq(i); xx(i)=x(i)+rr*b(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b(i)*b(i);yy(i)=y(i)-rr*a(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b(i)*b(i);endfor i=151:1:200qq(i)=i*pi/180; s2=h;v2=0;x(i)=(s0+s2)*sin(qq(i)+e*cos(qq(i);y(i)=(s0+s2)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i);rx(i)=r0*cos(qq(i);ry(i)=r0*sin(qq(i);a(i)=(s0+s2)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i)+v2/w*sin(qq(i);b(i)=-(s0+s2)*sin(qq(i)-e*cos(qq(i)+v2/w*cos(qq(i); xx(i)=x(i)+rr*b(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b(i)*b(i);yy(i)=y(i)-rr*a(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b(i)*b(i);endfor i=201:1:300qq(i)=i*pi/180;s3=0.5*h.*(1+cos(pi*(qq(i)-qs)/(q1-qs);v3=-pi*w*h/(2*q1-2*qs)*sin(pi*(qq(i)-qs)/(q1-qs);x(i)=(s0+s3)*sin(qq(i)+e*cos(qq(i);y(i)=(s0+s3)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i);rx(i)=r0*cos(qq(i);ry(i)=r0*sin(qq(i);a(i)=(s0+s3)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i)+v3/w*sin(qq(i);b(i)=-(s0+s3)*sin(qq(i)-e*cos(qq(i)+v3/w*cos(qq(i);xx(i)=x(i)+rr*b(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b(i)*b(i);yy(i)=y(i)-rr*a(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b(i)*b(i);endfor i=301:1:360qq(i)=i*pi/180;x(i)=(s0+0)*sin(qq(i)+e*cos(qq(i);y(i)=(s0+0)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i);rx(i)=r0*cos(qq(i);ry(i)=r0*sin(qq(i);a(i)=(s0+0)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i)+v3/w*sin(qq(i);b(i)=-(s0+0)*sin(qq(i)-e*cos(qq(i)+v3/w*cos(qq(i);xx(i)=x(i)+rr*b(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b(i)*b(i);yy(i)=y(i)-rr*a(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b(i)*