哈工大机械原理大作业凸轮机构.doc

凸轮机构设计Harbin Institute of Technology凸轮机构设计课程名称： 机械原理 设计题目： 凸轮机构 院 系：班 级： 设 计 者：学 号： 指导教师： 设计时间：哈尔滨工业大学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30140mm150正弦加速度30100等减等加速6035752. 凸轮推杆升程，回程运动方程及推杆位移,速度,加速度线图2) 推杆升程，回程运动方程A.推程运动方程（正弦加速度）：()远休止方程：()B.回程运动方程（等减等加速度）：等减：()加速：()近休止方程：()3) 推杆位移,速度,加速度线图A.推杆位移线图B.推杆速度线图C.推杆加速度线图4) 位移、速度、加速度曲线源代码：x1=0:pi/180:5*pi/6;x2=5*pi/6:pi/180:37*pi/36;x31=37*pi/36:pi/180:47*pi/36;x32=47*pi/36:pi/180:19*pi/12;x4=19*pi/12:pi/180:2*pi;w1=1;s1=168*x1/pi-70*sin(2.4*x1)/pi;v1=168*w1*(1-cos(2.4*x1)/pi;a1=403.2*w12*sin(2.4*x1)/pi;s2=140+x2*0;v2=0*x2;a2=0*x2;s31=-907.2*x31.2/pi2+1864.8*x31/pi-818.3;v31=-1814.4*w1*x31/pi2+1864.8*w1/pi;a31=-1814.4*w12/pi2+x31*0;s32=907.2*x32.2/pi2-2872.8*x32/pi+2274.3;v32=1814.4*w1*x32/pi2-2872.8*w1/pi;a32=1814.4*w12/pi2+x32*0;s4=x4*0;v4=0*x4;a4=0*x4; subplot(3,1,1)plot(x1,s1,x2,s2,x31,s31,x32,s32,x4,s4)title(推杆线位移图 )xlabel(rad)ylabel(S(mm)gridsubplot(3,1,2)plot(x1,v1,x2,v2,x31,v31,x32,v32,x4,v4)title(推杆速度线图)xlabel(rad)ylabel(V(mm/s)gridsubplot(3,1,3)plot(x1,a1,x2,a2,x31,a31,x32,a32,x4,a4)title(推杆加速度线图)xlabel(rad)ylabel(a(mm/s2)grid3. 凸轮机构ds/d-s线图，并确定凸轮的基圆半径和偏距.1) 凸轮机构的ds/d-s线图：使用作图法：推程许用压力角为30度，做淡蓝色直线，其与左端曲线相切并与纵轴夹角为30度；做深绿色直线与纵轴夹角60度且过原点。回程许用压力角为60度，做深蓝色直线，与右端曲线相切并与纵轴夹角60度；做深绿色直线与纵轴夹角30度且过原点。凸轮轴心必须位于四直线下方交集，可知凸轮轴心可以选在图中阴影部分。2) 确定凸轮的基圆半径和偏距：由图知:可选取轴心坐标（50，-150） 即:基圆半径=158.1mm偏距e=50mm3) 凸轮机构ds/d-s图源代码：x1=0:pi/180:5*pi/6;x2=5*pi/6:pi/180:37*pi/36;x31=37*pi/36:pi/180:47*pi/36;x32=47*pi/36:pi/180:19*pi/12;x4=19*pi/12:pi/180:2*pi;w1=1;s1=168*x1/pi-70*sin(2.4*x1)/pi;v1=168*w1*(1-cos(2.4*x1)/pi;s31=-907.2*x31.2/pi2+1864.8*x31/pi-818.3;v31=-1814.4*w1*x31/pi2+1864.8*w1/pi;s32=907.2*x32.2/pi2-2872.8*x32/pi+2274.3;v32=1814.4*w1*x32/pi2-2872.8*w1/pi;plot(v1,s1,0,140,v31,s31,v32,s32,0,0);axis(-200 150 -100 200);title(凸轮机构ds/d-s线图)xlabeL(ds/d/(mm/s2)ylabeL(s/mm)grid 4. 滚子半径的确定及凸轮理论轮廓和实际轮廓的绘制。4) 最小曲率半径数学模型确定最小曲率半径数学模型如下：其中：利用上式可求的最小曲率半斤，而后可确定实际廓线。5) 凸轮理论轮廓线数学模型6) 凸轮实际廓线数学模型(其中rt为确定的滚子半径)7) 最小曲率半径计算求滚子半径，需要确定最小曲率半径，以防止凸轮工作轮廓出现尖点或出现相交包络线.8) 最小曲率半径计算源代码%最小曲率半径计算函数function pm=qulv(psi,s,f,F,e,r0)e=50;r0=158.1;s0=sqrt(r02-e2);Q1=(s0+s).*cos(psi)+(f-e).*sin(psi);Q2=-(s0+s).*sin(psi)+(f-e).*cos(psi);A0=sqrt(Q1.2+Q2.2);A=A0.3;S1=(2*f-e).*cos(psi)+(F-s0-s).*sin(psi);S2=(F-s0-s).*cos(psi)-(2*f-e).*sin(psi);B=Q1.*S2-Q2.*S1;p=A./B;pm=300;for i=1:length(psi*180/pi) if abs(p(i)pm pm=abs(p(i); endend%调用主程序w1=1;e=50;r0=158.1;x1=0:pi/180:5*pi/6;x2=5*pi/6:pi/180:37*pi/36;x31=37*pi/36:pi/180:47*pi/36;x32=47*pi/36:pi/180:19*pi/12;x4=19*pi/12:pi/180:2*pi;s1=168*x1/pi-70*sin(2.4*x1)/pi;v1=168*w1*(1-cos(2.4*x1)/pi;a1=403.2*w12*sin(2.4*x1)/pi;s2=140+x2*0;v2=0*x2;a2=0*x2;s31=-907.2*x31.2/pi2+1864.8*x31/pi-818.3;v31=-1814.4*w1*x31/pi2+1864.8*w1/pi;a31=-1814.4*w12/pi2+x31*0;s32=907.2*x32.2/pi2-2872.8*x32/pi+2274.3;v32=1814.4*w1*x32/pi2-2872.8*w1/pi;a32=1814.4*w12/pi2+x32*0;s4=x4*0;v4=0*x4;a4=0*x4;rt1=qulv(x1,s1,v1,a1,e,r0);rt2=qulv(x2,s2,v2,a2,e,r0);rt31=qulv(x31,s31,v31,a31,e,r0);rt32=qulv(x32,s32,v32,a32,e,r0);rt4=qulv(x4,s4,v4,a4,e,r0);比较函数四个输出结果rt1,rt2,rt31,rt32,rt4可知最小曲率半径为rt1=158.1mm,为基圆的半径。9) 凸轮轮廓曲线绘制综上,可以取滚子半径为10mm，根据上述数学模型，编程实现凸轮理论轮廓与实际轮廓的绘制。10) 凸轮轮廓曲线源代码%凸轮轮廓绘制函数 function picture(psi,s,f,e,r0,rt)s0=sqrt(r02-e2);x1=(s0+s).*cos(psi)-e*sin(psi);y1=(s0+s).*sin(psi)+e*cos(psi);Q1=(s0+s).*cos(psi)+(f-e).*sin(psi);Q2=-(s0+s).*sin(psi)+(f-e).*cos(psi);A0=sqrt(Q1.2+Q2.2);x2=x1-rt*Q1./A0;y2=y1+rt*Q2./A0;plot(r0.*cos(psi),r0.*sin(psi),-,x1,y1,-,x2,y2),grid onlegend(基圆,凸轮理论轮廓,凸轮实际轮廓 )axis equal%调用主函数x1=0:pi/180:5*pi/6;w1=1;x2=5*pi/6:pi/180:37*pi/36;x31=37*pi/36:pi/180:47*pi/36;x32=47*pi/36:pi/180:19*pi/12;x4=19*pi/12:pi/180:2*pi;s1=168*x1/pi-70*sin(2.4*x1)/pi;v1=168*w1*(1-cos(2.4*x1)/pi;s2=140;v2=0;s31=-907.2*x31.2/pi2+1864.8*x31/pi-818.3;v31=-1814.4*w1*x31/pi2+1864.8*w1/pi;s32=907.2*x32.2/pi2-2872.8*x32/pi+2274.3;v32=1814.4*w1*x32/pi2-2872.8*w1/pi;s4=0;v4=0;e=50;r0=158.1;rt=10;picture(x1,s1,v1,e,r0,rt)hold onpicture