哈工大機械原理大作業(yè)凸輪

1、Harbin Institute of Technology機械原理大作業(yè)二課程名稱： 機械原理 設(shè)計題目： 凸輪設(shè)計 院 系： 機電學(xué)院 班 級： 分 析 者： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 陳明、丁剛 設(shè)計時間： 2013.07.03 哈爾濱工業(yè)大學(xué)設(shè)計說明書一 設(shè)計題目如圖所示直動從動件盤形凸輪機構(gòu)，其原始參數(shù)見表2-1。從表2-1中選擇一組凸輪機構(gòu)的原始參數(shù)，據(jù)此設(shè)計該凸輪機構(gòu)。序號升程（mm）升程運動角（）升程運動規(guī)律升程許用壓力角（）回程運動角（）回程運動規(guī)律回程許用壓力角（）遠休止角（）近休止角（）77090正弦加速度3080正弦加速度709595二、推桿升程、回程運動方程及位移、速度、

2、加速度線圖2.1凸輪運動分析設(shè)凸輪的角速度為=1rad/s (1)推程 （正弦加速度運動）; 遠休止運動規(guī)律遠休止運動角 回程運動規(guī)律（3-4-5多項式運動）回程運動角 ; 式中： 近休止運動規(guī)律近休止運動角2.2求位移、速度、加速度線圖MATLAB源程序clearclc%題設(shè)條件c=pi/180;f01=90*c; fs1=95*c;f02=80*c; fs2=95*c;h=70;w1=1;%推桿位置f=linspace(0,2*pi,200);for n=1:length(f) if f(n)>=0 && f(n)<=f01 s(n)=h*f(n)/f01-0.

3、5/pi*sin(2*pi*f(n)/f01); v(n)=h/(f01*c)*1-cos(2*pi*f(n)/f01); a(n)=2*pi*h/(f012*c2)*sin(2*pi*f(n)/f01); elseif f(n)>f01 && f(n)<=f01+fs1 s(n)=h; v(n)=0; a(n)=0; elseif f(n)>f01+fs1 && f(n)<=f01+fs1+f02 T2=(f(n)-(f01+fs1)/f02; s(n)=h*(1-(10*T23-15*T24+6*T25); v(n)=-30*h*w1

4、/f02*(T22-2*T23+T24); a(n)=-60*h*w12/f022*(T2-3*T22+2*T23); elseif f(n)>f01+fs1+f02 && f(n)<=f01+fs1+f02+fs2 s(n)=0; v(n)=0; a(n)=0; endEnd%位置方程figure(1);plot(f,s);grid on;title('推桿位移');%速度方程figure(2);plot(f,v);grid on;title('推桿速度');%加速度方程figure(3);plot(f,a);grid on;tit

5、le('推桿加速度');2.3位移、速度、加速度線圖 三 凸輪機構(gòu)的線圖，確定基圓半徑和偏心距3.1理論分析機構(gòu)壓力角應(yīng)按下式計算：以ds/d為橫坐標，以s()為縱坐標，可作出ds/d-s()曲線如圖4-16所示，再作斜直線Dtdt與升程的ds/d-s()曲線相切并使與縱坐標夾角為升程，則Dtdt線的右下方為選擇凸輪軸心的許用區(qū)。作斜直線Dt'dt'與回程的曲線相切，并使與縱坐標夾角為回程的(回程的大于升程的)，則Dt'dt'線的左下方為選擇凸輪軸心的許用區(qū)。考慮到升程開始瞬時機構(gòu)壓力角也不超過許用值，自B0點作限制線B0d0''

6、與縱坐標夾角為升程，則兩直線Dtdt和B0d0''組成的dtO1d0'' 以下區(qū)域為選取凸輪中心的許用區(qū)，如選O點作為凸輪回轉(zhuǎn)中心，在推程和回程的任意瞬時，凸輪機構(gòu)壓力角均不會超過許用值，此時凸輪的基圓半徑r0=OB0，偏距為e。若選在O1點則O1B0為凸輪最小基圓半徑r0min。3.2繪制線圖和軸心許用區(qū)域的MATLAB源程序3.2 線圖和軸心許用區(qū)域執(zhí)行結(jié)果：偏心距 e =50基圓半徑 r0 =130 s0=120四 滾子半徑的確定及凸輪理論輪廓和實際輪廓的繪制1) 滾子半徑的選取為求滾子許用半徑，須確定最小曲率半徑，以防止凸輪工作輪廓出現(xiàn)尖點或出現(xiàn)相交包絡(luò)

7、線，確定最小曲率半徑數(shù)學(xué)模型如下：其中：利用上式可求的最小曲率半徑Matlab源程序如下：%確定最小曲率半徑v=;syms x1 x2 x3 x4 x5c=pi/180;f01=90*c; fs1=95*c;f02=80*c; fs2=95*c;h=70;w1=1;s0=120;r0=130;e=50; s1=h*(x1/f01-0.5/pi*sin(2*pi*x1/f01);t1=(s1+s0).*cos(x1)-e*sin(x1);y1=(s0+s1).*sin(x1)+e*cos(x1);tx1=diff(t1,x1);txx1=diff(t1,x1,2);yx1=diff(y1,x1)

8、;yxx1=diff(y1,x1,2);for xx1=0:(pi/100):(pi/3); k1=subs(abs(tx1*yxx1-txx1*yx1)/(tx12+yx12)1.5),x1,xx1); v=v,1/k1;end s2=70;t2=(s2+s0).*cos(x2)-e*sin(x2);y2=(s0+s2).*sin(x2)+e*cos(x2);tx2=diff(t2,x2);txx2=diff(t2,x2,2);yx2=diff(y2,x2);yxx2=diff(y2,x2,2);for xx2=(pi/3):(pi/100):(175*pi/180); k2=subs(ab

9、s(tx2*yxx2-txx2*yx2)/(tx22+yx22)1.5),x2,xx2); v=v,1/k2;end T2=(x3-(f01+fs1)/f02;s3=h*(1-(10*T23-15*T24+6*T25);t3=(s3+s0).*cos(x3)-e*sin(x3);y3=(s0+s3).*sin(x3)+e*cos(x3);tx3=diff(t3,x3);txx3=diff(t3,x3,2);yx3=diff(y3,x3);yxx3=diff(y3,x3,2);for xx3=(175*pi/180):(pi/100):(265*pi/180); k3=subs(abs(tx3*

10、yxx3-txx3*yx3)/(tx32+yx32)1.5),x3,xx3); v=v,1/k3;end s4=0;t4=(s4+s0).*cos(x4)-e*sin(x4);y4=(s0+s4).*sin(x4)-e*cos(x4);tx4=diff(t4,x4);txx4=diff(t4,x4,2);yx4=diff(y4,x4);yxx4=diff(y4,x4,2);for xx4=(265*pi/180):(pi/100):(2*pi); k4=subs(abs(tx4*yxx4-txx4*yx4)/(tx42+yx42)1.5),x4,xx4); v=v,1/k4;endmin(v)

11、輸出min(v)= 28.8339故，可滾子半徑可取28.8339mm以下的值，現(xiàn)取=20mm2) 實際輪廓線的確定理論廓線數(shù)學(xué)模型： 凸輪實際廓線坐標方程式： 其中為確定的滾子半徑。 根據(jù)上面公式，利用matlab編程求解，其代碼如下：%輪廓的繪制clearclc%題設(shè)條件c=pi/180;f01=90*c; fs1=95*c;f02=80*c; fs2=95*c;h=70;w1=1;s0=120;r0=130;e=50;rr=20; f=linspace(0,2*pi,200);for n=1:length(f) if f(n)>=0 && f(n)<=f01

12、s(n)=h*(f(n)/f01-0.5/pi*sin(2*pi*f(n)/f01); v(n)=pi*h*w1/(2*f01)*sin(pi*f(n)/f01); x1(n)=-(s0+s(n).*sin(f(n)-e*cos(f(n)+v(n).*cos(f(n); y1(n)=(s0+s(n).*cos(f(n)-e*sin(f(n)+v(n).*sin(f(n); elseif f(n)>f01 && f(n)<=f01+fs1 s(n)=h; v(n)=0; x1(n)=-(s0+s(n).*sin(f(n)-e*cos(f(n)+v(n).*cos(f(

13、n); y1(n)=(s0+s(n).*cos(f(n)-e*sin(f(n)+v(n).*sin(f(n); elseif f(n)>f01+fs1 && f(n)<=f01+fs1+f02 T2=(f(n)-(f01+fs1)/f02; s(n)=h*(1-(10*T23-15*T24+6*T25); v(n)=-30*h*w1/f02*(T22-2*T23+T24); x1(n)=-(s0+s(n).*sin(f(n)-e*cos(f(n)+v(n).*cos(f(n); y1(n)=(s0+s(n).*cos(f(n)-e*sin(f(n)+v(n).*si

14、n(f(n); elseif f(n)>f01+fs1+f02 && f(n)<=f01+fs1+f02+fs2 s(n)=0; v(n)=0; x1(n)=-(s0+s(n).*sin(f(n)-e*cos(f(n)+v(n).*cos(f(n); y1(n)=(s0+s(n).*cos(f(n)-e*sin(f(n)+v(n).*sin(f(n); endend%畫出理論輪廓線x=(s0+s).*cos(f)-e*sin(f);y=(s0+s).*sin(f)+e*cos(f);plot(x,y,'b');hold on;title('ÀíÂÛÂÖÀª');axis equal;grid on;%畫出實際廓線xx=x-rr*y1./sqrt(x1.2+y1.2);yy=y+rr*x1./sqrt(x1.2+y1.2);plot(xx,yy,'r');hold on;%畫出偏距圓和基圓for k=1:0.01:(8*pi) x1=r0*cos(k); y1=r0*sin(k); x2=e*cos(k)