机械原理大作业——凸轮机构运动分析 (2)

1、机械原理大作业凸轮机构的设计 1120200721 苏洋Harbin Institute of Technology机械原理大作业凸轮机构的设计课程名称： 机械原理 院 系： 能源科学与工程学院 班 级： xxx 完 成 者： xxx 学 号： xxx 题 号： 19 任课教师： xxx 哈尔滨工业大学一、 设计的参数要求对于以下凸轮机构示意图，下表为设计的参数要求序号升程（mm）升程运动角（）升程运动规律升程许用压力角（）回程运动角（）回程运动规律回程许用压力角（）远休止角（）近休止角（）1911090等加等减速4080余弦加速度7080110二、确定凸轮推杆升程110mm，回程运动方程，并

2、绘制推杆位移、速度、加速度线图。（设定=1rad/s）等加等减速运动规律推程当002时s=2h(0)2v=4hw102a=4hw1202当020时s=h-2h02(0-)2v=4hw102(0-)a=-4hw1202余弦加速度运动规律回程当0+s 0+s+0时s=h21+cos0-(0+s)v=-hw120sin0-(0+s)a=-2hw12202cos0-(0+s)基于Matlab R2012b的编程syms s1 s2 s3 h fi fi0 v1 v2 v3 w1 a1 a2 a3 fis fis1fi0=90;h=110/1000;fis=80;fis1=110;fi01=(360-(

3、fi0+fis+fis1)/180*pi;prompt=输入w：;%设置提示字符串name=Enter trapeaia Data;%设置标题numlines=1;%指定输入数据的行数defAns=1;%设定默认值Resize=on;%设定对话框尺寸可调节answer=inputdlg(prompt,name,numlines,defAns,on);%创建输入对话框w1=str2num(answer1);fi1=0:1/180*pi:fi0/2/180*pi;fi2=fi0/2/180*pi:1/180*pi:fi0/180*pi;fi3=fi0/180*pi:1/180*pi:(fi0+fi

4、s)/180*pi;fi4=(fi0+fis)/180*pi:1/180*pi:(360-fis1)/180*pi;fi5=(360-fis1)/180*pi:1/180*pi:360/180*pi;fi0=fi0/180*pi;fis=fis/180*pi;fis1=fis1/180*pi;s1=2*h*(fi1/fi0).2v1=4*h*w1/(fi02)*fi1a1=4*h*w12/(fi02)s2=h-2*h/(fi02)*(fi0-fi2).2v2=4*h*w1/(fi02)*(fi0-fi2)a2=-4*h*w1/(fi02)s3=h/2*(1+cos(pi/fi01*(fi4-(

5、fi0+fis)v3=-pi*h*w1/2/fi01*sin(pi/fi01*(fi4-(fi0+fis)a3=-pi2*h*w12/2/(fi012)*cos(pi/fi01*(fi4-(fi0+fis)figureh1=plot(fi1,s1,fi2,s2,fi3,h,fi4,s3,fi5,0);title(线位移图);xlabel(rad);ylabel(S(m);set(h1,color,1 0 0,linewidth,2);hold onfigureh2=plot(fi1,v1,fi2,v2,fi3,0,fi4,v3,fi5,0)title(速度图)xlabel(rad)ylabel

6、(v(m/s)set(h2,color,1 0 1,linewidth,2);hold onfigureh3=plot(fi1,a1,fi2,a2,fi3,0,fi4,a3,fi5,0)title(加速度图)xlabel(rad)ylabel(a(m/s2)set(h3,color,1 0.5 0,linewidth,2);hold on三、绘制凸轮机构的dsd-s线图dsd=dsdtdtd=v1w基于Matlab R2012b的编程syms s1 s2 s3 h fi fi0 v1 v2 v3 w1 a1 a2 a3 fis fis1fi0=90;h=110/1000;fis=80;fis1

7、=110;fi01=(360-(fi0+fis+fis1)/180*pi;prompt=输入w：;%设置提示字符串name=Enter trapeaia Data;%设置标题numlines=1;%指定输入数据的行数defAns=1;%设定默认值Resize=on;%设定对话框尺寸可调节answer=inputdlg(prompt,name,numlines,defAns,on);%创建输入对话框w1=str2num(answer1);fi1=0:1/180*pi:fi0/2/180*pi;fi2=fi0/2/180*pi:1/180*pi:fi0/180*pi;fi3=fi0/180*pi:

8、1/180*pi:(fi0+fis)/180*pi;fi4=(fi0+fis)/180*pi:1/180*pi:(360-fis1)/180*pi;fi5=(360-fis1)/180*pi:1/180*pi:360/180*pi;fi0=fi0/180*pi;fis=fis/180*pi;fis1=fis1/180*pi;s1=2*h*(fi1/fi0).2v1=4*h*w1/(fi02)*fi1s2=h-2*h/(fi02)*(fi0-fi2).2v2=4*h*w1/(fi02)*(fi0-fi2)s3=h/2*(1+cos(pi/fi01*(fi4-(fi0+fis)v3=-pi*h*w

9、1/2/fi01*sin(pi/fi01*(fi4-(fi0+fis)figureh4=plot(v1/w1,s1,v2/w1,s2,0/w1,h,v3/w1,s3,0/w1,0)title(ds/d-s 图 );xlabel(ds/d);ylabel(s);set(h4,color,1 0.1 0.2,linewidth,2);为方便之后的作图方便，在程序最后加上axis(-0.4,0.4,-0.3,0.2)显示更广的范围，图像变为四确定凸轮基圆半径和偏距确定凸轮轴心的公共许用区域，推程许用压力角为40，黑线和右端曲线相切并与横轴夹角为40；黄线与纵轴夹角40且过原点。回程许用压力角为70，

10、蓝色直线与左侧曲线相切并与纵轴夹角度为70。使用windows画图软件画出切线，由上图，凸轮轴心必须位于所有直线下方交集，根据图像，可以选取轴心坐标（0.03，-0.08）所以基圆半径为r=85.4mm偏距e=30mm绘制凸轮轮廓曲线。理论轮廓曲线syms s1 s2 s3 s4 s5 fi fi0 fis fis1fi0=90/180*pi;h=110/1000;fis=80/180*pi;fis1=110/180*pi;fi01=2*pi-(fi0+fis+fis1);fi1=0:1/180*pi:fi0/2;fi2=fi0/2:1/180*pi:fi0;fi3=fi0:1/180*pi:

11、(fi0+fis);fi4=(fi0+fis):1/180*pi:(2*pi-fis1);fi5=(2*pi-fis1):1/180*pi:2*pi;s1=2*h*(fi1/fi0).2;s2=h-2*h/(fi02)*(fi0-fi2).2;s3=h;s4=h/2*(1+cos(pi/fi01*(fi4-(fi0+fis);s5=0;s0=84.5/1000;e=30/1000;x1=(s0+s1).*sin(fi1)-e.*cos(fi1);x2=(s0+s2).*sin(fi2)-e.*cos(fi2);x3=(s0+s3).*sin(fi3)-e.*cos(fi3);x4=(s0+s4

12、).*sin(fi4)-e.*cos(fi4);x5=(s0+s5).*sin(fi5)-e.*cos(fi5);y1=(s0+s1).*cos(fi1)+e.*sin(fi1);y2=(s0+s2).*cos(fi2)+e.*sin(fi2);y3=(s0+s3).*cos(fi3)+e.*sin(fi3);y4=(s0+s4).*cos(fi4)+e.*sin(fi4);y5=(s0+s5).*cos(fi5)+e.*sin(fi5);h1=plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,x5,y5);xlabel(x/m);ylabel(y/m);title(理论轮廓曲线);s

13、et(h1,color,1 0 1,linewidth,2)绘制凸轮轮廓曲线。由以上轮廓我们可以知道，滚子半径可以选取的范围很大，不妨去滚子半径选取为10mm进行实际轮廓线的绘制。则凸轮的工作轮廓方程为：X=x10 (dy/d)/(dx/d)2+(dy/d)2 )Y=y30 (dx/d)/(dx/d)2+(dy/d)2 )syms s1 s2 s3 s4 s5 fi fi0 fis fis1 fi1 fi2 fi3 fi4 fi5fi0=90/180*pi;h=110/1000;fis=80/180*pi;fis1=110/180*pi;fi01=2*pi-(fi0+fis+fis1);R=1

14、0/1000;s1=2*h*(fi1/fi0).2;s2=h-2*h/(fi02)*(fi0-fi2).2s3=h;s4=h/2*(1+cos(pi/fi01*(fi4-(fi0+fis)s5=0;s0=85.4/1000;e=30/1000;x1=(s0+s1).*cos(fi1)+e.*sin(fi1);x2=(s0+s2).*cos(fi2)+e.*sin(fi2);x3=(s0+s3).*cos(fi3)+e.*sin(fi3);x4=(s0+s4).*cos(fi4)+e.*sin(fi4);x5=(s0+s5).*cos(fi5)+e.*sin(fi5);y1=(s0+s1).*s

15、in(fi1)-e.*cos(fi1);y2=(s0+s2).*sin(fi2)-e.*cos(fi2);y3=(s0+s3).*sin(fi3)-e.*cos(fi3);y4=(s0+s4).*sin(fi4)-e.*cos(fi4);y5=(s0+s5).*sin(fi5)-e.*cos(fi5);dy1=diff(y1,fi1,1);dy2=diff(y2,fi2,1);dy3=diff(y3,fi3,1);dy4=diff(y4,fi4,1);dy5=diff(y5,fi5,1);dx1=diff(x1,fi1,1);dx2=diff(x2,fi2,1);dx3=diff(x3,fi3

16、,1);dx4=diff(x4,fi4,1);dx5=diff(x5,fi5,1);X1=x1-R*dy1/(dx1)2+(dy1)2)(1/2);X2=x2-R*dy2/(dx2)2+(dy2)2)(1/2);X3=x3-R*dy3/(dx3)2+(dy3)2)(1/2);X4=x4-R*dy4/(dx4)2+(dy4)2)(1/2);X5=x5-R*dy5/(dx5)2+(dy5)2)(1/2);Y1=y1+R*dx1/(dx1)2+(dy1)2)(1/2);Y2=y2+R*dx2/(dx2)2+(dy2)2)(1/2);Y3=y3+R*dx3/(dx3)2+(dy3)2)(1/2);Y4

17、=y4+R*dx4/(dx4)2+(dy4)2)(1/2);Y5=y5+R*dx5/(dx5)2+(dy5)2)(1/2);%绘制内包络线%ezplot(X1,Y1,0,fi0/2); hold onezplot(X2,Y2,fi0/2,fi0);hold onezplot(X3,Y3,fi0,fi0+fis);hold onezplot(X4,Y4,(fi0+fis),(2*pi-fis1);hold onezplot(X5,Y5,(2*pi-fis1),2*pi);hold on%外包络线%X1=x1+R*dy1/(dx1)2+(dy1)2)(1/2);X2=x2+R*dy2/(dx2)2+(dy2)2)(1/2);X3=x3+R*dy3/(dx3)2+(dy3)2)(1/2);X4=x4+R*dy4/(dx4)2+(dy4)2)(1/2);X5=x5+R*dy5/(dx5)2+(dy5)2)(1/2);Y1=y1-R*dx1/(dx1)2+(dy1)2)(1/2);Y2=y2-R*dx2/(dx2)2+(dy2)2)(1/2);Y3=y3-R*dx3/(dx3)2