机械原理课程设计牛头刨床凸轮机构.docx
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机械原理课程设计牛头刨床凸轮机构
机械原理课程设计
编程说明书
设计题目：
牛头刨床凸轮机构
指导教师：
郝志勇席本强
设计者：
刘展辰
学号：
0907240109
班级：
液压09-1
2011年6月29日
辽宁工程技术大学
机械原理课程设计任务书
（二）
姓名刘展辰专业液压传动及控制班级液压09-1班学号**********
一、设计题目：
牛头刨床凸轮机构设计
二、系统简图：
三、工作条件
已知：
摆杆9为等加速等减速运动规律，其推程运动角
，远休止角
，回程运动角
，摆杆长度
，最大摆角
，许用压力角
（参见表2-1）；凸轮与曲柄共轴。
四、原始数据
凸轮机构设计
°
°
15
125
40
70
10
70
五、要求：
1）计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图。
2）确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线，并按比例绘出机构运动简图。
以上内容作在A2或A3图纸上。
3）编写出计算说明书。
指导教师：
郝志勇席本强
开始日期：
2011年06月25日完成日期：
2011年06月30日
一设计任务及要求-----------------------------------------------2
二数学模型的建立-----------------------------------------------2
三程序框图------------------------------------------------------------5
四程序清单及运行结果-------------------------------------6
五设计总结----------------------------------------------------------14
六参考文献--------------------------------------------------------15
一设计任务与要求
已知摆杆9为等加速等减速运动规律，其推程运动角φ=70，远休止角φs=10，回程运动角φ’=70，摆杆长度l09D=125,最大摆角φmax=15，许用压力角[α]=40，凸轮与曲线共轴。
（1）要求：
计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图（用方格纸绘制），也可做动态显示。
（2）确定凸轮的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮的实际廓线，并按比例绘出机构运动简图。
（3）编写计算说明书。
二机构的数学模型
1推程等加速区
当
时
角位移
角速度
角加速度
2推程等减速区
当
时
角位移
角速度
角加速度
3远休止区
当
时
角位移
角速度
角加速度
4回程等加速区
当
时
角位移
角速度
角加速度
5回程等减速区
当
时
角位移
角速度
角加速度
6近休止区
角位移
角速度
角加速度
如图选取xOy坐标系，B1点为凸轮轮廓线起始点。
开始时推杆轮子中心处于B1点处，当凸轮转过角度时，摆动推杆角位移为，由反转法作图可看出，此时滚子中心应处于B点,其直角坐标为：
因为实际轮廓线与理论轮廓线为等距离，即法向距离处处相等，都为滚半径
rT.故将理论廓线上的点沿其法向向内测移动距离rr即得实际廓线上的点B（x1,y1）.由高等数学知，理论廓线B点处法线nn的斜率应为
根据上式有：
可得
实际轮廓线上对应的点B（x,y）的坐标为
此即为凸轮工作的实际廓线方程，式中“-”用于内等距线，“+”用于外等距线。
三程序框图
四程序清单及运行结果
#include
#include
#include
#include
#include
#definel125.0
#defineAa40
#definer_b50
#definerr7.5
#defineK（3.1415926/180）
#definedt0.25
floatQ_max,Q_t,Q_s,Q_h;
floatQ_a;
doubleL,pr;
floate[1500],f[1500],g[1500];
voidCal（floatQ,doubleQ_Q[3]）
{
Q_max=15,Q_t=70,Q_s=10,Q_h=70;
if（Q>=0&&Q<=Q_t/2）
{
Q_Q[0]=K*（2*Q_max*Q*Q/（Q_t*Q_t））;
Q_Q[1]=4*Q_max*Q/（Q_t*Q_t）;
Q_Q[2]=4*Q_max/（Q_t*Q_t）;
}
if（Q>Q_t/2&&Q<=Q_t）
{
Q_Q[0]=K*（Q_max-2*Q_max*（Q-Q_t）*（Q-Q_t）/（Q_t*Q_t））;
Q_Q[1]=4*Q_max*（Q_t-Q）/（Q_t*Q_t）;
Q_Q[2]=-4*Q_max/（Q_t*Q_t）;
}
if（Q>Q_t&&Q<=Q_t+Q_s）
{
Q_Q[0]=K*Q_max;
Q_Q[1]=0;
Q_Q[2]=0;
}
if（Q>Q_t+Q_s&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h/2）
{
Q_Q[0]=K*（Q_max-2*Q_max*（Q-Q_t-Q_s）*（Q-Q_t-Q_s）/（Q_h*Q_h））;
Q_Q[1]=-4*Q_max*（Q-Q_t-Q_s）/（Q_h*Q_h）;
Q_Q[2]=-4*Q_max/（Q_h*Q_h）;
}
if（Q>Q_t+Q_s+Q_h/2&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h）
{
Q_Q[0]=K*（2*Q_max*（Q_h-Q+Q_t+Q_s）*（Q_h-Q+Q_t+Q_s）/（Q_h*Q_h））;
Q_Q[1]=-4*Q_max*（Q_h-Q+Q_t+Q_s）/（Q_h*Q_h）;
Q_Q[2]=4*Q_max/（Q_h*Q_h）;
}
if（Q>Q_t+Q_s+Q_h&&Q<=360）
{
Q_Q[0]=K*0;
Q_Q[1]=0;
Q_Q[2]=0;
}
}
voidDraw（floatQ_m）
{
floattt,x,y,x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,dx,dy;
doubleQQ[3];
circle（240,240,3）;
circle（240+L*sin（50*K）+4*cos（240*K）,240+L*cos（50*K）-4*sin（240*K）,3）;
moveto（240,240）;
lineto（240+20*cos（240*K）,240-20*sin（240*K））;
lineto（260+20*cos（240*K）,240-20*sin（240*K））;
lineto（240,240）;
moveto（240+L*sin（50*K）+4*cos（240*K）,240+L*cos（50*K）-4*sin（240*K））;
lineto（240+L*sin（50*K）+20*cos（240*K）,240+L*cos（50*K）-20*sin（240*K））;
lineto（255+L*sin（50*K）+20*cos（240*K）,240+L*cos（50*K）-20*sin（240*K））;
lineto（240+L*sin（50*K）+4*cos（240*K）,240+L*cos（50*K）-4*sin（240*K））;
for（tt=0;tt<=720;tt=tt+2）
{
Cal（tt,QQ）;
x1=L*cos（tt*K）-l*cos（Q_a+QQ[0]-tt*K）;
y1=l*sin（Q_a+QQ[0]-tt*K）+L*sin（tt*K）;
x2=x1*cos（Q_m*K+40*K）+y1*sin（Q_m*K+40*K）;
y2=-x1*sin（Q_m*K+40*K）+y1*cos（Q_m*K+40*K）;
putpixel（x2+240,240-y2,2）;
dx=（QQ[1]-1）*l*sin（Q_a+QQ[0]-tt*K）-L*sin（tt*K）;
dy=（QQ[1]-1）*l*cos（Q_a+QQ[0]-tt*K）+L*cos（tt*K）;
x3=x1-rr*dy/sqrt（dx*dx+dy*dy）;
y3=y1+rr*dx/sqrt（dx*dx+dy*dy）;
x4=x3*cos（Q_m*K+40*K）+y3*sin（Q_m*K+40*K）;
y4=-x3*sin（Q_m*K+40*K）+y3*cos（Q_m*K+40*K）;
putpixel（x4+240,240-y4,YELLOW）;
}
}
voidCurvel（）
{
intt;
floaty1,y2,y3,a=0;
for（t=0;t<=360/dt;t++）
{
delay（300）;
a=t*dt;
if（（a>=0）&&（a<=Q_t/2））
{
y1=（2*Q_max*pow（a,2）/pow（Q_t,2））*10;
y2=（4*Q_max*（dt*K）*a/pow（Q_t,2））*pow（10,4.8）;
y3=（4*Q_max*pow（（dt*K）,2）/pow（Q_t,2））*pow（10,8.5）;
putpixel（100+a,300-y1,1）;
putpixel（100+a,300-y2,2）;
putpixel（100+a,300-y3,4）;
line（100+Q_t/2,300-y3,100+Q_t/2,300）;
}
if（（a>Q_t/2）&&（a<=Q_t））
{
y1=（Q_max-2*Q_max*pow（（Q_t-a）,2）/pow（Q_t,2））*10;
y2=（4*Q_max*（dt*K）*（Q_t-a）/pow（Q_t,2））*pow（10,4.8）;
y3=（（-4）*Q_max*pow（（dt*K）,2）/pow（Q_t,2））*pow（10,8.5）;
putpixel（100+a,300-y1,1）;
putpixel（100+a,300-y2,2）;
putpixel（100+a,300-y3,4）;
line（100+Q_t,300-y3,100+Q_t,300）;
line（100+Q_t/2,300,100+Q_t/2,300-y3）;
}
if（（a>Q_t）&&（a<=Q_t+Q_s））
{
y1=Q_max*10;
y2=0;
y3=0;
putpixel（100+a,300-y1,1）;
putpixel（100+a,300-y2,2）;
putpixel（100+a,300-y3,4）;
line（（100+Q_t+Q_s）,300,（100+Q_t+Q_s）,300-y3）;
}
if（（a>Q_t+Q_s）&&（a<=Q_t+Q_s+Q_h/2））
{
y1=（Q_max-2*Q_max*pow（（a-Q_t-Q_s）,2）/pow（Q_h,2））*10;
y2=（（-4）*Q_max*（dt*K）*（a-Q_t-Q_s）/pow（Q_h,2））*pow（10,4.8）;
y3=（（-4）*Q_max*pow（（dt*K）,2）/pow（Q_h,2））*pow（10,8.5）;
putpixel（100+a,300-y1,1）;
putpixel（100+a,300-y2,2）;
putpixel（100+a,300-y3,4）;
line（（100+Q_t+Q_s+Q_h/2）,300,（100+Q_t+Q_s+Q_h/2）,300-y3）;
line（（100+Q_t+Q_s）,300,（100+Q_t+Q_s）,300-y3）;
}
if（（a>Q_t+Q_s+Q_h/2）&&（a<=Q_t+Q_s+Q_h））
{
y1=（2*Q_max*pow（（Q_h-a+Q_t+Q_s）,2）/pow（Q_h,2））*10;
y2=（（-4）*Q_max*（dt*K）*（Q_h-a+Q_t+Q_s）/pow（Q_h,2））*pow（10,4.8）;
y3=（4*Q_max*pow（（dt*K）,2）/pow（Q_h,2））*pow（10,8.5）;
putpixel（100+a,300-y1,1）;
putpixel（100+a,300-y2,2）;
putpixel（100+a,300-y3,4）;
line（（100+Q_t+Q_s+Q_h）,300-y3,（100+Q_t+Q_s+Q_h）,300）;
line（（100+Q_t+Q_s+Q_h/2）,300,（100+Q_t+Q_s+Q_h/2）,300-y3）;
}
if（（a>Q_t+Q_s+Q_h）&&（a<=360））
{
y1=0;
y2=0;
y3=0;
putpixel（100+a,300,1）;
putpixel（100+a,300,2）;
putpixel（100+a,300,4）;
}
e[t]=y1;
f[t]=y2;
g[t]=y3;
}
}
main（）
{
intgd=DETECT,gm;
inti,t,choice,x_1,y_1,flag=1;
doubleQQ1[3],aa;
FILE*f1;
if（（f1=fopen（"liminghao.txt","w"））==NULL）
{
printf（"liminghao.txtcannotopen!
\n"）;
exit（0）;
}
initgraph（&gd,&gm,""）;
cleardevice（）;
for（t=0;!
kbhit（）;t++）
{
for（;t>360;）
t-=360;
if（flag==1）
for（L=l-r_b+70;L{
Q_a=acos（（L*L+l*l-r_b*r_b）/（2.0*L*l））;
Cal（t,QQ1）;
aa=atan（l*（1-QQ1[1]-L*cos（Q_a-QQ1[0]））/（L*sin（Q_a+QQ1[0]）））;/*压力角*/
pr=（pow（（L*L+l*l*（1+QQ1[1]）*（1+QQ1[1]）-2.0*L*l*（1+QQ1[1]*cos（Q_a+QQ1[0]）））,3.0/2））/*曲率半径*//（（1+QQ1[1]）*（2+QQ1[1]）*L*l*cos（Q_a+QQ1[0]）+QQ1[2]*L*l*sin（Q_a+QQ1[0]）-L*L-l*l*pow（（1+QQ1[1]）,3））;
if（aa<=Aa&&pr>rr）
flag=0;
break;
}
if（flag==0）
Cal（t,QQ1）;
Draw（t）;
cleardevice（）;
x_1=240+L*sin（50*K）-l*cos（Q_a+QQ1[0]+40*K）;
y_1=240+L*cos（50*K）-l*sin（Q_a+QQ1[0]+40*K）;
circle（x_1,y_1,rr）;
line（240+L*sin（50*K）,240+L*cos（50*K）,x_1,y_1）;
moveto（240+L*sin（50*K）,240+L*cos（50*K））;
lineto（240+L*sin（50*K）+l*cos（Q_a+QQ1[0]+40*K）,480+2*L*cos（50*K）-y_1）;
lineto（140+L+l*cos（Q_a+QQ1[0]）*2,480+2*L*cos（50*K）-y_1）;
delay
（1）;
}
getch（）;
cleardevice（）;
line（100,80,100,445）;
line（70,300,530,300）;
line（100,80,98,90）;
line（100,80,102,90）;
line（520,298,530,300）;
line（520,302,530,300）;
setcolor
（2）;
outtextxy（300,150,"Theanalysisofthewormgear'smovement"）;
printf（"\n\n\n\n\nQ（w,a）"）;
printf（"\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\t\t\t\t\t\t\t\tt"）;
Curvel（）;
getch（）;
printf（"\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n"）;
for（i=0;i<=1440;i=i+20）
{
delay（1000）;
printf（"%d%f%f%f\n",i/4,e[i],f[i],g[i]）;
fprintf（f1,"%d%f%f%f\n",i/4,e[i],f[i],g[i]）;
}
getch（）;
fclose（f1）;
closegraph（）;
}
角度10倍角位移104.8倍角速度108.5倍角加速度
235-3600.0000000.0000000.000000
五总结
机械原理课程设计是工科院校学生在大学期间利用已学过的知识和计算机工具第一次比较全面的，具有实际意义的课程设计，也是机械原理课程的一个重要的实践环节。
在设计之前，我按照老师的要求认真的阅读了机械原理课程设计这本教材，在设计开始的时候，我终于明白了提前预习的重要性。
这次设计运用到了很多以前学过的知识，在老师耐心帮助下完成了机构运动简图。
我又学会了TurboC/C++软件的运用，又巩固了CAXA的画图技巧，最重要的也是最难的C语言编程在同组的同学帮助下顺利的完成。
C语言中遇到很多情况，比如头文件的辨别，定义与定位的技巧等等，又巩固了知识，也学到了新知识。
在设计过程中培养了我的综合运用机械设计课程及其他课程理论知识和利用生产时间知识来解决实际问题的能力，真正做到了学以致用。
在此期间我我们同学之间互相帮助，共同面对机械设计课程设计当中遇到的困难，培养了我们的团队精神。
在设计中有很多人的精神值得学习，比如我的班长,人家的确有种耐得住寂寞的心态.确实他在学习上取得了很多傲人的成绩,但是我所赞赏的还是他追求的过程,当遇到问题的时候,那种斟酌的态度就值得我们每一位学习,人家是在用心造就自己的任务,而且孜孜不倦,追求卓越.
在这些过程当中我充分的认识到自己在知识理解和接受应用方面的不足，特别是自己的系统的自我学习能力的欠缺，将来要进一步加强，今后的学习还要更加的努力。
本次课程设计不仅仅是对自己所学的知识的一次系统总结与应用，还是对自己体质的一次检验。
六参考文献
1.《机械原理课程设计指导书》徐萃萍冷兴聚
2.《机械原理电算课程设计指导书》冷兴聚
3.《机械原理》孙恒称作模，高等教育出版社，1995.8
4.《C程序设计》谭浩强，清华大学出版社,1995.3
5.《C语言典型零件CAD》王占勇，东北大学出版社2000.9
6.《计算机图形学》罗笑南王若梅中山大学出版社1996.10
7.《机械原理课程设计指导书》裘建新，高等教育出版社，2005.4
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