哈工大精密机械设计大作业MATLAB凸轮设计说明书.docx
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哈工大精密机械设计大作业MATLAB凸轮设计说明书
设计说明书
一、程序算法
1:
匀速运动
等速运动规律：
S=h/Φ1*Φ;
V=v0=h/Φ1*w;
a=0;
在行程开始位置，速度由v变成v0，其导数a=无穷；同理，在行程终止位置，速度由v0突变为0；加速度变为负无穷。
程序思路：
s0=（r*r-e*e）^（1/2）;
j=0:
0.001:
2*pi;//均匀取点
s1（1:
6284）=0;
s1（1:
1571）=2*h/pi.*j（1:
1571）;
s1（1572:
3142）=h;//等速运动曲线推程末端的位移量
s1（3143:
4713）=fliplr（s1（1:
1571））;
x=e.*cos（j）+（s0+s1）.*sin（j）;//把极坐标转换成直角坐标
y=（s0+s1）.*cos（j）-e*sin（j）;
plot（x,y）;//画凸轮轮廓
x1=r*sin（j）;
y1=r*cos（j）;
plot（x1,y1）;//画基圆
plot（j,s1）;//画速度曲线
s1v（1:
6284）=0;
s1v（1:
1571）=h/（pi/2）;
s1v（1572:
3142）=0;
s1v（3143:
4713）=fliplr（s1v（1:
1571））;
plot（j,s1v）;//画加速度曲线
由于凸轮加速度在pi/2和3*pi/2两点为无穷，所以没有画出。
2:
等加速运动
等加速运动和等减速运动规律：
从动件做等加速或等减速运动时，如果其加速段或减速段的时间相等，则其运动曲线对称。
初速度为零的物体做加速运动时，其位移方程为s=0.5*a0*（Φ/w）^2;当Φ=Φ1/2,s=h/2,h/2=0.5a0a*（Φ1/2w）^2;故a0=4hw^2/（（Φ）^2）;将a0值代入位移方程并对时间求导数，得s=2*h*Φ^2/（Φ1）^2;v=4hwΦ/（Φ1）^2;
a=a0=4hw^2/（Φ1）^2;根据运动图线对称性，s=h-2*h*（Φ1-Φ）^2/（Φ1）^2;
v=4*h*w*（Φ1-Φ）/（Φ1）^2;a=-4*h*w^2/（Φ1）^2;
s0=（r*r-e*e）^（1/2）;
j=0:
0.001:
2*pi;//均匀取点
s2（1:
6284）=0;
s2（1:
1571）=4*h/pi/pi.*（j（1:
1571）.^2）;
s2（1572:
3142）=h;//推程末端取s=h
s2（3143:
4713）=fliplr（s2（1:
1571））;
x=e.*cos（j）+（s0+s2）.*sin（j）;//极坐标转换成直角坐标
y=（s0+s2）.*cos（j）-e*sin（j）;
plot（x,y）;//画凸轮轮廓
x=r*sin（j）;
y=r*cos（j）;
plot（x,y）;//画基圆
plot（j,s2）;//画位移曲线
s2v（1:
6284）=0;
s2v（1:
1571）=8*h/pi/pi.*j（1:
1571）;
s2v（1572:
3142）=0;
s2v（3143:
4713）=fliplr（s2v（1:
1571））;
plot（j,s2v）;//画速度曲线
s2a（1:
6284）=0;
s2a（1:
1571）=8*h/pi/pi;
s2a（1572:
3142）=0;
s2a（3143:
4713）=fliplr（s2a（1:
1571））;
plot（j,s2a）;//画加速度图像
3:
等减速运动
加速过程与加速过程类似，不再赘述，见上面等加速运动
s0=（r*r-e*e）^（1/2）;
j=0:
0.001:
2*pi;
s3（1:
6284）=0;
s3（1:
1571）=h-4*h/pi/pi.*（（pi/2-j（1:
1571））.^2）;
s3（1572:
3142）=h;
s3（3143:
4713）=fliplr（s3（1:
1571））;
x=e.*cos（j）+（s0+s3）.*sin（j）;
y=（s0+s3）.*cos（j）-e*sin（j）;
plot（x,y）;
x=r*sin（j）;
y=r*cos（j）;
plot（x,y）;
plot（j,s3）;
s3v（1:
6284）=0;
s3v（1:
1571）=8*h/pi/pi.*（pi/2-j（1:
1571））;
s3v（1572:
3142）=0;
s3v（3143:
4713）=fliplr（s3v（1:
1571））;
plot（j,s3v）;
s3a（1:
6284）=0;
s3a（1:
1571）=-8*h/pi/pi;
s3a（1572:
3142）=0;
s3a（3143:
4713）=fliplr（s3a（1:
1571））;
plot（j,s3a）;
4:
余弦加速运动
质点在圆周上做匀速运动时，它在这个圆的直径上投影所构成的运动就是简谐运动。
其位移曲线方程为s=R-R*cosθ,R=h/2;θ/pi=Φ/Φ1;将R及θ值带入上式并对时间求导，可得
S=h*（1-cos（pi*Φ/Φ1））/2;v=h*pi*w*sin（pi*Φ/Φ1）/（2*Φ1）;a=h*pi^2*w^2*cos（pi*Φ/Φ1）/（2*Φ1^2）
s0=（r*r-e*e）^（1/2）;
j=0:
0.001:
2*pi;//均匀取点
s4（1:
6284）=0;
s4（1:
1571）=h/2*（1-cos（2*j（1:
1571）））;
s4（1572:
3142）=h;//推程末端位移s=hs
s4（3143:
4713）=fliplr（s4（1:
1571））;
x=e.*cos（j）+（s0+s4）.*sin（j）;//极坐标转换成直角坐标
y=（s0+s4）.*cos（j）-e*sin（j）;
plot（x,y）;//画凸轮轮廓
x=r*sin（j）;
y=r*cos（j）;
plot（x,y）;//画基圆
plot（j,s4）;//画位移曲线
s4v（1:
6284）=0;
s4v（1:
1571）=h.*sin（2*j（1:
1571））;
s4v（1572:
3142）=0;
s4v（3143:
4713）=fliplr（s4v（1:
1571））;
plot（j,s4v）;//画速度曲线
s4a（1:
6284）=0;
s4a（1:
1571）=2*h.*cos（2*j（1:
1571））;
s4a（1572:
3142）=0;
s4a（3143:
4713）=fliplr（s4a（1:
1571））;
plot（j,s4a）;//画加速度曲线
二、交互界面设计
对于四个曲线的显示，我选择
按钮拖面，产生四个AXES
下面的解说选用statictext
关于r、e的变化我选用两个slider
最后的设计说明书和使用说明书我用两个按钮连接到word
具体源程序不再赘述，见m文件
三、源程序代码
functionvarargout=my1（varargin）
%MY1M-fileformy1.fig
%MY1,byitself,createsanewMY1orraisestheexisting
%singleton*.
%
%H=MY1returnsthehandletoanewMY1orthehandleto
%theexistingsingleton*.
%
%MY1（'CALLBACK',hObject,eventData,handles,...）callsthelocal
%functionnamedCALLBACKinMY1.Mwiththegiveninputarguments.
%
%MY1（'Property','Value',...）createsanewMY1orraisesthe
%existingsingleton*.Startingfromtheleft,propertyvaluepairsare
%appliedtotheGUIbeforemy1_OpeningFcngetscalled.An
%unrecognizedpropertynameorinvalidvaluemakespropertyapplication
%stop.Allinputsarepassedtomy1_OpeningFcnviavarargin.
%
%*SeeGUIOptionsonGUIDE'sToolsmenu.Choose"GUIallowsonlyone
%instancetorun（singleton）".
%
%Seealso:
GUIDE,GUIDATA,GUIHANDLES
%Edittheabovetexttomodifytheresponsetohelpmy1
%LastModifiedbyGUIDEv2.506-Nov-201122:
50:
18
%Begininitializationcode-DONOTEDIT
gui_Singleton=1;
gui_State=struct（'gui_Name',mfilename,...
'gui_Singleton',gui_Singleton,...
'gui_OpeningFcn',@my1_OpeningFcn,...
'gui_OutputFcn',@my1_OutputFcn,...
'gui_LayoutFcn',[],...
'gui_Callback',[]）;
ifnargin&&ischar（varargin{1}）
gui_State.gui_Callback=str2func（varargin{1}）;
end
ifnargout
[varargout{1:
nargout}]=gui_mainfcn（gui_State,varargin{:
}）;
else
gui_mainfcn（gui_State,varargin{:
}）;
end
%Endinitializationcode-DONOTEDIT
%---Executesjustbeforemy1ismadevisible.
functionmy1_OpeningFcn（hObject,eventdata,handles,varargin）
%Thisfunctionhasnooutputargs,seeOutputFcn.
%hObjecthandletofigure
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesstructurewithhandlesanduserdata（seeGUIDATA）
%varargincommandlineargumentstomy1（seeVARARGIN）
%Choosedefaultcommandlineoutputformy1
handles.output=hObject;
axes（handles.axeslunkuo）;
linewidth=2;%¶¨Òå» Í¼µÄÏß¿í
color='g';%¶¨Òå» Í¼ÑÕÉ«
handles.r=get（handles.sliderr,'value'）;
handles.e=get（handles.slidere,'value'）;
handles.h=50;
handles.s0=（handles.r*handles.r-handles.e*handles.e）^（1/2）;
handles.j=0:
0.001:
2*pi;
handles.s1（1:
6284）=0;
handles.s1（1:
1571）=2*handles.h/pi.*handles.j（1:
1571）;
handles.s1（1572:
3142）=handles.h;
handles.s1（3143:
4713）=fliplr（handles.s1（1:
1571））;
x=handles.e.*cos（handles.j）+（handles.s0+handles.s1）.*sin（handles.j）;
y=（handles.s0+handles.s1）.*cos（handles.j）-handles.e*sin（handles.j）;
plot（x,y）;
holdon
x1=handles.r*sin（handles.j）;
y1=handles.r*cos（handles.j）;
plot（x1,y1）;
axisequal
axes（handles.axesweiyi）
plot（handles.j,handles.s1）;
axis（[02*pi055]）
handles.s1v（1:
6284）=0;
handles.s1v（1:
1571）=handles.h/（pi/2）;
handles.s1v（1572:
3142）=0;
handles.s1v（3143:
4713）=fliplr（handles.s1v（1:
1571））;
axes（handles.axessudu）;
plot（handles.j,handles.s1v）;
axis（[02*pi0handles.h/（pi/2）+3]）
set（handles.textr,'string',num2str（handles.r））;
set（handles.texte,'string',num2str（handles.e））;
%Updatehandlesstructure
guidata（hObject,handles）;
%UIWAITmakesmy1waitforuserresponse（seeUIRESUME）
%uiwait（handles.figure1）;
%---Outputsfromthisfunctionarereturnedtothecommandline.
functionvarargout=my1_OutputFcn（hObject,eventdata,handles）
%varargoutcellarrayforreturningoutputargs（seeVARARGOUT）;
%hObjecthandletofigure
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesstructurewithhandlesanduserdata（seeGUIDATA）
%Getdefaultcommandlineoutputfromhandlesstructure
varargout{1}=handles.output;
%---Executesonbuttonpressinjieshu.
functionjieshu_Callback（hObject,eventdata,handles）
%hObjecthandletojieshu（seeGCBO）
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesstructurewithhandlesanduserdata（seeGUIDATA）
close;
%---Executesonbuttonpressincreate.
functioncreate_Callback（hObject,eventdata,handles）
%hObjecthandletocreate（seeGCBO）
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesstructurewithhandlesanduserdata（seeGUIDATA）
winopen（'Éè¼Æ˵Ã÷Êé.doc'）
%---Executesonbuttonpressinuse.
functionuse_Callback（hObject,eventdata,handles）
%hObjecthandletouse（seeGCBO）
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesstructurewithhandlesanduserdata（seeGUIDATA）
winopen（'ʹÓÃ˵Ã÷Êé.doc'）
%---Executesonslidermovement.
functionsliderr_Callback（hObject,eventdata,handles）
%hObjecthandletosliderr（seeGCBO）
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesstructurewithhandlesanduserdata（seeGUIDATA）
handles.r=get（handles.sliderr,'value'）;
set（handles.textr,'string',num2str（handles.r））;
axes（handles.axeslunkuo）;
s0=（handles.r*handles.r-handles.e*handles.e）^（1/2）;
x=handles.e.*cos（handles.j）+（s0+handles.s1）.*sin（handles.j）;
y=（s0+handles.s1）.*cos（handles.j）-handles.e*sin（handles.j）;
plot（x,y）;
holdon
x1=handles.r*sin（handles.j）;
y1=handles.r*cos（handles.j）;
plot（x1,y1）;
axisequal
guidata（hObject,handles）;
%Hints:
get（hObject,'Value'）returnspositionofslider
%get（hObject,'Min'）andget（hObject,'Max'）todeterminerangeofslider
%---Executesduringobjectcreation,aftersettingallproperties.
functionsliderr_CreateFcn（hObject,eventdata,handles）
%hObjecthandletosliderr（seeGCBO）
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesempty-handlesnotcreateduntilafterallCreateFcnscalled
%Hint:
slidercontrolsusuallyhavealightgraybackground.
ifisequal（get（hObject,'BackgroundColor'）,get（0,'defaultUicontrolBackgroundColor'））
set（hObject,'BackgroundColor',[.9.9.9]）;
end
%---Executesonslidermovement.
functionslidere_Callback（hObject,eventdata,handles）
%hObjecthandletoslidere（seeGCBO）
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesstructurewithhandlesanduserdata（seeGUIDATA）
handles.e=get（handles.slidere,'value'）;
set（handles.texte,'string',num2str（handles.e））;
axes（handles.axeslunkuo）;
s0=（handles.r*handles.r-handles.e*handles.e）^（1/2）;
x=handles.e.*cos（handles.j）+（s0+handles.s1）.*sin（handles.j）;
y=（s0+handles.s1）.*cos（handles.j）-handles.e*sin（handles.j）;
plot（x,y）;
holdon
guidata（hObject,handles）;
%Hints:
get（hObject,'Value'）returnspositionofslider
%get（hObject,'Min'）andget（hObject,'Max'）todeterminerangeofslider
%---Executesduringobjectcreation,aftersettingallproperties.
functionslidere_CreateFcn（hObject,eventdata,handles）
%hObjecthandletoslidere（seeGCBO）
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesempty-handlesnotcreateduntilafterallCreateFcnscalled
%Hint:
slidercontrolsusuallyhavealightgrayback
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