机械原理课程设计大作业-凸轮机构运动分析12题.doc

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 设计时间： 2013年6月25日 哈尔滨工业大学1、设计题目如图所示直动从动件盘形凸轮机构，原始参数见下表，据此设计该凸轮机构。升程（mm）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（）801503-4-5多项式401003-4-5多项式6040702、推杆升程、回程运动方程对于不同运动规律的凸轮结构，其上升与下降的方式不一，但遵循同样的运动顺序：上升、远休止点恒定，下降、近休止点恒定。因此，在设计时，仅需确定这四个阶段的角度与位置即可。（1） 推杆升程运动方程 式中（2） 推杆远休程运动方程在远休程段，即时，。（3） 推杆回程运动方程 式中（4） 推杆近休程运动方程在远休程段，即时，。3、推杆位移、速度、加速度线图(为方便作图和坐标的度量，取,用Matlab作图)（1） 推杆位移线图程序：x1=linspace(0,5*pi/6,1000);x2=linspace(5*pi/6,19*pi/18,1000);x3=linspace(19*pi/18,29*pi/18,1000);x4=linspace(29*pi/18,2*pi,1000);T1=x1/(5*pi/6);T2=(x3-19*pi/18)/(5*pi/9);s1=80*(10*T1.3-15*T1.4+6*T1.5);s2=80;s3=80*(1-(10*T2.3-15*T2.4+6*T2.5);s4=0;plot(x1,s1,k,x2,s2,k,x3,s3,k,x4,s4,k) xlabel(角度/rad);ylabel(位移s/mm);title(推杆位移线图);grid（2） 推杆速度线图程序：x1=linspace(0,5*pi/6,1000);x2=linspace(5*pi/6,19*pi/18,1000);x3=linspace(19*pi/18,29*pi/18,1000);x4=linspace(29*pi/18,2*pi,1000);T1=x1/(5*pi/6);T2=(x3-19*pi/18)/(5*pi/9);v1=30*80*1*T1.2.*(1-2*T1+T1.2)/(5*pi/6);v2=0;v3=-30*80*1*T2.2.*(1-2*T2+T2.2)/(5*pi/9);v4=0;plot(x1,v1,k,x2,v2,k,x3,v3,k,x4,v4,k)xlabel(角度/rad);ylabel(速度v/(mm/s)title(推杆速度线图)grid（3） 推杆加速度线图程序：x1=linspace(0,5*pi/6,1000);x2=linspace(5*pi/6,19*pi/18,1000);x3=linspace(19*pi/18,29*pi/18,1000);x4=linspace(29*pi/18,2*pi,1000);T1=x1/(5*pi/6);T2=(x3-19*pi/18)/(5*pi/9);a1=60*80*1*1*T1.*(1-3*T1+2*T1.2)/(5*pi/6)2);a2=0;a3=-60*80*1*1*T2.*(1-3*T2+2*T2.2)/(5*pi/9)2);a4=0;plot(x1,a1,k,x2,a2,k,x3,a3,k,x4,a4,k)xlabel(角度/rad);ylabel(加速度a/ )title(推杆加速度线图)grid4、凸轮机构的线图程序：x1=linspace(0,5*pi/6,1000);x2=linspace(5*pi/6,19*pi/18,1000);x3=linspace(19*pi/18,29*pi/18,1000);x4=linspace(29*pi/18,2*pi,1000);T1=x1/(5*pi/6);T2=(x3-19*pi/18)/(5*pi/9);s1=80*(10*T1.3-15*T1.4+6*T1.5);s2=80;s3=80*(1-(10*T2.3-15*T2.4+6*T2.5);s4=0;v1=30*80*1*T1.2.*(1-2*T1+T1.2)/(5*pi/6);v2=0;v3=-30*80*1*T2.2.*(1-2*T2+T2.2)/(5*pi/9);v4=0;plot(v1,s1,r,v2,s2,r,v3,s3,r,v4,s4,r)xlabel(ds/d);ylabel(位移s/mm)title(ds/ds曲线)grid5、凸轮的基圆半径和偏距以凸轮机构的ds/d-s线图为基础，可分别作出三条限制线（推程许用压力角的切界线,回程许用压力角的限制线，起始点压力角许用线)，以这三条线可确定最小基圆半径及所对应的偏距e,在其下方选择一合适点，即可满足压力角的限制条件。由下图可知：最小基圆对应的坐标位置大约为（-18，-26），经计算取偏距，。程序：function x,d1,d2,x0,d0=er(s,f,a1,a2)k1=tan(pi/2-a1*pi/180);k2=-tan(pi/2-a2*pi/180);ym1=0;ym2=0;for i=1:361 if f(i)0 y1=-k1*f(i)+s(i); if y1ym1 ym1=y1; f01=f(i);s01=s(i); end else y2=-k2*f(i)+s(i); if y20)8、绘制凸轮实际廓线滚子半径选取为30mm，则凸轮的工作轮廓方程为：程序：r0=115;e=50;s0=(r02+e2)0.5;syms fi1;syms fi2;syms fi3;syms fi4;s1=80*(10*T1.3-15*T1.4+6*T1.5);s2=80;s3=80*(1-(10*T2.3-15*T2.4+6*T2.5);s4=0;x1=(s0+s1)*cos(-fi1)-e.*sin(-fi1);y1=-(s0+s1)*sin(-fi1)-e.*cos(-fi1);x2=(s0+s2)*cos(-fi2)-e.*sin(-fi2);y2=-(s0+s2)*sin(-fi2)-e.*cos(-fi2);x3=(s0+s3)*cos(-fi3)-e.*sin(-fi3);y3=-(s0+s3)*sin(-fi3)-e.*cos(-fi3);x4=(s0+s4)*cos(-fi4)-e.*sin(-fi4);y4=-(s0+s4)*sin(-fi4)-e.*cos(-fi4);dx1dfi1=diff(x1,fi1,1);dy1dfi1=diff(y1,fi1,1);dx2dfi2=diff(x2,fi2,1);dy2dfi2=diff(y2,fi2,1);dx3dfi3=diff(x3,fi3,1);dy3dfi3=diff(y3,fi3,1);dx4dfi4=diff(x4,fi4,1);dy4dfi4=diff(y4,fi4,1);X1=x1-30*(dy1dfi1)/(dx1dfi1)2+(dy1dfi1)2)0.5);Y1=y1+30*(dx1dfi1)/(dx1dfi1)2+(dy1dfi1)2)0.5);X2=x2-30*(dy2dfi2)/(dx2dfi2)2+(dy2dfi2)2)0.5);Y2=y2+30*(dx2dfi2)/(dx2dfi2)2+(dy2dfi2)2)0.5);X3=x3-30*(dy3dfi3)/(dx3dfi3)2+(dy3dfi3)2)0.5);Y3=y3+30*(dx3dfi3)/(dx3dfi3)2+(dy3dfi3)2)0.5);X4=x4-30*(dy4dfi4)/(dx4dfi4)2+(dy4dfi4)2)0.5);Y4=y4+30*(dx4dfi4)/(dx4dfi4)2+(dy4dfi4)2)0.5);HsX1=matlabFunction(X1,file,shijilunkuoX1,vars,fi1,outputs,X1);HsY1=matlabFunction(Y1,file,shijilunkuoY1,vars,fi1,outputs,Y1);HsX2=matlabFunction(X2,file,shijilunkuoX2,vars,fi2,outputs,X2);HsY2=matlabFunction(Y2,file,shijilunkuoY2,vars,fi2,outputs,Y2);HsX3=matlabFunction(X3,file,shijilunkuoX3,vars,fi3,outputs,X3);HsY3=matlabFunction(Y3,file,shijilunkuoY3,vars,fi3,outputs,Y3);HsX4=matlabFunction(X4,file,shijilunkuoX4,vars,fi4,outputs,X4);HsY4=matlabFunction(Y4,file,shijilunkuoY4,vars,fi4,outputs,Y4);fi1=linspace(0,5*pi/6,100);fi2=linspace(5*pi/6,43*pi/36,100);fi3=linspace(43*pi/36,53*pi/36,100);fi4=linspace(53*pi/36,7*pi/4,100);fi5=linspace(7*pi/4,2*pi,100);X1=HsX1(fi1);Y1=HsY1(fi1);X2=HsX2(fi2);Y2=HsY2(fi2);X3=HsX3(fi3);Y3=HsY3(