机械原理课程设计 偏置直动滚子推杆盘形凸轮.docx

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机械原理课程设计偏置直动滚子推杆盘形凸轮

凸轮大作业

选题：

凸轮5-C

一：

题目及原始数据：

利用计算机辅助设计完成偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，已知数据如下所示，凸轮沿逆时针方向做匀速运动。

具体要求如下：

1.推程运动规律为等加速等减速运动，回程运动规律为五次多项式运动；

2.近休凸轮转角为0°-30°；推程凸轮转角30°-210°；远休凸轮转角210°-280°；回程凸轮转角280°-360。

°

3.初选基圆半径为22mm；

4.偏距为+14mm

5.滚子半径为18mm

6.推杆行程为35mm

7.许用压力角为α1=35°，α2=65°。

8.最小曲率半径为0.35rr

9.计算点数取120.

二：

推杆运动规律及凸轮轮廓线方程

1.推程加速阶段：

s1=70.*a1.*a1/pi/pi;

x1=（s0+s1）.*sin（a1）+e*cos（a1）;

y1=（s0+s1）.*cos（a1）-e*sin（a1）;

k1=140*a1/pi^2;

i1=[（k1-e）.*sin（a1）+（s0+s1）.*cos（a1）].*[（k1-e）.*（k1-e）+（s0+s1）.*（s0+s1）].^（-1/2）;

j1=[-（k1-e）.*cos（a1）+（s0+s1）.*sin（a1）].*[（k1-e）.*（k1-e）+（s0+s1）.*（s0+s1）].^（-1/2）;

x10=x1-18*j1;

y10=y1-18*i1;

2.推程减速阶段：

s11=35-70.*（pi-a11）.*（pi-a11）/pi/pi;

x11=（s0+s11）.*sin（a11）+e*cos（a11）;

y11=（s0+s11）.*cos（a11）-e*sin（a11）;

k11=140.*（pi-a1）/pi^2;

i11=[（k11-e）.*sin（a11）+（s0+s11）.*cos（a11）].*[（k11-e）.*（k11-e）+（s0+s11）.*（s0+s11）].^（-1/2）;

j11=[-（k11-e）.*cos（a11）+（s0+s11）.*sin（a11）].*[（k11-e）.*（k11-e）+（s0+s11）.*（s0+s11）].^（-1/2）;

x101=x11-18*j11;

y101=y11-18*i11;

3.远休阶段：

x2=（s0+s2）.*sin（a2）+e*cos（a2）;

y2=（s0+s2）.*cos（a2）-e*sin（a2）;

k2=0;

i2=[（k2-e）.*sin（a2）+（s0+s2）.*cos（a2）].*[（k2-e）.*（k2-e）+（s0+s2）.*（s0+s2）].^（-1/2）;

j2=[-（k2-e）.*cos（a2）+（s0+s2）.*sin（a2）].*[（k2-e）.*（k2-e）+（s0+s2）.*（s0+s2）].^（-1/2）;

x20=x2-18*j2;

y20=y2-18*i2;

4.回程阶段：

a30=33*pi/18-a3;

s3=（350.*a30.*a30.*a30/（4*pi/9）^3-525.*a30.*a30.*a30.*a30/（4*pi/9）^4+210.*a30.*a30.*a30.*a30.*a30/（4*pi/9）^5）;

x3=（s0+s3）.*sin（a3）+e*cos（a3）;

y3=（s0+s3）.*cos（a3）-e*sin（a3）;

k3=-1050.*a30.*a30/（4*pi/9）^3+2100.*a30.*a30.*a30/（4*pi/9）^4-1050.*a30.*a30.*a30.*a30/（4*pi/9）^5;

i3=[（k3-e）.*sin（a3）+（s0+s3）.*cos（a3）].*[（k3-e）.*（k3-e）+（s0+s3）.*（s0+s3）].^（-1/2）;

j3=[-（k3-e）.*cos（a3）+（s0+s3）.*sin（a3）].*[（k3-e）.*（k3-e）+（s0+s3）.*（s0+s3）].^（-1/2）;

x30=x3-18*j3;

y30=y3-18*i3;

5.近休阶段：

s4=0;

x4=（s0+s4）.*sin（a4）+e*cos（a4）;

y4=（s0+s4）.*cos（a4）-e*sin（a4）;

k4=0;

i4=[（k4-e）.*sin（a4）+（s0+s4）.*cos（a4）].*[（k4-e）.*（k4-e）+（s0+s4）.*（s0+s4）].^（-1/2）;

j4=[-（k4-e）.*cos（a4）+（s0+s4）.*sin（a4）].*[（k4-e）.*（k4-e）+（s0+s4）.*（s0+s4）].^（-1/2）;

x40=x4-18*j4;

y40=y4-18*i4;

三：

matlab计算程序

e=14;

r0=22

s0=sqrt（r0^2-e^2）;

c111=1;

c3=1;

for（i=1:

0.1:

200）%由压力角条件循环求合适基圆半径

if（c111<35/180）&&（c3<65/180）%判断条件

elsea1=0:

pi/60:

pi/2;%推程加速阶段

s1=70.*a1.*a1/pi/pi;

x1=（s0+s1）.*sin（a1）+e*cos（a1）;

y1=（s0+s1）.*cos（a1）-e*sin（a1）;

k1=140*a1/pi^2;%对s1求导

i1=[（k1-e）.*sin（a1）+（s0+s1）.*cos（a1）].*[（k1-e）.*（k1-e）+（s0+s1）.*（s0+s1）].^（-1/2）;

j1=[-（k1-e）.*cos（a1）+（s0+s1）.*sin（a1）].*[（k1-e）.*（k1-e）+（s0+s1）.*（s0+s1）].^（-1/2）;

x10=x1-18*j1;

y10=y1-18*i1;

a11=pi/2:

pi/60:

pi;%推程减速阶段

s11=35-70.*（pi-a11）.*（pi-a11）/pi/pi;

x11=（s0+s11）.*sin（a11）+e*cos（a11）;

y11=（s0+s11）.*cos（a11）-e*sin（a11）;

k11=140.*（pi-a1）/pi^2;

i11=[（k11-e）.*sin（a11）+（s0+s11）.*cos（a11）].*[（k11-e）.*（k11-e）+（s0+s11）.*（s0+s11）].^（-1/2）;

j11=[-（k11-e）.*cos（a11）+（s0+s11）.*sin（a11）].*[（k11-e）.*（k11-e）+（s0+s11）.*（s0+s11）].^（-1/2）;

x101=x11-18*j11;

y101=y11-18*i11;

a2=pi:

pi/60:

25*pi/18;%凸轮远休阶段s2=35;%推杆行程

x2=（s0+s2）.*sin（a2）+e*cos（a2）;

y2=（s0+s2）.*cos（a2）-e*sin（a2）;

k2=0;

i2=[（k2-e）.*sin（a2）+（s0+s2）.*cos（a2）].*[（k2-e）.*（k2-e）+（s0+s2）.*（s0+s2）].^（-1/2）;

j2=[-（k2-e）.*cos（a2）+（s0+s2）.*sin（a2）].*[（k2-e）.*（k2-e）+（s0+s2）.*（s0+s2）].^（-1/2）;

x20=x2-18*j2;

y20=y2-18*i2;

a3=25*pi/18:

pi/60:

33*pi/18;%推杆回程阶段

a30=33*pi/18-a3;

s3=（350.*a30.*a30.*a30/（4*pi/9）^3-525.*a30.*a30.*a30.*a30/（4*pi/9）^4+210.*a30.*a30.*a30.*a30.*a30/（4*pi/9）^5）;

x3=（s0+s3）.*sin（a3）+e*cos（a3）;

y3=（s0+s3）.*cos（a3）-e*sin（a3）;

k3=-1050.*a30.*a30/（4*pi/9）^3+2100.*a30.*a30.*a30/（4*pi/9）^4-1050.*a30.*a30.*a30.*a30/（4*pi/9）^5;

i3=[（k3-e）.*sin（a3）+（s0+s3）.*cos（a3）].*[（k3-e）.*（k3-e）+（s0+s3）.*（s0+s3）].^（-1/2）;

j3=[-（k3-e）.*cos（a3）+（s0+s3）.*sin（a3）].*[（k3-e）.*（k3-e）+（s0+s3）.*（s0+s3）].^（-1/2）;

x30=x3-18*j3;

y30=y3-18*i3;

a4=33*pi/18:

pi/60:

2*pi;%推杆近休阶段

s4=0;

x4=（s0+s4）.*sin（a4）+e*cos（a4）;

y4=（s0+s4）.*cos（a4）-e*sin（a4）;

k4=0;

i4=[（k4-e）.*sin（a4）+（s0+s4）.*cos（a4）].*[（k4-e）.*（k4-e）+（s0+s4）.*（s0+s4）].^（-1/2）;

j4=[-（k4-e）.*cos（a4）+（s0+s4）.*sin（a4）].*[（k4-e）.*（k4-e）+（s0+s4）.*（s0+s4）].^（-1/2）;

x40=x4-18*j4;

y40=y4-18*i4;

plot（x10,y10,'-g*',x101,y101,'-g+',x20,y20,'-r*',x30,y30,'-b*',x40,y40,'-k*',x1,y1,'-g*',x11,y11,'-g+',x2,y2,'-r*',x3,y3,'-b*',x4,y4,'-k*'）

%凸轮轮廓曲线绘制

title（‘凸轮轮廓曲线绘制'）;

xlabel（'VariableX'）;%X轴

ylabel（'VariableY'）;%Y轴

text（-250,-200,'工作廓线'）%文字标注

text（100,-100,'理论廓线'）;

gridon%加网格

axisequal%坐标相等

a1=0:

pi/60:

pi/2;%压力角计算

force1=abs（atan（（k1）.*（s0+s1）.^-1））;

c1=max（force1）;

a11=pi/2:

pi/60:

pi;

force11=abs（atan（（k11）.*（s0+s11）.^-1））;

c11=max（force11）;

c111=max（c1,c11）;

a2=pi:

pi/60:

25*pi/18;

force2=abs（atan（（k2）.*（s0+s2）.^-1））;

c2=max（force2）;

a3=25*pi/18:

pi/60:

33*pi/18;

force3=abs（atan（（k3）.*（s0+s3）.^-1））;

c3=max（force3）;

a4=33*pi/18:

pi/60:

2*pi;

force4=abs（atan（（k4）.*（s0+s4）.^-1））;

c4=max（force4）;

r0=r0+1;%每循环一次基圆半径+1

s0=sqrt（r0^2-e^2）;

end

end