机械原理大作业凸轮.docx

1、机械原理大作业凸轮Harbin Institute of Technology机械原理大作业二课程名称： 机械原理 设计题目： 凸轮结构设计 院 系： 机电工程学院 班 级： 1308108 设 计 者： 仲星光 学 号： * * * 设计时间： 2015年6月7日 一、设计题目如图所示直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表，据此设计该凸轮机构。 行 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（）6080余弦加速度3060摆抛摆60100120二数学计算方法（设计书中所给出的回程运动方程有误）1.理论轮廓和工作轮廓廓线

2、方程正偏置平面凸轮，反转法，小滚子中心在反转运动中的轨迹即为凸轮的理论轮廓，推杆所在直线一直与偏心圆相切，由几何关系可得盘形凸轮理论轮廓线方程为： 滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓线是以理论轮廓上各点为圆心，以小滚子半径为半径的圆族的包络线，理论廓线B点相对应的实际廓线B点的方程为：2.压力角 3.凸轮轮廓曲率半径由数学分析知，凸轮理论轮廓曲线上任一点的曲率半径的计算公式为：（以上方程来自基于MatLab语言的机构设计与分析 上海科学技术出版社）三MatLab程序程序设计流程 1.主程序：推杆位clc;clear;h=60;%行程phi01=80;%推程运动角phis1=100;%远休止角phi0

3、2=60;%回程运动角 phis2=120;%近休止角alpha1=pi/6;%升程许用压力角alpha2=pi/3;%回程许用压力角omiga=1;%凸轮角速度设为1 %计算凸轮转角、从动件位移，速度和加速度%绘制从动件位移、速度、加速度线图psi,s,v,a=CanShuJiSuan(h,phi01,phis1,phi02,phis2,. omiga,alpha1,alpha2); e=22;r0=57;%由ds/dpsi-s图像确定基圆半径和偏距 %计算凸轮轮廓线曲率半径及压力角%绘制凸轮理论轮廓线上的压力角线图和曲率半径图ang,rou,DxDpsi,DyDpsi=YaLiJiao_Q

4、uLvBanJin( r0,psi,s,v,a,e,omiga );Rr=9;%由曲率半径最小值确定小滚子半径 %计算凸轮轮廓曲线%绘制理论和实际轮廓曲线LunKuoXian( r0,psi,s,e,Rr,DxDpsi,DyDpsi );2.余弦加速运动规律子函数 function s1,v1,a1,psi1 = Yuxian( phi01,h,omiga )%计算余弦加速度运动规律psi1=linspace(0,phi01,round(phi01);s1=(h/2).*1 - cos(pi.*psi1./phi01);v1=(pi*h*omiga./(2.*(phi01*pi/180) .*

5、 sin(pi.*psi1./phi01);a1=pi2*h*omiga2/(2*(phi01*pi/180)2)*cos(pi.*psi1./phi01)end3.远休止程子函数 function s2,v2,a2,psi2 = YuanXiu( phi01,phis1,h )psi2=linspace(phi01+1,phi01+phis1,round(phis1);s2=h*psi2./psi2;v2=0*psi2;a2=0*psi2;end4.摆抛摆子函数function s3,v3,a3,psi3 = BaiPaoBai( phi01,phis1,phi02,h,omiga )%计算

6、回程摆线-抛物线-摆线运动规律 %计算当phi01+phis1psi=phi01+phis1+phi02/8时，从动件的位移、速度、加速度psi3_1=linspace(phi01+phis1+phi02/8/100,phi01+phis1+phi02/8,100); s3_1=h-h*(2*(psi3_1-phi01-phis1)/phi02-sin(4*pi*(psi3_1-phi01-phis1)/. phi02)/(2*pi)/(2+pi); v3_1=-2*h*omiga*(1-cos(4*pi*(psi3_1-phi01-phis1)/phi02)/(2+pi)*. phi02*p

7、i/180); a3_1=-8*h*pi*omiga2*sin(4*pi*(psi3_1-phi01-phis1)/phi02)/(2+pi)*. (phi02*pi/180)2); %计算当phi01+phis1psi=phi01+phis1+3*phi02/8时，从动件的位移、速度、加速度psi3_2=linspace(phi01+phis1+phi02/8+phi02/4/100,phi01+phis1+3*phi02/8,100); s3_2=h-h*(4*pi*(psi3_2-phi01-phis1).2)/(phi022)-(pi-2)*(psi3_2-phi01. -phis1)

8、/phi02+pi/16-1/(2*pi)/(2+pi); v3_2=-h*omiga*(8*pi*(psi3_2-phi01-phis1)/phi02-pi+2)/(2+pi)*phi02*pi/180); a3_2=-8*h*pi*omiga2/(2+pi)*(phi02*pi/180)2)*psi3_2./psi3_2; %计算当phi01+phis1psi=phi01+phis1+5*phi02/8时，从动件的位移、速度、加速度psi3_3=linspace(phi01+phis1+3*phi02/8+phi02/4/100,phi01+phis1+5*phi02/8,100); s3

9、_3=h-h*(2*(pi+1)*(psi3_3-phi01-phis1)/phi02-pi/2-sin(4*pi*(psi3_3-phi01. -phis1)/phi02-pi)/(2*pi)/(2+pi); v3_3=-2*h*omiga*(pi+1-cos(4*pi*(psi3_3-phi01-phis1)/phi02-pi)/(2+pi). *phi02*pi/180); a3_3=-8*h*pi*omiga2*sin(4*pi*(psi3_3-phi01-phis1)/phi02-pi)/(2+pi)*. (phi02*pi/180)2); %计算当phi01+phis1psi=ph

10、i01+phis1+7*phi02/8时，从动件的位移、速度、加速度psi3_4=linspace(phi01+phis1+5*phi02/8+phi02/4/100,phi01+phis1+7*phi02/8,100); s3_4=h-h*(-4*pi*(psi3_4-phi01-phis1).2)/(phi022)+(7*pi+2)*(psi3_4-. phi01-phis1)/phi02-33*pi/16+1/(2*pi)/(2+pi); v3_4=-h*omiga*(-8*pi*(psi3_4-phi01-phis1)/phi02+7*pi+2)/(2+pi)*phi02*pi/180

11、); a3_4=8*h*pi*omiga2/(2+pi)*(phi02*pi/180)2)*psi3_4./psi3_4; %计算当phi01+phis1psi=phi01+phis1+phi02时，从动件的位移、速度、加速度psi3_5=linspace(phi01+phis1+7*phi02/8+phi02/8/100,phi01+phis1+phi02,100); s3_5=h-h*(2*(psi3_5-phi01-phis1)/phi02+pi-sin(4*pi*(psi3_5-phi01-phis1). /phi02-2*pi)/(2*pi)/(2+pi); v3_5=-2*h*om

12、iga*(1-cos(4*pi*(psi3_5-phi01-phis1)/phi02-2*pi)/(2+pi). *phi02*pi/180); a3_5=-8*h*pi*omiga2*sin(4*pi*(psi3_5-phi01-phis1)/phi02-2*pi)/(2+pi). *(phi02*pi/180)2); %输出回程阶段凸轮的转角、从动件的位移 速度 加速度的数组s3=s3_1,s3_2,s3_3,s3_4,s3_5;v3=v3_1,v3_2,v3_3,v3_4,v3_5;a3=a3_1,a3_2,a3_3,a3_4,a3_5;psi3=psi3_1,psi3_2,psi3_3

13、,psi3_4,psi3_5;end5.近休止程子函数 function s4,v4,a4,psi4 = JinXiu( phi01,phis1,phi02,phis2 )psi4=linspace(phi01+phis1+phi02+1,phi01+phis1+phis2+phi02,round(phis2);s4=0*psi4;v4=0*psi4;a4=0*psi4;End6.参数计算及图像绘制s1,v1,a1,psi1=YuXian(phi01,h,omiga);%推程s2,v2,a2,psi2=YuanXiu(phi01,phis1,h);%远休程s3,v3,a3,psi3=BaiPa

14、oBai(phi01,phis1,phi02,h,omiga);%回程s4,v4,a4,psi4=JinXiu(phi01,phis1,phi02,phis2);%近休程psi=psi1,psi2,psi3,psi4;%凸轮转角s=s1,s2,s3,s4;%从动件位移v=v1,v2,v3,v4;%从动件速度a=a1,a2,a3,a4;%从动件加速度 %绘制从动件位移、速度、加速度线图figure(1)subplot(3,1,1)plot(psi,s);grid onxlabel(凸轮转角(度);ylabel(位移（mm）);subplot(3,1,2);plot(psi,v);grid onx

15、label(凸轮转角(度);ylabel(速度（mm/s）);subplot(3,1,3)plot(psi,a);grid onxlabel(凸轮转角(度);ylabel(加速度(mm/s2); %绘制ds/dphi-s线图，并确定凸轮基圆半径和偏距DsDphi=v/omiga;figure(2)plot(DsDphi,s);hold onx1=-150:100;y1=tan(pi/2-alpha1)*(x1-65.26)+22.33;plot(x1,y1);hold ony2=tan(pi/2+alpha2)*(x1+107.6)+22.36;plot(x1,y2);7.轮廓线绘制if Rr

16、=0 x=x0; y=y0;else A=sqrt(DxDpsi.2+DyDpsi.2); x=x0+Rr*DyDpsi./A; y=y0-Rr*DxDpsi./A;endfigure(4)plot(r0.*cos(psi.*pi/180),r0.*sin(psi.*pi/180),-.,.x0,y0,-,x,y,e*cos(psi.*pi/180),e*sin(psi.*pi/180);grid on;legend(基圆,凸轮理论轮廓,凸轮实际轮廓,偏距圆);axis equalend8.压力角曲线及曲率半径function ang,rou,DxDpsi,DyDpsi=YaLiJiao_Qu

17、LvBanJin( r0,psi,s,v,a,e,omiga )s0=sqrt(r0.2-e.2);rs1=s0+s;ang=abs(atan(v/omiga-e)./rs1)*180/pi; DxDpsi=(v./omiga-e).*sin(psi.*pi/180)+.(s0+s).*cos(psi.*pi/180); DyDpsi=(v./omiga-e).*cos(psi.*pi/180)-.(s0+s).*sin(psi.*pi/180); DDxDpsi=(a./(omiga2)-(s0+s).*sin(psi.*pi/180).+(2*v./omiga-e).*cos(psi.*p

18、i/180); DDyDpsi=(a./(omiga2)-(s0+s).*cos(psi.*pi/180).+(2*v./omiga-e).*sin(psi.*pi/180); A=(DxDpsi.2+DyDpsi.2).1.5;B=abs(DxDpsi.*(DDyDpsi)-DyDpsi.*(DDxDpsi);rou=A./B;%凸轮理论轮廓曲率半径%绘图figure(3)axis onplotyy(psi,rou,psi,ang);%绘制曲率半径图AX=plotyy(psi,rou,psi,ang);set(AX(1),yTick,0:20:200);set(AX(2),yTick,0:10:100);end四程序运行结果与生成图像