机械原理凸轮机构课程设计任务书.doc
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机械原理课程设计任务书
姓名张海征专业机械设计制造及其自动化班级13-2班学号27
一、设计题目:
插床凸轮机构的设计
二、系统简图:
三、工作条件
已知从动件的最大摆角,许用压力角,从动件长度,从动件运动规律为等加、等减速运动,凸轮与曲柄共轴。
四、原始数据
凸轮机构的设计
从动杆加速度规律
°
mm
15
40
125
60
10
等加速运动
五、要求:
1)按许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸。
2)求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径。
3)选取滚子半径绘制凸轮实际廓线。
4)编写说明书。
指导教师:
席本强王春华
开始日期:
2015年7月11日完成日期:
2015年7月17日
目录
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
Mm
3)选取滚子半径绘制凸轮实际廓线,并绘制简图。
4)编写并打印说明书。
一、设计任务及要求
(凸轮机构的设计)
已知:
从动件的最大摆角,许用压力角,从动件的长度lo4d从动件的运动规律为等加,等减速运动,凸轮与曲柄共轴。
数据如下:
要求:
1)按许用压力角确定凸轮的基圆半径r0;
2)求出理论轮廓线外凸的最小曲率半径
3)选取滚子半径r绘制凸轮实际轮廓线;
4)用计算机打印出说明书
二、机构的数学模型
一、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B2点,其直角坐标为:
式中,为推杆的初始位置角,其值为=,上式即为凸轮的理论廓线方程。
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rT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.
二、根据运动分析写出与运动方程式
1.设从动件起始角
2.1)升程加速区,其运动方程为:
2)属于升程减速区,其运动方程为:
3),属于远休止区,其运动方程为:
4)属于回程加速区,其运动方程为:
5),属于回程减速区,其运动方程为:
6),于近休止区,其运动方程为
三、程序框图
输入已知数据
计算压力角
绘制角位移,角速度,角加速度曲线图
输出计算结果,选取合理的
输出压力角,与需用压力角比较
四、程序清单及运行结果
#include
#defineI125.0
#defineAa40
#definerb50
#definerr5
#defineK(3.1415926/180)
#definedt0.25
floatQmax,Q1,Q2,Q3;
floatQ_a;doubleL,pr;
floate[1500],f[1500],g[1500];
voidCal(floatQ,doubleQ_Q[3])
{
Qmax=15,Q1=60,Q2=10,Q3=60;
if(Q>=0&&Q<=Q1/2)
Q_Q[0]=K*(2*Qmax*Q*Q/(Q1*Q1));
Q_Q[1]=4*Qmax*Q/(Q1*Q1);
Q_Q[2]=4*Qmax/(Q1*Q1);}
if(Q>Q1/2&&Q<=Q1)
Q_Q[0]=K*(Qmax-2*Qmax*(Q-Q1)*(Q-Q1)/(Q1*Q1));
Q_Q[1]=4*Qmax*(Q1-Q)/(Q1*Q1);
Q_Q[2]=-4*Qmax/(Q1*Q1);
}
if(Q>=Q1&&Q<=Q1+Q2)
Q_Q[0]=K*Qmax;
Q_Q[1]=0;
Q_Q[2]=0;
if(Q>Q1+Q2&&Q<=Q1+Q2+Q3/2)
Q_Q[0]=K*(Qmax-2*Qmax*(Q-Q1-Q2)*(Q-Q1-Q2)/(Q3*Q3));
Q_Q[1]=-4*Qmax*(Q-Q1-Q2)/(Q3*Q3);
Q_Q[2]=-4*Qmax/(Q3*Q3);
if(Q>Q1+Q2+Q3/2&&Q{Q_Q[0]=K*(2*Qmax*(Q3-Q+Q1+Q2)*(Q3-Q+Q1+Q2)/(Q3*Q3));Q_Q[1]=-4*Qmax*(Q3-Q+Q1+Q2)/(Q3*Q3);Q_Q[2]=4*Qmax/(Q3*Q3);}if(Q>Q1+Q1+Q3&&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,x4,y3,y4,dx,dy;doubleQQ[3];circle(240,240,5);circle(240+L*sin(60*K),240-L*cos(60*K),5);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(60*K),240-L*cos(60*K));lineto(240+L*sin(60*K)+20*cos(240*K),240-L*cos(60*K)-20*sin(240*K));lineto(240+L*sin(60*K)+20*cos(60*K),240-L*cos(60*K)-20*sin(240*K));lineto(240+L*sin(60*K),240-L*cos(60*K));for(tt=0;tt<=720;tt=tt+2){Cal(tt,QQ);/*tulunlunkuoxian*/x1=L*cos(tt*K-30*K)-I*cos(Q_a+QQ[0]+tt*K-30*K);y1=I*sin(Q_a+QQ[0]+tt*K-30*K)-L*sin(tt*K-30*K);x2=x1*cos(Q_m*K)-y1*sin(Q_m*K);y2=x1*sin(Q_m*K)+y1*cos(Q_m*K);putpixel(x2+240,240-y2,2);dx=(QQ[1]+1)*I*sin(Q_a+QQ[0]+tt*K-30*K)-L*sin(tt*K-30*K);dy=(QQ[1]+1)*I*cos(Q_a+QQ[0]+tt*K-30*K)-L*cos(tt*K-30*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)-y3*sin(Q_m*K);y4=x3*sin(Q_m*K)+y3*cos(Q_m*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<=Q1/2){y1=(2*Qmax*pow(a,2)/pow(Q1,2))*10;y2=(4*Qmax*(dt*K)*a/pow(Q1,2))*pow(10,4.8);y3=(4*Qmax*pow((dt*K),2)/pow(Q1,2))*pow(10,8.5);putpixel(100+a,300-y1,1);putpixel(100+a,300-y2,2);putpixel(100+a,300-y3,4);line(100+Q1/2,300-y3,100+Q1/2,300);}if((a>Q1/2)&&(a<=Q1)){y1=(Qmax-2*Qmax*pow((Q1-a),2)/pow(Q1,2))*10;y2=(4*Qmax*(dt*K)*(Q1-a)/pow(Q1,2))*pow(10,4.8);y3=((-4)*Qmax*pow((dt*K),2)/pow(Q1,2))*pow(10,8.5);putpixel(100+a,300-y1,1);putpixel(100+a,300-y2,2);putpixel(100+a,300-y3,4);line(100+Q1,300-y3,100+Q1,300);line(100+Q1/2,300,100+Q1/2,300-y3);}if((a>Q1)&&(a<=Q1+Q2)){y1=Qmax*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+Q1+Q2),300,(100+Q1+Q2),300-y3);}if((a>Q1+Q2)&&(a<=Q1+Q2+Q3/2)){y1=(Qmax-2*Qmax*pow((a-Q1-Q2),2)/pow(Q3,2))*10;y2=(-4*Qmax*(dt*K)*(a-Q1-Q2)/pow(Q3,2))*pow(10,4.8);y3=(-4*Qmax*pow((dt*K),2)/pow(Q3,2))*pow(10,8.5);putpixel(100+a,300-y1,1);putpixel(100+a,300-y2,2);putpixel(100+a,300-y3,4);li
Q_Q[0]=K*(2*Qmax*(Q3-Q+Q1+Q2)*(Q3-Q+Q1+Q2)/(Q3*Q3));
Q_Q[1]=-4*Qmax*(Q3-Q+Q1+Q2)/(Q3*Q3);
Q_Q[2]=4*Qmax/(Q3*Q3);
if(Q>Q1+Q1+Q3&&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,x4,y3,y4,dx,dy;
doubleQQ[3];
circle(240,240,5);
circle(240+L*sin(60*K),240-L*cos(60*K),5);
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(60*K),240-L*cos(60*K));
lineto(240+L*sin(60*K)+20*cos(240*K),240-L*cos(60*K)-20*sin(240*K));
lineto(240+L*sin(60*K)+20*cos(60*K),240-L*cos(60*K)-20*sin(240*K));
lineto(240+L*sin(60*K),240-L*cos(60*K));
for(tt=0;tt<=720;tt=tt+2){Cal(tt,QQ);/*tulunlunkuoxian*/
x1=L*cos(tt*K-30*K)-I*cos(Q_a+QQ[0]+tt*K-30*K);y1=I*sin(Q_a+QQ[0]+tt*K-
30*K)-L*sin(tt*K-30*K);
x2=x1*cos(Q_m*K)-y1*sin(Q_m*K);
y2=x1*sin(Q_m*K)+y1*cos(Q_m*K);
putpixel(x2+240,240-y2,2);
dx=(QQ[1]+1)*I*sin(Q_a+QQ[0]+tt*K-30*K)-L*sin(tt*K-30*K);
dy=(QQ[1]+1)*I*cos(Q_a+QQ[0]+tt*K-30*K)-L*cos(tt*K-30*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)-y3*sin(Q_m*K);
y4=x3*sin(Q_m*K)+y3*cos(Q_m*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<=Q1/2)
y1=(2*Qmax*pow(a,2)/pow(Q1,2))*10;
y2=(4*Qmax*(dt*K)*a/pow(Q1,2))*pow(10,4.8);
y3=(4*Qmax*pow((dt*K),2)/pow(Q1,2))*pow(10,8.5);
putpixel(100+a,300-y1,1);
putpixel(100+a,300-y2,2);
putpixel(100+a,300-y3,4);
line(100+Q1/2,300-y3,100+Q1/2,300);}
if((a>Q1/2)&&(a<=Q1))
y1=(Qmax-2*Qmax*pow((Q1-a),2)/pow(Q1,2))*10;
y2=(4*Qmax*(dt*K)*(Q1-a)/pow(Q1,2))*pow(10,4.8);
y3=((-4)*Qmax*pow((dt*K),2)/pow(Q1,2))*pow(10,8.5);
line(100+Q1,300-y3,100+Q1,300);
line(100+Q1/2,300,100+Q1/2,300-y3);
if((a>Q1)&&(a<=Q1+Q2))
y1=Qmax*10;
y2=0;
y3=0;
line((100+Q1+Q2),300,(100+Q1+Q2),300-y3);}
if((a>Q1+Q2)&&(a<=Q1+Q2+Q3/2))
y1=(Qmax-2*Qmax*pow((a-Q1-Q2),2)/pow(Q3,2))*10;
y2=(-4*Qmax*(dt*K)*(a-Q1-Q2)/pow(Q3,2))*pow(10,4.8);
y3=(-4*Qmax*pow((dt*K),2)/pow(Q3,2))*pow(10,8.5);
li
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