凸轮连杆机构课程设计..

1、凸轮连杆机构课程设计.第1章 固定凸轮连杆机构参数选取1. 确定驱动方案 图1如上图所示，设：与从动杆升程运动相对应的曲柄转角为，即;而与降程运动相对应的曲柄转角为，即,则：（1） 当时，选用曲柄ab拉着bc杆运动的方案。（2） 当时，选用曲柄ab推着bc杆运动的方案。（3） 当时，任选其中一种驱动方案。已知数据，很明显，所以选用方案2。2.确定e直动从动杆，取，取3. 确定h从结构紧凑和减小凸轮压力角考虑，应将h值取小些。但h值愈小，对从动杆驱动力的压力角也愈大。通常取，去4. 确定a若a值过小，会使凸轮压力角明显增大，甚至不能实现预期动动。可取a=或a=。取a=70mm6、确定其值对凸轮的

2、压力角影响极大，过小，尤其是过大，会使压力角急剧增加。在前述参数确定后，最好将优化，目标函数为 a1m() （a1m）min式中a1m为凸轮的最大压力角。暂时取7. 求算b1、b2须先求算bmax、bmin。依据铰销b、d的坐标，可建立它们之间距离的公式。b的坐标为 d的坐标为 式中 曲柄转角，取升程起始时的 =0°；s 与相对应的从动杆位移，即铰销d至其最低位置的距离。s值分为升程（=01）、最高位置停留（=11+2）、降程（=1+21+2+3）、最低位置停留（=1+2+3360°）四个阶段求算。b值为 b= （1）用matlab编程画出b与曲线图，并算出：clearsm

3、=100;h=120;e=0;a=70;d=8*pi/180;fa1=110*pi/180;fa2=0*pi/180;fa3=150*pi/180;fa4=100*pi/180;fa01=0:fa1;s=sm/2*(1-cos(pi*fa01/fa1);xb=a*sin(d+fa01);yb=-a*cos(d+fa01);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);plot(fa01,b);max(b)min(b)hold on;fa02=fa1;s=sm;xb=a*sin(d+fa02);yb=-a*cos(d+fa02);xd=e;yd=h+s;b=sqr

4、t(xb-xd).2+(yb-yd).2);plot(fa02,b,'r-d');max(b)min(b)hold on;fa03=fa1+fa2:fa1+fa2+fa3;s=sm*(1-(fa03-fa1-fa2)/fa3+1/(2*pi)*sin(2*pi*(fa03-fa1-fa2)/fa3);xb=a*sin(d+fa03);yb=-a*cos(d+fa03);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);plot(fa03,b,'g-');max(b)min(b)hold on;fa04=fa1+fa2+fa3:fa1+

5、fa2+fa3+fa4;s=0;xb=a*sin(d+fa04);yb=-a*cos(d+fa04);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);plot(fa04,b,'r-');max(b)min(b)xlabel('fa');ylabel('b');title('fa-b');运行结果：ans = ans = b = b = ans = ans = ans = ans = 由以上结果可以看出 并且b取最大值时，fa=；b取最小值时，fa=（2） 根据计算 解得： b1 = b2 =8、设计凸

6、轮廊线固定凸轮的理论廊线就是滚子中心c的运动轨迹线，根据铰销b、d的位置及b1、b2值可确定c的位置。参阅1，令铰销b、d的连线bd与dod1线（或y轴）的夹角为，bd与cd的夹角为，则 显然，xbxd时为正值，反之则为负值，而始终为正值。这样，铰销c的坐标为 该式对直动和摆动两种从动杆类型都适用，运算符号“+”和“”的确定原则是：令b=bmax 时的为 m， b=b时的为m，则对于ab推动bc的驱动方案（如图4所示），在 = mm区间，取“”号；在 =0 m和 =m360°区间，取“+”对于ab拉动bc的驱动方案，则刚好相反。（1） 用matlab求famax、faminclear

7、sm=100;h=120;e=0;a=70;d=8*pi/180;fa1=110*pi/180;fa2=0*pi/180;fa3=150*pi/180;fa4=100*pi/180;fa01=:;s=sm/2*(1-cos(pi*fa01/fa1);xb=a*sin(d+fa01);yb=-a*cos(d+fa01);xd=e;yd=h+s;b1=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);f=polyval(b1,fa01);fa03=:;s=sm*(1-(fa03-fa1-fa2)/fa3+1/(2*pi)*sin(2*pi*(fa03-fa1-fa2)/fa3);xb=a*sin(

8、d+fa03);yb=-a*cos(d+fa03);xd=e;yd=h+s;b3=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);f=polyval(b3,fa03);运行结果：>> b1b1 = columns 1 through 13 columns 14 through 21 >> fa01fa01 = columns 1 through 13 columns 14 through 21 >> b3b3 = columns 1 through 13 columns 14 through 21 >> fa03fa03 = columns 1

9、 through 13 columns 14 through 21 由以上数据可以看出： famax=famin=(2) 凸轮的设计clearsm=100;h=120;e=0;a=70;d=8*pi/180;fa1=110*pi/180;fa2=0*pi/180;fa3=150*pi/180;fa4=100*pi/180;famax=;famin=;b1=;b2=;fa01=0:famax;s=sm/2*(1-cos(pi*fa01/fa1);xb=a*sin(d+fa01);yb=-a*cos(d+fa01);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);th

10、eta1=asin(xb-xd)./b);beta1=acos(b.2+b2.2-b1.2)./(2*b*b2);xc=xd+b2*sin(theta1+beta1);yc=yd-b2*cos(theta1+beta1);plot(xc,yc);hold on;fa02=famax:fa1;s=sm/2*(1-cos(pi*fa02/fa1);xb=a*sin(d+fa02);yb=-a*cos(d+fa02);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);theta1=asin(xb-xd)./b);beta1=acos(b.2+b2.2-b1.2)./(2*

11、b*b2);xc=xd+b2*sin(theta1-beta1);yc=yd-b2*cos(theta1-beta1);plot(xc,yc,'r');hold on;fa03=fa1+fa2:famin;s=sm*(1-(fa03-fa1-fa2)/fa3+1/(2*pi)*sin(2*pi*(fa03-fa1-fa2)/fa3);xb=a*sin(d+fa03);yb=-a*cos(d+fa03);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);theta1=asin(xb-xd)./b);beta1=acos(b.2+b2.2-b1.2)./

12、(2*b*b2);xc=xd+b2*sin(theta1-beta1);yc=yd-b2*cos(theta1-beta1);plot(xc,yc);hold on;fa04=famin:fa1+fa2+fa3;s=sm*(1-(fa04-fa1-fa2)/fa3+1/(2*pi)*sin(2*pi*(fa04-fa1-fa2)/fa3);xb=a*sin(d+fa04);yb=-a*cos(d+fa04);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);theta1=asin(xb-xd)./b);beta1=acos(b.2+b2.2-b1.2)./(2*b*

13、b2);xc=xd+b2*sin(theta1+beta1);yc=yd-b2*cos(theta1+beta1);plot(xc,yc,'r');hold on;fa05=fa1+fa2+fa3:fa1+fa2+fa3+fa4;s=0;xb=a*sin(d+fa05);yb=-a*cos(d+fa05);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);theta1=asin(xb-xd)./b);beta1=acos(b.2+b2.2-b1.2)./(2*b*b2);xc=xd+b2*sin(theta1+beta1);yc=yd-b2*cos(

14、theta1+beta1);plot(xc,yc);title('凸轮轮廓曲线'); 9.检验压力角（1）凸轮的压力角1 参阅图1，1为pc和vc的夹角。pc为驱动铰销运动的力(不考虑摩擦力)，bc重合，vc为铰链c的运动方向,，与c点的凸轮廊线切线重合。用k1、k2分别表示pc、vc的斜率，则k1 = 应保证的最大值不超过许用值，即。可取clearsm=100;h=120;e=0;a=70;d=8*pi/180;fa1=110*pi/180;fa2=0*pi/180;fa3=150*pi/180;fa4=100*pi/180;b1=;b2=;famax=;famin=;fa0

15、1=0:famax;s=sm/2*(1-cos(pi*fa01/fa1);xb=a*sin(d+fa01);yb=-a*cos(d+fa01);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);theta1=asin(xb-xd)./b);beta1=acos(b.2+b2.2-b1.2)./(2*b*b2);xc=xd+b2*sin(theta1+beta1);yc=yd-b2*cos(theta1+beta1);k11=(yc-yb)./(xc-xb);for i=2:length(fa01)-1 k21(i)=(yc(i-1)-yc(i+1)./(xc(i-1

16、)-xc(i+1); endk21(1)=k21(2);for i=2:length(fa01)-1 a1(i)=abs(atan(k21(i)-k11(i)./(1+k11(i)*k21(i)*180/pi;enda1(1)=a1(2);dfa01=fa01(2:length(fa01);plot(dfa01,a1);hold on;fa02=famax:fa1;s=sm/2*(1-cos(pi*fa02/fa1);xb=a*sin(d+fa02);yb=-a*cos(d+fa02);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);theta1=asin(xb-

17、xd)./b);beta1=acos(b.2+b2.2-b1.2)./(2*b*b2);xc=xd+b2*sin(theta1-beta1);yc=yd-b2*cos(theta1-beta1);k11=(yc-yb)./(xc-xb);for i=2:length(fa02)-1 k21(i)=(yc(i-1)-yc(i+1)./(xc(i-1)-xc(i+1); endk21(1)=k21(2);for i=2:length(fa02)-1 a2(i)=abs(atan(k21(i)-k11(i)./(1+k11(i)*k21(i)*180/pi;enda2(1)=a2(2);dfa02=

18、fa02(2:length(fa02);plot(dfa02,a2);hold on;fa03=fa1+fa2:famin;s=sm*(1-(fa03-fa1-fa2)/fa3+1/(2*pi)*sin(2*pi*(fa03-fa1-fa2)/fa3);xb=a*sin(d+fa03);yb=-a*cos(d+fa03);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);theta1=asin(xb-xd)./b);beta1=acos(b.2+b2.2-b1.2)./(2*b*b2);xc=xd+b2*sin(theta1-beta1);yc=yd-b2*cos(

19、theta1-beta1);k11=(yc-yb)./(xc-xb);for i=2:length(fa03)-1 k21(i)=(yc(i-1)-yc(i+1)./(xc(i-1)-xc(i+1); endk21(1)=k21(2);for i=2:length(fa03)-1 a3(i)=abs(atan(k21(i)-k11(i)./(1+k11(i)*k21(i)*180/pi;enda3(1)=a3(2);dfa03=fa03(2:length(fa03);plot(dfa03,a3);hold on;fa04=famin:fa1+fa2+fa3;s=sm*(1-(fa04-fa1-

20、fa2)/fa3+1/(2*pi)*sin(2*pi*(fa04-fa1-fa2)/fa3);xb=a*sin(d+fa04);yb=-a*cos(d+fa04);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);theta1=asin(xb-xd)./b);beta1=acos(b.2+b2.2-b1.2)./(2*b*b2);xc=xd+b2*sin(theta1+beta1);yc=yd-b2*cos(theta1+beta1);k11=(yc-yb)./(xc-xb);for i=2:length(fa04)-1 k21(i)=(yc(i-1)-yc(i+1

21、)./(xc(i-1)-xc(i+1); endk21(1)=k21(2);for i=2:length(fa04)-1 a4(i)=abs(atan(k21(i)-k11(i)./(1+k11(i)*k21(i)*180/pi;enda4(1)=a4(2);dfa04=fa04(2:length(fa04);plot(dfa04,a4);hold on;fa05=fa1+fa2+fa3:fa1+fa2+fa3+fa4;s=0;xb=a*sin(d+fa05);yb=-a*cos(d+fa05);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);theta1=asi

22、n(xb-xd)./b);beta1=acos(b.2+b2.2-b1.2)./(2*b*b2);xc=xd+b2*sin(theta1+beta1);yc=yd-b2*cos(theta1+beta1);k11=(yc-yb)./(xc-xb);for i=2:length(fa05)-1 k21(i)=(yc(i-1)-yc(i+1)./(xc(i-1)-xc(i+1); endk21(1)=k21(2);for i=2:length(fa05)-1 a5(i)=abs(atan(k21(i)-k11(i)./(1+k11(i)*k21(i)*180/pi;enda5(1)=a5(2);d

23、fa05=fa05(2:length(fa05);plot(dfa05,a5);hold on;xlabel('fa');ylabel('a');title('凸轮压力角'); 由上图可知，满足许用值。（2） 从动杆的压力角 为cd杆对铰销d的驱动力（不考虑摩擦力）与d的运动方向的夹角。对于直动从动杆，显然 对于ab推动bc的驱动方案，在区间取“”号，其它区间取“+”号；而对于ab拉动bc的驱动方案，刚好相反。clearsm=100;h=120;e=0;a=70;d=8*pi/180;fa1=110*pi/180;fa2=0*pi/180;fa3

24、=150*pi/180;fa4=100*pi/180;b1=;b2=;famax=;famin=;fa01=0:famax;s=sm/2*(1-cos(pi*fa01/fa1);xb=a*sin(d+fa01);yb=-a*cos(d+fa01);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);theta1=asin(xb-xd)./b);beta1=acos(b.2+b2.2-b1.2)./(2*b*b2);afa=abs(theta1+beta1);plot(fa01,afa);hold on; fa02=famax:fa1;s=sm/2*(1-cos(pi*fa02/fa1);xb=a*sin(d+fa02);yb=-a*cos(d+fa02);xd=e;yd=h+s;b=sqrt(xb-xd).2+(yb-yd).2);theta1=asin(xb-xd)./b);beta1=acos(b.2+b2.2-b1.2)./(2*b