机械原理课程设计牛头刨床凸轮机构.docx
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机械原理课程设计牛头刨床凸轮机构
装订线
机械原理课程设计
设计题目牛头刨床凸轮机构
班级加工06-1
姓名李龙
指导教师席本强何凡
1．设计任务及要求------------------------------
2．数学模型的建立------------------------------
3．程序框图---------------------------------------
4．程序清单及运行结果------------------------
5．设计总结---------------------------------------
6．参考文献--------------------------------------
1设计任务与要求
已知摆杆9为等加速等减速运动规律，其推程运动角φ=70，远休止角φs=10，回程运动角φ?
=70，摆杆长度l09D=125,最大摆角φmax=15，许用压力角[α]=40，凸轮与曲线共轴。
（1）要求：
计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图（用方格纸绘制），也可做动态显示。
（2）确定凸轮的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮的实际廓线，并按比例绘出机构运动简图。
（3）编写计算说明书。
2机构的数学模型
（1）推程等加速区
当
时
（角位移）
（角速度）
（角加速度）
（2）推程等减速区
当
时
（角位移）
（角速度）
（角加速度）
（3）远休止区
当
时
（角位移）
（角速度）
（角加速度）
（4）回程等加速区
当
时
（角位移）
（角速度）
（角加速度）
（5）回程等减速区
当
时
（角位移）
（角速度）
（角加速度）
（6）近休止区
（角位移）
（角速度）
（角加速度）
如图选取xOy坐标系，B1点为凸轮轮廓线起始点。
开始时推杆轮子中心处于B1点处，当凸轮转过角度时，摆动推杆角位移为，由反转法作图可看出，此时滚子中心应处于B点,其直角坐标为：
因为实际轮廓线与理论轮廓线为等距离，即法向距离处处相等，都为滚半径
rT.故将理论廓线上的点沿其法向向内测移动距离rr即得实际廓线上的点B（x1,y1）.由高等数学知，理论廓线B点处法线nn的斜率应为
根据上式有：
可得
实际轮廓线上对应的点B（x,y）的坐标为
此即为凸轮工作的实际廓线方程，式中“-”用于内等距线，“+”用于外等距线。
3程序框图
4程序清单及运行结果
#include<>
#include<>
#include<>
#include<>
#include<>
#definel
#defineAa40
#definer_b50
#definerr6
#defineK180）
#definedt
floatQ_max,Q_t,Q_s,Q_h;
floatQ_a;
doubleL,pr;
floate[1500],f[1500],g[1500];
voidCal（floatQ,doubleQ_Q[3]）
{
Q_max=15,Q_t=70,Q_s=10,Q_h=70;
if（Q>=0&&Q<=Q_t/2）
{
Q_Q[0]=K*（2*Q_max*Q*Q/（Q_t*Q_t））;
Q_Q[1]=4*Q_max*Q/（Q_t*Q_t）;
Q_Q[2]=4*Q_max/（Q_t*Q_t）;
}
if（Q>Q_t/2&&Q<=Q_t）
{
Q_Q[0]=K*（Q_max-2*Q_max*（Q-Q_t）*（Q-Q_t）/（Q_t*Q_t））;
Q_Q[1]=4*Q_max*（Q_t-Q）/（Q_t*Q_t）;
Q_Q[2]=-4*Q_max/（Q_t*Q_t）;
}
if（Q>Q_t&&Q<=Q_t+Q_s）
{
Q_Q[0]=K*Q_max;
Q_Q[1]=0;
Q_Q[2]=0;
}
if（Q>Q_t+Q_s&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h/2）
{
Q_Q[0]=K*（Q_max-2*Q_max*（Q-Q_t-Q_s）*（Q-Q_t-Q_s）/（Q_h*Q_h））;
Q_Q[1]=-4*Q_max*（Q-Q_t-Q_s）/（Q_h*Q_h）;
Q_Q[2]=-4*Q_max/（Q_h*Q_h）;
}
if（Q>Q_t+Q_s+Q_h/2&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h）
{
Q_Q[0]=K*（2*Q_max*（Q_h-Q+Q_t+Q_s）*（Q_h-Q+Q_t+Q_s）/（Q_h*Q_h））;
Q_Q[1]=-4*Q_max*（Q_h-Q+Q_t+Q_s）/（Q_h*Q_h）;
Q_Q[2]=4*Q_max/（Q_h*Q_h）;
}
if（Q>Q_t+Q_s+Q_h&&Q<=360）
{
Q_Q[0]=K*0;
Q_Q[1]=0;
Q_Q[2]=0;
}
}
voidDraw（floatQ_m）
{
floattt,x,y,x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,dx,dy;
doubleQQ[3];
circle（240,240,3）;
circle（240+L*sin（50*K）+4*cos（240*K）,240+L*cos（50*K）-4*sin（240*K）,3）;
moveto（240,240）;
lineto（240+20*cos（240*K）,240-20*sin（240*K））;
lineto（260+20*cos（240*K）,240-20*sin（240*K））;
lineto（240,240）;
moveto（240+L*sin（50*K）+4*cos（240*K）,240+L*cos（50*K）-4*sin（240*K））;
lineto（240+L*sin（50*K）+20*cos（240*K）,240+L*cos（50*K）-20*sin（240*K））;
lineto（255+L*sin（50*K）+20*cos（240*K）,240+L*cos（50*K）-20*sin（240*K））;
lineto（240+L*sin（50*K）+4*cos（240*K）,240+L*cos（50*K）-4*sin（240*K））;
for（tt=0;tt<=720;tt=tt+2）
{
Cal（tt,QQ）;
x1=L*cos（tt*K）-l*cos（Q_a+QQ[0]-tt*K）;
y1=l*sin（Q_a+QQ[0]-tt*K）+L*sin（tt*K）;
x2=x1*cos（Q_m*K+40*K）+y1*sin（Q_m*K+40*K）;
y2=-x1*sin（Q_m*K+40*K）+y1*cos（Q_m*K+40*K）;
putpixel（x2+240,240-y2,2）;
dx=（QQ[1]-1）*l*sin（Q_a+QQ[0]-tt*K）-L*sin（tt*K）;
dy=（QQ[1]-1）*l*cos（Q_a+QQ[0]-tt*K）+L*cos（tt*K）;
x3=x1-rr*dy/sqrt（dx*dx+dy*dy）;
y3=y1+rr*dx/sqrt（dx*dx+dy*dy）;
x4=x3*cos（Q_m*K+40*K）+y3*sin（Q_m*K+40*K）;
y4=-x3*sin（Q_m*K+40*K）+y3*cos（Q_m*K+40*K）;
putpixel（x4+240,240-y4,YELLOW）;
}
}
voidCurvel（）
{
intt;
floaty1,y2,y3,a=0;
for（t=0;t<=360/dt;t++）
{
delay（300）;
a=t*dt;
if（（a>=0）&&（a<=Q_t/2））
{
y1=（2*Q_max*pow（a,2）/pow（Q_t,2））*10;
y2=（4*Q_max*（dt*K）*a/pow（Q_t,2））*pow（10,;
y3=（4*Q_max*pow（（dt*K）,2）/pow（Q_t,2））*pow（10,;
putpixel（100+a,300-y1,1）;
putpixel（100+a,300-y2,2）;
putpixel（100+a,300-y3,4）;
line（100+Q_t/2,300-y3,100+Q_t/2,300）;
}
if（（a>Q_t/2）&&（a<=Q_t））
{
y1=（Q_max-2*Q_max*pow（（Q_t-a）,2）/pow（Q_t,2））*10;
y2=（4*Q_max*（dt*K）*（Q_t-a）/pow（Q_t,2））*pow（10,;
y3=（（-4）*Q_max*pow（（dt*K）,2）/pow（Q_t,2））*pow（10,;
putpixel（100+a,300-y1,1）;
putpixel（100+a,300-y2,2）;
putpixel（100+a,300-y3,4）;
line（100+Q_t,300-y3,100+Q_t,300）;
line（100+Q_t/2,300,100+Q_t/2,300-y3）;
}
if（（a>Q_t）&&（a<=Q_t+Q_s））
{
y1=Q_max*10;
y2=0;
y3=0;
putpixel（100+a,300-y1,1）;
putpixel（100+a,300-y2,2）;
putpixel（100+a,300-y3,4）;
line（（100+Q_t+Q_s）,300,（100+Q_t+Q_s）,300-y3）;
}
if（（a>Q_t+Q_s）&&（a<=Q_t+Q_s+Q_h/2））
{
y1=（Q_max-2*Q_max*pow（（a-Q_t-Q_s）,2）/pow（Q_h,2））*10;
y2=（（-4）*Q_max*（dt*K）*（a-Q_t-Q_s）/pow（Q_h,2））*pow（10,;
y3=（（-4）*Q_max*pow（（dt*K）,2）/pow（Q_h,2））*pow（10,;
putpixel（100+a,300-y1,1）;
putpixel（100+a,300-y2,2）;
putpixel（100+a,300-y3,4）;
line（（100+Q_t+Q_s+Q_h/2）,300,（100+Q_t+Q_s+Q_h/2）,300-y3）;
line（（100+Q_t+Q_s）,300,（100+Q_t+Q_s）,300-y3）;
}
if（（a>Q_t+Q_s+Q_h/2）&&（a<=Q_t+Q_s+Q_h））
{
y1=（2*Q_max*pow（（Q_h-a+Q_t+Q_s）,2）/pow（Q_h,2））*10;
y2=（（-4）*Q_max*（dt*K）*（Q_h-a+Q_t+Q_s）/pow（Q_h,2））*pow（10,;
y3=（4*Q_max*pow（（dt*K）,2）/pow（Q_h,2））*pow（10,;
putpixel（100+a,300-y1,1）;
putpixel（100+a,300-y2,2）;
putpixel（100+a,300-y3,4）;
line（（100+Q_t+Q_s+Q_h）,300-y3,（100+Q_t+Q_s+Q_h）,300）;
line（（100+Q_t+Q_s+Q_h/2）,300,（100+Q_t+Q_s+Q_h/2）,300-y3）;
}
if（（a>Q_t+Q_s+Q_h）&&（a<=360））
{
y1=0;
y2=0;
y3=0;
putpixel（100+a,300,1）;
putpixel（100+a,300,2）;
putpixel（100+a,300,4）;
}
e[t]=y1;
f[t]=y2;
g[t]=y3;
}
}
main（）
{
intgd=DETECT,gm;
inti,t,choice,x_1,y_1,flag=1;
doubleQQ1[3],aa;
FILE*f1;
if（（f1=fopen（"","w"））==NULL）
{
printf（"cannotopen!
\n"）;
exit（0）;
}
initgraph（&gd,&gm,""）;
cleardevice（）;
for（t=0;!
kbhit（）;t++）
{
for（;t>360;）
t-=360;
if（flag==1）
for（L=l-r_b+70;L{
Q_a=acos（（L*L+l*l-r_b*r_b）/*L*l））;
Cal（t,QQ1）;
aa=atan（l*（1-QQ1[1]-L*cos（Q_a-QQ1[0]））/（L*sin（Q_a+QQ1[0]）））;/*压力角*/
pr=（pow（（L*L+l*l*（1+QQ1[1]）*（1+QQ1[1]）*L*l*（1+QQ1[1]*cos（Q_a+QQ1[0]）））,2））/*曲率半径*//（（1+QQ1[1]）*（2+QQ1[1]）*L*l*cos（Q_a+QQ1[0]）+QQ1[2]*L*l*sin（Q_a+QQ1[0]）-L*L-l*l*pow（（1+QQ1[1]）,3））;
if（aa<=Aa&&pr>rr）
flag=0;
break;
}
if（flag==0）
Cal（t,QQ1）;
Draw（t）;
cleardevice（）;
x_1=240+L*sin（50*K）-l*cos（Q_a+QQ1[0]+40*K）;
y_1=240+L*cos（50*K）-l*sin（Q_a+QQ1[0]+40*K）;
circle（x_1,y_1,rr）;
line（240+L*sin（50*K）,240+L*cos（50*K）,x_1,y_1）;
moveto（240+L*sin（50*K）,240+L*cos（50*K））;
lineto（240+L*sin（50*K）+l*cos（Q_a+QQ1[0]+40*K）,480+2*L*cos（50*K）-y_1）;
lineto（140+L+l*cos（Q_a+QQ1[0]）*2,480+2*L*cos（50*K）-y_1）;
delay
（1）;
}
getch（）;
cleardevice（）;
line（100,80,100,445）;
line（70,300,530,300）;
line（100,80,98,90）;
line（100,80,102,90）;
line（520,298,530,300）;
line（520,302,530,300）;
setcolor
（2）;
outtextxy（300,150,"Theanalysisofthewormgear'smovement"）;
printf（"\n\n\n\n\nQ（w,a）"）;
printf（"\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\t\t\t\t\t\t\t\tt"）;
Curvel（）;
getch（）;
printf（"\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n"）;
for（i=0;i<=1440;i=i+20）
{
delay（1000）;
printf（"%d%f%f%f\n",i/4,e[i],f[i],g[i]）;
fprintf（f1,"%d%f%f%f\n",i/4,e[i],f[i],g[i]）;
}
getch（）;
fclose（f1）;
closegraph（）;
}
角度10倍角位移倍角速度倍角加速度
235-360
5总结
这次机械原理课程设计是对这学期所学的有关《机械原理》知识的一次检验，更是一次实践，它让我们去亲自动手，去运用各种工具来解决问题，是一次比较综合的测试。
在设计之前，我也浏览了《机械原理》并且仔细看了连杆及凸轮机构和齿轮机构，认为齿轮的最简单，不过老师分了凸轮机构（我认为最难的），也只好迎难而上，在设计的过程中反复翻看这部分内容，了解推杆的运动规律及凸轮的基圆半径r0磙子半径rr的选取和确定。
感到所学的知识不能完全解决老师所布置的任务，所以又上网查找了有关这方面的知识，例如任意点压力角的公式，理论廓线任意点的曲率半径的公式等。
而在推导了推杆的运动规律之后，用C语言编制程序是我们一大难题，这完全暴露了我们在大一时所学的C语言知识残缺。
幸运的是，老师帮助了我们，他们加班加点的指导我们的设计，有的老师还说晚上也可以到他家里问，这让我感到了老师的伟大。
这次设计还培养了我的合作意识，在实际设计中，确实存在着一个人不太可能完成的事情。
一贯独立的我也获得了许多同学的帮助和好几名老师的指导，并且深深的感到了责任的重大，想做一名优秀的设计者，需要多方面的知识以及对问题的深入思考，从这次设计中也学到了一些课本以外的知识。
这次课程设计对我大三学习的规划大有益处。
6参考文献
《机械原理》孙恒，陈作模，葛文杰，高等教育出版社，
《机械原理课程设计》，辽宁工程技术大学机械设计基础教研室，
《机械原理课程设计指导书》徐萃萍冷兴聚
《机械原理电算课程设计指导书》冷兴聚
《C程序设计》谭浩强
《C语言典型零件CAD》王占勇
《计算机图形学》罗笑南王若梅
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