哈工大機(jī)械原理大作業(yè)凸輪 - 黃建青

1、Harbin Institute of Technology機(jī)械原理大作業(yè)二課程名稱： 機(jī)械原理 設(shè)計題目： 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計 院 系： 能源學(xué)院 班 級： 1302402 設(shè) 計 者： 黃建青 學(xué) 號： 1130240222 指導(dǎo)教師： 焦映厚 陳照波 設(shè)計時間： 2015年06月23日 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計說明書 1. 設(shè)計題目設(shè)計直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖如圖1，機(jī)構(gòu)的原始參數(shù)如表1所示。圖1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖表1 凸輪機(jī)構(gòu)原始參數(shù)序號升程升程運(yùn)動角升程運(yùn)動規(guī)律升程許用壓力角回程運(yùn)動角回程運(yùn)動規(guī)律回程許用壓力角遠(yuǎn)休止角近休止角1345mm50余弦加速度3590拋-直-拋70100120計算流程

2、框圖：計算推程、回程的推桿s、v、a運(yùn)動線圖及凸輪線圖確定凸輪機(jī)構(gòu)基圓半徑和偏距計算曲率半徑和壓力角，確定滾子半徑確定凸輪的理論廓線和實際廓線2. 凸輪推桿升程，回程運(yùn)動方程及推桿位移、速度、加速度線圖2.1 確定凸輪機(jī)構(gòu)推桿升程、回程運(yùn)動方程設(shè)定角速度為=1 rad/s(1) 升程：050由公式可得 (2) 遠(yuǎn)休止：50150由公式可得 s = 45 v = 0 a = 0(3) 回程：150240由公式得： 式中 0推程運(yùn)動角； s遠(yuǎn)休止角；0回程運(yùn)動角。(4) 近休止：2400.5 t=t+1;endX1=v1(t);Y1=s1(t);m1=k1*(N-X1)+Y1;k5=-tan(pi

3、/2-70*pi/180);K5=v5./a5;t=2;while abs(K5(t)-k5)0.1 t=t+1;endX5=v5(t);Y5=s5(t);m5=k5*(N-X5)+Y5;m2=tan(pi/2+35*pi/180)*N;plot(v1,s1,v2,s2,v3,s3,v4,s4,v5,s5,v6,s6,N,m5,N,m2,N,m1);title(凸輪機(jī)構(gòu)ds/dphi-s線圖);grid on;圖5由圖5得：可取x0=20mm，y0=-70mm 則e=20mm，5.滾子半徑的確定為求滾子許用半徑，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)線，確定最小曲率半徑數(shù)

4、學(xué)模型如下： 其中 理論廓線數(shù)學(xué)模型： 凸輪實際廓線坐標(biāo)方程式： 其中rr為確定的滾子半徑。根據(jù)上面公式，利用matlab編程求解min，其代碼如下：n=3;p0=50*pi/180;p1=150*pi/180;p2=150*pi/180+pi/(2*n);p3=150*pi/180+pi*(n-1)/(2*n);p4=240*pi/180;x1=0:(pi/100):p0;u1=x1*180/pi;s1=(45/2)*(1-cos(pi*x1/p0);v1=pi*45/(2*p0)*sin(pi*x1/p0);a1=(pi2)*45/(2*p02)*cos(pi*x1/p0);x2=p0:(

5、pi/100):p1;u2=x2*180/pi;s2=45;v2=0;a2=0;x3=p1:(pi/100):p2;u3=x3*180/pi;s3=45-9*45*(x3-5*pi/6).2/(pi2);v3=-45*(n2)*(x3-p1)/(n-1)*(pi/2)2);a3=-45*(n2)/(n-1)*(pi/2)2);x4=p2:(pi/100):p3;u4=x4*180/pi;s4=45-45*(n*(x4-p1)/(pi/2)-0.5)/(n-1);v4=-45*n/(n-1)*(pi/2);a4=0;x5=p3:(pi/100):p4;u5=x5*180/pi;s5=45*n2*

6、(1-(x5-p1)/(pi/2).2/(2*(n-1);v5=-45*n2*(1-(x5-p1)/(pi/2)/(pi/2)*(n-1);a5=45*n2/(n-1)*(pi/2)2);x6=p4:(pi/100):(2*pi);u6=x6*180/pi;s6=0;v6=0;a6=0;s0=70;e=20;dxdfai1=(v1-e).*sin(x1)+(s0+s1).*cos(x1);dydfai1=(v1-e).*cos(x1)-(s0+s1).*sin(x1);dx2dfai1=(2*v1-e).*cos(x1)+(a1-s0-s1).*sin(x1);dy2dfai1=-(2*v1-

7、e).*sin(x1)+(a1-s0-s1).*cos(x1);dxdfai2=(v2-e).*sin(x2)+(s0+s2).*cos(x2);dydfai2=(v2-e).*cos(x2)-(s0+s2).*sin(x2);dx2dfai2=(2*v2-e).*cos(x2)+(a2-s0-s2).*sin(x2);dy2dfai2=-(2*v2-e).*sin(x2)+(a2-s0-s2).*cos(x2);dxdfai3=(v3-e).*sin(x3)+(s0+s3).*cos(x3);dydfai3=(v3-e).*cos(x3)-(s0+s3).*sin(x3);dx2dfai3=

8、(3*v3-e).*cos(x3)+(a3-s0-s3).*sin(x3);dy2dfai3=-(3*v3-e).*sin(x3)+(a3-s0-s3).*cos(x3);dxdfai4=(v4-e).*sin(x4)+(s0+s4).*cos(x4);dydfai4=(v4-e).*cos(x4)-(s0+s4).*sin(x4);dx2dfai4=(4*v4-e).*cos(x4)+(a4-s0-s4).*sin(x4);dy2dfai4=-(4*v4-e).*sin(x4)+(a4-s0-s4).*cos(x4);dxdfai5=(v5-e).*sin(x5)+(s0+s5).*cos(

9、x5);dydfai5=(v5-e).*cos(x5)-(s0+s5).*sin(x5);dx2dfai5=(5*v5-e).*cos(x5)+(a5-s0-s5).*sin(x5);dy2dfai5=-(5*v5-e).*sin(x5)+(a5-s0-s5).*cos(x5);dxdfai6=(v6-e).*sin(x6)+(s0+s6).*cos(x6);dydfai6=(v6-e).*cos(x6)-(s0+s6).*sin(x6);dx2dfai6=(6*v6-e).*cos(x6)+(a6-s0-s6).*sin(x6);dy2dfai6=-(6*v6-e).*sin(x6)+(a6

10、-s0-s6).*cos(x6);dxdfai=dxdfai1 dxdfai2 dxdfai3 dxdfai4 dxdfai5 dxdfai6;dydfai=dydfai1 dydfai2 dydfai3 dydfai4 dydfai5 dydfai6;dx2dfai=dx2dfai1 dx2dfai2 dx2dfai3 dx2dfai4 dx2dfai5 dx2dfai6;dy2dfai=dy2dfai1 dy2dfai2 dy2dfai3 dy2dfai4 dy2dfai5 dy2dfai6;rou=abs(dxdfai.2+dydfai.2).1.5)./(dxdfai.*dx2dfai

11、-dydfai.*dy2dfai);u=u1 u2 u3 u4 u5 u6;j1=180*atan(abs(v1-e)./(s0+s1)/pi;j2=180*atan(abs(v2-e)./(s0+s2)/pi;j3=180*atan(abs(v3-e)./(s0+s3)/pi;j4=180*atan(abs(v4-e)./(s0+s4)/pi;j5=180*atan(abs(v5-e)./(s0+s5)/pi;j6=180*atan(abs(v6-e)./(s0+s6)/pi;plot(x1,j1,x2,j2,x3,j3,x4,j4,x5,j5,x6,j6,red,u,rou);axis(0

12、 360 0 100);grid on;title(曲率半徑圖和壓力角線圖);xlabel(度);ylabel(度);t=1;min=rou(1);for i=0:(pi/100):2*pi if rou(t)rou(1); min=rou(t); end t=t+1;enddisp(min);得min= 125.9559mm考慮到 所以取rr=20mm6. 凸輪理論廓線和實際廓線的確定利用matlab編程得實際和理論廓線，其代碼如下： n=3;p0=50*pi/180;p1=150*pi/180;p2=150*pi/180+pi/(2*n);p3=150*pi/180+pi*(n-1)/(2

13、*n);p4=240*pi/180;x1=0:(pi/100):p0;s1=(45/2)*(1-cos(pi*x1/p0);v1=pi*45/(2*p0)*sin(pi*x1/p0);x2=p0:(pi/100):p1;s2=45*x2;v2=0*x2;x3=p1:(pi/100):p2;s3=45-9*45*(x3-5*pi/6).2/(pi2);v3=-45*(n2)*(x3-p1)/(n-1)*(pi/2)2);x4=p2:(pi/100):p3;s4=45-45*(n*(x4-p1)/(pi/2)-0.5)/(n-1);v4=-45*n/(n-1)*(pi/2)*(x4./x4);x5

14、=p3:(pi/100):p4;s5=45*n2*(1-(x5-p1)/(pi/2).2/(2*(n-1);v5=-45*n2*(1-(x5-p1)/(pi/2)/(pi/2)*(n-1);x6=p4:(pi/100):(2*pi);s6=0*x6;v6=0*x6;s0=70;e=20;N=x1 x2 x3 x4 x5 x6;s=s1 s2 s3 s4 s5 s6;v=v1 v2 v3 v4 v5 v6;r0=sqrt(s02+e2);rt=20;x1=(s0+s).*cos(N)-e*sin(N);y1=(s0+s).*sin(N)+e*cos(N);Q1=-(s0+s).*sin(N)+(v-e).*cos(N);Q2=(s0+s).*cos(N)+(v-e).*sin(N);A0=sqrt(Q1.2+Q2.2);x2=x1-rt*Q2./A0;y2=y1+rt*Q1./A0;figure(1)plot(r0.*cos(N),r0.*sin(N),-,x1,y1,-,x2,y2),grid on;legend(基圓,凸輪