機(jī)械原理課程設(shè)計偏置直動滾子從動桿盤型凸輪機(jī)構(gòu)

1、目錄（1） 機(jī)械原理課程設(shè)計的目的和任務(wù) 2（2） 設(shè)計題目及設(shè)計思路 3（3） 凸輪基圓半徑及滾子尺寸的確定 5（4） 從動桿的運(yùn)動規(guī)律及凸輪輪廓線方程 7（5） 計算程序框圖 8（6） 計算機(jī)源程序11（7） 計算機(jī)程序結(jié)果及分析14（8） 凸輪機(jī)構(gòu)示意簡圖20（9） 體會心得20（10） 參考資料21（一）機(jī)械原理課程設(shè)計的目的和任務(wù)一、機(jī)械原理課程設(shè)計的目的：1、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：進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)知識；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

2、力，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、偏置直動滾子從動桿盤型凸輪機(jī)構(gòu)2、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速回轉(zhuǎn)，擺桿的運(yùn)動規(guī)律如表：符號方案 h 01020304從動桿運(yùn)動規(guī)律推程回程70150º10º120º80º簡諧正弦加速度3、 設(shè)計要求：升程過程中，限制最大壓力角max30º,確定凸輪基園半徑r0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

3、方法寫入說明書4、用解析法設(shè)計該凸輪輪廓，原始數(shù)據(jù)條件不變，要寫出數(shù)學(xué)模型，編制程序并打印出結(jié)果備注： 凸輪輪廓曲率半徑與曲率中心理論輪廓方程，其中其曲率半徑為：；曲率中心位于：三、課程設(shè)計采用方法：對于此次任務(wù)，要用圖解法和解析法兩種方法。圖解法形象，直觀，應(yīng)用圖解法可進(jìn)一步提高學(xué)生繪圖能力，在某些方面，如凸輪設(shè)計中，圖解法是解析法的出發(fā)點(diǎn)和基礎(chǔ)；但圖解法精度低，而解析法則可應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，精度高，速度快。在本次課程設(shè)計中，可將兩種方法所得的結(jié)果加以對照。四、編寫說明書：1、設(shè)計題目（包括設(shè)計條件和要求）；2、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及設(shè)計方案的確定，原始數(shù)據(jù)；3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)綜合；4、列出必要的計算

4、公式，寫出圖解法的向量方程，寫出解析法的數(shù)學(xué)模型，計算流程和計算程序，打印結(jié)果；5、分析討論。（二）設(shè)計題目及設(shè)計思路一、設(shè)計題目偏置直動滾子從動桿盤型凸輪機(jī)構(gòu)工作要求當(dāng)凸輪逆時針轉(zhuǎn)過140º時，從動件上升50mm；當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過20º時，從動件停歇不動；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)100º時，從動件返回原處。已知凸輪以等角速度=10rad/s轉(zhuǎn)動，工作要求機(jī)構(gòu)為柔性沖擊。凸輪機(jī)構(gòu)以等角速度逆時針方向旋轉(zhuǎn)，推桿軸線在凸輪回轉(zhuǎn)中心右側(cè)，偏距e=20mm。二、設(shè)計思路1、要求從動件作往復(fù)移動，因此可選擇偏置直動滾子從動件盤型凸輪機(jī)構(gòu)。2、根據(jù)工作要求選擇從動件的運(yùn)動規(guī)律。為了保證機(jī)構(gòu)為

5、柔性沖擊，從動件推程和回程可分別選用等加速等減速運(yùn)動規(guī)律和簡諧運(yùn)動規(guī)律。推程運(yùn)動角=140º，回程運(yùn)動角= 100º，停歇角s=20º。3、根據(jù)滾子的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度等條件，滾子半徑r=10mm。4、根據(jù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)空間，選基圓半徑r=60mm。5、進(jìn)行計算機(jī)輔助設(shè)計。為保證機(jī)構(gòu)有良好的受力狀況，推程許用壓力角=38º，回程許用壓力角=70º，設(shè)計過程中要保證推程=38º，回程=70º，為保證機(jī)構(gòu)不產(chǎn)生運(yùn)動失真和避免凸輪廓線應(yīng)力集中，取凸輪實(shí)際廓線的許用曲率半徑=3mm，設(shè)計過程中要保證凸輪理論廓線外凸部分的曲率半徑+r=3+8=1

6、1mm。（三）凸輪基圓半徑及滾子尺寸的確定一、確定凸輪基園半徑 由尖端移動從動件凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的表達(dá)式可知r0同的關(guān)系為 如果升程過程中，限制最大壓力角max38º，此時對應(yīng)的基圓半徑即為最小基圓半徑r。 假設(shè)機(jī)構(gòu)在max位置是對應(yīng)的從動件位移為sp，類速度為，那么r0min的表達(dá)式為 在應(yīng)用上式計算r0min時，要精確求解到p值有時較為困難，為此可用經(jīng)驗值近似替代p，如從動件作等加等減速運(yùn)動、簡諧運(yùn)動時均可取p為0.4處的值（為凸輪 推升程運(yùn)動角）。再按上述計算出的r0min作為初值，然后校核各位置的壓力角是否滿足的要求，否則應(yīng)加大r再重新校核。在此，取r =60mm。二、滾子半徑

7、r的選擇我們用1表示凸輪工作廓線的曲率半徑,用表示理論廓線的曲率半徑.所以有1=±r1;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r1；另一方面，滾子的尺寸還受其強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)的限制，不能太小，通常我們?nèi)L子半徑；r1=（0.1 0.5）* r0依題意，原始數(shù)據(jù)如下：1、已知量：（未標(biāo)明的單位為mm）d1=150° 推程運(yùn)動結(jié)束的凸輪總轉(zhuǎn)角，其中(d1- d0)為推程角01d2=160° 遠(yuǎn)休止運(yùn)動結(jié)束時總轉(zhuǎn)角，其中(d2-d1)為遠(yuǎn)程休止角02d3=280° 回程運(yùn)動結(jié)束的凸輪總轉(zhuǎn)角，其中(d3- d2)為回程角03d4=360° 遠(yuǎn)

8、休止運(yùn)動結(jié)束總轉(zhuǎn)角，其中(d4-d3)為遠(yuǎn)程休止角04e=20mm 偏距20mm h=70mm 推桿的行程70mmw=10 rad / s 此處設(shè)凸輪角速度為10 rad / sr0 =60mm此處設(shè)凸輪基園半徑60mmrr=10mm 此處設(shè)滾子半徑為10mm2、設(shè)計所求量：S： 偏置直動滾子從動桿的角位移V： 偏置直動滾子從動桿的角速度a： 偏置直動滾子從動桿的角加速度 以凸輪的中心為原點(diǎn)，豎直和水平方向分別為x,y軸，建立平面直角坐標(biāo)系如圖（四）從動桿的運(yùn)動規(guī)律及凸輪輪廓線方程 從動桿運(yùn)動規(guī)律：推程過程：0°d150°遠(yuǎn)休止過程：150°d160°偏

9、置桿角位移s= h偏置桿角速度：v=0偏置桿角加速度：a= 0在推程和遠(yuǎn)休止過程中凸輪的理論輪廓軌跡： x=( s0 +s)sin-esin y=( s0 +s)cos-ecos其中e為偏距，s0=r02-e2回程過程：160°d280°近休止過程：280°d360°偏置桿角位移：s=0偏置桿角速度：v=0偏置桿角加速度：a= 0在回程和近休止過程中凸輪輪廓軌跡： x=( s +s)sin-ecos y=( s +s)cos-esin其中e為偏距，s0=r2-ey 為凸輪輪廓的軌跡的y坐標(biāo)點(diǎn)（五）計算程序框圖開始讀入數(shù)據(jù)h，rb，rr，a，s，rb，e=

10、0？選擇推程類型，調(diào)用子程序計算s，v，a，ds/d，d2s/d2?+s?s=0v=0a=0+ss=0v=0a=0選擇回程類型，調(diào)用子程序計算s，v，a，ds/d，d2s/d2計算壓力角YNYNYN123修正基圓rb=rb+rb修正基圓rb=rb+rb+s?YNNNYY轉(zhuǎn)下頁續(xù)前頁123求x，y求x/，y/計算理論廓線曲率半徑<0?NYa+rr?YN打印s，v，a，x，y，x，y360º?=+5º結(jié)束YN輸入?yún)?shù)：h （從動件行程） r （凸輪基圓半徑） r （滾子半徑） （推程許用壓力角） （回程許用壓力角） （凸輪實(shí)際廓線的曲率半徑） （凸輪旋轉(zhuǎn)角速度） （推程運(yùn)動角） （遠(yuǎn)休止角）s （回程運(yùn)動角） r （基圓修正量） e （機(jī)構(gòu)偏心距）輸出參數(shù)：S （從動件位移）V （從動件運(yùn)動速度）A （從動件運(yùn)動加速度） （機(jī)構(gòu)壓力角） （理論廓線曲率半徑）（x，y） （理論輪廓坐標(biāo)）（x' ，y'） （實(shí)際輪廓