哈工大機械原理大作業(yè)凸輪機構第四題

1、Harbin Institute of Technology機械原理大作業(yè)二課程名稱： 機械原理 設計題目： 凸輪機構設計 姓 名： 李清蔚 學 號： 1140810304 班 級： 1408103 指導教師： 林 琳 一.設計題目設計直動從動件盤形凸輪機構，其原始參數(shù)見表1表一： 凸輪機構原始參數(shù)升程（mm)升程運動角（º）升程運動規(guī)律升程許用壓力角（º）回程運動角（º）回程運動規(guī)律回程許用壓力角（º）遠休止角（º）近休止角（º）4090等加等減速30504-5-6-7多項式60100120二.凸輪推桿運動規(guī)律（1） 推程運動規(guī)律（

2、等加速等減速運動） 推程 F0=90° 位移方程如下： 速度方程如下： 加速度方程如下：（2） 回程運動規(guī)律（4-5-6-7多項式） 回程 ，F(xiàn)0=90°，F(xiàn)s=100°，F(xiàn)0=50°其中回程過程的位移方程，速度方程，加速度方程如下：三.運動線圖及凸輪線圖本題目采用Matlab編程，寫出凸輪每一段的運動方程，運用Matlab模擬將凸輪的運動曲線以及凸輪形狀表現(xiàn)出來。代碼見報告的結尾。1、程序流程框圖開始輸入凸輪推程回程的運動方程輸入凸輪基圓偏距等基本參數(shù)輸出壓力角、曲率半徑圖像輸出ds,dv,da圖像結束輸出凸輪的構件形狀2、運動規(guī)律ds圖像如下：速度規(guī)

3、律dv圖像如下：加速度da規(guī)律如下圖：3.凸輪的基圓半徑和偏距 以ds/df-s圖為基礎，可分別作出三條限制線（推程許用壓力角的切界限Dtdt,回程許用壓力角的限制線Dt'dt'，起始點壓力角許用線B0d'')，以這三條線可確定最小基圓半徑及所對應的偏距e,在其下方選擇一合適點，即可滿足壓力角的限制條件。得圖如下：得最小基圓對應的坐標位置O點坐標大約為（13，-50）經計算取偏距e=13mm，r0=51.67mm.2.繪制理論輪廓線上的壓力角曲線和曲率半徑曲線針對凸輪轉向及推桿偏置，令N1=1凸輪逆時針轉；N2=1偏距為正。壓力角數(shù)學模型：=tan-1|dsd-

4、N1N2e|s+r02-e2曲率半徑數(shù)學模型：其中：曲率半徑以及壓力角的圖像如下圖：壓力角圖像：曲率半徑圖像：3.凸輪理論廓線和實際廓線理論廓線數(shù)學模型：凸輪實際廓線坐標方程式：其中R0為確定的滾子半徑，令R0=15mm利用Matlab程序寫出凸輪的理論廓線和實際廓線以及基圓、偏距圓的曲線方程，并且進行模擬 ，可以得出如下凸輪圖像： *附頁相關程序代碼： 位移曲線phi1=linspace(0,90/2/180*pi); %ÍƳÌphi2=linspace(90/2/180*pi,90/180*pi);phi0=90/180*pi;h=40;s1=2*

5、h*(phi1/phi0).2;s2=h-2*h*(phi0-phi2).2/(phi0).2;plot(phi1,s1)hold onplot(phi2,s2)hold onphi3=linspace(deg2rad(90),deg2rad(190),1000); %Ô¶ÐݳÌs3=h;plot(phi3,s3,'-b')hold onphi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240); %»Ø³Ìs4=h*(1-35*(phi4-deg2rad(

6、90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).4+84*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).5-70*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).6+20*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).7);plot(phi4,s4)hold onphi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000); %½üÐݳÌs5=0;plot(phi5,s5,&#

7、39;-b')axis(0,0+11/10*deg2rad(360),0,0+11/10*h);grid onylabel('位移/mm');xlabel('凸輪轉角 /rad'); 速度曲線phi0=deg2rad(90); phi1=linspace(0,deg2rad(90/2);h=40;n=1;w=2*pi*n/60;v1=4*h*w/(deg2rad(90).2*phi1;phi2=linspace(deg2rad(90/2),deg2rad(90);v2=4*h*w*(phi0-phi2)/(deg2rad(90).2;phi3=linsp

8、ace(deg2rad(90),deg2rad(190),1000); v3=0;phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240); v4=-h*w/deg2rad(50)*140*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).3-420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).4+420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).5-140*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).6;ph

9、i5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000); v5=0;plot(phi1,v1)hold onplot(phi2,v2)hold onplot(phi3,v3,'-b')hold onplot(phi4,v4)hold onplot(phi5,v5,'-b')grid onylabel('速度 /mm');xlabel('凸輪轉角/rad')加速度曲線phi0=deg2rad(90); %ÍƳÌphi1=linspace(0,deg2rad(9

10、0/2),10.3);h=40;n=1;w=2*pi*n/60;a1=4*h*w.2/(phi0).2;phi2=linspace(deg2rad(90/2),deg2rad(90),10.3); a2=-4*h*w.2/(phi0).2;phi3=linspace(deg2rad(90),deg2rad(190),1000); %Ô¶ÐݳÌa3=0;phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240); %»Ø³Ìa4=-(h*w.2/(deg2rad(50).2)

11、*420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).2-1680*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).3+2100*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).4-840*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).5;phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000); %½üÐݳÌa5=0;phi6=deg2rad

12、(45),deg2rad(45);a6=4*h*w.2/(phi0).2,-4*h*w.2/(phi0).2;plot(phi1,a1,'-b')hold onplot(phi2,a2,'-b')hold onplot(phi3,a3,'-b')hold onplot(phi4,a4)hold onplot(phi5,a5)hold onplot(phi6,a6)grid onylabel('加速度/mm');xlabel('凸輪轉角/rad');3、 dsd-s曲線 %ds/f-sphi1=linspace(0,

13、90/2/180*pi,1000); phi2=linspace(90/2/180*pi,90/180*pi,1000);phi0=90/180*pi;h=40;s01=2*h*(phi1/phi0).2;s02=h-2*h*(phi0-phi2).2/(phi0).2;phi3=linspace(deg2rad(90),deg2rad(190),1000); s03=h;phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240);s04=h*(1-35*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).4+84*(phi4-deg2ra

14、d(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).5-70*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).6+20*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).7);phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000) s05=0;%ds/fs1=4*h/(deg2rad(90)2*phi1;s2=4*h*(phi0-phi2)/(deg2rad(90)2;s3=0;s4=-h/deg2rad(50)*140*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(1

15、00)/deg2rad(50).3-420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).4+420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).5-140*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).6;s5=0;x=s1,s2,s3,s4,s5;y=s01,s02,s03,s04,s05;plot(x,y)hold on%確定凸輪半徑和偏距k1=tan(pi/2-30/180*pi);k2=-tan(pi/2-60/180*pi);y1=-k1*x+y;y2=-k2*

16、x+y;y11=min(y1);y22=min(y2);x1=linspace(-5,50,10000);x2=linspace(-95,55,10000);d1=k1*x1+y11;d2=k2*x2+y22;x3=linspace(0,45,500);x3=12;y3=-48;plot(line(0,x3,0,y3)plot(line(x3,x3,0,y3)plot(line(0,x3,y3,y3)plot(x1,d1)hold onplot(x2,d2)hold ongrid onaxis(-110,60,-100,50)%選取O點x4=13;y4=-50;plot(line(0,x4,0

17、,y4)plot(line(x4,x4,0,y4),'k')plot(line(0,x4,y4,y4),'k')壓力角曲線，曲率半徑曲線xo=13;yo=50;%題目2鉸鏈O點取值e=xo;r0=sqrt(xo2+yo2);%基圓半徑與偏距取值N1=1;N2=2;R0=15;%小滾子半徑n=2;omiga=2*pi*n/60;w=omiga;phi1=linspace(0,90/2/180*pi,1000); phi2=linspace(90/2/180*pi,90/180*pi,1000);phi3=linspace(deg2rad(90),deg2rad(1

18、90),1000);phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240),1000);phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000); phi0=90/180*pi;h=40;%推程s1=2*h*(phi1/phi0).2+0*phi1;v1=4*h*w/(deg2rad(90).2*phi1+0*phi1;a1=4*h*w.2/(phi0).2+0*phi1;s2=h-2*h*(phi0-phi2).2/(phi0).2+phi2*0;v2=4*h*w*(phi0-phi2)/(deg2rad(90).2+phi2*0;a

19、2=-4*h*w.2/(phi0).2+phi2*0;%遠休程s3=h+phi3*0;v3=0+phi3*0;a3=0+phi3*0;%回程s4=h*(1-35*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).4+84*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).5-70*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).6+20*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).7)+phi4*0;v4=-h*w/deg2rad(50)*14

20、0*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).3-420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).4+420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).5-140*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).6+phi4*0;a4=-(h*w.2/(deg2rad(50).2)*420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).2-1680*(phi4-deg2rad(90)-

21、deg2rad(100)/deg2rad(50).3+2100*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).4-840*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).5+phi4*0;%近休程s5=0+phi5*0;v5=0+phi5*0;a5=0+phi5*0;%全部運動過程s=s1,s2,s3,s4,s5;v=v1,v2,v3,v4,v5;a=a1,a2,a3,a4,a5;phi=phi1,phi2,phi3,phi4,phi5;%初始推程s0,起點坐標x0,y0%理論廓線s0=sqrt(r02-e2);x0

22、=(s0+s).*sin(N1*phi)+N2*e.*cos(N1*phi);y0=(s0+s).*cos(N1*phi)-N2*e.*sin(N1*phi);LXphi=(v./omiga-N1*N2*e).*sin(N1*phi.*pi/180)+N1*(s0+s).*cos(N1*phi.*pi/180);LYphi=(v./omiga-N1*N2*e).*cos(N1*phi.*pi/180)-N1*(s0+s).*sin(N1*phi.*pi/180);%計算壓力角%推程壓力角r1=s0+s1;ang1=abs(atan(v1/omiga-N1*N2*e)./r1)*180/pi;r

23、2=s0+s2;ang2=abs(atan(v2/omiga-N1*N2*e)./r2)*180/pi;%回程壓力角r4=s0+s4;ang4=abs(atan(v4/omiga-N1*N2*e)./r4)*180/pi;%遠休程壓力角r3=(s0+h)*ones(1,size(s3,5);ang3=abs(atan(-N1*N2*e)./r3)*180/pi+0*phi3;%近休程壓力角r5=s0*ones(1,size(s5,5);ang5=abs(atan(-N1*N2*e)./r5)*180/pi+0*phi5;%凸輪的曲率半徑LLXphi=(a./omiga2.-s0-s).*sin

24、(N1*phi.*pi/180)+(2*v./omiga-N1*N2*e).*N1.*cos(N1*phi.*pi/180);LLYphi=(a./omiga2.-s0-s).*cos(N1*phi.*pi/180)-(2*v./omiga-N1*N2*e).*N1.*sin(N1*phi.*pi/180);A=(LXphi.2+LYphi.2).1.5;B=-LXphi.*LLYphi+LYphi.*LLXphi;rou=A./B;M=-1;rou0=abs(rou+M*R0);plot(phi,rou0)axis(0,6,10,100)xlabel('凸輪轉角/rad')y

25、label('長度/mm')hold onangle=ang1,ang2,ang3,ang4,ang5;plot(phi,angle)axis(0,6,0,100)4、 理論輪廓線和實際輪廓線xo=13;yo=-50; %題目2鉸鏈O點取值e=xo;r0=sqrt(xo2+yo2); %基圓半徑與偏距取值N1=1;N2=1;R0=15; %小滾子半徑n=2;omiga=2*pi*n/60;w=omiga;phi1=linspace(0,90/2/180*pi,1000); phi2=linspace(90/2/180*pi,90/180*pi,1000);phi3=linspa

26、ce(deg2rad(90),deg2rad(190),1000);phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240),1000);phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000); phi0=90/180*pi;h=40;%推程s1=2*h*(phi1/phi0).2+0*phi1;v1=4*h*w/(deg2rad(90).2*phi1+0*phi1;a1=4*h*w.2/(phi0).2+0*phi1;s2=h-2*h*(phi0-phi2).2/(phi0).2+phi2*0;v2=4*h*w*(phi0-phi2)

27、/(deg2rad(90).2+phi2*0;a2=-4*h*w.2/(phi0).2+phi2*0;%遠休程s3=h+phi3*0;v3=0+phi3*0;a3=0+phi3*0;%回程s4=h*(1-35*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).4+84*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).5-70*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).6+20*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).7)+phi4*

28、0;v4=-h*w/deg2rad(50)*140*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).3-420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).4+420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).5-140*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).6+phi4*0;a4=-(h*w.2/(deg2rad(50).2)*420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).2-1680*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).3+2100*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).4-840*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).5+phi4*0;%近休程s5=0+phi5*0;v5=0+phi5*0;a5=0+phi5*0;%全部運動過程s=s1,s2,s3,s4,s5;v=v1,v2,v3,v4,v5;a=a1,a2,a3,a4,a5;phi=phi1,phi2,phi3