2023年機(jī)械原理大作業(yè)凸輪作業(yè)合集

HarbinInstituteofTechnoIogy

機(jī)械原理大作業(yè)二

課程名稱:機(jī)械原理

設(shè)計(jì)題目：凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

院系：能源科學(xué)與工程學(xué)院

班級(jí):_________

設(shè)計(jì)者：

學(xué)號(hào)：____________

指導(dǎo)教師:

設(shè)計(jì)時(shí)間：2023/05/26

L設(shè)計(jì)題目

如圖2—1所示直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，其原始參數(shù)見表27。從表2—1

中選擇一組凸輪機(jī)構(gòu)的原始參數(shù)（第24小題），據(jù)此設(shè)計(jì)該凸輪機(jī)構(gòu)。

表2-1凸輪機(jī)構(gòu)原始參數(shù)

程

程

升

回

休

休

用

許

用

近

遠(yuǎn)

升程回程許

角

止

力

壓

止

角

力

升程運(yùn)升程運(yùn)運(yùn)回程運(yùn)壓

由

隹

由

(mm)動(dòng)角動(dòng)規(guī)律動(dòng)角動(dòng)規(guī)律笄d}CD

（°）d}（0）1D

正弦加速余弦加速

12015040100605060

度度

2,凸輪推桿升程，回程運(yùn)動(dòng)方程及推桿位移，速度，加速

度，運(yùn)動(dòng)線圖

(1)推桿升程，回程方程運(yùn)動(dòng)方程如下：

A.推桿升程方程:

八5

0<0<一不

6

s=120[————sin

5%2%

144

v=[1-cos

71

1728.J2外2

=——sin(--)<77-

3715

B.推桿回程方程:

10〃51

——<(p<——

93

9/10不、\

s-60[l+cos-{(p———)]

,cc.9104、\

v=-108sin[r—(z^?———)]<59

一哭8s[|(0

(2)推桿位移，速度，加速度線圖如下:

A.推桿位移線圖

Matlab程序:

x1=0:0.001：5*pi/6;

y1=144*x1/pi-60*sin(12*xl/5)/pi;

x2=5*pi/6：0.001：10*pi/9;

y2=120；

x3=l0*pi/9：0.001:5*pi/3;

y3=60+60*cos(9*(x3-10*pi/9)/5);

x4=5*pi/3：0.001:2*pi;

y4=0;

plot(x1,yl,x2,y2,x3,y3,x4,y4);

B.推桿速度線圖

Matlab程序:

xl=O：0.001:5*pi/6;

yl=156/pi-156*cos(12*xl/5)/pi;

x2=5*pi/6:0.OOI：pi;

y2=0；

x3=pi:0.001:14*pi/9;

y3=-l17*sin(1.8*x3—1.8*pi);

x4=14*pi/9：0.001:2*pi;

y4=0;

plot(xl,yI,x2,y2,x3,y3,x4,y4)；

C.推桿加速度線圖

Matlab程序:

x1=0:0.001：5*pi/6;

yl=1728*sin(12*x1/5)/(5*pi);

x2=5*pi/6:0.001:10*pi/9；

y2=0;

x3=10*pi/9:0.001:15*pi/9；

y3=-972*cos(9*(x3—10*pi/9)/5)/5;

x4=l5*pi/9：0.001：2*pi；

y4=0;

plot(xl,yl,x2,y2,x3,y3,x4,y4);

3、凸輪機(jī)構(gòu)的ds/d6—s線圖,并以此擬定凸輪基圓

半徑和偏距

(1)凸輪機(jī)構(gòu)的ds/d6-s線圖

t=0:0.001：5*pi/6;

x=144/pi—144*cos(l2*t/5)/pi;

y=144*t/pi-6O*sin(12*t/5)/pi;

holdon

plot(x,y；-r');

t=5*pi/6:0.01:10*pi/9;

x=0;

y=120;

holdon

p1ot(x,y；-r');

t=10*pi/9:0.001:15*pi/9；

x=-108*sin(9*(t-l0*pi/9)/5);

y=60+60*cos(9*(t-10*pi/9)/5)；

ho1don

plot(x,y,'一r');

t=15*pi/9:0.01:2*pi;

x=0；

y=0；

ho1don

plot(x,y,'-rz)

120

100-/\

80-/\

60-

:''、一；.

-150-100-50050100

(2)按許用壓力角擬定凸輪的基圓半徑和偏距

a.求升程切點(diǎn)

升程許用壓力角［a.1=40°

?f=sym(52.4*sin(2.4*t)*tan?0.2778*pi)+cos'2.4*t)-l=0J):

t=solve(f)

t=

1.0287499398568212397118865316851-7.652958013165934296671461830874*10*(-41)

求得轉(zhuǎn)角t=1.0287,進(jìn)而求得切點(diǎn)坐標(biāo)(x,y)=(81.6870,35.2516)

b.求回程切點(diǎn)

回程許用壓力角"J=60°

?f=symC1.8*cos(1.8*t)*tan(pi/6)+sinT.8*t)；

t=solve(f)

-0.44701870950061803933173454494936

?t=15*pi/9-0.44701870950061803933173454494936

4.7890

求得轉(zhuǎn)角t=4.7890,進(jìn)而求得切點(diǎn)坐標(biāo)(x,y)=(-77.822,18.3975)

c.擬定直線方程

推程:y=tan(5*pi/l8)*(x-81.6870)+35.2615

回程：y=-tan(pi/6)*(x+77.8223)+18.3975

x=-l25:1:150；

y=tan(5*pi/l8)*(x-81.6870)+35.2615;

holdon

plot(x,y);

x=-l25:1:150；

y=-tan(pi/6)*(x+77.8223)+18.3975；

holdon

plot(x,y);

x=0:1:150;

y=-cot(2*pi/9)*x;

holdon

plot(x,y);

t=0:0.001:5*pi/6；

x=144/pi-144*cos(12*t/5)/pi;

y=144*t/pi-60*sin(l2*t/5)/pi;

hoIdon

p1ot(x,y,'-r')；

t=5*pi/6:0.01:10*pi/9；

x=0；

y=120;

holdon

plot(x,y,'-r')；

t=10*pi/9：0.001:15*pi/9；

x=-108*sin(9*(t-10*pi/9)/5);

y=60+60*cos(9*(t-10*pi/9)/5);

holdon

plot(x,y,z—r');

t=15*pi/9:0.01:2*pi;

x=0;

y=0;

holdon

plot(x,y：-r');

gridon

holdoff

如上圖所示,在這三條直線所圍成的公共許用區(qū)域，只要在公共許用區(qū)域內(nèi)

選定凸輪軸心0的位置，凸輪基圓半徑r。和偏距e就可以擬定了。

現(xiàn)取軸心位置為x=25,y=-100,則可得到，

偏距：e=25

基圓半徑：

15/777=103.08

4.凸輪理論輪廓線和實(shí)際輪廓線及滾子半徑擬定

a.繪制凸輪理論輪廓線

Matlab程序編制：

t=0:0.0001:5*pi/6；

x=(100+144*t/pi-60*sin(12*t/5)/pi).*cos(t)—25*sin(t);

y=(l00+144*t/pi—60*sin(12*t/5)/pi).*sin(t)+25*cos(t);

holdon

plot(x,y);

t=5*pi/6：0.0001：10*pi/9;

x=(100+120).*cos(t)-25*sin(t);

y=(100+120).*sin(t)+25*cos(t);

holdon

P1Ot(X,y);

t=l0*pi/9:0.0001:15*pi/9;

x=(l00+60+60*cos(9*(t-10*pi/9)/5)).*cos(t)-25*sin(t)；

y=(100+60+60*cos(9*(t-10*pi/9)/5)).*sin(t)+25*cos(t);

holdon

plot(x,y);

t=15*pi/9:0,0001:2*pi;

x=(100).*cos(t)-25*sin(t)；

y=(100).*sin(t)+25*cos(t);

hoidon

p1ot(x,y);

xlabel('x/mm*)

y1abe1('y/mm')

title('理論輪廓曲線')

理論輪廓曲線

200

b.在理論廓線上分別繪出基圓與偏距圓

Matlab程序編制：

t=0:0.0001:5*pi/6;

x=(100+144*t/pi-60*sin(12*t/5)/pi).*cos(t)-25*sin(t)；

y=(l00+144*t/pi—60*sin(12*t/5)/pi).*sin(t)+25*cos(t);

holdon

plot(x,y);

t=5*pi/6:0.000l:10*pi/9;

x=(100+120).*cos(t)-25*sin(t);

y=(100+120).*sin(t)+25*cos(t);

holdon

P1ot(x,y);

t=10*pi/9：0.0001:15*pi/9;

x=(l00+60+60*cos(9*(t-10*pi/9)/5)).*cos(t)-25*sin(t);

y=(100+60+60*cos(9*(t-10*pi/9)/5)).*sin(t)+25*cos(t);

holdon

plot(x,y);

t=15*pi/9:0.0001:2*pi;

x=(l00).*cos(t)-25*sin(t);

y=(l00).*sirKt)+25*cos(t);

ho1don

plot(x,y);

t=0:0.001:2*pi;

x=103*cos(t)；

y=103*sin(t);

holdon

plot(x,y);

t=0：0.001:2*pi;

x=25*cos(t);

y=25*sin(t);

holdon

plot(x,y)

200

c.擬定滾子半徑

Matlab程序編制：

h=120;

t0=pi*5/6；

t01=pi*5/9;

ts=5*pi/l8；

ts1=pi/3;

e=25;

s0=100;

t=linspace(0,pi*5/6,1000);

s=h*(t/tO—sin(2*pi*t/t0)/(2*pi))；

dx1=(h/t0-h*cos(2*pi*t/t0)).*cos(t)-(sO+s).*sin(t)—e*cos(t);

dyl=(h/t0-h*cos(2*pi*t/10)).*sin(t)+(s0+s).*cos(t)-e*sin(t);

p=sqrt(dxl.A2+dyl.A2);

holdon

plot(t,p);

t=linspace(pi*5/6,10*pi/9J000);

s=h;

dx2=-sin(t).*(s+sO)-e*cos(t);

dy2=cos(t).*(s+sO)—e*sin(t)；

p=sqrt(dx2.A2+dy2.A2);

holdon

plot(t,p);

t=linspace(10*pi/9,pi*15/9,1000);

s=0.5*h*(l+cos(pi*(t-(tO+ts))/t01))；

dx3=—0.5*h*pi/(2*t01)*sin((pi/tOl)*(t-(tO+ts)))*cos(t)-si

n(t).*(s+s0)-e*cos(t);

dy3=?0.5*h*pi/(2*t01)*sin((pi/t01)*(t-(t0+ts))).*sin(t)+c

os(t).*(s+s0)-e*sin(t)；

p=sqrt(dx3Z2+dy3.A2);

holdon

plot(t,p);

t=linspace(pi*l5/9,pi*2,1000)；

s=0;

dx4=-sin(t).*(s+sO)-e*cos(t);

dy4=cos(t).*(s+sO)-e*sin(t);

p=sqrt(dx4.八2+dy4.八2);

hoidon

plot(t,p);

holdoff

tit1e('曲率半徑p'；FontSize',20)；

gridon

曲率半徑p

d.繪制實(shí)際輪廓線

Matlab程序編制:

h=120；

t0=pi*5/6;

t0l=pi*5/9;

ts=pi*5/l8;

ts1=pi/3；

e=25；s0=100;

rr=10;

t=linspace(0,pi*5/6,1000);

s=h*(t/tO—sin(2*pi*t/t0)/(2*pi));

xl=(s0+s).*cos(t)—e*sin(t);

yl=(s0+s).*sin(t)+e*cos(t);

dx1=(h/tO—h*cos(2*pi*t/t0)).*cos(t)?(s0+s).*sin(t)-e*cos(t);

dyl=(h/tO-h*cos(2*pi*t/t0)).*sin(t)+(s0+s).*cos(t)-e*sin(t)；

Xl=x1-rr*dyl./(sqrt(dxl.A2+dyl.A2));

Yl=y1+rr^dxl./(sqrt(dxl.人2+dyl.八2));

ho1don

p1ot(xl,y1);

p1ot(X1,Y1)；

t=1inspace(pi*5/6,10*pi/9,1000)；

s=h;

x2=(s+s0).*cos(t)-e*sin(t);

y2=(s+s0),*sin(t)+e*cos(t)；

dx2=-sin(t),*(s+sO)—e*cos(t);

dy2=cos(t).*(s+sO)