凸轮机构设计大作业

1、精选优质文档-倾情为你奉上大作业（二）凸轮机构设计（题号：8）班 级： 姓 名 、学 号： 成 绩： 完 成 日 期： 目录1. 凸轮机构大作业题目22. 推杆运动规律及凸轮廓线方程33. 程序流程图34. 源程序 55. 计算结果146. 凸轮机构图167. 体会及建议198. 参考资料20一、凸轮机构大作业题目试用计算机辅助设计完成下列摆动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，已知数据如下表所示，凸轮沿着逆时针方向做匀速转动。表1 凸轮机构的推杆运动规律推程运动规律正弦加速度运动回程运动规律等加速等减速运动表2 两种凸轮机构的推杆在近休、推程、远休及回程阶段的凸轮转角题号近休凸轮转角推程凸轮转角远休

2、凸轮转角回程凸轮转角A06060180180270270360B04545210210260260360C03030210210280280360表3 摆动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数题号初选基圆半径r0/mm机架长度lOA/mm摆杆长度lAB/mm滚子半径rr/mm推杆摆角许用压力角许用最小曲率半径amin12A156055102435700.3rrB207065142640700.3rrC22727568182845650.35rr要求：每组（每三人为一组，每人一题）至少打印出一份源程序，每人打印出原始数据；凸轮理论轮廓和实际轮廓的坐标值；推程和回程的最大压力角，以及出现最大压力角时凸轮

3、的相应转角；凸轮实际轮廓曲线的最小曲率半径，以及相应的凸轮转角；和最后说确定的基圆半径。计算点数N=72120。绘出凸轮的理论轮廓和实际轮廓（可用计算机绘图）。二、推杆运动规律及凸轮廓线方程：推程（正弦加速度）：s=h(/0)-sin(2/0)/(2) 回程（等加速段）：s=h-2h2/'02回程（等减速段）：s=2h('0-)2/'02凸轮理论廓线方程：x=lOAsin-lABsin(+0) y=lOAcos-lABcos(+0)式中，0为推杆的初始位置角，其值为: 0=arccos三、程序流程图四、源程序clear；r0=22;%初选的基圆半径dr0=0.05;a=

4、72;%机架长度L=68;%摆杆长度rr=18;%滚子半径fai=28*pi/180;%推杆摆角PI=3.;alpha1=45;%许用压力角1alpha2=65;%许用压力角阿尔法2lambda=6.3;%许用最小曲率半径N=120;%取用点的个数delta1=180*pi/180;%推程凸轮最大转角delta2=70*pi/180; %远休凸轮最大转角delta3=80*pi/180;%回程凸轮最大转角delta4=30*pi/180;%近休凸轮最大转角alphamax1=0;% 推程最大压力角初值alphamax2=0; %回程最大压力角初值roumin=100; %凸轮最小曲率半径初值X

5、=ones(1,121);Y=ones(1,121);XP=ones(1,121);YP=ones(1,121);FAI=ones(1,121);I=0;%初始化while(I<=N) F0=acos(a*a+L*L-r0*r0)/(2*a*L);delta=3*I*pi/180; if(delta<180*pi/180&delta>=0) %正弦推程 F0=acos(a*a+L*L-r0*r0)/(2*a*L); F=fai* (delta/delta1)-sin(2*pi*delta/delta1)/(2*pi); x=a*sin(delta)-L*sin(del

6、ta+F+F0); y= a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0); dF= fai*(1/delta1-cos(2*pi*delta/delta1)/delta1); ddF=fai*2*pi*sin(2*pi*delta/delta1)/(delta1*delta1);dx=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0)*(1+dF);ddx=-a*sin (delta)+L* sin(delta+F+F0)*(1+dF)2-L*cos(delta+F+F0)*ddF; dy=-a*sin(delta)+L*sin(delta+F+F0)*(1+dF);

7、ddy=-a*cos (delta)+L* cos(delta+F+F0)*(1+dF)2+ L*sin(delta+F+F0)*ddF; stheta=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); ctheta=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); xp=x-rr*ctheta; yp=y-rr*stheta; alpha=atan(L*abs(dF)+(a*cos(F+F0)-L)/(a* sin(F+F0)*180/pi; alpha=abs(alpha); if (alpha>alphamax1) alphamax1=alpha; deltamax1=delta*180/p

8、i; endendif(delta>=180*pi/180&delta<250*pi/180)%远休 F0=acos(a*a+L*L-r0*r0)/(2*a*L);F=fai; x=a*sin(delta)-L*sin(delta+F+F0); y= a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0); dF=0;ddF=0; dx=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0)*(1+dF);ddx=-a*sin (delta)+L* sin(delta+F+F0)*(1+dF)2-L*cos(delta+F+F0)*ddF; dy=-a*sin(

9、delta)+L*sin(delta+F+F0)*(1+dF); ddy=-a*cos (delta)+L* cos(delta+F+F0)*(1+dF)2+ L*sin(delta+F+F0)*ddF; stheta=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); ctheta=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); xp=x-rr*ctheta; yp=y-rr*stheta; endif(delta>=250*pi/180&delta<290*pi/180)%等加速回程 F0=acos(a*a+L*L-r0*r0)/(2*a*L); F=fai-2*fai*(del

10、ta -250*pi/180)*(delta-250*pi/180)/(delta3*delta3); x=a*sin(delta)-L*sin(delta+F+F0); y=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0); dF=-4*fai*(delta-250*pi/180)/(delta3*delta3); ddF=-4*fai/(delta3*delta3); dx=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0)*(1+dF);ddx=-a*sin (delta)+L* sin(delta+F+F0)*(1+dF)2-L*cos(delta+F+F0)*d

11、dF; dy=-a*sin(delta)+L*sin(delta+F+F0)*(1+dF); ddy=-a*cos (delta)+L* cos(delta+F+F0)*(1+dF)2+ L*sin(delta+F+F0)*ddF; stheta=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); ctheta=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); xp=x-rr*ctheta; yp=y-rr*stheta; alpha=atan(L*abs(dF) -(a*cos(F+F0)-L)/(a* sin(F+F0) *180/pi;alpha=abs(alpha); if (alpha>a

12、lphamax2) alphamax2=alpha; deltamax2=delta*180/pi; end end if(delta>=290*pi/180&delta<330*pi/180)%等减速回程 F0=acos(a*a+L*L-r0*r0)/(2*a*L);F=2*fai*(delta3-(delta-250*pi/180)*(delta3-(delta-250*pi/180)/(delta3*delta3); dF=-4*fai*(delta3-(delta-250*pi/180)/(delta3*delta3); ddF=4*fai/(delta3*delt

13、a3);x=a*sin(delta)-L*sin(delta+F+F0); y=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0); dx=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0)*(1+dF);ddx=-a*sin (delta)+L* sin(delta+F+F0)*(1+dF)2-L*cos(delta+F+F0)*ddF; dy=-a*sin(delta)+L*sin(delta+F+F0)*(1+dF); ddy=-a*cos (delta)+L* cos(delta+F+F0)*(1+dF)2+ L*sin(delta+F+F0)*ddF; sthet

14、a=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); ctheta=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); xp=x-rr*ctheta; yp=y-rr*stheta;alpha=atan(L*abs(dF)-(a*cos(F+F0)-L)/(a*sin(F+F0)*180/pi;alpha=abs(alpha); if (alpha>alphamax2) alphamax2=alpha; deltamax2=delta*180/pi; end end if(delta>=330*pi/180&delta<=360*pi/180) %近休 F0=acos(a*a+L

15、*L-r0*r0)/(2*a*L); F=0; x=a*sin(delta)-L*sin(delta+F+F0); y=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0); dF=0;ddF=0; dx=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0)*(1+dF);ddx=-a*sin (delta)+L* sin(delta+F+F0)*(1+dF)2-L*cos(delta+F+F0)*ddF; dy=-a*sin(delta)+L*sin(delta+F+F0)*(1+dF); ddy=-a*cos (delta)+L* cos(delta+F+F0)*(1+dF

16、)2+ L*sin(delta+F+F0)*ddF; stheta=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); ctheta=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); xp=x-rr*ctheta; yp=y-rr*stheta; endif (alphamax1>alpha1)|(alphamax2>alpha2) %优化条件 r0=r0+dr0; I=0; alphamax1=0;alphamax2=0; continue endrou=(dx2+dy2)(3/2)/(dx*ddy-dy*ddx); %计算曲率半径if (rou<0)rou=-rou;if (rou-

17、rr)<(0.35*rr) %优化条件 r0=r0+dr0; I=0; alphamax1=0;alphamax2=0; continue end if(rou<roumin) roumin=rou;deltamin=delta *180/pi; roumina=roumin-rr; endend X(I+1)=x; Y(I+1)=y; XP(I+1)=xp; YP(I+1)=yp; I=I+1;endfigure(1);axis equalhold ont=0:3:360;X_1=r0*cosd(t); %画基圆Y_1=r0*sind(t);X_2=rr*cosd(t)+X(10

18、); %画滚子Y_2=rr*sind(t)+Y(10);plot(X_1,Y_1,'m-',X,Y,':',XP,YP,'k',X_2,Y_2,'c-');legend('基圆','理论轮廓','实际轮廓');plot(0,0,'ko'); %固定凸轮点plot(X(10),Y(10),'ko'); %固定滚子点title('凸轮轮廓曲线图');xlabel('X/mm');ylabel('Y/mm');

19、hold offdisp('推程最大压力角：');alphamax1disp('推程最大压力角相应转角：');deltamax1disp('回程最大压力角：');alphamax2disp('回程最大压力角相应转角：');deltamax2disp('凸轮最小曲率半径：');roumindisp('凸轮最小曲率半径相应转角：');rouminadisp('最后确定的凸轮基圆半径：');r0五、计算结果A组：推程最大压力角：alphamax1 =34.9492推程最大压力角相应转角：d

20、eltamax1 =45回程最大压力角：alphamax2 =46.7626回程最大压力角相应转角：deltamax2 = 255凸轮最小曲率半径：roumin =15.0000凸轮最小曲率半径相应转角：roumina =5.0000最后确定的凸轮基圆半径：r0 =19.7000B组：推程最大压力角：alphamax1 =24.2568推程最大压力角相应转角：deltamax1 = 177.0000回程最大压力角：alphamax2 = 51.9666回程最大压力角相应转角：deltamax2 = 291.0000凸轮最小曲率半径：roumin = 24.3000凸轮最小曲率半径相应转角：roumina =6.3000最后确定的凸轮基圆半径：r0 =32.8000C组：推程最大压力角：alphamax1 =24.2568推程最大压力