機械原理課程設計凸輪機構(gòu)

1、目 錄 （一）機械原理課程設計的目的和任務··················2（二）從動件（擺桿）及滾子尺寸的確定··················4（三）原始數(shù)據(jù)分析·····

2、3;····································5（四）擺桿的運動規(guī)律及凸輪輪廓線方程··········

3、83;····6（五）程序方框圖············································

4、·8（六）計算機源程序··········································9（七）程序計算結(jié)果及其分析···

5、·························14（八）凸輪機構(gòu)示意簡圖·······················

6、;···········16（九）心得體會·····································&#

7、183;········16（十）參考書籍········································

8、;······18（一）機械原理課程設計的目的和任務一、機械原理課程設計的目的：1、機械原理課程設計是一個重要實踐性教學環(huán)節(jié)。其目的在于：進一步鞏固和加深所學學問；2、培育同學運用理論學問獨立分析問題、解決問題的力量；3、使同學在機械的運動學和動力分析方面初步建立一個完整的概念；4、進一步提高同學計算和制圖力量，及運用電子計算機的運算力量。二、機械原理課程設計的任務：1、搖擺從動件桿盤型凸輪機構(gòu)2、接受圖解法設計：凸輪中心到擺桿中心A的距離為160mm，凸輪以順時針方向等速回轉(zhuǎn)，擺桿的運動規(guī)律如表：符號擺桿角行程h推程運動角01遠休止

9、角02回程運動角03近休止角04基圓半徑r0從動桿運動規(guī)律推程回程數(shù)據(jù)25º120º40º110º90º50簡諧等加減速3、設計要求：確定合適擺桿長度合理選擇滾子半徑rr選擇適當比例，用幾何作圖法繪制從動件位移曲線并畫于圖紙上；用反轉(zhuǎn)法繪制凸輪理論廓線和實際廓線，并標注全部尺寸（用A2圖紙）將機構(gòu)簡圖、原始數(shù)據(jù)、尺寸綜合方法寫入說明書4、用解析法設計該凸輪輪廓，原始數(shù)據(jù)條件不變，要寫出數(shù)學模型，編制程序并打印出結(jié)果備注：1、尖底（滾子）搖擺從動件盤形凸輪機構(gòu)壓力角:在推程中，當主從動件角速度方向不同時取“-”號，相同時取“+”號。1、三、課程設

10、計接受方法：對于此次任務，要用圖解法和解析法兩種方法。圖解法形象，直觀，應用圖解法可進一步提高同學繪圖力量，在某些方面，如凸輪設計中，圖解法是解析法的動身點和基礎；但圖解法精度低，而解析法則可應用計算機進行運算，精度高，速度快。在本次課程設計中，可將兩種方法所得的結(jié)果加以對比。四、編寫說明書：1、設計題目（包括設計條件和要求）；2、機構(gòu)運動簡圖及設計方案的確定，原始數(shù)據(jù)；3、機構(gòu)運動學綜合；4、列出必要的計算公式，寫出圖解法的向量方程，寫出解析法的數(shù)學模型，計算流程和計算程序，打印結(jié)果；5、分析爭辯。（二）從動件（擺桿）及滾子尺寸的確定1、擺桿長度l確定：依據(jù)右圖建立坐標系Oxy。B0點為推程

11、段擺桿起始點，開頭時推桿滾子中心處于B0點處，依幾何關系有：B0的坐標:X0=sin(0)/lY0=a-l* cos (0)f0=arcos(a²+l²-r0²)/2a*l又由于搖擺盤形凸輪機構(gòu)在運動時的許用壓力角為：=35° 45°依據(jù)壓力角公式： 注：當主從動件角速度方向不同時取“-”號，相同時取“+”號。由此我們可以取到：l=120mm；此時擺桿的初始擺角：012.429°2、滾子半徑r1的選擇我們用1表示凸輪工作廓線的曲率半徑,用表示理論廓線的曲率半徑.所以有1=±r1;為了避開發(fā)生失真現(xiàn)象，我們應當使p的最小值大于

12、0，即使r1；另一方面，滾子的尺寸還受其強度，結(jié)構(gòu)的限制，不能太小，通常我們?nèi)L子半徑；r1=（0.1 0.5）* r0在此，我們可以取r1=0.2*r0=10mm。（三）原始數(shù)據(jù)及分析依題意，原始數(shù)據(jù)如下：1、已知量：（未標明的單位為mm）d1=120 o 推程運動結(jié)束的凸輪總轉(zhuǎn)角，其中(d1-d0)為推程角01d2=160 o 遠休止運動結(jié)束時總轉(zhuǎn)角，其中(d2-d1)為遠程休止角02d3=270 o 回程運動結(jié)束的凸輪總轉(zhuǎn)角，其中(d3-d2)為回程角03d4=360 o 遠休止運動結(jié)束總轉(zhuǎn)角，其中(d4-d3)為遠程休止角04r =160 凸輪中心到擺桿中心A的距離r0=50 基圓半徑

13、l =120 此處設搖擺從動桿長度為120 mmh=25 o 從動桿的總角行程w=1 rad / s 此處設凸輪角速度為1 rad / srr=10 此處設滾子半徑為102、設計所求量：f 搖擺從動桿的角位移v 搖擺從動桿的角速度a 搖擺從動桿的角加速度以凸輪的中心為原點，豎直和水平方向分別為x,y軸，建立平面直角坐標系x 為凸輪輪廓的軌跡的x坐標點y 為凸輪輪廓的軌跡的y坐標點（四）擺桿的運動規(guī)律及凸輪輪廓線方程1、擺桿運動規(guī)律：推程過程：0od120o擺桿角位移：f=h(1-cos(/01) )/ 2即f=h(1-cos(d/d1)/ 2擺桿角速度：v=hw sin(/01)/(201)即

14、v=h w sin(d/d1)/(2d1)擺桿角加速度：a=2h w2cos(/01)/(2012)即a=2h w2cos(d/d1) /(2d12)遠休止過程：120od160o擺桿角位移：f= h擺桿角速度：v=0擺桿角加速度：a= 0在推程和遠休止過程中凸輪輪廓軌跡： x=r sin d-l sin(d+f+f0 ) y=r cos d-lcos(d+f +f0)其中f0為擺桿的初始位置角 f0=arcos(r2+l2-r02)/2(r l)回程過程：160od270oa. 等加速回程階段：160od215o擺桿角位移：f=h-2h(-01-02)2/(03)2 即f=h-2h(d-d2

15、)2/(d3-d2) 2擺桿角速度：v=-4hw(-01-02)/(03)2即v=-4hw(d- d2)/(d3-d2)2擺桿角加速度：a=-4hw2/(03)2即a=-4hw2/(d3-d2)2b. 等減速回程階段：215od270o擺桿角位移：f=2h(03-(-01-02-03/2 )2/(03) 2即f=2h( (d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)2/(d3-d2)2擺桿角速度：v=-4hw(03-(-01-02-03/2) /(03)2即v=-4 hw( (d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)/(d3-d2)2擺桿角加速度：a=4hw2/(03)2即a=4hw2

16、/(d3-d2)2近休止過程：720od360o擺桿角位移：f=0擺桿角速度：v=0擺桿角加速度：a= 0在回程和近休止過程中凸輪輪廓軌跡： x=r sin d-l sin(d+f+f0) y=r cos d-l cos(d+f+f0)其中f0為擺桿的初始位置角 f0=arcos(r2+l2-r02)/2(r l)（五）程序方框圖開頭讀入數(shù)據(jù)d, d1，d2，d3，d4，pi，r，r0，l，h，wd初值為0以10度累加選擇推程類型，調(diào)用子程序計算f，v，a，dd1?dd2?s=0v=0a=0dd3?s=0v=0a=0選擇推程類型，調(diào)用子程序計算f，v，a，計算輪廓軌跡坐標（x,y）YYNYN屏

17、幕輸出，文本輸出f，v，a，x，y結(jié)束（六）計算機源程序#include <math.h>#include <stdio.h>main() double d, d0,d1,d2,d3,d4,r,r0, f,f0,h,pi,v,w,a,l,x,y;int n;FILE *fp; /*定義文件指針*/fp = fopen("aa.txt","w"); /*打開以寫方式文件（aa.txt不存在則新建）*/ d=0; /*d為凸輪總轉(zhuǎn)角*/ d0=5; /*d0為轉(zhuǎn)角分度值，此處設為5 o每次*/ d1=120; /*(d1-0)為推程角

18、*/ d2=160; /*(d2-d1)為遠程休止角*/ d3=270; /*(d3-d2)為回程角*/ d4=360; /*(d4-d3)為近休止角*/ pi=3.1415926; r=160; /*凸輪圓心到從動桿固定點的距離*/ r0=50; /*基圓半徑*/ l=120; /*從動桿長度*/ h=25; /*行程角度*/ w=1; /*凸輪角速度*/ f0=acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi; /*從動桿初始角*/printf("初始角：f0=%1.3fn",acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi);f

19、printf(fp,"初始角：%1.3fn",acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi); for(n=0;n<=36;n+)d=d0*n;if(d<=d1) /*當d<=120度時，為推程過程*/f=h*(1-cos(pi*(d/d1)/2; /*從動桿的角位移*/v=pi*h*w*sin(pi* (d/d1)/(2*d1); /*從動桿角速度*/a=pi*pi*h*w*w*cos(pi*(d/d1)/(2*d1*d1); /*從動桿角加速度*/x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180);

20、 /*確定的凸輪的軌跡x坐標*/y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180); /*確定的凸輪的軌跡y坐標*/printf("nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ",d,f,v,a,x,y);fprintf(fp,"nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn",d,f,v,a,x,y);elseif(d<=d2) /*當120<=d<=160度時，為遠休止過程*/f=h; /*從動桿

21、的角位移*/ v=0; /*從動桿角速度*/ a=0; /*從動桿角加速度*/ x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180); /*確定的凸輪的軌跡x坐標*/ y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);/*確定的凸輪的軌跡y坐標*/printf("nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ",d,f,v,a,x,y);fprintf(fp,"nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.

22、3fn",d,f,v,a,x,y); else if(d<=215) /*當160<=d<=215度時，為等加速回程過程*/ f=h-2*h*(d-d2)*(d-d2)/(d3-d2)*(d3-d2); /*從動桿的角位移*/ v=(-1)*4*h*w*(d-d2)/(d3-d2)*(d3-d2); /*從動桿角速度*/a=(-1)*4*h*w*w/(d3-d2)*(d3-d2); /*從動桿角加速度*/ x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180);/*確定的凸輪的軌跡x坐標*/ y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(

23、pi*(d+f+f0)/180);/*確定的凸輪的軌跡y坐標*/printf("nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ",d,f,v,a,x,y);fprintf(fp,"nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn",d,f,v,a,x,y);else if(d<=270) /*當215<=d<=270度時，為等減速回程過程*/ f=2*h*(d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)*(d3-d2)-(d-d2-(

24、d3-d2)/2)/(d3-d2)*(d3-d2); /*從動桿的角位移*/v=(-1)*4*h*w*(d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)/(d3-d2)*(d3-d2); /*從動桿角速度*/a=4*h*w*w/(d3-d2)*(d3-d2); /*從動桿角加速度*/x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180); y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);printf("nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ",d,f,v,

25、a,x,y);fprintf(fp,"nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn",d,f,v,a,x,y); else /*當270<=d<=360度時，為近休止過程*/ if(d<=d4) f=0; /*從動桿的角位移*/ v=0; /*從動桿的角速度*/ a=0; /*從動桿角加速度*/ x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180); y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);printf("nd=%1.3fn

26、f=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ",d,f,v,a,x,y);fprintf(fp,"nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn",d,f,v,a,x,y); fclose(fp); /*關閉文件*/（七）程序計算結(jié)果及其分析初始角：f0=12.429dfvaxy0.0000.0000.0000.009-25.82842.8135.0000.1070.0430.008-22.21244.96810.0000.4260.0850.008-18.82546.991

27、15.0000.9520.1250.008-15.62848.97120.0001.6750.1640.007-12.56050.98825.0002.5830.1990.007-9.53553.10130.0003.6610.2310.006-6.45255.34135.0004.8900.2600.005-3.20057.71440.0006.2500.2830.0040.33460.18845.0007.7160.3020.0034.25262.70050.0009.2650.3160.0028.64065.15555.00010.8680.3240.00113.55967.43360.

28、00012.5000.3270.00019.03469.39465.00014.1320.324-0.00125.05470.88870.00015.7350.316-0.00231.56771.76575.00017.2840.302-0.00338.48371.88880.00018.7500.283-0.00445.67571.13885.00020.1100.260-0.00552.98769.42790.00021.3390.231-0.00660.24566.70095.00022.4170.199-0.00767.25962.943100.00023.3250.164-0.007

29、73.84158.179105.00024.0480.125-0.00879.81052.473110.00024.5740.085-0.00885.00045.921115.00024.8930.043-0.00889.27038.650120.00025.0000.000-0.00992.50530.809125.00025.0000.0000.00094.83822.629130.00025.0000.0000.00096.45014.277135.00025.0000.0000.00097.3275.817140.00025.0000.0000.00097.464-2.688145.0

30、0025.0000.0000.00096.859-11.172150.00025.0000.0000.00095.516-19.571155.00025.0000.0000.00093.447-27.822160.00025.0000.0000.00090.667-35.860165.00024.897-0.041-0.00886.996-43.544170.00024.587-0.083-0.00882.292-50.664175.00024.070-0.124-0.00876.644-57.074180.00023.347-0.165-0.00870.155-62.643dfvaxy185

31、.00022.417-0.207-0.00862.943-67.260190.00021.281-0.248-0.00855.138-70.828195.00019.938-0.289-0.00846.874-73.273200.00018.388-0.331-0.00838.294-74.536205.00016.632-0.372-0.00829.539-74.579210.00014.669-0.413-0.00820.753-73.381215.00012.500-0.455-0.00812.077-70.936220.00045.558-0.8680.00815.990-139.24

32、1225.00041.322-0.8260.0085.466-131.395230.00037.293-0.7850.008-4.291-123.111235.00033.471-0.7440.008-13.229-114.464240.00029.855-0.7020.008-21.312-105.532245.00026.446-0.6610.008-28.511-96.397250.00023.244-0.6200.008-34.813-87.141255.00020.248-0.5790.008-40.214-77.850260.00017.459-0.5370.008-44.726-

33、68.605265.00014.876-0.4960.008-48.370-59.490270.00012.500-0.4550.008-51.181-50.580275.0000.0000.0000.000-44.901-21.998280.0000.0000.0000.000-46.647-18.001285.0000.0000.0000.000-48.038-13.867290.0000.0000.0000.000-49.064-9.628295.0000.0000.0000.000-49.717-5.315300.0000.0000.0000.000-49.991-0.962305.0

34、000.0000.0000.000-49.8843.399310.0000.0000.0000.000-49.3987.734315.0000.0000.0000.000-48.53612.010320.0000.0000.0000.000-47.30516.194325.0000.0000.0000.000-45.71320.256330.0000.0000.0000.000-43.77424.163335.0000.0000.0000.000-41.50227.886340.0000.0000.0000.000-38.91331.397345.0000.0000.0000.000-36.02934.669350.0000.0000.0000.000-32.87037.677355.0000.0000.0000.000-29.46140.399360.000