哈工大機(jī)械原理大作業(yè)2資料

1、機(jī)械原理大作業(yè)二課程名稱： 機(jī)械原理 設(shè)計題目： 凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 班 級： 設(shè) 計 者： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 林琳 劉福利 設(shè)計時間： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)一、 設(shè)計題目(1) 凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：(2)凸輪機(jī)構(gòu)的原始參數(shù)序號升程升程運(yùn)動角升程運(yùn)動規(guī)律升程許用壓力角回程運(yùn)動角回程運(yùn)動規(guī)律回程許用壓力角遠(yuǎn)休止角近休止角1490°120°余弦加速度35°90°3-4-5多項式65°80°70°(1) 推桿升程、回程運(yùn)動方程如下：A.推桿升程方程：設(shè)為升程位移為： 升程速度為： 升程加速度為： B.推桿回程方程：回

2、程位移為： 回程速度為： 回程加速度為： 其中： (2) 利用Matlab繪制推桿位移、速度、加速度線圖A. 推桿位移線圖clcclearx1=linspace(0,2*pi/3,300);x2=linspace(2*pi/3,10*pi/9,300);x3=linspace(10*pi/9,29*pi/18,300);x4=linspace(29*pi/18,2*pi,300);T1=(x3-10*pi/9)/(pi/2);s1=45*(1-cos(1.5*x1)s2=90;s3=90*(1-(10*T1.3-15*T1.4+6*T1.5);s4=0;plot(x1,s1,'r

3、9;,x2,s2,'r',x3,s3,'r',x4,s4,'r') xlabel('角度/rad');ylabel('位移s/mm')title('推桿位移線圖')gridaxis(0,7,-10,100)得到推桿位移線圖：B.推桿速度線圖clcclearx1=linspace(0,2*pi/3,300);x2=linspace(2*pi/3,10*pi/9,300);x3=linspace(10*pi/9,29*pi/18,300);x4=linspace(29*pi/18,2*pi,300);T

4、1=(x3-10*pi/9)/(pi/2);v1=67.5*1*sin(1.5*x1);v2=0;v3=-30*90*1*T1.2/(pi/2).*(1-2*T1+T1.2);v4=0;plot(x1,v1,'r',x2,v2,'r',x3,v3,'r',x4,v4,'r')xlabel('角度/rad');ylabel('速度v/(mm/s)')title('推桿速度線圖')Grid得到推桿速度線圖：C.推桿加速度線圖clcclearx1=linspace(0,2*pi/3,300

5、);x2=linspace(2*pi/3,10*pi/9,300);x3=linspace(10*pi/9,29*pi/18,300);x4=linspace(29*pi/18,2*pi,300);T1=(x3-10*pi/9)/(pi/2);a1=101.25*1.2.*cos(1.5*x1);a2=0;a3=-60.*90.*T1./(pi/2).2).*(1-3*T1+2*T1.2);a4=0;plot(x1,a1,'r',x2,a2,'r',x3,a3,'r',x4,a4,'r')xlabel('角度/rad

6、9;);ylabel('加速度a/')title('推桿加速度線圖')Grid得到推桿加速度線圖：三、凸輪機(jī)構(gòu)的ds/d-s線圖，并依次確定凸輪的基圓半徑和偏距.1、凸輪機(jī)構(gòu)的ds/d-s線圖：x1=linspace(0,2*pi/3,300);x2=linspace(2*pi/3,10*pi/9,300);x3=linspace(10*pi/9,29*pi/18,300);x4=linspace(29*pi/18,2*pi,300);T1=(x3-10*pi/9)/(pi/2);s1=45*(1-cos(1.5*x1)s2=90;s3=90*(1-(10*T1

7、.3-15*T1.4+6*T1.5);s4=0;v1=67.5*1*sin(1.5*x1);v2=0;v3=-30*90*1*T1.2/(pi/2).*(1-2*T1+T1.2);v4=0;plot(v1,s1,'r',v2,s2,'r',v3,s3,'r',v4,s4,'r')xlabel('ds/d');ylabel('(位移s/mm)')title('ds/ds曲線')gridaxis(-120,80,-10,100)得到ds/ds曲線：2、確定凸輪的基圓半徑和偏距：在線圖中，

8、右側(cè)曲線為升程階段的類速度-位移圖，作直線Dtdt與其相切，且與位移軸正方向呈夾角1=350, 故該直線斜率：通過編程求其角度。% 求升程切點(diǎn)位置轉(zhuǎn)角f=sym('tan(55/180*pi)*3*cos(3*k/2)-2*sin(3*k/2)=0');k=solve(f);pretty(k);x=67.5*sin(3*k)/2);y=45*(1-cos(3/2*k);求的轉(zhuǎn)角近似值k= 0.7560（rad）進(jìn)而求的切點(diǎn)坐標(biāo)（x,y）=( 61.1625，25.9633 )左側(cè)曲線為回程階段的類速度-位移圖，作直線Dtdt與其相切，它與位移軸正方向的夾角為2=65, 故該直線

9、斜率tan（-25)°令則。通過編程求其角度。% 求回程切點(diǎn)位置轉(zhuǎn)角f=sym('tan(25/180*pi)*2/pi*(2-6*(2*k/pi-20/9)+4*(2*k/pi-20/9)2)+(2*k/pi-20/9)-2*(2*k/pi-20/9)2+(2*k/pi-20/9)3)=0');k=solve(f);pretty(k);x=-90*2/pi*(10*3*(2*k/pi-20/9).2-15*4*(2*k/pi-20/9).3+6*5*(2*k/pi-20/9).4);y=90*(1-(10*(2*k/pi-20/9).3-15*(2*k/pi-20/

10、9).4+6*(2*k/pi-20/9).5);求得轉(zhuǎn)角近似值k=4.5627,切點(diǎn)為（-80.7164,16.8313）因此：直線Dtdt： y -25.9633 =tan(55/180*pi)*(x-61.1625); 直線Dtdt: y-16.8313=-tan(25/180*pi)*(x+80.7164);又因為，在從動件推程起始點(diǎn)，s=0，且時，有，為保證此時的，作直線與縱坐標(biāo)交角為，凸輪軸心只能在線上或在其左下方選取。易求直線：y=-tan(55/180*pi)*x;編程如下：x1=linspace(0,2*pi/3,300);x2=linspace(2*pi/3,10*pi/9,

11、300);x3=linspace(10*pi/9,29*pi/18,300);x4=linspace(29*pi/18,2*pi,300);T1=(x3-10*pi/9)/(pi/2);s1=45*(1-cos(1.5*x1)s2=90;s3=90*(1-(10*T1.3-15*T1.4+6*T1.5);s4=0;v1=67.5*1*sin(1.5*x1);v2=0;v3=-30*90*1*T1.2/(pi/2).*(1-2*T1+T1.2);v4=0;plot(v1,s1,'r',v2,s2,'r',v3,s3,'r',v4,s4,'r

12、')xlabel('ds/d');ylabel('(位移s/mm)')title('ds/ds曲線')gridaxis(-120,80,-10,100)hold onx=linspace(-120,80,300);x1=linspace(0,80,300);y1=tan(55/180*pi)*(x-61.1625)+25.9633;y2=-tan(25/180*pi)*(x+80.7164)+16.8313;y3=-tan(55/180*pi)*x1;plot(x,y1,'g',x,y2,'g',x1,y3

13、,'g')axis(-120,80,-100,120)hold onplot(25,-75,'*r')gridaxis equal在軸心公共許用區(qū)內(nèi)取軸心位置，能夠滿足壓力角要求，由于三條直線近似交于一點(diǎn)，現(xiàn)取直線Dtdt 與直線Dtdt的交點(diǎn)為軸心位置，通過解二元一次方組:可以求得:最小基圓對應(yīng)的軸心坐標(biāo)大致為（21.4196，-30.7955）為方便可?。浩鄀=20mm, ，。下圖紅點(diǎn)所在位置即設(shè)為軸心位置。四、滾子半徑的確定及凸輪理論輪廓和實(shí)際輪廓的繪制.小滾子半徑的確定的MATLAB程序：%確定最小曲率半徑clcclearv=;syms x1 x2 x

14、3 x4 x5s0=75;e=20;s1=45*(1-cos(1.5*x1);t1=(s1+s0).*cos(x1)-e*sin(x1);y1=(s0+s1).*sin(x1)-e*cos(x1);tx1=diff(t1,x1);txx1=diff(t1,x1,2);yx1=diff(y1,x1);yxx1=diff(y1,x1,2);for xx1=0:(pi/100):(2*pi/3); k1=subs(abs(tx1*yxx1-txx1*yx1)/(tx12+yx12)1.5),x1,xx1); v=v,1/k1;ends2=90;t2=(s2+s0).*cos(x2)-e*sin(x2

15、);y2=(s0+s2).*sin(x2)-e*cos(x2);tx2=diff(t2,x2);txx2=diff(t2,x2,2);yx2=diff(y2,x2);yxx2=diff(y2,x2,2);for xx2=(2*pi/3):(pi/100):(10*pi/9); k2=subs(abs(tx2*yxx2-txx2*yx2)/(tx22+yx22)1.5),x2,xx2); v=v,1/k2;endT1=(x3-10*pi/9)/(pi/2);s3=90*(1-(10*T1.3-15*T1.4+6*T1.5);t3=(s3+s0).*cos(x3)-e*sin(x3);y3=(s0

16、+s3).*sin(x3)-e*cos(x3);tx3=diff(t3,x3);txx3=diff(t3,x3,2);yx3=diff(y3,x3);yxx3=diff(y3,x3,2);for xx3=(10*pi/9):(pi/100):(29*pi/18); k3=subs(abs(tx3*yxx3-txx3*yx3)/(tx32+yx32)1.5),x3,xx3); v=v,1/k3;ends4=0;t4=(s4+s0).*cos(x4)-e*sin(x4);y4=(s0+s4).*sin(x4)-e*cos(x4);tx4=diff(t4,x4);txx4=diff(t4,x4,2)

17、;yx4=diff(y4,x4);yxx4=diff(y4,x4,2);for xx4=(29*pi/18):(pi/100):(2*pi); k4=subs(abs(tx4*yxx4-txx4*yx4)/(tx42+yx42)1.5),x4,xx4); v=v,1/k4;endmin(v)運(yùn)行程序得：。即，又對重載凸輪，可取，不妨最終設(shè)定滾子半徑為12mm，這時滾子與凸輪間接觸應(yīng)力最小，可提高凸輪壽命。凸輪輪廓線繪制的MATLAB程序：clcclearh=90;w=1;e=20;rr=12;s0=75;q=120*pi/180;qs=200*pi/180;q1=290*pi/180;for

18、i=1:1:120 qq(i)=i*pi/180.0; s1=h/2.*(1-cos(pi/q*qq(i); v1=pi*h*w/(2*q)*sin(pi/q*qq(i);x(i)=(s0+s1)*sin(qq(i)+e*cos(qq(i);y(i)=(s0+s1)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i); a(i)=(s0+s1)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i)+v1/w*sin(qq(i);b(i)=-(s0+s1)*sin(qq(i)-e*cos(qq(i)+v1/w*cos(qq(i); xx(i)=x(i)+rr*b(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b(i)*b(

19、i);yy(i)=y(i)-rr*a(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b(i)*b(i);end for i=120:1:200 qq(i)=i*pi/180; s2=h;v2=0;x(i)=(s0+s2)*sin(qq(i)+e*cos(qq(i);y(i)=(s0+s2)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i);a(i)=(s0+s2)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i)+v2/w*sin(qq(i);b(i)=-(s0+s2)*sin(qq(i)-e*cos(qq(i)+v2/w*cos(qq(i); xx(i)=x(i)+rr*b(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b

20、(i)*b(i);yy(i)=y(i)-rr*a(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b(i)*b(i);end for i=201:1:290 qq(i)=i*pi/180; T2=(qq(i)-qs)/pi*2; s3=h.*(1-(10*T2.3-15*T2.4+6*T2.5);v=-30*h*w/pi*2.*T2.2.*(1-2*T2+T2.2);v3=-w*h/(q1-qs);x(i)=(s0+s3)*sin(qq(i)+e*cos(qq(i);y(i)=(s0+s3)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i);a(i)=(s0+s3)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i)+

21、v3/w*sin(qq(i);b(i)=-(s0+s3)*sin(qq(i)-e*cos(qq(i)+v3/w*cos(qq(i);xx(i)=x(i)+rr*b(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b(i)*b(i);yy(i)=y(i)-rr*a(i)/sqrt(a(i)*a(i)+b(i)*b(i);endfor i=291:1:360 qq(i)=i*pi/180;x(i)=(s0+0)*sin(qq(i)+e*cos(qq(i);y(i)=(s0+0)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i);a(i)=(s0+0)*cos(qq(i)-e*sin(qq(i);b(i)=-(s0+0)*sin(qq(i)-e*c