机械原理说明书模板

活塞式油泵凸轮机构的设计设计任务1.1设计题目活塞式油泵凸轮机构1.2原始数据表1活塞式油泵凸轮机构原始设计数据参数名称数据参数名称数据推程起始角30从动件偏距15远休止始角150凸轮转速200回程起始角210推程许用压力角30近休止始角330回程许用压力角75滚子半径15从动件推程100基圆半径90推、回程运动规律方案等速1.3.设计内容与要求（1）.用解析法设计凸轮轮廓曲线；（2）.用解析法求从动件运动参数：位移、速度、加速度，绘出从动件运动线图；（3）.凸轮轮廓曲线（理论、实际）的x、y值，并验算凸轮廓线上各点的压力角；（4）.用图解法设计凸轮轮廓曲线，绘出从动件运动线图（2号图纸），并与解析法数据作比较；（5）.凸轮机构设计计算源程序（matlab工程计算软件）及打印结果一套；（6）.整理设计计算说明书一份；（7）.总结和答辩。1.4机构介绍活塞式油泵常作为各种润滑系统的供油装置，其凸轮机构的简图如图1所示，是一种直动滚子从动件盘形凸轮机构。电动机经齿轮z1、z2带动凸轮1，从而推动活塞杆2做上下往复运动，杆2下行将油从管道中压出为工作行程；杆2上行时从油箱中将油吸入为空回行程。从动件运动规律常用的有等加速、等减速、余弦加速度和正弦加速度。图1活塞式油泵凸轮机构简图2.用解析法设计凸轮轮廓曲线2.1理论廓线方程式：x=(y=式中，e为偏距，s2.2工作廓线方程式:xy“+”号用于外等距曲线，“-”号用于内等距曲线。式中sin⁡cos2.3基于Matlab的活塞式油泵凸轮机构设计代码:>>disp'********偏置移动从动件盘形凸轮设计********'disp'已知条件:'disp'凸轮作逆时针方向转动,从动件偏置在凸轮轴心的右边'disp'从动件在推程作等加速/等减速运动,在回程作余弦加速度运动'rb=90;rt=15;e=15;h=100;ft=120;fs=60;fh=120;alp=30;fprintf(1,'基圆半径rb=%3.4fmm\n',rb)fprintf(1,'滚子半径rt=%3.4fmm\n',rt)fprintf(1,'推杆偏距e=%3.4fmm\n',e)fprintf(1,'推程h=%3.4fmm\n',h)fprintf(1,'推程运动角ft=%3.4f度\n',ft)fprintf(1,'远休止角fs=%3.4f度\n',fs)fprintf(1,'推程许用压力角alp=%3.4f度\n',alp)hd=pi/180;du=180/pi;se=sqrt(rb^2-e^2);d1=ft+fs+30;d2=ft+fs+fh+30;disp''disp'计算过程和输出结果:'disp'1计算凸轮理论轮廓的压力角和曲率半径'disp'1-1推程(等速运动)'s=zeros(ft);ds=zeros(ft);d2s=zeros(ft);at=zeros(ft);atd=zeros(ft);forf=1+30:ft+30s(f)=h*(f-30)/ft;s=s(f);ds(f)=h/(ft*hd);ds=ds(f);d2s(f)=0;d2s=d2s(f);at(f)=atan(abs(ds-e)/(se+s));atd(f)=at(f)*du;enddisp'1-2回程(等速运动)'s=zeros(fh);ds=zeros(fh);d2s=zeros(fh);ah=zeros(fh);ahd=zeros(fh);ph=zeros(fh);forf=d1:d2k=f-d1;s(f)=h-h*k/fh;s=s(f);ds(f)=-h/(fh*hd);ds=ds(f);d2s(f)=0;d2s=d2s(f);ah(f)=atan(abs(ds+e)/(se+s));ahd(f)=ah(f)*du;p1=((se+s)^2+(ds-e)^2)^1.5;p2=abs((se+s)*(d2s-se-s)-(ds-e)*(2*ds-e));ph(f)=p1/p2;p=ph(f);enddisp'2计算凸轮理论廓线与实际廓线的直角坐标'n=360;s=zeros(n);ds=zeros(n);x=zeros(n);y=zeros(n);dx=zeros(n);dy=zeros(n);xx=zeros(n);yy=zeros(n);xp=zeros(n);yp=zeros(n);xxp=zeros(n);yyp=zeros(n);forf=1:niff<=30s=0;ds=0;elseiff<=ft+30&f>30s(f)=h*(f-30)/ft;s=s(f);ds(f)=h/(ft*hd);ds=ds(f);elseiff>ft+30&f<=d1s=h;ds=0;elseiff>d1&f<=d2k=f-d1;s(f)=h-h*k/fh;s=s(f);ds(f)=-h/(fh*hd);ds=ds(f);elseiff>d2&f<=ns=0;ds=0;endxx(f)=(se+s)*sin(f*hd)+e*cos(f*hd);x=xx(f);yy(f)=(se+s)*cos(f*hd)-e*sin(f*hd);y=yy(f);dx(f)=(ds-e)*sin(f*hd)+(se+s)*cos(f*hd);dx=dx(f);dy(f)=(ds-e)*cos(f*hd)-(se+s)*sin(f*hd);dy=dy(f);xp(f)=x+rt*dy/sqrt(dx^2+dy^2);xxp=xp(f);yp(f)=y-rt*dx/sqrt(dx^2+dy^2);yyp=yp(f);r(f)=sqrt(x^2+y^2);rp(f)=sqrt(xxp^2+yyp^2);at(f)=atan(abs(ds-e)/(se+s));atd(f)=at(f)*du;ah(f)=atan(abs(ds-e)/(se+s));ahd(f)=ah(f)*du;enddisp'2-1推程(等速运动)'disp'凸轮转角理论x理论y实际x实际y压力角'forf=30:10:ft+30nu=[fxx(f)yy(f)xp(f)yp(f)atd(f)];disp(nu)enddisp'2-2回程(等速运动)'disp'凸轮转角理论x理论y实际x实际y压力角'forf=d1:10:d2nu=[fxx(f)yy(f)xp(f)yp(f)ahd(f)];disp(nu)enddisp'绘制凸轮的理论轮廓和实际轮廓:'plot(xx,yy,'r-.')%理论轮廓(红色,点划线)axis([-(rb+h-10)(rb+h+10)-(rb+h+10)(rb+rt+10)])%横轴和纵轴的下限和上限axisequal%横轴和纵轴的尺度比例相同text(rb+h+3,0,'X')%标注横轴text(0,rb+rt+3,'Y')%标注纵轴text(-5,5,'O')%标注直角坐标系原点title('偏置移动从动件盘形凸轮设计')%标注图形标题holdon;%保持图形plot([-(rb+h)(rb+h)],[00],'k')%横轴(黑色)plot([00],[-(rb+h)(rb+rt)],'k')%纵轴(黑色)plot([ee],[0(rb+rt)],'k--')%初始偏置位置(黑色,虚线)ct=linspace(0,2*pi);%画圆的极角变化范围plot(rb*cos(ct),rb*sin(ct),'g')%基圆(绿色)plot(e*cos(ct),e*sin(ct),'c--')%偏距圆(蓝绿色,虚线)plot(e+rt*cos(ct),se+rt*sin(ct),'m')%滚子圆(紫色)plot(xp,yp,'b')%实际轮廓(蓝色)text(50,-100,'实际轮廓线')%标注实际轮廓线text(100,50,'理论轮廓线')%标注理想轮廓线text(22,50,'滚子轮廓线')%标注滚子轮廓线text(-18,-22,'偏心距圆轮廓线')%标注偏心距圆轮廓线text(6,-70,'基圆轮廓线')%标注基圆轮廓线2.4matlab输出的结果********偏置移动从动件盘形凸轮设计********已知条件:凸轮作逆时针方向转动,从动件偏置在凸轮轴心的右边从动件在推程作等加速/等减速运动,在回程作余弦加速度运动基圆半径rb=90.0000mm滚子半径rt=15.0000mm推杆偏距e=15.0000mm推程升程h=100.0000mm推程运动角ft=120.0000度远休止角fs=60.0000度推程许用压力角alp=30.0000度计算过程和输出结果:1计算凸轮理论轮廓的压力角和曲率半径1-1推程(等速运动)1-2回程(等速运动)2计算凸轮理论廓线与实际廓线的直角坐标2-1推程(等速运动)凸轮转角理论x理论y实际x实际y压力角30.000057.361069.352147.800857.79349.594140.000073.889064.721668.425850.751818.641050.000090.388956.264282.276143.647517.258260.0000106.002843.880295.594433.079016.061370.0000119.842827.6566107.558019.049515.016180.0000131.03147.8730117.33851.749014.096090.0000138.7412-15.0000124.1423-18.445713.2802100.0000142.2354-40.3113127.2503-40.979312.5523110.0000140.9053-67.2480126.0550-65.134211.8989120.0000134.3040-94.8610120.0951-90.054111.3093130.0000122.1749-122.0980109.0843-114.774410.7748140.0000104.4733-147.842392.9343-138.258310.2880150.000081.3802-170.954771.7700-159.43769.84282-2回程(等速运动)凸轮转角理论x理论y实际x实际y压力角210.0000-107.3610-155.9547-98.8554-143.59934.5440220.0000-127.4546-128.5586-114.5732-120.873019.1779230.0000-141.4586-99.1167-127.3601-93.994820.0342240.0000-149.3040-68.8802-134.4901-66.525220.9671250.0000-151.1659-39.0572-136.1749-39.577221.9866260.0000-147.4449-10.7671-132.8355-14.168023.1046270.0000-138.741215.0000-125.07398.818924.3351280.0000-125.822037.4172-113.639928.665225.6948290.0000-109.582255.8473-99.391244.840827.2032300.0000-91.002869.8610-83.251157.019228.8838310.0000-71.105379.2455-66.163465.083030.7642320.0000-50.907684.0052-49.047869.121032.8776330.0000-31.380284.3521-32.756269.415435.2631绘制凸轮的理论轮廓和实际轮廓:>>图1凸轮轮廓图2.5位移图h=100;du=180/piw=20.9;th1=du*pi/6;th2=du*5*pi/6;th3=du*7*pi/6;th4=du*11*pi/6;th5=du*2*pi;j1=linspace(0,th1,120);s1=0+0.*j1;j2=linspace(th1,th2,120);s2=h*(j2-th1)/(th2-th1);j3=linspace(th2,th3,120);s3=100+0.*j3;j4=linspace(th3,th4,120);s4=h-h*(j4-th3)/(th4-th3);j5=linspace(th4,th5,120);s5=0.*j5;plot(j1,s1,j2,s2,j3,s3,j4,s4,j5,s5)gridontitle('位移线图')图2位移图2.6速度图h=100;w=20.9;du=180/pi;th1=du*pi/6;th2=du*5*pi/6;th3=du*7*pi/6;th4=du*11*pi/6;th5=du*2*pi;j1=linspace(0,th1,120);v1=0+0.*j1;j2=linspace(th1,th2,120);v2=h*w/(th2-th1);j3=linspace(th2,th3,120);v3=0+0.*j3;j4=linspace(th3,th4,120);v4=-h*w/(th4-th3);j5=linspace(th4,th5,120);v5=0.*j5;plot(j1,v1,j2,v2,j3,v3,j4,v4,j5,v5)gridontitle('速度线图')图3速度图2.7加速度图h=100;du=180/pi;w=20.9;th1=du*2*pi;j1=linspace(0,th1,360);a=0plot(j1,a)gridontitle('加速度线图')图4加速度图2.8压力角的验算推程时最大压力角为25.8992°小于推程许用压力角30°，推程设计合理。回程时最大压力角为27.9467°小于回程许用压力角75°，回程设计合理。3.用图解法设计凸轮轮廓线3.1运动规律分析（1）凸轮运动规律为：推程：等速，回程：等速。（2）运动方程：等速推程：（δ在30°--150°之间）s=hδ/v=hw/a=等速回程：（δ在210°--330°之间）s=h(1−δ/V=-ha=03.2设计过程3.2.1已知条件表2推程起始角:30远休止始角:150回程起始角:210近休止始角:330滚子半径:15基圆半径:90从动件篇距:15推程运动角：δ回程运动角：δ远休止角：δ近休止角：δ角速度：ω=πn/30=3.2.3基本机构和转向偏心式凸轮机构，顺时针转动。3.2.4凸轮廓线的设计方法：采用反转法原理。设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度-ω，使其绕轴心O转动。则凸轮不动，而推杆则一方面随其导轨以角速度-ω绕轴心O转动，一方面又在其导轨内作预期的往复移动。这样，推杆在这种复合运动中，其