哈工大机械原理大作业二28完美版.docx

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哈工大机械原理大作业二28完美版

HarbinInstituteofTechnology

机械原理大作业2

课程名称：

机械原理

作业题目：

凸轮机构设计

院系：

机电工程学院

班级：

1108301

设计者：

XXX

学号：

11108301XX

指导教师：

焦映厚

设计时间：

2013年6月

哈尔滨工业大学

1.设计题目（序号28）

1.1凸轮机构

如图所示直动从动件盘形凸轮机构，根据表1-1中的参数，设计该凸轮机构。

图1-1

1.2原始参数

表1-1

升程/mm

升程运动角/。

升程运动规律

升程许用压力角/。

回程运动角/。

回程运动规律

回城许用压力角/。

远休止角/。

近休止角/。

140

90

余弦加速度

30

80

余弦加速度

70

120

70

2.确定推杆升程、回程运动方程

A、推杆升程方程：

升程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件

代入书中表4—1余弦加速度运动规律的升程段方程式中，推导得：

B、推杆回程方程：

回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件

，

代入书中表4—1余弦加速度运动规律的回程段方程式中，推导得：

3.绘制推杆位移、速度、加速度线图

位移、速度、加速度曲线源代码：

x1=0:

pi/180:

pi/2;

x2=pi/2:

pi/180:

7*pi/6;

x3=7*pi/6:

pi/180:

29*pi/18;

x4=29*pi/18:

pi/180:

2*pi;

w1=1;

s1=70*（1-cos（2*x1））;

v1=140*w1*sin（2*x1）;

a1=280*w1^2*cos（2*x1）;

s2=140;

v2=0;

a2=0;

s3=70*（1+cos（9*x3/4-21*pi/8））;

v3=-1260*w1/8*sin（9*x3/4-21*pi/8）;

a3=-2835*w1^2/8*cos（9*x3/4-21*pi/8）;

s4=0;

v4=0;

a4=0;

subplot（3,1,1）

plot（x1,s1,x2,s2,x3,s3,x4,s4）

title（'推杆线位移图'）

xlabel（'φ（rad）'）

ylabel（'S（mm）'）

grid

subplot（3,1,2）

plot（x1,v1,x2,v2,x3,v3,x4,v4）

title（'推杆速度线图'）

xlabel（'φ（rad）'）

ylabel（'V（mm/s）'）

grid

subplot（3,1,3）

plot（x1,a1,x2,a2,x3,a3,x4,a4）

title（'推杆加速度线图'）

xlabel（'φ（rad）'）

ylabel（'a（mm/s^2）'）

Grid

图3-1推杆位移线图

图3-2速度线图

图3-3加速度线图

4.绘制凸轮机构的

线图及确定基圆半径和偏距

源代码：

x1=0:

pi/180:

pi/2;

x2=pi/2:

pi/180:

7*pi/6;

x3=7*pi/6:

pi/180:

29*pi/18;

x4=29*pi/18:

pi/180:

2*pi;

w1=1;

s1=70*（1-cos（2*x1））;

v1=140*w1*sin（2*x1）;

s3=70*（1+cos（9*x3/4-21*pi/8））;

v3=-1260*w1/8*sin（9*x3/4-21*pi/8）;

plot（v1,s1,0,140,v3,s3,0,0）;

axis（[-200150-100200]）;

title（'凸轮机构ds/dψ-s线图'）

xlabel（'ds/d¦×/（mm/s^2）'）

ylabel（'s/mm'）

grid

holdon

[z1,z2,d1,d2,z0,d0]=dai（v,s）

plot（z1,d1,z2,d2,z0,d0）

调用的函数：

function[z1,z2,d1,d2,z0,d0]=dai（v,s）

%UNTITLEDSummaryofthisfunctiongoeshere

%Detailedexplanationgoeshere

k1=tan（pi/2-30*pi/180）;k2=-tan（pi/2-70*pi/180）;

ym1=0;ym2=0;

fori=1:

174

ifv（i）>0

y1=-k1*v（i）+s（i）;

ify1

ym1=y1;

v01=v（i）;s01=s（i）;

end

else

y2=-k2*v（i）+s（i）;

ify2

ym2=y2;

v02=v（i）;s02=s（i）;

end

end

end

z1=linspace（-100,200,300）;

d1=k1*（z1-v01）+s01;

z2=linspace（-200,200,400）;

d2=k2*（z2-v02）+s02;

z0=linspace（0,200,200）;

d0=-k1*z0;

end

图4-1凸轮机构ds/dψ-s线图

图4-2

如图4-2，可知e=50mm。

取s0=100mm

则基圆半径r0==111.803mm。

所以有：

基圆半径r0=111.803mm，偏距e=50mm。

5．确定滚子半径及绘制凸轮理论廓线和实际廓线

源代码：

d=0:

pi/720:

2*pi;

v=[];

symso1o2o3o4;

s0=100;

e=50;

s1=70*（1-cos（2*o1））;

x1=（s0+s1）*cos（o1）-e*sin（o1）;

y1=（s0+s1）*sin（o1）+e*cos（o1）;

xo1=diff（x1,o1）;

xoo1=diff（x1,o1,2）;

yo1=diff（y1,o1）;

yoo1=diff（y1,o1,2）;

foroo1=0:

pi/180:

pi/2;

p=subs（abs（（xo1^2+yo1^2）^1.5/（xo1*yoo1-xoo1*yo1））,{o1},{oo1}）;

v=[v,p];

end

s2=140;

x2=（s0+s2）*cos（o2）-e*sin（o2）;

y2=（s0+s2）*sin（o2）+e*cos（o2）;

xo2=diff（x2,o2）;

xoo2=diff（x2,o2,2）;

yo2=diff（y2,o2）;

yoo2=diff（y2,o2,2）;

foroo2=pi/2:

pi/180:

7*pi/6;

p=subs（abs（（xo2^2+yo2^2）^1.5/（xo2*yoo2-xoo2*yo2））,{o2},{oo2}）;

v=[v,p];

end

s3=70*（1+cos（9*o3/4-21*pi/8））;

x3=（s0+s3）*cos（o3）-e*sin（o3）;

y3=（s0+s3）*sin（o3）+e*cos（o3）;

xo3=diff（x3,o3）;

xoo3=diff（x3,o3,2）;

yo3=diff（y3,o3）;

yoo3=diff（y3,o3,2）;

foroo3=7*pi/6:

pi/180:

29*pi/18;

p=subs（abs（（xo3^2+yo3^2）^1.5/（xo3*yoo3-xoo3*yo3））,{o3},{oo3}）;

v=[v,p];

end

s4=0;

x4=（s0+s4）*cos（o4）-e*sin（o4）;

y4=（s0+s4）*sin（o4）+e*cos（o4）;

xo4=diff（x4,o4）;

xoo4=diff（x4,o4,2）;

yo4=diff（y4,o4）;

yoo4=diff（y4,o4,2）;

foroo4=29*pi/18:

pi/180:

2*pi;

p=subs（abs（（xo4^2+yo4^2）^1.5/（xo4*yoo4-xoo4*yo4））,{o4},{oo4}）;

v=[v,p];

end

min（v）

s0=100;

w1=1;

e=50;

rt=20;

o1=0:

pi/180:

pi/2;

s1=70*（1-cos（2*o1））;

v1=140*w1*sin（2*o1）;

x1=（s0+s1）.*cos（o1）-e*sin（o1）;

y1=（s0+s1）.*sin（o1）+e*cos（o1）;

q11=（s0+s1）.*cos（o1）+（v1-e）.*sin（o1）;

q12=-（s0+s1）.*cos（o1）+（v1-e）.*sin（o1）;

A0=sqrt（q11.^2+q12.^2）;

x12=x1+rt.*q11./A0;

y12=y1-rt.*q12./A0;

rt=20;

o2=pi/2:

pi/180:

7*pi/6;

s2=140;

v2=0;

x2=（s0+s2）.*cos（o2）-e*sin（o2）;

y2=（s0+s2）.*sin（o2）+e*cos（o2）;

q21=（s0+s2）.*cos（o2）+（v2-e）.*sin（o2）;

q22=-（s0+s2）.*sin（o2）+（v2-e）.*cos（o2）;

B0=sqrt（q21.^2+q22.^2）;

x22=x2+rt.*q21./B0;

y22=y2-rt.*q22./B0;

rt=20;

o3=7*pi/6:

pi/180:

29*pi/18;

s3=70*（1+cos（9*o3/4-21*pi/8））;

v3=-1260*w1/8*sin（9*o3/4-21*pi/8）;

x3=（s0+s3）.*cos（o3）-e*sin（o3）;

y3=（s0+s3）.*sin（o3）+e*cos（o3）;

q31=（s0+s3）.*cos（o3）+（v3-e）.*sin（o3）;

q32=-（s0+s3）.*sin（o3）+（v3-e）.*cos（o3）;

C0=sqrt（q31.^2+q32.^2）;

x32=x3+rt.*q31./C0;

y32=y3-rt.*q32./C0;

rt=20;

o4=29*pi/18:

pi/180:

2*pi;

s4=0;

v4=0;

x4=（s0+s4）.*cos（o4）-e*sin（o4）;

y4=（s0+s4）.*sin（o4）+e*cos（o4）;

q41=（s0+s4）.*cos（o4）+（v4-e）.*sin（o4）;

q42=-（s0+s4）.*sin（o4）+（v4-e）.*cos（o4）;

D0=sqrt（q41.^2+q42.^2）;

x42=x4+rt.*q41./D0;

y42=y4-rt.*q42./D0;

X1=[x1,x2,x3,x4]

Y1=[y1,y2,y3,y4];

XX1=[x12,x22,x32,x42];

YY1=[y12,y22,y32,y42];

holdon

plot（X1,Y1,'LineWidth',2）;

plot（XX1,YY1,'LineWidth',2）;

r0=111.803;plot（r0*cos（d）,r0*sin（d）,'LineWidth',2）;

axisequal

图5-1

其中，由matlab计算得最小曲率半径为rmin=60.9283mm,取滚子半径rt=20mm。