哈工大機(jī)械原理大作業(yè)凸輪機(jī)構(gòu)第四題

1、Harbin Institute of Technology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) 姓 名： 李清蔚 學(xué) 號： 1140810304 班 級： 1408103 指導(dǎo)教師： 林 琳 一.設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，其原始參數(shù)見表1表一： 凸輪機(jī)構(gòu)原始參數(shù)升程（mm)升程運(yùn)動角（º）升程運(yùn)動規(guī)律升程許用壓力角（º）回程運(yùn)動角（º）回程運(yùn)動規(guī)律回程許用壓力角（º）遠(yuǎn)休止角（º）近休止角（º）4090等加等減速30504-5-6-7多項(xiàng)式60100120二.凸輪推桿運(yùn)動規(guī)律（1） 推程運(yùn)動規(guī)律（

2、等加速等減速運(yùn)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(yùn)動規(guī)律（4-5-6-7多項(xiàng)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(yùn)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(yùn)動方程，運(yùn)用Matlab模擬將凸輪的運(yùn)動曲線以及凸輪形狀表現(xiàn)出來。代碼見報告的結(jié)尾。1、程序流程框圖開始輸入凸輪推程回程的運(yùn)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(jié)束輸出凸輪的構(gòu)件形狀2、運(yùn)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(chǔ)，可分別作出三條限制線（推程許用壓力角的切界限D(zhuǎn)tdt,回程許用壓力角的限制線Dt'dt'，起始點(diǎn)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(yīng)的偏距e,在其下方選擇一合適點(diǎn)，即可滿足壓力角的限制條件。得圖如下：得最小基圓對應(yīng)的坐標(biāo)位置O點(diǎn)坐標(biāo)大約為（13，-50）經(jīng)計(jì)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(zhuǎn)向及推桿偏置，令N1=1凸輪逆時針轉(zhuǎn)；N2=1偏距為正。壓力角數(shù)學(xué)模型：=tan-1|dsd-

4、N1N2e|s+r02-e2曲率半徑數(shù)學(xué)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(shí)際廓線理論廓線數(shù)學(xué)模型：凸輪實(shí)際廓線坐標(biāo)方程式：其中R0為確定的滾子半徑，令R0=15mm利用Matlab程序?qū)懗鐾馆喌睦碚摾€和實(shí)際廓線以及基圓、偏距圓的曲線方程，并且進(jìn)行模擬 ，可以得出如下凸輪圖像： *附頁相關(guān)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(yuǎn)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(yùn)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(diǎn)坐標(biāo)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(jì)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(yuǎn)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(zhuǎn)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(shí)際輪廓線xo=13;yo=-50; %題目2鉸鏈O點(diǎn)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(yuǎn)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(yùn)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