哈工大机械原理大作业

1、Harbin Institute of Technology机械原理大作业二1. 设计题目 如右图所示直动从动件盘形凸轮机构，选择一组凸轮机构的原始参数，据 此设计该凸轮机构。 1.1凸轮机构运动简图图（一）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（）108090等加等减速4080等减等加速70100901.2凸轮机构原始参数 二. 凸轮推杆升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图 %t表示转角 s表示位移 t=0:0.01:pi/4 %升程阶段 s=2*80*(2*t/pi).2; hold on pl

2、ot(t,s); t=pi/4:0.01:pi/2; s=80-1280*(pi/2-t).2/pi/pi; hold on plot(t,s); t=(pi/2):0.01:(19*pi/18); %远休止阶段 s=80; hold on plot(t,s); t=(19*pi/18):0.01:(23*pi/18); %回程阶段 s=80-2*80/(4*pi/9)/(4*pi/9)*(t-19*pi/18).2; hold on plot(t,s); t=(23*pi/18):0.01:(27*pi/18); s=810/pi/pi*(27*pi/18-t).2; hold on plo

3、t(t,s); t=(27*pi/18):0.01:(2*pi); %近休止阶段 s=0; hold on plot(t,s); grid on hold off 位移图% t表示转角，令1=1 t=0:0.01:pi/4 %升程阶段 v=1280/pi/pi*t; hold on plot(t,v); t=pi/4:0.01:pi/2; v=1280/pi/pi*(pi/2-t); hold on plot(t,v); t=(pi/2):0.01:(19*pi/18); %远休止阶段 v=0; hold on plot(t,v); t=(19*pi/18):0.01:(23*pi/18);

4、%回程阶段 v=-1620/pi/pi*(t-19*pi/18); hold on plot(t,v); t=(23*pi/18):0.01:(27*pi/18); v=-1620/pi/pi*(27*pi/18-t); hold on plot(t,v); t=(27*pi/18):0.01:(2*pi); %近休止阶段 v=0; hold on plot(t,v); 速度图 %令1=1 t=0:0.01:pi/4; %升程阶段 a=1280/pi/pi; hold on plot(t,a); t=pi/4:0.01:pi/2; a=-1280/pi/pi; hold on plot(t,a

5、); t=(pi/2):0.01:(19*pi/18); %远休止阶段 a=0; hold on plot(t,a); t=(19*pi/18):0.01:(23*pi/18); %回程阶段 a=-1620/pi/pi; hold on plot(t,a); t=(23*pi/18):0.01:(27*pi/18); a=1620/pi/pi; hold on plot(t,a); t=(27*pi/18):0.01:(2*pi); %近休止阶段 a=0; hold on plot(t,a); 加速度图 三. 绘制凸轮机构的 ds /d-s 线图 %t表示转角，x横坐标表示ds/dt,y纵坐标

6、表示位移s t=0:0.01:pi/4; %升程阶段 x=1280/pi/pi*t; y=2*80*(2*t/pi).2; hold on plot(x,y,'-r'); t=pi/4:0.01:pi/2; x=1280/pi/pi*(pi/2-t); y=80-640*(pi/2-t).2/pi/pi; hold on plot(x,y,'-r'); t=(pi/2):0.01:(19*pi/18); %远休止阶段 x=0; y=80; hold on plot(x,y,'-r'); %回程阶段 t=(19*pi/18):0.01:(23*pi

7、/18); x=-1620/pi/pi*(t-19*pi/18); y=80-2*80/(4*pi/9)/(4*pi/9)*(t-19*pi/18).2; hold on plot(x,y,'-r'); t=(23*pi/18):0.01:(27*pi/18); x=1620/pi/pi*(t-27*pi/18); y=810/pi/pi*(27*pi/18-t).2; hold on plot(x,y,'-r'); t=(27*pi/18):0.01:(2*pi); %近休止阶段 x=0; y=0; hold on plot(x,y,'-r')

8、; grid on ds /d-s 线图 四.按许用压力角确定凸轮基圆半径和偏距 1. 求切点转角 (1)在图-4中，右侧曲线为升程阶段的类速度-位移图，作直线Dtdt与其相切，且位移轴正 方向呈夹角 1 =400 ,则切点处的斜率与直线 Dt dt 的斜率相等。经计算在右侧升程曲线上没 有斜率相同的切点，故转角取最右点t=/4。带入计算式: %升程阶段t=0:0.01:pi/4;x=1280/pi/pi*t;y=2*80*(2*t/pi).2; 可求的切点坐标(x,y)=(101.8592，40) (2)在图-4中，左侧曲线为回程阶段的类速度-位移图，作直线Dtdt 与其相切，且位移轴正 方

9、向呈夹角 1 =700 ,则切点处的斜率与直线Dtdt 的斜率相等，因为k Dtdt =tan200 ,左侧曲线斜 率可以表示为 k=tan160. %回程阶段 t=(19*pi/18):0.01:(23*pi/18); x=-1620/pi/pi*(t-19*pi/18);y=80-2*80/(4*pi/9)/(4*pi/9)*(t-19*pi/18).2; t=(23*pi/18):0.01:(27*pi/18); x=1620/pi/pi*(t-27*pi/18); y=810/pi/pi*(27*pi/18-t).2; y 对x 求导可得切点转角t=27/18+tan160. 带入上式

10、可求的切点坐标(x,y)=(-59.8028，10.8832) 2. 确定直线方程 直线Dtdt :y=tan /3 *x -273 直线Dtdt: y=tan160 *x-22.7 3. 绘图确定基圆半径和偏距 编码:% 直线Dtdt x=-230:1:200; y=tan(pi/3)*x-273; hold on plot(x,y); % 直线Dtdt x=-180:1:200; y=-tan(pi/9)*x-22.7; hold on plot(x,y); t=0:0.01:pi/4; %升程阶段 x=1280/pi/pi*t; y=2*80*(2*t/pi).2; hold on pl

11、ot(x,y,'-r'); t=pi/4:0.01:pi/2; x=1280/pi/pi*(pi/2-t); y=80-640*(pi/2-t).2/pi/pi; hold on plot(x,y,'-r'); t=(pi/2):0.01:(19*pi/18); %远休止阶段 x=0; y=80; hold on plot(x,y,'-r'); %回程阶段 t=(19*pi/18):0.01:(23*pi/18); x=-1620/pi/pi*(t-19*pi/18); y=80-2*80/(4*pi/9)/(4*pi/9)*(t-19*pi/1

12、8).2; hold on plot(x,y,'-r'); t=(23*pi/18):0.01:(27*pi/18); x=1620/pi/pi*(t-27*pi/18); y=810/pi/pi*(27*pi/18-t).2; hold on plot(x,y,'-r'); t=(27*pi/18):0.01:(2*pi); %近休止阶段 x=0; y=0; hold on plot(x,y,'-r'); grid on 在轴心公共许用区内取轴心位置，能够满足压力角要求，现取直线Dtdt 与直线Dtdt的交点 为轴心位置，通过解二元一次方程组，

13、y=tan /3 *x -273，y=tan160 *x-22.7 可得x=119.4167 y=-66.1642。 可得:偏距e=119.4167=120, R0=x2+y2=136.5212=137。 五.绘制凸轮理论轮廓线 %凸轮的理论轮廓，t 表示转角，x 表示横坐标，y 表示纵坐标 s0=(136.52122-119.41672).0.5; e=119.4167; %t 表示转角 s 表示位移 t=0:0.01:pi/4 %升程阶段 s=2.*80.*(2.*t/pi).2; x=(s0+s).*cos(t)-e.*sin(t); y=(s0+s).*sin(t)+e.*cos(t)

14、; hold on plot(x,y); t=pi/4:0.01:pi/2; s=80-640.*(pi/2-t).2/pi/pi; x=(s0+s).*cos(t)-e.*sin(t); y=(s0+s).*sin(t)+e.*cos(t); hold on plot(x,y); t=(pi/2):0.01:(19.*pi/18); %远休止阶段 s=80; x=(s0+s).*cos(t)-e.*sin(t); y=(s0+s).*sin(t)+e.*cos(t); hold on plot(x,y); t=(19.*pi/18):0.01:(23.*pi/18); %回程阶段 s=80-

15、2.*80/(4.*pi/9)/(4.*pi/9).*(t-19.*pi/18).2; x=(s0+s).*cos(t)-e.*sin(t); y=(s0+s).*sin(t)+e.*cos(t); hold on plot(x,y); t=(23.*pi/18):0.01:(27.*pi/18); s=810/pi/pi.*(27.*pi/18-t).2; x=(s0+s).*cos(t)-e.*sin(t); y=(s0+s).*sin(t)+e.*cos(t); hold on plot(x,y); t=(27.*pi/18):0.01:(2.*pi); %近休止阶段 s=0; x=(s

16、0+s).*cos(t)-e.*sin(t); y=(s0+s).*sin(t)+e.*cos(t); hold on plot(x,y); grid on hold on %基圆 t=0:0.001:2*pi; x=136.5252*cos(t); y=136.5252*sin(t); hold on plot(x,y); % 偏距圆 t=0:0.001:2*pi; x=119.4167*cos(t); y=119.4167*sin(t); hold on plot(x,y); grid on hold off 六.确定滚子半径 1. 绘制曲率半径图 % 凸轮理论轮廓半径，t表示转角，p表示

17、曲率半径, %dxi表示dx/d , dyi表示dy/d ,i=1,2,3,4,5,6 h=80; %升程 t0=pi/2; % 升程角 t01=4.*pi/9; % 回程角 ts=5.*pi/9; %远休止角 ts1=pi/2; %近休止角 e=120; %偏距 s0=(1372-1202).0.5; % 升程阶段(1) t=linspace(0,pi/4,1000); s=2.*80.*(2.*t/pi).2; dx1=(1280.*t.*cos(t)/pi.2 - sin(t).*(640.*t.2)/pi2 + 4369.(1/2) - 120.*cos(t); dy1=cos(t).

18、*(640.*t.2)/pi.2 + 4369.(1/2) - 120.*sin(t) + (640.*t.*sin(t)/pi.2; p=sqrt(dx1.2+dy1.2); hold on plot(t,p); c=min(p) %升程阶段(2) t=linspace(pi/4,pi/2,1000); s=40-320.*(pi/2-t).2/pi/pi; dx2=(320.*cos(t).*(pi - 2.*t)/pi.2 - sin(t).*(4369.(1/2) - (320.*(pi/2 - t).2)/pi.2 + 40) - 120.*cos(t); dy2=cos(t).*(

19、4369.(1/2) - (320.*(pi/2 - t).2)/pi.2 + 80) - 120.*sin(t) + (320.*sin(t).*(pi - 2.*t)/pi.2; hold on plot(t,p); % 远休止阶段 t=linspace(pi/2,19.*pi/18,1000); s=h; dx3 =- 120.*cos(t) - (3977565319079209.*sin(t)/17592186044416; dy3 =(3977565319079209.*cos(t)/17592186044416 - 120.*sin(t); p=sqrt(dx3.2+dy3.2)

20、; hold on plot(t,p); % 回程阶段(1) t=linspace(19.*pi/18,23.*pi/18,1000); s=40-2.*40/(4.*pi/9)/(4.*pi/9).*(t-19.*pi/18).2; dx4=cos(t).*(36576102036224659.*pi)/105553116266496 -(5775174005719683.*t)/17592186044416) - sin(t).*(4369.(1/2) - (5775174005719683.*(19.*pi)/18 - t).2)/35184372088832 + 160) - 120.

21、*cos(t); dy4 =sin(t).*(36576102036224659.*pi)/105553116266496 - (5775174005719683.*t)/17592186044416) - 120.*sin(t) + cos(t).*(4369.(1/2) - (5775174005719683.*(19.*pi)/18 - t).2)/35184372088832 + 80); p=sqrt(dx4.2+dy4.2); hold on plot(t,p); % 回程阶段(2) t=linspace(23.*pi/18,27.*pi/18,1000); s=810/pi/pi

22、.*(27.*pi/18-t).2; dx5=- 120.*cos(t) - sin(t).*(1443793501429921.*(3.*pi)/2 - t).2)/8796093022208 + 4369.(1/2) - cos(t).*(4331380504289763.*pi)/8796093022208 - (1443793501429921.*t)/4398046511104); dy5 =cos(t).*(1443793501429921.*(3.*pi)/2 - t).2)/8796093022208 + 4369.(1/2) - sin(t).*(43313805042897

23、63.*pi)/8796093022208 - (1443793501429921.*t)/4398046511104) - 120.*sin(t); p=sqrt(dx5.2+dy5.2); hold on plot(t,p); %近休止阶段 t=linspace(27.*pi/18,pi.*2,1000); s=0; dx6 =- 120.*cos(t) - 4369.(1/2).*sin(t); dy6 =4369.(1/2).*cos(t) - 120.*sin(t); p=sqrt(dx6.2+dy6.2); hold on plot(t,p); hold off title(

24、9;曲率半径 ','FontSize',20); grid on 七. 绘制实际轮廓线 % 凸轮理论轮廓半径，t表示转角，p表示曲率半径, %dxi表示dx/d , dyi表示dy/d ,i=1,2,3,4,5,6 h=80; %升程 t0=pi/2; % 升程角 t01=4.*pi/9; % 回程角 ts=5.*pi/9; %远休止角 ts1=pi/2; %近休止角 e=120; %偏距 s0=(1372-1202).0.5; rr=20;%滚子半径 % 升程阶段(1) t=linspace(0,pi/4,1000); s=2.*80.*(2.*t/pi).2; x1

25、=(s0+s).*cos(t)-e*sin(t); y1=(s0+s).*sin(t)+e*cos(t); dx1=(1280.*t.*cos(t)/pi.2 - sin(t).*(640.*t.2)/pi2 + 4369.(1/2) - 120.*cos(t); dy1=cos(t).*(640.*t.2)/pi.2 + 4369.(1/2) - 120.*sin(t) + (1280.*t.*sin(t)/pi.2; X1=x1-rr*dy1./(sqrt(dx1.2+dy1.2); Y1=y1+rr*dx1./(sqrt(dx1.2+dy1.2); hold on plot(x1,y1)

26、; plot(X1,Y1); %升程阶段(2) t=linspace(pi/4,pi/2,1000); s=80-640.*(pi/2-t).2/pi/pi; x2=(s0+s).*cos(t)-e*sin(t); y2=(s0+s).*sin(t)+e*cos(t); dx2=(640.*cos(t).*(pi - 2.*t)/pi.2 - sin(t).*(4369.(1/2) - (640.*(pi/2 - t).2)/pi.2 + 80) - 120.*cos(t); dy2=cos(t).*(4369.(1/2) - (640.*(pi/2 - t).2)/pi.2 + 160) -

27、 120.*sin(t) + (1280.*sin(t).*(pi - 2.*t)/pi.2; X2=x2-rr*dy2./(sqrt(dx2.2+dy2.2); Y2=y2+rr*dx2./(sqrt(dx2.2+dy2.2); hold on plot(x2,y2); plot(X2,Y2); % 远休止阶段 t=linspace(pi/2,19.*pi/18,1000); s=h; x3=(s+s0).*cos(t)-e*sin(t); y3=(s+s0).*sin(t)+e*cos(t); dx3 =- 120.*cos(t) - (3977565319079209.*sin(t)/1

28、7592186044416; dy3 =(3977565319079209.*cos(t)/17592186044416 - 120.*sin(t); X3=x3-rr*dy3./(sqrt(dx3.2+dy3.2); Y3=y3+rr*dx3./(sqrt(dx3.2+dy3.2); hold on plot(x3,y3); plot(X3,Y3); % 回程阶段(1) t=linspace(19.*pi/18,23.*pi/18,1000); s=80-2.*80/(4.*pi/9)/(4.*pi/9).*(t-19.*pi/18).2; x4=(s+s0).*cos(t)-e*sin(t

29、); y4=(s+s0).*sin(t)+e*cos(t); dx4=cos(t).*(36576102036224659.*pi)/105553116266496 - (5775174005719683.*t)/17592186044416) - sin(t).*(4369.(1/2) - (5775174005719683.*(19.*pi)/18 - t).2)/35184372088832 + 160) - 120.*cos(t); dy4 =sin(t).*(36576102036224659.*pi)/105553116266496 - (5775174005719683.*t)/17592186044416) - 120.*sin(t) + cos(t).*(4369.(1/2) - (5775174005719683.*(19.*pi)/18 - t).2)/35184372088832 + 160); X4=x4-rr*dy4./(sqrt(dx4.2+dy4.2); Y4=y4+rr*dx4./(sqrt(dx4.2+dy4.2); hold on plot(x4,y4); plot(X4,Y4); % 回程阶段(2) t=lin