哈工大(威海)机械原理大作业5号

1、Harbin Institute of Technology机械原理大作业设计说明书(一）设计题目： 连杆机构设计 院 系： 船舶与海洋工程学院 班 级： 1313103班 设 计 者： 学 号： 指导教师： 刘会英 哈尔滨工业大学连杆的运动的分析一连杆运动分析题目 图1-13 连杆机构简图二机构的结构分析及基本杆组划分1.。结构分析与自由度计算机构各构件都在同一平面内活动，活动构件数n=5, PL=7,分布在A、B、C、E、F。没有高副，则机构的自由度为 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7-0=12基本杆组划分图1-13中1为原动件，先移除，之后按拆杆组法进行拆分，即可得到由杆3和滑块2

2、组成的RPR II级杆组，杆4和滑块5组成的RRP II级杆组。机构分解图如下(机构实际图像参见A3图纸)：图二图一图三三各基本杆组的运动分析数学模型图一为一级杆组， x=l*cos(wt)，y=l*sin(wt)图二为RPR II杆组， l= x=x*l/l;y=H1*l/l 由此可求得E点坐标，进而求得F点坐标。图三为RRP II级杆组， 对其求一阶导数为速度v，求二阶导数为加速度a。取B点为圆心，BC为Y轴建立坐标系。用matlab编程如下：>>syms t; w=255*pi/30; h1=350;h=635;lab=108;lce=620;lef=300;>>

3、xc=0;yc=-h1;>>xb=lab*cos(w*t);yb=lab*sin(w*t);>>lbc=sqrt(yb+h1).2+xb.2); xe=lce/lbc.*xb;ye=lce/lbc.*(yb+h1)-h1;>>xf=xe-sqrt(lef.2-(h-h1-ye).2);>>m=0:0.01:0.8; p=subs(xf,t,m); vf=diff(xf); v=subs(vf,t,m); af=diff(vf); a=subs(af,t,m);>>plot(m,p) title('位移随时间变化图像')

4、 xlabel('t(s)'),ylabel(' xf')>>plot(m,v) title('速度随时间变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(' v(xf)')>>plot(m,a) title('加速度随时间变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(' a(xf)')图形如下：位移随时间变化图(XFt)速度随时间变化图（vt）加速度随时间变化图（at）Harbin Institute of Technol

5、ogy机械原理大作业设计说明书(二）设计题目： 凸轮机构设计 院 系： 船舶与海洋工程学院 班 级： 1313103班 设 计 者： 学 号： 指导教师： 刘会英 哈尔滨工业大学凸轮机构设计序号升程（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（）560120余弦加速度3560等速6590902. 凸轮的推程运动方程，回程运动方程与远休止，近休止方程。a. 推程运动方程 b. 远休止运动方程 C. 回程运动方程 d.近休止运动方程 计算机编程结果l 推杆位移图像x1=0:0.001:2*pi/3;x2=2*pi/3:0.00

6、1:pi;x3=pi:0.001:3*pi/2;x4=3*pi/2:0.001:2*pi;s1=30*(1-cos(3*x1/2);s2=60;s3=60*(3-2*x3/pi);s4=0;hold onplot(x1,s1);plot(x2,s2);plot(x3,s3);plot(x4,s4);xlabel('转角fai'),ylabel('位移s')title('从动件s-fai图')l 推杆速度图像syms fai;w=diff(fai);x1=0:0.001:2*pi/3;x2=2*pi/3:0.001:pi;x3=pi:0.001:3

7、*pi/2;x4=3*pi/2:0.001:2*pi;v10=45*w*sin(3*fai/2);v1=subs(v10,fai,x1);v2=0;v30=-120*w/pi;v3=subs(v30,fai,x3);v4=0;hold onplot(x1,v1);plot(x2,v2);plot(x3,v3);plot(x4,v4);xlabel('转角fai'),ylabel('速度v')title('从动件v-fai图')l 推杆加速度图像syms fai;w=diff(fai);x1=0:0.001:2*pi/3;x2=2*pi/3:0.0

8、01:pi;x3=pi:0.001:3*pi/2;x4=3*pi/2:0.001:2*pi;a10=67.5*w.2*cos(3*fai/2);a1=subs(a10,fai,x1);a2=0;a3=0;a4=0;hold on plot(x1,a1);plot(x2,a2);plot(x3,a3);plot(x4,a4);xlabel('转角fai'),ylabel('加速度a')title('从动件a-')凸轮机构的线图，并依次确定凸轮的基圆半径和偏距1. 凸轮机构图像syms fai;w=diff(fai);x1=0:0.001:2*pi/

9、3;x2=2*pi/3:0.001:pi; x3=pi:0.001:3*pi/2;x4=3*pi/2:0.001:2*pi;s1=30*(1-cos(3*x1/2);s2=60; s3=60*(3-2*x3/pi); s4=0;v10=45*w*sin(3*fai/2);v1=subs(v10,fai,x1);v2=0;v30=-120*w/pi;v3=subs(v30,fai,x3);v4=0;plot(v1,s1,v2,s2,v3,s3,v4,s4)xlabel('ds/dfai'),ylabel('s')xlim(-60,100);ylim(-100,10

10、0)axis(-100,100,-100,100) grid on2. 确定凸轮的基圆半径和偏距由图可知：可取所以基圆半径 偏距。3. 滚子半径的确定及凸轮理论轮廓和实际轮廓绘制disp ' * 偏置直动滚子从动件盘形凸轮设计 *' disp '已知条件:' disp ' 凸轮作逆时针方向转动,从动件偏置在凸轮轴心的右边' disp ' 从动件在推程作摆线运动规律运动,在回程作等速运动规律运动' ro = 82.5;rr = 10;e = 20;h = 60;ft = 120;fs = 60;fh = 90; fprintf (1

11、,' 基圆半径 ro = %3.4f mm n',ro) fprintf (1,' 滚子半径 rr = %3.4f mm n',rr) fprintf (1,' 推杆偏距 e = %3.4f mm n',e) fprintf (1,' 推程行程 h = %3.4f mm n',h) fprintf (1,' 推程运动角 ft = %3.4f 度 n',ft) fprintf (1,' 远休止角 fs = %3.4f 度 n',fs) fprintf (1,' 回程运动角 fh = %3.4f

12、 度 n',fh) hd = pi / 180;du = 180 / pi; so = sqrt( ro2 - e2 ); d1 = ft + fs;d2 = ft + fs + fh; disp ' ' disp '计算过程和输出结果:' disp ' 1-1 推程(余弦运动规律运动)' s = zeros(ft);ds = zeros(ft);d2s = zeros(ft); for f = 1 : ft s(f) = 0.5*h-0.5*h*cos(pi*f/ft);s = s(f); ds(f) = .5*pi*h*sin(pi*

13、f/ft)/(ft*hd);ds = ds(f); d2s(f)=0.5*pi2*h*cos(pi*f/ft)/(ft*hd)2;d2s = d2s(f); end disp ' 1-2 回程(等速运动规律运动)' s = zeros(fh);ds = zeros(fh);d2s = zeros(fh); for f = d1 : d2 s(f) = h - h * (f-180) / fh; s = s(f); ds(f) = - h / (fh * hd);ds = ds(f); d2s(f) = 0;d2s = d2s(f); end disp ' 2- 计算凸轮

14、理论廓线与实际廓线的直角坐标' n = 360; s = zeros(n);ds = zeros(n);r = zeros(n);rp = zeros(n); x = zeros(n);y = zeros(n);dx = zeros(n);dy = zeros(n); xx = zeros(n);yy = zeros(n);xa = zeros(n);ya = zeros(n); xxa = zeros(n);yya = zeros(n); for f = 1 : n if f <= ft s(f) = 0.5*h-0.5*h*cos(pi*f/ft);s = s(f); ds(

15、f) = .5*pi*h*sin(pi*f/ft)/(ft*hd);ds = ds(f); elseif f > ft & f <= d1 s = h;ds = 0; elseif f > d1 & f <= d2 s(f) = h - h * (f-180) / fh; s = s(f); ds(f) = - h / (fh * hd);ds = ds(f); elseif f > d2 & f <= n s = 0;ds = 0; end xx(f) = (so + s) * sin(f * hd) + e * cos(f * h

16、d); x = xx(f); yy(f) = (so + s) * cos(f * hd) - e * sin(f * hd); y = yy(f); dx(f) = (ds - e) * sin(f * hd) + (so + s) * cos(f * hd); dx = dx(f); dy(f) = (ds - e) * cos(f * hd) - (so + s) * sin(f * hd); dy = dy(f); xxa(f) = x + rr * dy / sqrt(dx 2 + dy 2);xa = xxa(f); yya(f) = y - rr * dx / sqrt(dx 2

17、 + dy 2);ya = yya(f); r(f) = sqrt (x 2 + y 2 ); rp(f) = sqrt (xa 2 + ya 2 ); end disp ' 2-1 推程(摆线运动规律运动)' disp ' 凸轮转角 理论x 理论y 实际x 实际y' for f = 10 : 10 :ft nu = f xx(f) yy(f) xxa(f) yya(f); disp(nu) end disp ' 2-2 回程(等速运动规律运动)' disp ' 凸轮转角 理论x 理论y 实际x 实际y' for f = d1 :

18、 10 : d2 nu = f xx(f) yy(f) xxa(f) yya(f); disp(nu) end disp ' 2-3 凸轮轮廓向径' disp ' 凸轮转角 理论r 实际r' for f = 10 : 10 : n nu = f r(f) rp(f); disp(nu) end disp '绘制凸轮的理论轮廓和实际轮廓:' plot(xx,yy,'r-.')% 理论轮廓(红色,点划线) axis (-(ro+h-10) (ro+h+10) -(ro+h+10) (ro+rr+10)% 横轴和纵轴的下限和上限 axi

19、s equal % 横轴和纵轴的尺度比例相同 text(ro+h+3,0,'X') % 标注横轴 text(0,ro+rr+3,'Y') % 标注纵轴 text(-5,5,'O')% 标注直角坐标系原点 title('偏置直动滚子从动件盘形凸轮设计')% 标注图形标题 hold on;% 保持图形 plot(-(ro+h) (ro+h),0 0,'k')% 横轴(黑色) plot(0 0,-(ro+h) (ro+rr),'k') % 纵轴(黑色) plot(e e,0 (ro+rr),'k-

20、')% 初始偏置位置(黑色,虚线) ct = linspace(0,2*pi);% 画圆的极角变化范围 plot(ro*cos(ct),ro*sin(ct),'g') % 基圆(绿色) plot(e*cos(ct),e*sin(ct),'c-') % 偏距圆(蓝绿色,虚线) plot(e + rr*cos(ct),so + rr*sin(ct),'y')% 滚子圆(黄色) plot(xxa,yya,'b')% 实际轮廓(蓝色) Harbin Institute of Technology机械原理大作业设计说明书(三）设计题

21、目： 齿轮机构设计 院 系： 船舶与海洋工程学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 刘会英 哈尔滨工业大学齿轮传动设计序号电机转速（）输出轴转速（）带传动最大传动比滑移齿轮传动定轴齿传动最大传动比模数圆柱齿轮圆锥齿轮一对齿轮最大传动比模数一对齿轮最大传动比模数57451217232332. 传动比的分配计算根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为带传动的最大传动比为，滑移齿轮传动的最大传动比为，定轴齿轮传动每对齿轮的最大传动比为。传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮三部分实现。设带传动得传动比为，滑移齿轮的传动比为，和，定轴齿轮传动的传动比为，则总传动比 =

22、， =，=令=2，=1.98则 =15.678所以 =1.412 ， =1.043设定轴齿轮传动由n对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 =2.503以上传动比分配中，以尽量使传动比接近1，减小结构尺寸；若要不产生根切应使最小齿数不小于17，则对滑移齿轮传动，利用分配好的传动比并考虑每对相啮合的齿轮组中心距相等，则有 对于定轴齿轮传动，兼顾减小结构尺寸与便于加工制造，相互啮合的各对齿轮主动齿轮与从动齿轮的齿数分别相等，从而由传动比得3. 每对齿轮的几何尺寸及重合度表1 滑移齿轮5、6参数序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮517齿轮6352模数23压力角2004齿顶高系数15顶隙系数0.2

23、56标准中心距527实际中心距54.58啮合角 26.3°9变位系数齿轮50.62齿轮6 0.8310齿顶高齿轮53.24齿轮63.6611齿根高齿轮51.26齿轮60.8412分度圆直径齿轮534齿轮67013齿顶圆直径齿轮540.48齿轮677.3214齿根圆直径齿轮531.48齿轮668.3215齿顶圆压力角齿轮537.88°齿轮631.7116重合度1.46表2 滑移齿轮齿轮7、8参数序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮722齿轮8302模数23压力角2004齿顶高系数15顶隙系数0.256标准中心距527实际中心距54.58啮合角 26.3°9变位系数齿轮70.65齿轮80.810齿顶高齿轮73.3齿轮83.611齿根高齿轮71.2齿轮80.912分度圆直径齿轮744 齿轮86013齿顶圆直径齿轮750.6齿轮867.214齿根圆直径齿轮741.6齿轮858.215齿顶圆压力角齿轮735.20°齿轮832.96°16重合度1.48表3 滑移齿轮9、10参数序号项目代号计算公式及计算结果1齿数齿轮925齿轮10272模数23压力角2004齿顶高系数15顶隙系数0.256标准中心距527实际中心距54.58啮合角26.3°9