机械原理大作业2-凸轮机构设计

1、Harbin Institute of Technology机械原理大作业二课程名称： 机械原理 设计题目： 凸轮机构设计 院 系： 机电工程学院 姓 名： 学 号： 班 级： 指导教师： 1.设计题目设计直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表1表一： 凸轮机构原始参数升程（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（）3070等加等减速30170正弦加速度601001202.凸轮推杆运动规律（1） 推程运动规律（等加速等减速运动） 推程 s=2h02=607362=4h102=1201(718)2a=4h1202=120

2、12(718)2 推程 s=h-2h020-2=30-60(718)20-2=4h1020-=12017182718-a=-4h1202=-12012(718)2（2） 回程运动规律（正弦加速度） 回程 s=h1-0-s0+12sin20-0-s=-h101-cos20-0-sa=-2h1202sin20-0-s 0推程运动角；s远休止角；0回程运动角开始输入初始参数运行各部分程序从动件位移、速度、加速度曲线输出1 输出2ds/d-s曲线，确定基圆半径和偏距理论轮廓线上的压力角和曲率半径图输出3输出4绘制理论轮廓线和实际轮廓线结束3.运动线图及凸轮线图采用Matlab编程，其所有源程序见附页：

3、令1=2*160 rad/s可得运动规律图如下：1. 凸轮的基圆半径和偏距 以ds/df-s图为基础，可分别作出三条限制线（推程许用压力角的切界限Dtdt,回程许用压力角的限制线Dtdt，起始点压力角许用线B0d)，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。得图如下：得最小基圆对应的坐标位置大约为（20，-35）经计算取偏距e=20mm，r0=40.3mm.2.绘制理论轮廓线上的压力角曲线和曲率半径曲线针对凸轮转向及推杆偏置，令N1=1凸轮逆时针转；N2=1偏距为正。压力角数学模型：=tan-1|dsd-N1N2e|s+r02-e2曲率半径数

4、学模型：其中：3.凸轮理论廓线和实际廓线理论廓线数学模型： 凸轮实际廓线坐标方程式： 其中rt为确定的滚子半径。 根据上面公式，利用matlab编程求解，其代码如下：令rt=10mm得图如下： *附页相关程序代码：1位移曲线phi1=linspace(0,70/2/180*pi); %推程phi2=linspace(70/2/180*pi,70/180*pi);phi0=70/180*pi; h=30;s1=2*h*(phi1/phi0).2;s2=h-2*h*(phi0-phi2).2/(phi0).2;plot(phi1,s1)hold onplot(phi2,s2)hold onphi3

5、=linspace(deg2rad(70),deg2rad(170),1000); %远休程s3=h;plot(phi3,s3,-b)hold onphi4=linspace(deg2rad(170),deg2rad(240); %回程s4=h*(1-(phi4-phi0-deg2rad(100)/deg2rad(70)+1/2/pi*sin(2*pi*(phi4-phi0-deg2rad(100)/deg2rad(70);plot(phi4,s4)hold onphi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000); %近休程s5=0;plot(phi5,

6、s5,-b)axis(0,4/3*deg2rad(360),0,0+3/2*h);grid onylabel(位移/mm);xlabel(凸轮转角/rad);2速度曲线phi0=deg2rad(70); %推程phi1=linspace(0,deg2rad(70/2);h=30; n=1; w=2*pi*n/60; v1=4*h*w/(deg2rad(70)2*phi1;plot(phi1,v1)hold onphi2=linspace(deg2rad(70/2),deg2rad(70);v2=4*h*w*(phi0-phi2)/(deg2rad(70)2;plot(phi2,v2)hold

7、onphi3=linspace(deg2rad(70),deg2rad(170),1000); %远休程v3=0;plot(phi3,v3,-b)hold onphi4=linspace(deg2rad(170),deg2rad(240); %回程v4=-h*w/deg2rad(70)*(1-cos(2*pi/deg2rad(70)*(phi4-deg2rad(70)-deg2rad(100);plot(phi4,v4)hold onphi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000); %近休程v5=0;plot(phi5,v5,-b)grid onyl

8、abel(速度/mm/s);xlabel(凸轮转角/rad);3加速度曲线phi0=deg2rad(70); phi1=linspace(0,deg2rad(70/2),103);h=30; n=1; w=2*pi*n/60; a1=4*h*w2/(phi0)2;plot(phi1,a1,-b)hold onphi2=linspace(deg2rad(70/2),deg2rad(70),103); a2=-4*h*w2/(phi0)2;plot(phi2,a2,-b)hold onphi3=linspace(deg2rad(70),deg2rad(170),1000); a3=0;plot(p

9、hi3,a3,-b)hold onphi4=linspace(deg2rad(170),deg2rad(240); a4=-2*pi*h*w2/(deg2rad(70)2*sin(2*pi/deg2rad(70)*(phi4-deg2rad(70)-deg2rad(100);plot(phi4,a4)hold onphi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000); a5=0;plot(phi5,a5,-b)hold onphi6=deg2rad(35),deg2rad(35);a6=4*h*w2/(phi0)2,-4*h*w2/(phi0)2;plot

10、(phi6,a6)grid onylabel(加速度/mm/s2);xlabel(凸轮转角/rad);4dsd-s曲线phi1=linspace(0,70/2/180*pi,1000); phi2=linspace(70/2/180*pi,70/180*pi,1000);phi0=70/180*pi; h=30;s01=2*h*(phi1/phi0).2;s02=h-2*h*(phi0-phi2).2/(phi0).2;phi3=linspace(deg2rad(70),deg2rad(170),1000); s03=h;phi4=linspace(deg2rad(170),deg2rad(2

11、40); s04=h*(1-(phi4-phi0-deg2rad(100)/deg2rad(70)+1/2/pi*sin(2*pi*(phi4-phi0-deg2rad(100)/deg2rad(70);phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000) s05=0; %ds/fs1=4*h*phi1/(phi0)2;s2=4*h*(phi0-phi2)/(phi0).2;s3=0;s4=h*(-1/deg2rad(70)+1/deg2rad(70)*cos(2*pi*(phi4-phi0-deg2rad(100)/deg2rad(70);s5=0;x=

12、s1,s2,s3,s4,s5;y=s01,s02,s03,s04,s05;plot(x,y)hold on %确定凸轮半径和偏距k1=tan(pi/2-30/180*pi);k2=-tan(pi/2-60/180*pi);y1=-k1*x+y;y2=-k2*x+y;y1s=min(y1);y2s=min(y2);x=linspace(-50,50,1000);d1=k1*x+y1s;d2=k2*x+y2s;x0=linspace(0,60,200);d0=-k1*x0;plot(x,d1)hold onplot(x,d2)hold onplot(x0,d0)grid onaxis(-55,55

13、,-80,40)axis equal%由图像得r0=40.3,e=20xlabel(ds/d)ylabel(s/mm)5压力角曲线h=30;r0=40.3;e=20; N1=1;% 凸轮逆时针转 N2=1;% 偏距为正 n=1;omiga=2*pi*n/60;s0=sqrt(r02-e2);phi1=linspace(0,70/2/180*pi); phi2=linspace(70/2/180*pi,70/180*pi);phi0=70/180*pi;s1=2*h*(phi1/phi0).2;s20=h-2*h*(phi0-phi2).2/(phi0).2;v1=4*h*omiga/(deg2

14、rad(70)2*phi1;v2=4*h*omiga*(phi0-phi2)/(deg2rad(70)2;phi3=linspace(deg2rad(70),deg2rad(170),1000); s3=h;phi4=linspace(deg2rad(170),deg2rad(240); s40=h*(1-(phi4-phi0-deg2rad(100)/deg2rad(70)+1/2/pi*sin(2*pi*(phi4-phi0-deg2rad(100)/deg2rad(70);v4=-h*omiga/deg2rad(70)*(1-cos(2*pi/deg2rad(70)*(phi4-deg2

15、rad(70)-deg2rad(100);phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000); s5=0;%计算压力角DsDphi1=v1./omiga;rs1=s0+s1;ang1=abs(atan(DsDphi1-N1*N2*e)./rs1)*180/pi;% ang1：推程压力角DsDphi2=v2./omiga;rs3=s0+s20;ang2=abs(atan(DsDphi2-N1*N2*e)./rs3)*180/pi; %ang3：推程压力角DsDphi3=v4./omiga;rs5=s0+s40ang4=abs(atan(DsDphi3-N1

16、*N2*e)./rs5)*180/pi; %ang5：回程压力角rs2=(s0+h)*ones(1,size(s3,2);rs4=s0*ones(1,size(s5,2);ang3=abs(atan(-N1*N2*e)./rs2)*180/pi+0*phi3; %ang2：远休止压力角ang5=abs(atan(-N1*N2*e)./rs4)*180/pi+0*phi5; %ang4：近休止压力角ang=ang1,ang2,ang3,ang4,ang5;phi=phi1,phi2,phi3,phi4,phi5;plot(phi,ang)grid onylabel(压力角/);xlabel(凸轮

17、转角/rad);title(压力角曲线)6曲率半径曲线h=30; r0=40.3; e=20;N1=1;% 凸轮逆时针转 N2=1;% 偏距为正 rt=10;% 滚子半径 n=1; M=-1;omiga=2*pi*n/60;s0=sqrt(r02-e2);phi1=linspace(0,70/2/180*pi); phi2=linspace(70/2/180*pi,70/180*pi);phi0=70/180*pi;s1=2*h*(phi1/phi0).2;s2=h-2*h*(phi0-phi2).2/(phi0).2;v1=4*h*omiga/(deg2rad(70)2*phi1;a1=4*

18、h*omiga2/(phi0)2+0*phi1;v2=4*h*omiga*(phi0-phi2)/(deg2rad(70)2;a2=-4*h*omiga2/(phi0)2+0*phi2;phi3=linspace(deg2rad(70),deg2rad(170); s3=h+0*phi3;v3=0+0*phi3;a3=0+0*phi3;phi4=linspace(deg2rad(170),deg2rad(240); s4=h*(1-(phi4-phi0-deg2rad(100)/deg2rad(70)+1/2/pi*sin(2*pi*(phi4-phi0-deg2rad(100)/deg2ra

19、d(70);v4=-h*omiga/deg2rad(70)*(1-cos(2*pi/deg2rad(70)*(phi4-deg2rad(70)-deg2rad(100);a4=-2*pi*h*omiga2/(deg2rad(70)2*sin(2*pi/deg2rad(70)*(phi4-deg2rad(70)-deg2rad(100);phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360); %s5=0+0*phi5;v5=0+0*phi5;a5=0+0*phi5;phi=phi1,phi2,phi3,phi4,phi5;s=s1,s2,s3,s4,s5;v=v1,v2

20、,v3,v4,v5;a=a1,a2,a3,a4,a5;Dx0Dphi=(v./omiga-N2*N1*e).*sin(N1*phi.*pi/180)+N1*(s0+s).*cos(N1*phi.*pi/180);Dy0Dphi=(v./omiga-N2*N1*e).*cos(N1*phi.*pi/180)-N1*(s0+s).*sin(N1*phi.*pi/180);phi=phi1,phi2,phi3,phi4,phi5;s=s1,s2,s3,s4,s5;v=v1,v2,v3,v4,v5;a=a1,a2,a3,a4,a5;DsDphi=v./omiga;DDsDphi=(a./omiga2)

21、;DDxDphi=(DDsDphi-s0-s).*sin(N1*phi.*pi/180)+(2*DsDphi-N1*N2*e).*N1.*cos(N1*phi.*pi/180);DDyDphi=(DDsDphi-s0-s).*cos(N1*phi.*pi/180)-(2*DsDphi-N1*N2*e).*N1.*sin(N1*phi.*pi/180);A=(Dx0Dphi.2+Dy0Dphi.2).1.5;B=Dx0Dphi.*DDyDphi-Dy0Dphi.*DDxDphi;rou=A./B; %理论轮廓曲率半径rou0=abs(rou+M*rt);% 实际轮廓曲率半径plot(phi,ro

22、u0)axis(1,7,0,100)xlabel(凸轮转角/rad)ylabel(曲率半径/mm)grid ontitle(曲率半径曲线)7轮廓线h=30; r0=40.3; e=20; N1=1;% 凸轮逆时针转 N2=1;%偏距为正rt=10;%滚子半径 n=1; M=-1;omiga=2*pi*n/60;s0=sqrt(r02-e2);phi1=linspace(0,70/2/180*pi); %推程phi2=linspace(70/2/180*pi,70/180*pi);phi0=70/180*pi;s1=2*h*(phi1/phi0).2;s2=h-2*h*(phi0-phi2).2

23、/(phi0).2;v1=4*h*omiga/(deg2rad(70)2*phi1;a1=4*h*omiga2/(phi0)2+0*phi1;v2=4*h*omiga*(phi0-phi2)/(deg2rad(70)2;a2=-4*h*omiga2/(phi0)2+0*phi2;phi3=linspace(deg2rad(70),deg2rad(170); %远休程s3=h+0*phi3;v3=0+0*phi3;a3=0+0*phi3;phi4=linspace(deg2rad(170),deg2rad(240); %回程s4=h*(1-(phi4-phi0-deg2rad(100)/deg2rad(70)+1/2/pi*sin(2*pi*(phi4-phi0-deg2rad(100)/deg2rad(70);v4=-h*omiga/deg2rad(70)*(1-cos(2*pi/deg2rad(70)*(phi4-deg2rad(70)-deg2rad(100);a4=-2*pi*h*omiga2/(deg2rad(70)2*sin(2*pi/deg2rad(70)*(phi4-deg2rad(70)-deg2rad(100); phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360); %近休程s5=0+0