机械原理大作业二-凸轮机构设计

("哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书机械原理大作业二课程名称：机械原理设计题目：凸轮机构设计院系：机械设计制造及其自动化班级：1208104完成者：郑鹏伟学号：1120810416指导教师：林琳刘福利设计时间：2014年6月4日1哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书哈尔滨工业大学一、设计题目：凸轮的机构运动简图如下图所示: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（°）1490120余弦加速度3590等减等加速657575二、凸轮推杆升程、回程运动方程及推杆位移，速度加速度线图：（1）凸轮推杆升程运动方程：根据题意知：00120759075ss\uf046\uf03d\uf046\uf03d\uf0a2\uf046\uf03d\uf0a2\uf046\uf03d\uf06f\uf06f\uf06f\uf06f2哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书（1）从动件升程运动方程（设为1rads\uf077\uf03d）01200221200s[1cos()]2sin()2cos()2hhha\uf070\uf06a\uf070\uf077\uf070\uf075\uf06a\uf070\uf077\uf070\uf06a\uf03d\uf02d\uf046\uf03d\uf046\uf046\uf03d\uf046\uf046（2）从动件远休止运动方程在远休止s\uf046段，即213312\uf070\uf06a\uf070\uf0a3\uf0a3时，90,0,0shmma\uf075\uf03d\uf03d\uf03d\uf03d。（3）从动件回程运动方程升程段采用等减等加运动规律，运动方程为：①当回程0002ss\uf06a\uf0a2\uf046\uf046\uf02b\uf046\uf0a3\uf0a3\uf046\uf02b\uf046\uf02b134()123\uf070\uf06a\uf070\uf0a3\uf0a3时：20s20102021202[-+]4[()]4shshhha\uf06a\uf077\uf075\uf06a\uf077\uf03d\uf02d\uf046\uf046\uf0a2\uf046\uf03d\uf02d\uf02d\uf046\uf02b\uf046\uf0a2\uf046\uf03d\uf02d\uf0a2\uf046（）②当回程00002ss\uf06a\uf0a2\uf046\uf0a2\uf046\uf02b\uf046\uf02b\uf0a3\uf0a3\uf046\uf02b\uf046\uf02b\uf046419()312\uf070\uf06a\uf070\uf0a3\uf0a3时：200201002021202[)]4[)]4sshshha\uf06a\uf077\uf075\uf06a\uf077\uf0a2\uf03d\uf046\uf02b\uf046\uf02b\uf046\uf02d\uf0a2\uf046\uf0a2\uf03d\uf02d\uf046\uf02b\uf046\uf02b\uf046\uf02d\uf0a2\uf046\uf03d\uf0a2\uf046（（（4）从动件近休止运动方程在近休止s\uf0a2\uf046段，即19212\uf070\uf06a\uf070\uf0a3\uf0a3时，s0,0,0a\uf075\uf03d\uf03d\uf03d。（2）推杆位移%t表示转角s表示位移3哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书t=0:0.01:2/3pi;%升程阶段s=90/2(1-cos(3/2t));holdonplot(t,s);t=2/3pi:0.01:(13pi/12);%远休止阶段s=90;holdonplot(t,s);t=(13pi/12):0.01:(4pi/3);%回程阶段s=90-290/(pi/2)/(pi/2)(t-13pi/12).^2;holdonplot(t,s);t=(4pi/3):0.01:(19pi/12);s=720/pi/pi(19pi/12-t).^2;holdonplot(t,s);t=19pi/12:0.01:2pi;%近休止阶段s=0;holdonplot(t,s);gridonholdoff4哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书推杆位移图(3)推杆速度%t表示转角w1=1表示位移t=0:0.01:2/3pi;%升程阶段v=903/4sin(3/2t);holdonplot(t,v,'k');t=2/3pi:0.01:(13pi/12);%远休止阶段v=0;holdonplot(t,v,'r');t=(13pi/12):0.01:(4pi/3);%回程阶段v=-1690/pi/pi(t-13pi/12);holdonplot(t,v,'k');t=(4pi/3):0.01:(19pi/12);v=-1690/pi/pi(19pi/12-t);5哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书holdonplot(t,v,'k');t=19pi/12:0.01:2pi;%近休止阶段v=0;holdonplot(t,v,'r');gridonholdoff推杆速度线图(4)推杆加速度线图%t表示转角a表示加速度w1=1t=0:0.01:2/3pi;%升程阶段a=990/8cos(3/2t);holdonplot(t,a);t=2/3pi:0.01:(13pi/12);6哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书%远休止阶段a=0;holdonplot(t,a,'r');t=(13pi/12):0.01:(4pi/3);%回程阶段a=-1690/pi/pi;holdonplot(t,a,'m');t=(4pi/3):0.01:(19pi/12);a=1690/pi/pi;holdonplot(t,a,'m');t=19pi/12:0.01:2pi;%近休止阶段a=0;holdonplot(t,a,'r');gridonholdoff推杆加速度线图三、绘制凸轮机构的线图7哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书%t表示转角，x横坐标表示ds/dt,y纵坐标表示位移st=0:0.01:2/3pi;%升程阶段x=903/4sin(3/2t);y=90/2(1-cos(3/2t));holdonplot(x,y,'-r');t=2/3pi:0.01:(13pi/12);%远休止阶段x=0;y=90;holdonplot(x,y,'y');t=(13pi/12):0.01:(4pi/3);%回程阶段x=-1690/pi/pi(t-13pi/12);y=90-290/(pi/2)/(pi/2)(t-13pi/12).^2;holdonplot(x,y,'r');t=(4pi/3):0.01:(19pi/12);x=-1690/pi/pi(19/12pi-t);y=720/pi/pi(19pi/12-t).^2;holdonplot(x,y,'r');t=19pi/12:0.01:2pi;%近休止阶段x=0;y=0;holdonplot(x,y,'y');gridonholdoff8哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书四.按许用压力角确定凸轮基圆半径和偏距1.求切点转角（1）在图-4中，右侧曲线为升程阶段的类速度-位移图，作直线Dtdt与其相切，且位移轴正方向呈夹角[1]=350,则切点处的斜率与直线Dtdt的斜率相等。经计算在右侧升程曲线上没有斜率相同的切点，故转角取最右点t=2/3pi。带入计算式：%升程阶段t=0:0.01:2/3pi;x=903/4sin(3/2t);y=90/2(1-cos(3/2t));holdonplot(x,y,'-r');可求的切点坐标（x,y）=（67.500，45.0000）在图-4中，左侧曲线为回程阶段的类速度-位移图，作直线D’td’t与其相切，且位移轴正方向呈夹角[1]=650,则切点处的斜率与直线D’td’t的斜率相等，因为kDtdt=tan250,左侧曲线斜率可以表示为k=tan150.%回程阶段t=(13pi/12):0.01:(4pi/3);x=-1690/pi/pi(t-13pi/12);y=90-290/(pi/2)/(pi/2)(t-13pi/12).^2;holdonplot(x,y,'-r');9哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书t=(4pi/3):0.01:(19pi/12);x=-1690/pi/pi(19/12pi-t);y=720/pi/pi(19pi/12-t).^2;holdonplot(x,y,'-r');y对x求导可得切点转角t=19/12pi-tan25.2.确定直线方程直线Dtdt：y=xtan55-61.34;直线Dt’dt’：y=xtan155-15.86;3.绘图确定基圆半径和偏距%直线Dtdtx=-230:1:200;y=xtan(55/180pi)-61.34;holdonplot(x,y);%直线Dt’dt’x=-200:1:200;y=xtan(155/180pi)-15.86;holdonplot(x,y);%t表示转角，x横坐标表示ds/dt,y纵坐标表示位移s%升程阶段t=0:0.01:2/3pi;x=903/4sin(3/2t);y=90/2(1-cos(3/2t));holdonplot(x,y,'-r');%远休止阶段t=2/3pi:0.01:(13pi/12);x=0;y=90;holdonplot(x,y,'-r');%回程阶段t=(13pi/12):0.01:(4pi/3);x=-1690/pi/pi(t-13pi/12);y=90-290/(pi/2)/(pi/2)(t-13pi/12).^2;holdon10哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书plot(x,y,'-r');t=(4pi/3):0.01:(19pi/12);x=-1690/pi/pi(19/12pi-t);y=720/pi/pi(19pi/12-t).^2;holdonplot(x,y,'-r');t=19pi/12:0.01:2pi;%近休止阶段x=0;y=0;holdonplot(x,y,'-r');gridonholdoff在轴心公共许用区内取轴心位置，能够满足压力角要求。现取x=50，y=-100，可得：偏距e=50,基圆半径Error:Referencesourcenotfound=111.8=112。五.绘制凸轮理论轮廓线%凸轮的理论轮廓，t表示转角，x表示横坐标，y表示纵坐标s0=(111.8^2-50^2).^0.5;e=50;11哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书%t表示转角s表示位移%升程阶段t=0:0.01:2/3pi;s=90/2(1-cos(3/2t));x=(s0+s).cos(t)-e.sin(t);y=(s0+s).sin(t)+e.cos(t);holdonplot(x,y);t=2/3pi:0.01:(13pi/12);%远休止阶段s=90;x=(s0+s).cos(t)-e.sin(t);y=(s0+s).sin(t)+e.cos(t);holdonplot(x,y);t=(13pi/12):0.01:(4pi/3);%回程阶段s=90-290/(pi/2)/(pi/2)(t-13pi/12).^2;x=(s0+s).cos(t)-e.sin(t);y=(s0+s).sin(t)+e.cos(t);holdonplot(x,y);t=(4pi/3):0.01:(19pi/12);s=720/pi/pi(19pi/12-t).^2;x=(s0+s).cos(t)-e.sin(t);y=(s0+s).sin(t)+e.cos(t);holdonplot(x,y);t=19pi/12:0.01:2pi;%近休止阶段s=0;x=(s0+s).cos(t)-e.sin(t);y=(s0+s).sin(t)+e.cos(t);holdonplot(x,y);gridonholdon%基圆12哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书t=0:0.001:2pi;x=111.8cos(t);y=111.8sin(t);holdonplot(x,y);%偏距圆t=0:0.001:2pi;x=50cos(t);y=50sin(t);holdonplot(x,y);gridonholdoff凸轮理论轮廓六.确定滚子半径工作轮廓曲率半径ρa、理论轮廓曲率半径ρ与滚子半径r三者存在如下关系ρa=ρ+r此时工作轮廓曲率半径恒大于理论轮廓曲率半径，若满足滚子半径小于理论轮廓曲率半径，便可得到凸轮的工作轮廓。取滚子半径r=10mm七、实际轮廓线的绘制13哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书工作轮廓编程：%凸轮的理论轮廓，t表示转角，x表示横坐标，y表示纵坐标s0=(111.8^2-50^2).^0.5;e=50;%t表示转角s表示位移%升程阶段t=0:0.01:2/3pi;s=90/2(1-cos(3/2t));x=(s0+s).cos(t)-e.sin(t);y=(s0+s).sin(t)+e.cos(t);z=(x.x+y.y).^0.5;X=(x.x+y.y).^0.5-10;a=z.cos(t);l=z.sin(t);m=X.cos(t);n=X.sin(t);plot(a,l);holdonplot(m,n,'r');t=2/3pi:0.01:(13pi/12);%远休止阶段s=90;x=(s0+s).cos(t)-e.sin(t);y=(s0+s).sin(t)+e.cos(t);z=(x.x+y.y).^0.5;X=(x.x+y.y).^0.5-10;a=z.cos(t);l=z.sin(t);m=X.cos(t);n=X.sin(t);plot(a,l);holdonplot(m,n,'r');t=(13pi/12):0.01:(4pi/3);%回程阶段s=90-290/(pi/2)/(pi/2)(t-13pi/12).^2;x=(s0+s).cos(t)-e.sin(t);y=(s0+s).sin(t)+e.cos(t);z=(x.x+y.y).^0.5;X=(x.x+y.y).^0.5-10;a=z.cos(t);14哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书l=z.sin(t);m=X.cos(t);n=X.sin(t);plot(a,l);holdonplot(m,n,'r');t=(4pi/3):0.01:(19pi/12);s=720/pi/pi(19pi/12-t).^2;x=(s0+s).cos(t)-e.sin(t);y=(s0+s).sin(t)+e.cos(t);z=(x.x+y.y).^0.5;X=(x.x+y.y).^0.5-10;a=z.cos(t);l=z.sin(t);m=X.cos(t);n=X.sin(t);plot(a,l);holdonplot(m,n,'r');t=19pi/12:0.01:2pi;%近休止阶段s=0;x=(s0+s).cos(t)-e.sin(t);y=(s0+s).sin(t)+e.cos(t);z=(x.x+y.y).^0.5;X=(x.x+y.y).^0.5-10;a=z.cos(t);l=z.sin(t);m=X.cos(t);n=X.sin(t);plot(a,l);holdonplot(m,n,'r');gridonholdon%基圆t=0:0.001:2pi;x=111.8cos(t);y=111.8sin(t);holdonplot(x,y);%偏距圆15哈工大机械原理大作业凸轮机构说明书t=0:0.001:2pi;x=50cos(t);y=50sin(t);holdonplot(x,y);gridonholdoff理论轮廓线与实际轮廓线如下图所示,其中黑线代表基圆，红线代表实际轮廓，蓝线代表理论轮廓，绿线代表偏距圆。凸轮实际轮廓图16",)