哈工大機(jī)械原理大作業(yè)二凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(29)

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書1 設(shè)計(jì)題目如圖所示直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，其原始參數(shù)見下表，據(jù)此設(shè)計(jì)該凸輪機(jī)構(gòu)。序號(hào)升程（mm）升程運(yùn)動(dòng)角（）升程運(yùn)動(dòng)規(guī)律升程許用壓力角（）回程運(yùn)動(dòng)角（）回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律回程許用壓力角（）遠(yuǎn)休止角（）近休止角（）29140120余弦加速度3590等速65451052、推桿升程、回程運(yùn)動(dòng)方程及位移、速度、加速度線圖2.1凸輪運(yùn)動(dòng)理論分析推程運(yùn)動(dòng)方程： 回程運(yùn)動(dòng)方程： 2.2求位移、速度、加速度線圖MATLAB程序pi=3.1415926;c=pi/180;h=140;f0=120;fs=45;f01=90;fs1=105;%升程f=0:1:360;for n

2、=0:f0s(n+1)=h/2*(1-cos(pi/f0*f(n+1);v(n+1)=pi*h/(2*f0*c)*sin(pi/f0*f(n+1);a(n+1)=pi2*h/(2*f02*c2)*cos(pi/f0*f(n+1);end%遠(yuǎn)休程for n=f0:f0+fss(n+1)=140;v(n+1)=0;a(n+1)=0;end%回程for n=f0+fs:f0+fs+f01s(n+1)=h*(1-(f(n+1)-(f0+fs)/f01);v(n+1)=-h/(f01*c);a(n+1)=0;end%近休程for n=f0+fs+f01:360;s(n+1)=0;v(n+1)=0;a(n

3、+1)=0;endfigure(1);plot(f,s,k);xlabel(phi/circ);ylabel(s/mm);grid on;title(推桿位移線圖)figure(2);plot(f,v,k);xlabel(phi/circ);ylabel(v/(mm/s);grid on;title(推桿速度線圖)figure(3);plot(f,a,k);xlabel(phi/circ);ylabel(a/(mm/s2);grid on;title(推桿加速度線圖)2.3位移、速度、加速度線圖 3 凸輪機(jī)構(gòu)的線圖，確定基圓半徑和偏心距3.1理論分析機(jī)構(gòu)壓力角應(yīng)按下式計(jì)算： 以ds/d為橫坐標(biāo)

4、，以s()為縱坐標(biāo)，可作出ds/d-s()曲線如圖所示，自D點(diǎn)作BDd=90-得直線Dd，則在Dd直線或其下方取凸輪軸心。同理可做斜直線Dtdt與升程的ds/d-s()曲線相切并使與縱坐標(biāo)夾角為升程，則Dtdt線的右下方為選擇凸輪軸心的許用區(qū)。作斜直線Dtdt與回程的曲線相切，并使與縱坐標(biāo)夾角為回程的(回程的大于升程的)，則Dtdt線的左下方為選擇凸輪軸心的許用區(qū)?？紤]到升程開始瞬時(shí)機(jī)構(gòu)壓力角也不超過許用值，自B0點(diǎn)作限制線B0d0與縱坐標(biāo)夾角為升程，則兩直線Dtdt和B0d0組成的dtO1d0 以下區(qū)域?yàn)檫x取凸輪中心的許用區(qū)，如選O點(diǎn)作為凸輪回轉(zhuǎn)中心，在推程和回程的任意瞬時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)壓力角均

5、不會(huì)超過許用值，此時(shí)凸輪的基圓半徑r0=OB0，偏距為e。3.2繪制線圖和軸心許用區(qū)域的MATLAB源程序syms t x%升程s1=h/2*(1-cos(pi/f0/c*t);ds1=diff(s1,t,1); %遠(yuǎn)休程s2=h; %回程 s3=h*(1-(t-(f0+fs)*c)/f01/c);ds3=diff(s3,t,1);%近休程s4=0; %升程階段相切時(shí)的角度t01=0.7560;%求出切點(diǎn)坐標(biāo)x01=subs(ds1,t,t01);y01=subs(s1,t,t01); f1=tan(55*c)*(x-x01)+y01;f2=-tan(55*c)*x;f3=-tan(25*c)

6、*(x+h/f01/c);figure(4)%每個(gè)階段的所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角ezplot(ds1,s1,0,2*pi/3);hold on;ezplot(ds3,s3,165*c,255*c);hold offgrid onaxis square;title(ds-s線圖)figure(5)ezplot(ds1,s1,0,120*c);hold on;ezplot(ds3,s3,165*c,255*c);hold on;ezplot(f1,-120,140);hold on;ezplot(f3,-120,140);hold on;ezplot(f2,-120,140);hold offgrid ont

7、itle(軸心的許用區(qū)域)%相交兩直線的方程系數(shù)k1=tan(55*c); b1=-tan(55*c)*x01+y01;k2=-tan(25*c)b2=k2*h/f01/c;xo=(b2-b1)/(k1-k2);yo=k1*xo+b1;e=abs(xo) r0=sqrt(xo2+yo2)3.2 線圖和軸心許用區(qū)域求得：e =28.4666；r0 =61.7834；4 滾子半徑的確定及凸輪理論輪廓和實(shí)際輪廓的繪制4.1理論分析（1） 理論輪廓曲線：根據(jù)“反轉(zhuǎn)法”原理，尖頂從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的位置，即為凸輪理論輪廓對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置。當(dāng)凸輪以1角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)過角時(shí)，可將從動(dòng)件從B0點(diǎn)推至B(x，y)點(diǎn)；

8、按“反轉(zhuǎn)法”原理，B(x，y)點(diǎn)沿-1方向(即逆時(shí)針方向)轉(zhuǎn)過角到達(dá)B(x，y)點(diǎn)位置，即為凸輪輪廓上相應(yīng)點(diǎn)的位置。這樣，凸輪理論輪廓方程可用圖中矢量OB沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)角到達(dá)矢量OB位置表示，故得 式中，旋轉(zhuǎn)矩陣 B點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y)： 故得凸輪輪廓上點(diǎn)B(x，y)的坐標(biāo)： 將上式展開得凸輪理論輪廓方程： 式中 （2） 工作輪廓：以理論輪廓上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑為半徑的圓族的包絡(luò)線，即為滾子從動(dòng)件凸輪的工作輪廓，或稱實(shí)際輪廓。即凸輪工作輪廓為單參數(shù)滾子圓族的平面曲線族的包絡(luò)線。凸輪理論輪廓上各點(diǎn)即滾子圓族圓心的坐標(biāo)凸輪工作輪廓上點(diǎn)的坐標(biāo)以凸輪轉(zhuǎn)角為單參數(shù)的平面曲線族的包絡(luò)線方程為 當(dāng)滾子圓

9、半徑為rr時(shí) 解該式得凸輪工作輪廓方程： 4.2繪制理論輪廓MATLAB源程序s0=sqrt(r02-e2);x1=(s0+s1)*cos(t)-e*sin(t);y1=(s0+s1)*sin(t)+e*cos(t);figure(6)ezplot(x1,y1,0,f0*c)hold onx2=(s0+s2)*cos(t)-e*sin(t);y2=(s0+s2)*sin(t)+e*cos(t);ezplot(x2,y2,f0*c,(f0+fs)*c)hold onx3=(s0+s3)*cos(t)-e*sin(t);y3=(s0+s3)*sin(t)+e*cos(t);ezplot(x3,y3

10、,(f0+fs)*c,(f0+fs+f01)*c)hold onx4=(s0+s4)*cos(t)-e*sin(t);y4=(s0+s4)*sin(t)+e*cos(t);ezplot(x4,y4,(f0+fs+f01)*c,(f0+fs+f01+fs1)*c)grid on4.3確定滾子半徑的MATLAB源程序%求解滾子的半徑 p表示曲率半徑dx1=diff(s0+s1)*cos(t)-e*sin(t);dy1=diff(s0+s1)*sin(t)+e*cos(t);p1=sqrt(dx12+dy12);figure(7)ezplot(p1,0,f0*c)hold ondx2=diff(s0

11、+s2)*cos(t)-e*sin(t);dy2=diff(s0+s2)*sin(t)+e*cos(t);p2=sqrt(dx22+dy22);ezplot(p2,f0*c,(f0+fs)*c)hold ondx3=diff(s0+s3)*cos(t)-e*sin(t);dy3=diff(s0+s3)*sin(t)+e*cos(t);p3=sqrt(dx32+dy32);ezplot(p3,(f0+fs)*c,(f0+fs+f01)*c)hold ondx4=diff(s0+s4)*cos(t)-e*sin(t);dy4=diff(s0+s4)*sin(t)+e*cos(t);p4=sqrt(

12、dx42+dy42);ezplot(p4,(f0+fs+f01)*c,(f0+fs+f01+fs1)*c)hold offgrid onaxis(0 7 0 250);title(曲率半徑曲線)滾子半徑Rr=Pmin/2=284.4繪制工作輪廓MATLAB源程序Rr=28X1=x1-Rr*dy1/sqrt(dx12+dy12);Y1=y1+Rr*dx1/sqrt(dx12+dy12);figure(6)hold onezplot(X1,Y1,0,f0*c)X2=x2-Rr*dy2/sqrt(dx22+dy22);Y2=y2+Rr*dx2/sqrt(dx22+dy22);hold onezplot(X2,Y2,f0*c,163*c)X3=x3-Rr*dy3/sqrt(dx32+dy32);Y3=y3+Rr*dx3/sqrt(dx32+dy32);hold onezplot(X3,Y3,166.5*c,(f0+fs+f01)*c)X4=x4-Rr*dy4/sqrt(dx42+dy42);Y4=y4+Rr*dx4/sqrt(dx42+dy42);hold onezplot(X4,Y4,(f0+fs+f01)*c,(f0+fs+f01+fs1)*c)xm=s0*cos(255*c)-e*sin(255*c);ym=s0*sin(255*c)+e*cos(25