哈工大机械原理大作业凸轮机构第四题

1、Harbin Institute of Technology机械原理大作业二课程名称：机械原理设计题目：凸轮机构设计姓 名：李清蔚学号：1140810304班级：1408103指导教师：林琳.设计题目设计直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表 1表一：凸轮机构原始参数升程(mm)升程 运动 角（o）升程 运动规律升程 许用压力 角（o）回程 运动 角（o）回程 运动 规律回程 许用 压力 角（o）远休止角（。）近休止角（o）4090等加30504-5-6-60100120等减7 多速项式二.凸轮推杆运动规律(1)推程运动规律(等加速等减速运动)推程 F0=90位移方程如下：s = 2A看；，o

2、 4 0 W 与§ 2s = h-口 一 尹): U < 三名%2速度方程如下：(4/7 助y = -tv 仍 0 <(J? < % 2v = 4"?人(五-0：冬 < 夕£ B四 2加速度方程如下：&hs 八 0<<9<。4A(z?j'若中口(2)回程运动规律(4-5-6-7多项式)回程190024c0, F0=90°, Fs=100°, F0' =50其中回程过程的位移方程，速度方程，加速度方程如下:速宝中N中、w单小、+叭小i1*丸+我£平力*5, +% 小(X。

3、加速度方程三.运动线图及凸轮事S线图本题目采用 Matlab编程，写出凸轮每一段的运动方程，运用Matlab模拟将凸轮的运动曲线以及凸轮形状表现出来。代码见报告 的结尾。1、程序流程框图开始输出压力角、曲率半径图像输出凸轮的构件形状结束2、运动规律ds图像如下:速度规律dv图像如下:加速度da规律如下图:3.凸轮的基圆半径和偏距以ds/df。-s图为基础，可分别作出三条限制线（推程许用压力 角的切界限Dtdt,回程许用压力角的限制线 Dt'dt,起始点压力角许用线 B0d''）,以这三条线可确定最小基圆半径及所对应的偏距e在其下方选择一合适点，即可满足压力角的限制条件。

4、得图如下：得最小基圆对应的坐标位置O点坐标大约为（13,-50）经计算取偏距e=13mm, r0=51.67mm.2.绘制理论轮廓线上的压力角曲线和曲率半径曲线针对凸轮转向及推杆偏置，令 N1 = 1凸轮逆时针转；N2=1偏距为正压力角数学模型：曲率半径数学模型：(dx/d )2 (dy/d )23/22222-(dx/d )(d y/d ) (dy/d )(d x/d )其中：dx/d?ds/d ) NNejcosN ) (ds/d ) S0 ssin(N )dy/d 2ds/d) N1Nesin (N ) (ds/d ) so scosN2 )曲率半径以及压力角的图像如下图：压力角图像:曲

5、率半径图像:3.凸轮理论廓线和实际廓线理论廓线数学模型:x (s0 s)sin ecosy (s0 s)cos esin凸轮实际廓线坐标方程式:(dx/d ) x x n (dx/d f (dy/ d )2(dy/d )y y rt-22,(dx/d ) (dy/d )其中R0为确定的滚子半径，令 R0=15mm利用Matlab程序写出凸轮的理论廓线和实际廓线以及基圆、偏 距圆的曲线方程，并且进行模拟，可以得出如下凸轮图像:*附页相关程序代码：位移曲线phi1=linspace(0,90/2/180*pi);%i ?3 iphi2=linspace(90/2/180*pi,90/180*pi)

6、;phi0=90/180*pi;h=40;s1=2*h*(phi1/phi0).A2;s2=h-2*h*(phi0-phi2),A2/(phi0).A2; plot(phi1,s1) hold on plot(phi2,s2) hold onphi3=linspace(deg2rad(90),deg2rad(190),1000);%?DY3is3=h; plot(phi3,s3, '-b') hold on phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240);%?3is4=h*(1-35*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/

7、deg2rad(50).A4+84*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50),A5-70*(phi4-deg2rad(90)-deg2 rad(100)/deg2rad(50),A6+20*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad (50)A7); plot(phi4,s4) hold onphi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000);%?u DY3is5=0; plot(phi5,s5, '-b') axis(0,0+11/10*deg2rad(360

8、),0,0+11/10*h); grid on ylabel('位移/mm');xlabel('凸轮转角 /rad');速度曲线 phi0=deg2rad(90); phi1=linspace(0,deg2rad(90/2); h=40;n=1; w=2*pi*n/60; v1=4*h*w/(deg2rad(90).A2*phi1; phi2=linspace(deg2rad(90/2),deg2rad(90); v2=4*h*w*(phi0-phi2)/(deg2rad(90).A2; phi3=linspace(deg2rad(90),deg2rad(190

9、),1000); v3=0; phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240); v4=-h*w/deg2rad(50)*140*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50) ).A3-420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A4+420*(phi4- deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A5-140*(phi4-deg2rad(90)-deg2 rad(100)/deg2rad(50).A6; phi5=linspace(deg2r

10、ad(240),deg2rad(360),1000); v5=0; plot(phi1,v1) hold on plot(phi2,v2) hold on plot(phi3,v3, '-b') hold on plot(phi4,v4) hold on plot(phi5,v5, '-b') grid on ylabel('速度 /mm');xlabel('凸轮转角 /rad')加速度曲线phi0=deg2rad(90);%i ?3 iphi1=linspace(0,deg2rad(90/2),10.A3);h=40; n=1;

11、w=2*pi*n/60; a1=4*h*w.A2/(phi0).A2; phi2=linspace(deg2rad(90/2),deg2rad(90),10.A3); a2=-4*h*w.A2/(phi0)A2;phi3=linspace(deg2rad(90),deg2rad(190),1000);%?DY3a3=0; phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240);%?3ia4=-(h*w.A2/(deg2rad(50).A2)*420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/d eg2rad(50).A2-1680*(phi4-deg

12、2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A3+ 2100*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A4-840*(phi4-deg2 rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A5; phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000);%?u DY3ia5=0; phi6=deg2rad(45),deg2rad(45); a6=4*h*w.A2/(phi0).A2,-4*h*w.A2/(phi0).A2; plot(phi1,a1, '-b'

13、) hold on plot(phi2,a2,'-b')hold on plot(phi3,a3,'-b')hold on plot(phi4,a4) hold on plot(phi5,a5) hold on plot(phi6,a6) grid on ylabel('加速度 /mm');xlabel('凸轮转角 /rad');3言一$曲线 %ds/f-s phi1=linspace(0,90/2/180*pi,1000); phi2=linspace(90/2/180*pi,90/180*pi,1000); phi0=90/1

14、80*pi;h=40;s01=2*h*(phi1/phi0).A2;s02=h-2*h*(phi0-phi2).A2/(phi0).A2; 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).A4+84*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50),A5-70*(phi4-deg2rad(90)-deg 2rad

15、(100)/deg2rad(50),A6+20*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2ra d(50)A7);phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000)s05=0;%ds/fs1=4*h/(deg2rad(90)A2*phi1;s2=4*h*(phi0-phi2)/(deg2rad(90)F2;s3=0;s4=-h/deg2rad(50)*140*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50). A3-420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg

16、2rad(50).A4+420*(phi4-de g2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A5-140*(phi4-deg2rad(90)-deg2ra d(100)/deg2rad(50).A6;s5=0;x=s1,s2,s3,s4,s5;y=s01,s02,s03,s04,s05;plot(x,y)hold on%确定凸轮半径和偏距k1=tan(pi/2-30/180*pi);k2=-tan(pi/2-60/180*pi);y1=-k1*x+y;y2=-k2*x+y;y11=min(y1);y22=min(y2);x1=linspace(-5,50,10000

17、);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)%取O点x4=13;y4=-50;plot(line(0,x4,0,y4)plot(line(x4,x4,0,y4),'k')plot(line(0,x4

18、,y4,y4),'k')压力角曲线，曲率半径曲线xo=13;yo=50;% 题目2钱链 O点取值e=xo;r0=sqrt(xoA2+yoA2);%基圆半径与偏距取值N1=1;N2=2;R0=15;%小滚子半径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(190),1000);phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240)

19、,1000);phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000);phi0=90/180*pi;h=40;%1程s1=2*h*(phi1/phi0).A2+0*phi1;v1=4*h*w/(deg2rad(90).A2*phi1+0*phi1;a1=4*h*w.A2/(phi0).A2+0*phi1;s2=h-2*h*(phi0-phi2).A2/(phi0).A2+phi2*0;v2=4*h*w*(phi0-phi2)/(deg2rad(90).A2+phi2*0;a2=-4*h*w.A2/(phi0).A2+phi2*0;%远休程s3=h+phi3*

20、0;v3=0+phi3*0;a3=0+phi3*0;%回程s4=h*(1-35*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A4+84*(phi4 -deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A5-70*(phi4-deg2rad(90)-deg2 rad(100)/deg2rad(50).A6+20*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad (50).A7)+phi4*0;v4=-h*w/deg2rad(50)*140*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/d

21、eg2rad(50) ).A3-420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A4+420*(phi4- deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A5-140*(phi4-deg2rad(90)-deg2 rad(100)/deg2rad(50).A6+phi4*0;a4=-(h*w.A2/(deg2rad(50).A2)*420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/d eg2rad(50).A2-1680*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(5

22、0).A3+ 2100*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A4-840*(phi4-deg2 rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A5+phi4*0;%近休程s5=0+phi5*0;v5=0+phi5*0;a5=0+phi5*0;%全部运动过程s=s1,s2,s3,s4,s5;v=v1,v2,v3,v4,v5;a=a1,a2,a3,a4,a5;phi=phi1,phi2,phi3,phi4,phi5;%®始推程s0,起点坐标x0,y0%理论廓线s0=sqrt(r0A2-eA2);x0=(s0+s),*s

23、in(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);%计算压力角%推程压力角r1=s0+s1;ang1=abs(atan(v1/omiga-N1*N2*e)./r1)*180/pi;r2=s0+s2;

24、ang2=abs(atan(v2/omiga-N1*N2*e)./r2)*180/pi;%回程压力角r4=s0+s4;ang4=abs(atan(v4/omiga-N1*N2*e)./r4)*180/pi;%远休程压力角r3=(s0+h)*ones(1,size(s3,5);ang3=abs(atan(-N1*N2*e)./r3)*180/pi+0*phi3;%近休程压力角r5=s0*ones(1,size(s5,5);ang5=abs(atan(-N1*N2*e)./r5)*180/pi+0*phi5;%凸轮的曲率半径LLXphi=(a./omigaA2.-s0-s).*sin(N1*phi

25、.*pi/180)+(2*v./omiga-N1*N2*e).*N1.*cos(N1*phi.*pi/180);LLYphi=(a./omigaA2.-s0-s).*cos(N1*phi.*pi/180)-(2*v./omiga-N1*N2*e).*N1.*sin(N1*phi.*pi/180);A=(LXphi.A2+LYphi.A2).A1.5;B=-LXphi.*LLYphi+LYphi.*LLXphi;rou=A./B;M=-1;rou0=abs(rou+M*R0);plot(phi,rou0)axis(0,6,10,100)xlabel('凸轮转角 /rad')yla

26、bel('长度/mm')hold onangle=ang1,ang2,ang3,ang4,ang5;plot(phi,angle)axis(0,6,0,100)4、理论轮廓线和实际轮廓线xo=13;yo=-50;%目2钱链O点取值e=xo;r0=sqrt(xoA2+yoA2);%基圆半径与偏距取值N1=1;N2=1;R0=15; 刈、滚子半径 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(d

27、eg2rad(90),deg2rad(190),1000);phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240),1000);phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000);phi0=90/180*pi;h=40;%ffi程s1=2*h*(phi1/phi0).A2+0*phi1;v1=4*h*w/(deg2rad(90),A2*phi1+0*phi1;a1=4*h*w.A2/(phi0).A2+0*phi1;s2=h-2*h*(phi0-phi2).A2/(phi0).A2+phi2*0;v2=4*h*w*(phi0-ph

28、i2)/(deg2rad(90).A2+phi2*0;a2=-4*h*w.A2/(phi0).A2+phi2*0;%远休程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).A4+84*(phi4 -deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A5-70*(phi4-deg2rad(90)-deg2 rad(100)/deg2rad(50).A6+20*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad (

29、50).A7)+phi4*0;v4=-h*w/deg2rad(50)*140*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50) ).A3-420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A4+420*(phi4- deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A5-140*(phi4-deg2rad(90)-deg2 rad(100)/deg2rad(50).A6+phi4*0;a4=-(h*w.A2/(deg2rad(50),A2)*420*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/d eg2rad(50),A2-1680*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50),A3+ 2100*(phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50)A4-840*(phi4-deg2 rad(90)-deg2rad(100)/deg2rad(50).A5+phi4*0;%近休程s5=0+phi5*0;v5=0+phi5*0;a5=0+phi5*0;%全部运动过程s=s1,s2,s3,s4,s5;v=v1