偏置直动凸轮课程设计加计算数据编程

1、 西安理工大学高科学院 活塞式油泵凸轮机构的设计目录（1） 概述2 一 机械原理课程设计的目的 2 二 机械原理课程设计的任务 2 三 设计题目及设计思路 2（2） 设计内容 3 一 从动杆的运动规律及凸轮轮廓线方程 3 二 实验过程及结果分析 4 三 凸轮机构轮廓曲线图 8 （三）心得体会 9 (四)参考资料 10（1） 概述 一、 机械原理课程设计的目的：1、机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面 的机械运动学和动力学分析与设计的训练。其目的在于：进一步巩固和加深所学知识；2、培养学生运用理论知识独立分析问题、解决问题的能力；3、使学生在机械的运动学和动力分析方面初步建立

2、一个完整的概念；4、进一步提高学生计算和制图能力，及运用电子计算机的运算能力。二、机械原理课程设计的任务：1、活塞式油泵凸轮机构（偏置直动滚子从动杆盘型凸轮机构） 2、采用图解法设计：摆杆的运动规律如表： 符号方案01020304raorrehn推回从动杆运动规律(º)(º)(º)(º)mmmmmmmmr/min(º)(º)推程回程120º60º120º60º401510802003075简谐正弦加速度注，rao=40mm经计算不能用，故取r0=55mm3、 借助电子计算机完成下列运算从动件的运

3、动参数：位移，速度，加速度。计算凸轮的理论轮廓线，实际廓线坐标。验算凸轮廓线上各点压力角和曲率半径，最后确定凸轮应有的基圆半径。绘制凸轮轮廓线曲线。4、课程设计采用方法：利用C语言编程得出所求函数值 ，利用cad画出凸轮轮廓图加手工制图。 三 设计题目及设计思路1、设计题目活塞式油泵凸轮机构（偏置直动滚子从动杆盘型凸轮机构） 2、设计思路（1）、要求从动件作往复移动，因此可选择偏置直动滚子从动件盘型凸轮机构。（2）、根据工作要求选择从动件的运动规律。为了保证机构为柔性冲击，从动件推程和回程可分别选用简谐运动规律和正弦加速运动规律。 （3）、进行计算机辅助设计。为保证机构有良好的受力状况，推程许

4、用压力角=30º，回程许用压力角=75º，设计过程中要保证推程=30º，回程=75º。（二）设计内容一 从动杆的运动规律及凸轮轮廓线方程 1 从动杆运动规律：推程过程：0°d120°（余弦推程）+ï=-ï-î&&&&&&&&&&&&&&&&&& 远休止过程：120°d180°偏置杆角位移s= h偏置杆角速度：v=0偏置杆角加速度：a= 0 回程

5、过程：180°d300°（正弦回程） 近休止过程：300°d360°偏置杆角位移：s=0偏置杆角速度：v=0偏置杆角加速度：a= 02凸轮轮廓线方程（1）理论廓线方程：S0=sqrt(r02-e2)x=(s0+s)sin+ecosy=(s0+s)cos-esin(2)实际廓线方程 先求x，y的一、二阶导数dx=(ds/d-e)*sin()+(s0+s)*cos();dy=(ds/d-e)*cos()-(s0+s)*sin();dxx=dss*sin()+(ds/d-e)*cos()+ds/d*cos()-(s0+s)*sin();dyy=dss*cos(

6、)-(ds/d-e)*sin()-ds/d*sin()-(s0+s)*cos();x1=x-rr*coso;y1=y-rr*sino;再求sin，cossinx/sqrt(x)2+(y)2)cos-y/sqrt(x)2+(y)2)最后求实际廓线方程x1=x-rr*cos;y1=y-rr*sin;(3)由尖端移动从动件凸轮机构压力角的表达式可知r0同的关系为 注 先取基圆半径r0=40mm，经程序计算推程段30°-70°之间出现压力角>30°所以不能用，后经过验算依次取45mm，50mm，55mm，当取r0=55时满足推程段和回程段规定的许用压力角。2、 实验

7、过程及结果分析（C语言编程得来）|>1？开始读入：r0，r0，rt，h或（），e或（lAB、lOA）1，2，3，4，1，2， amin，N计算：s0I=1计算：s，x，y，ds/d，dx/d，dy/d，x，y计算：r0= r0+r0r0= r0=r0是回程？|>2？选出1max及相应的凸轮转角1选出2max及相应的凸轮转角2计算：<0?|-rtamin？计算a选出|amin|及相应的凸轮转角aminI=I+1IN？打印：x，y，x，y，amin，amin，1max，1max，2max，2max， r0， s结束 1 程序框图2、计算机源程序 #include<stdio

8、.h>#include<math.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>main() FILE *fp; int a,step; float r0=55,rr=15,e=10,h=80; double pi=3.14159,s,s0,x,y,x1,y1,a0,a1,a2,a3,Q,R,w=20.9439333; /*角速度算法w=2*pi*n*/ double v,b1,b2,c1,c2,A; char filename20; printf("please input filename you want

9、to save date:");/输入需要保存数据结果的文件名（不需要加类型后缀） gets(filename); strcat(filename,".txt"); fp=fopen(filename,"w1"); printf("input start angle and step angle:");/输入起始角度和计算间隔即步进角度 scanf("%d%d",&a,&step); for(a;a<=360;a=a+step) a1=a*pi/180; s0=sqrt(r0*r0-

10、e*e); printf("s0= %fn",s0); if(a>=0&&a<=360) if(a>=0&&a<=120) a0=120*pi/180; s=h*(1-cos(pi*(a1/a0)/2;printf("s= %fn",s); v=pi*h*w*sin(pi* (a1/a0)/(2*a0);printf("v= %fn",v); A=pi*pi*h*w*w*cos(pi* (a1/a0)/(2*a0*a0);printf("A= %fn",A);

11、 if(a>120&&a<=180) a0=60*pi/180; s=h;printf("s= %fn",s); v=0;printf("v= %fn",v); A=0;printf("A= %fn",A); if(a>180&&a<=300) a0=120*pi/180; a2=(a-180)*pi/180; s=h*(1-(a2/a0)+sin(2*pi*a2/a0)/(2*pi);printf("s= %fn",s); v=h*w*(cos(2*pi*a

12、2/a0)-1)/a0;printf("v= %fn",v); A=-2*pi*h*w*w*sin(2*pi*a2/a0)/(a0*a0);printf("A= %fn",A); if(a>300&&a<=360) a0=60*pi/180; s=0;printf("s= %fn",s); v=0;printf("v=%fn",v); A=0;printf("A= %fn",A); R=(s+s0)*(s+s0)+(v/w-e)*(v/w-e)*sqrt(s+s0)*

13、(s+s0)+(v/w-e)*(v/w-e)/(v/w-e)*(2*v/w-e)-(s+s0)*(A/(w*w)-s0-s); /*曲率半径*/printf("R= %fn",R);Q=atan(v/w-e)/(s0+s); /*压力角*/Q=Q*180/pi;printf("Q= %fn",Q); x=(s0+s)*sin(a1)+e*cos(a1); /*确定的凸轮的理论轨迹x坐标*/printf("x= %fn",x); y=(s0+s)*cos(a1)-e*sin(a1); /*确定的凸轮的理论轨迹y坐标*/printf(&q

14、uot;y= %fn",y); b1=(v/w-e)*sin(a1)+(s0+s)*cos(a1);printf("dx/d= %fn",b1); b2=(v/w-e)*cos(a1)-(s0+s)*sin(a1);printf("dy/d= %fn",b2); c1=b1/sqrt(b1*b1+b2*b2);printf("sin= %fn",c1); c2=-b2/sqrt(b1*b1+b2*b2);printf("cos= %fn",c2); x1=x-rr*c2; /*确定的凸轮的实际轨迹x坐标*

15、/printf("x'= %fn",x1); y1=y-rr*c1; /*确定的凸轮的实际轨迹y坐标*/printf("y'= %fn",y1);fprintf(fp,"=%d, s=%7.3f, v=%7.3f, A=%7.3f, x=%7.3f, y=%7.3f, x'=%7.3f, y'=%7.3f, R=%7.3f, Q=%7.3fn ",a,s,v,A,x,y,x1,y1,R,Q); else printf("输出错误n");fclose(fp); 3、计算机程序结果及分析

16、1、运算结果自动生成txt文本后再用wps做出成表格。 2、结果分析 经C语言编程得出结果，从压力角Q可以看出在推程段满足压力角小于许用压力角，回程段也满足。由此可以看出选取基圆半径为55mm是对的。 3、实验数据结果（另附图纸）3、 凸轮机构轮廓曲线图1、 用cad画图软件，编写画凸轮的lsp程序，然后调用经C语言计算后的x，y x，y坐标值，在cad工具栏加载lsp程序，加载成功后运行，在cad画图页面键入draw回车即可得到凸轮机构。截图2、凸轮轮廓线lsp程序 (DEFUN c:draw () (SETQ fp (OPEN "D:/he.txt" "r&q

17、uot;) (setvar "osmode" 0) (command "pline") (WHILE (SETQ s (READ-LINE fp) (setq i 0) (while (/= " " (substr s (setq i (1+ i) 1) (setq pt (list (atof (substr s 1 (1- i) (atof (substr s (1+ i) (command pt) (princ "n") ) ;_ 结束while (command "c") (CLOSE

18、fp) ) ;_ 结束defun3、活塞式油泵图4、 凸轮轮廓线(手画)注 另附图纸（三）心得体会 通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关机械原理凸轮机构方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过老师耐心的指导和自己思考终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识用到实际中，三天的程序编造，最后敲出需要的数据，感觉有种小小成就感。  课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升。通过这次课程设计，我掌握了凸轮机构相关知识；熟悉了如何制作凸轮轮廓线；了解了解析法的精确性；以及如何提高精度等等，掌握了C语言编程的方法和cad画图技术，通过查询资料，也了解了凸轮工作原理。  我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种