課程設(shè)計---擺動從動件桿盤型凸輪機(jī)構(gòu)(共19頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 河北工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：擺動從動件桿盤型凸輪機(jī)構(gòu)指導(dǎo)教師： 班級：機(jī)制4班姓名：學(xué)號：專心-專注-專業(yè)目錄一、機(jī)械原理課程設(shè)計的目的及其任務(wù) 2二、機(jī)械原理課程設(shè)計題目及其設(shè)計要求 2三、凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動說明及運(yùn)動簡圖 3四、機(jī)械原理課程設(shè)計方案以及原始數(shù)據(jù) 4五、圖解法 5六、解析法 7七、計算程序方框圖 10八、計算機(jī)源程序及運(yùn)行結(jié)果 11九、心得體會 16十、參考文獻(xiàn) 17一、機(jī)械原理課程設(shè)計的目的及其任務(wù)<一>、機(jī)械原理課程設(shè)計的目的：機(jī)械原理課程設(shè)計是一個重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于：1、 進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)知識；

2、2、 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識獨(dú)立分析問題、解決問題的能力；3、 使學(xué)生在機(jī)械的運(yùn)動學(xué)和動力分析方面，初步建立一個完整的概念；4、 進(jìn)一步提高學(xué)生計算和制圖能力，以及運(yùn)用電子計算機(jī)的運(yùn)算能力。<二>、機(jī)械原理課程設(shè)計的任務(wù)：1按給定條件綜合連桿機(jī)構(gòu)，確定連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸，以滿足不同的實(shí)際工作的要求；2對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析；（圖解法及解析法兩種方法）3設(shè)計凸輪輪廓曲線，繪制凸輪從動件位移曲線。二、機(jī)械原理課程設(shè)計題目及其設(shè)計要求<一>課程設(shè)計題目：擺動從動件桿盤型凸輪機(jī)構(gòu)<二>設(shè)計要求1、采用圖解法設(shè)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

3、速回轉(zhuǎn)，擺桿的運(yùn)動規(guī)律如表：符號方案h01020304r0從動桿運(yùn)動規(guī)律推程回程2401500200120070040等加等減簡諧2、設(shè)計要求：確定合適擺桿長度合理選擇滾子半徑rr選擇適當(dāng)比例尺，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(shí)際廓線，并標(biāo)注全部尺寸（用A2圖紙）將機(jī)構(gòu)簡圖、原始數(shù)據(jù)、尺寸綜合方法寫入說明書，并打印出結(jié)果。3、用解析法設(shè)計凸輪輪廓，原始數(shù)據(jù)不變，要求寫出數(shù)學(xué)模型，編制主程序并打出結(jié)果。備注：1、尖底（滾子）擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)壓力角:在推程中，當(dāng)主從動件角速度方向不同時取“-”號，相同時取“+”號。三、凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動說明及機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖

4、<一>凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動說明：凸輪運(yùn)動分為四個階段：第一階段，推程階段：從動件以等加等減規(guī)律運(yùn)動，凸輪轉(zhuǎn)過角度為1500，擺桿上擺過240；第二階段（即遠(yuǎn)休止）凸輪轉(zhuǎn)過角度為200，擺桿靜止；第三階段（即回程段）從動件以簡諧規(guī)律運(yùn)動，凸輪轉(zhuǎn)過角度為1200，擺桿下擺過240；第四階段（即近休止）凸輪轉(zhuǎn)過角度為700，擺桿靜止。<二>機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖如下：四、機(jī)械原理課程設(shè)計方案以及原始數(shù)據(jù)<一>、設(shè)計方案：符號方案 01020304r0從動桿運(yùn)動規(guī)律推程回程24º150º20º120º70º40等加等減簡諧<二

5、>、原始數(shù)據(jù)：凸輪中心到擺桿中心的距離：a=160mm擺桿行程角：=24°凸輪推程運(yùn)動角：01=150°凸輪遠(yuǎn)休止角：d02=20°凸輪回程運(yùn)動角：03=120°凸輪近休止角：d04=70°基圓半徑：r0=40mm滾子半徑rr的選擇：凸輪工作廓線的曲率半徑表示為a ,用表示理論廓線的曲率半徑,即有a=±rr；為了避免發(fā)生失真現(xiàn)象，我們應(yīng)該使p的最小值大于0，即使rr ；另一方面，滾子的尺寸還受其強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的限制，不能太小，通常我們?nèi)L子半徑：rr=（0.1 0.5）*r0在此，可以取r1=0.25*r0=10mm。擺桿長度的選擇

6、：擺動推桿取許用壓力角a= 35°45°因此桿長取150mm 五、圖解法設(shè)計擺桿的運(yùn)動規(guī)律：（1） 第一個運(yùn)動階段，推程段：擺桿推程運(yùn)動是等加等減運(yùn)動，根據(jù)多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律，推桿的多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律的一般表達(dá)式為=C0+C1+C22 +Cnn 式中為凸輪轉(zhuǎn)角；為擺桿位移； C0、C1、C2、Cn為待定系數(shù)，可利用邊界條件來確定。運(yùn)動規(guī)律是二項(xiàng)式運(yùn)功規(guī)律，其表達(dá)式為=C0+C1+C22 由式可見，為了保證凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動的平穩(wěn)性，通常應(yīng)使推桿先作加速運(yùn)動。設(shè)在加速段和減速段凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動角及推桿的行程各占一半（即各為0/2及/2）。這時，推程加速段的邊界條件為 在始點(diǎn)處=00，=00，

7、 在終點(diǎn)處=750，=120， 將其代入，可求得C0 =0 ,C1 =0, C2 =2/ (01 )2,且=240，故擺桿等加速推程段的運(yùn)動方程為=22/(01 )2式中，變化范圍為00750。推程減速段的邊界條件為在始點(diǎn)處=750, =120,在終點(diǎn)處 =1500, =240,故擺桿等減速推程段的運(yùn)動方程為=-2(01-)2/(01)2 式中的變化范圍為7501500。（2）第三階段，回程段：簡諧運(yùn)動規(guī)律，其擺桿回程時的運(yùn)動方程為=1+cos(/03)/2式中的變化范圍為17002900。（2） 第二、四階段分別是遠(yuǎn)休止和近休止，故擺桿運(yùn)動方程都為=00 （3） 初始角：0=arccos(a

8、2+l2-r0)/(2al)=arccos(1602+1502-402)/(2×160×150)=14.3620 取計算間隔為100計算各分點(diǎn)的位移值，其結(jié)果如表：凸輪運(yùn)動角（0）擺桿轉(zhuǎn)角（0）0.00.10.00.20.00.30.01.40.03.50.05.60.07.70.010.80.013.90.016.100.018.110.020.120.022.130.023.140.023.150.024.160.024.170.024.180.023.190.022.200.020.210.018.220.015.230.012.240.08.250.06.260.0

9、3.270.01.280.00.290.00.300.00.310.00.320.00.330.00.335.00.340.00.350.00.360.00.六、解析法<一>計算擺桿的角位移并對凸輪轉(zhuǎn)角求導(dǎo)：（1）在第一階段當(dāng)擺桿以等加等減運(yùn)動規(guī)律上擺240，設(shè)在加速段和減速段凸輪的運(yùn)動角及擺桿的行程角各占一半，故擺桿等加速推程段的運(yùn)動方程為： =2()2/(01)2 d/d=4/(01)2 變化范圍0750。擺桿推程減速段的運(yùn)動方程為： =2（01）/(01)2 d/d=4（01-）/(01)2 =7501500。（2）第三階段擺桿按簡諧運(yùn)動規(guī)律下擺240，故可列回程時的運(yùn)動方程

10、為：=1+cos(3/03)/2d/d= -sin(3/03)/(203 )=001200,03=1200。<二>計算凸輪的理論廓線和工作廓線： 凸輪理論廓線的直角坐標(biāo)如下： x=a sinlsin(+0) y=a coslcos(+0)0為擺桿的初始位置角，其值為=arccos(a2+l2-r0*r0)/(2al)在第一階段按等加等減規(guī)律，其擺桿推程加速段坐標(biāo)值對角的倒數(shù)為 dx/d=a cos-l cos(+0)1+4/(01)2 dy/d=-a sin+l sin(+0)1+4/（01）2其擺桿減速推程段坐標(biāo)值對角的倒數(shù)為dx/d=a cos-l cos(+0)1+4（01-

11、）/(01)2 dy/d=-a sin+lsin(+0)1+4（01-）/(01)2 在第二階段（運(yùn)休止）時=01+2=15001700, =240；在第四階段（近休止）時=01+02+03+4=29003600, =00。坐標(biāo)值對角的倒數(shù)為dx/d=a cos-lcos(+0)dy/d=-a sin+lsin(+0)第三階段按簡諧運(yùn)動規(guī)律=01+02+3，3=001200,坐標(biāo)值對角的倒數(shù)為dx/d=acos-lcos(+0)(1-sin(3/03) /(203 )dy/d=a sin+lsin(+0) (1-sin(3/03) /(203 )則sin=(dx/d)/ (dx/d)2+(dy

12、/d)21/2cos=(dy/d)/(dx/d)2+(dy/d)21/2 凸輪工作廓線的直角坐標(biāo) x=xr r cosy=yr r sin驗(yàn)證：根據(jù)尖底（滾子）擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)壓力角:在推程中，當(dāng)主從動件角速度方向不同時取“-”號，相同時取“+”號驗(yàn)證結(jié)果：壓力角均在合理范圍之內(nèi)，該凸輪合格。七、計算程序框圖開始讀入數(shù)據(jù)d,d0, d1，d2，d3，d4，d5,pi，r，r0，l，h，wd的初始值為0,之后以5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(biāo)（x,y），工作廓

13、線坐標(biāo)（x,y）YYNYN屏幕輸出，文本輸出f，v，a，x，y，x, y結(jié)束八、計算機(jī)源程序及運(yùn)行結(jié)果源程序：#include <stdio.h>#include <math.h>void main( ) double d,d1,d2,d3,d0,r,r0,d4,d5, f,f0,h,pi,v,w,a,l,x,y,x0,y0,A1,B2,D1,D2,A2,B3,D3,D4,A3,B4,D5,D6,A4,B5,D7,D8,A5,B6,D9,D10,r1; int n; FILE *fp; fp = fopen("aa.txt","w"

14、;); d=0; /*凸輪運(yùn)動初始角0度*/ d0=5; /*間隔角5度*/ d1=150; /*推程角150度*/ d2=170; d3=290; d4=360; d5=75; pi=3.; r=160; /*凸輪中心到擺桿中心的距離160毫米*/ r0=40; /*基圓半徑40毫米*/ l=150; /*擺桿長度150毫米*/ h=24; /*擺桿行程角24度*/ w=1; /*凸輪轉(zhuǎn)速每秒1度*/ r1=10; /*滾子半徑10毫米*/ f0=acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi; printf("初始角：f0=%1.3fn",acos

15、(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi);fprintf(fp,"初始角：%1.3fn",acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi);printf("d f v a x y x0 y0n");for(n=0;n<=72;n+)d=d0*n;if(d<=d1) if(d<d5)f=2*h*d*d/(d1*d1); v=4*h*w*d/(d1*d1); a=4*h*w*w/(d1*d1);x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180); y=r*cos(d*

16、pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);A1=(r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180)*pi/180;B2=(-r*sin(d*pi/180)+l*sin(pi*(d+f+f0)/180)*pi/180;D1=A1/sqrt(A1*A1+B2*B2);D2=(-1)*B2/sqrt(B2*B2+A1*A1);x0=x-r1*D2;y0=y-r1*D1;elsef=h-2*h*(d1-d)*(d1-d)/(d1*d1); v=4*h*w*(d1-d)/(d1*d1); a=-4*h*w*w/(d1*d1);x=r*sin(d*pi/18

17、0)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180); y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180); A2=(r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180)*pi/180;B3=(-r*sin(d*pi/180)+l*sin(pi*(d+f+f0)/180)*pi/180;D3=A2/sqrt(A2*A2+B3*B3);D4=-B3/sqrt(B3*B3+A2*A2);x0=x-r1*D4;y0=y-r1*D3; printf("%1.1f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6f %1.

18、6fn ",d,f,v,a,x,y,x0,y0);fprintf(fp,"n d=%1.1fn f=%1.6f v=%1.6fn a=%1.6fn x=%1.6f y=%1.6f x0=%1.6f y0=%1.6fn ",d,f,v,a,x,y,x0,y0);elseif(d<=d2) f=h*(d1/d1-sin(2*pi*d1/d1); v=0; a=0; 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); A3=(r*cos(d*pi/1

19、80)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180)*pi/180; B4=(-1)*r*sin(d*pi/180)+l*sin(pi*(d+f+f0)/180)*pi/180; D5=A3/sqrt(A3*A3+B4*B4); D6=B4/sqrt(B4*B4+A3*A3); x0=x-r1*D6; y0=y-r1*D5;printf("%1.1f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6fn ",d,f,v,a,x,y,x0,y0); fprintf(fp,"n d=%1.1fn f=%1.6f v=%1.6fn a=%

20、1.6fn x=%1.6f y=%1.6f x0=%1.6f y0=%1.6fn ",d,f,v,a,x,y,x0,y0); elseif(d<=290)f=h*(1+cos(pi*(d-d2)/(d3-d2)/2; v=(-1)*pi*h*w*sin(pi*(d-d2)/(d3-d2)/(2*(d3-d2); a=pi*pi*h*w*w*cos(pi*(d-d2)/(d3-d2)/(4*(d3-d2)*(d3-d2); 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)/1

21、80);A4=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180)*(1-pi*h*w*sin(pi*(d-d2)/(d3-d2)/(2*(d3-d2)*pi/180);B5=(-1)*r*sin(d*pi/180)+l*sin(pi*(d+f+f0)/180)*(1-pi*h*w*sin(pi*(d-d2)/(d3-d2)/(2*(d3-d2)*pi/180);D7=A4/sqrt(A4*A4+B5*B5);D8=B5/sqrt(B5*B5+A4*A4);x0=x-r1*D8;y0=y-r1*D7; printf("%1.1f %1.6f %1.6f %1.

22、6f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6fn ",d,f,v,a,x,y,x0,y0); fprintf(fp,"n d=%1.1fn f=%1.6f v=%1.6fn a=%1.6fn x=%1.6f y=%1.6f x0=%1.6f y0=%1.6fn ",d,f,v,a,x,y,x0,y0);else if(d<=d4)f=0; v=0;a=0;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);A5=(r*cos(d*pi/180

23、)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180)*pi/180;B6=(-1)*r*sin(d*pi/180)+l*sin(pi*(d+f+f0)/180)*pi/180;D9=A5/sqrt(A5*A5+B6*B6);D10=B6/sqrt(B6*B6+A5*A5);x0=x-r1*D10;y0=y-r1*D9;printf("%1.1f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6fn ",d,f,v,a,x,y,x0,y0); fprintf(fp,"n d=%1.1fn f=%1.6f v=%1.6fn a=%1.6fn

24、 x=%1.6f y=%1.6f x0=%1.6f y0=%1.6fn ",d,f,v,a,x,y,x0,y0); fclose(fp);運(yùn)行結(jié)果：初始角：f0=14.3620 dfvaxyxy0.00.0.0.-37.14.-27.11.5.00.0.0.-35.17.-26.15.10.00.0.0.-34.21.-24.18.15.00.0.0.-33.24.-23.22.20.00.0.0.-31.27.-21.25.25.01.0.0.-30.31.-20.29.30.01.0.0.-28.34.-18.33.35.02.0.0.-26.38.-16.36.40.03.0.

25、0.-24.42.-14.40.45.04.0.0.-21.46.-11.44.50.05.0.0.-18.50.-8.48.55.06.0.0.-14.55.-4.53.60.07.0.0.-9.59.-0.57.65.09.0.0.-4.63.4.61.70.010.0.0.0.67.10.65.75.012.0.-0.7.70.6.61.80.013.0.-0.14.73.12.64.85.014.0.-0.22.75.19.66.90.016.0.-0.30.76.27.67.95.017.0.-0.39.76.34.67.100.018.0.-0.47.74.42.66.105.01

26、9.0.-0.56.71.50.63.110.020.0.-0.64.68.57.60.115.021.0.-0.71.63.64.56.120.022.0.-0.78.57.70.51.125.022.0.-0.84.50.76.45.130.023.0.-0.90.43.81.39.135.023.0.-0.94.35.85.32.140.023.0.-0.97.27.88.24.145.023.0.-0.100.18.90.16.150.024.0.-0.101.9.91.8.155.024.0.0.102.0.112.0.160.024.0.0.101.-7.111.-7.165.02

27、4.0.0.100.-16.110.-15.170.024.0.0.99.-25.108.-23.175.023.-0.0.96.-33.93.-24.180.023.-0.0.92.-41.87.-33.185.023.-0.0.87.-48.81.-40.190.022.-0.0.81.-54.74.-47.195.021.-0.0.74.-59.67.-53.200.020.-0.0.67.-63.59.-58.205.019.-0.0.60.-67.51.-61.210.018.-0.0.52.-68.43.-64.215.016.-0.0.45.-69.35.-66.220.015.

28、-0.0.37.-69.28.-67.225.013.-0.0.30.-69.20.-66.230.012.-0.0.23.-67.13.-65.235.010.-0.-0.16.-65.6.-63.240.08.-0.-0.10.-62.0.-61.245.07.-0.-0.4.-59.-5.-58.250.06.-0.-0.-0.-55.-10.-55.255.04.-0.-0.-4.-52.-14.-52.260.03.-0.-0.-8.-48.-18.-48.265.02.-0.-0.-12.-44.-22.-45.270.01.-0.-0.-15.-41.-25.-41.275.00

29、.-0.-0.-18.-38.-28.-38.280.00.-0.-0.-21.-35.-31.-35.285.00.-0.-0.-23.-32.-33.-32.290.00.-0.-0.-26.-29.-36.-29.295.00.0.0.-29.-27.-36.-20.300.00.0.0.-31.-24.-39.-18.305.00.0.0.-33.-22.-41.-16.310.00.0.0.-35.-19.-43.-14.315.00.0.0.-36.-15.-45.-11.320.00.0.0.-37.-12.-47.-9.325.00.0.0.-38.-9.-48.-6.330.00.0.0.-39.-5.-49.-4.335.00.0.0.-39.-2.-49.-1.340.00.0.0.-39.1.-49.0.345.00.0.0.-39.4.-49.3.350.00.0.0.-39.8.-48.6.355.00.0.0.-38.11.-47.8.360.00.0.0.-37.14.-46.11.九