整理机械原理课程设计凸轮机构.docx
《整理机械原理课程设计凸轮机构.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《整理机械原理课程设计凸轮机构.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
整理机械原理课程设计凸轮机构
（一）机械原理课程设计的目的和任务··················2
（二）从动件（摆杆）及滚子尺寸的确定··················4
（三）原始数据分析··········································5
（四）摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程···············6
（五）程序方框图·············································8
（六）计算机源程序··········································9
（七）程序计算结果及其分析····························14
（八）凸轮机构示意简图··································16
（九）心得体会··············································16
（十）参考书籍··············································18
（一）机械原理课程设计的目的和任务
一、机械原理课程设计的目的：
1、机械原理课程设计是一个重要实践性教学环节。
其目的在于：
进一步巩固和加深所学知识；
2、培养学生运用理论知识独立分析问题、解决问题的能力；
3、使学生在机械的运动学和动力分析方面初步建立一个完整的概念；
4、进一步提高学生计算和制图能力，及运用电子计算机的运算能力。
二、机械原理课程设计的任务：
1、摆动从动件杆盘型凸轮机构
2、采用图解法设计：
凸轮中心到摆杆中心A的距离为160mm，凸轮以顺时针方向等速回转，摆杆的运动规律如表：
符号
摆杆角行程
h
推程运动角
δ01
远休止角
δ02
回程运动角
δ03
近休止角
δ04
基圆
半径
r0
从动杆运动规律
推程
回程
数据
25º
120º
40º
110º
90º
50
简谐
等加减速
3、设计要求：
①确定合适摆杆长度
②合理选择滚子半径rr
③选择适当比例，用几何作图法绘制从动件位移曲线并画于图纸上；
④用反转法绘制凸轮理论廓线和实际廓线，并标注全部尺寸（用A2图纸）
⑤将机构简图、原始数据、尺寸综合方法写入说明书
4、用解析法设计该凸轮轮廓，原始数据条件不变，要写出数学模型，编制程序并打印出结果
备注：
1、尖底（滚子）摆动从动件盘形凸轮机构压力角:
在推程中，当主从动件角速度方向不同时取“-”号，相同时取“+”号。
1、
三、课程设计采用方法：
对于此次任务，要用图解法和解析法两种方法。
图解法形象，直观，应用图解法可进一步提高学生绘图能力，在某些方面，如凸轮设计中，图解法是解析法的出发点和基础；但图解法精度低，而解析法则可应用计算机进行运算，精度高，速度快。
在本次课程设计中，可将两种方法所得的结果加以对照。
四、编写说明书：
1、设计题目（包括设计条件和要求）；
2、机构运动简图及设计方案的确定，原始数据；
3、机构运动学综合；
4、列出必要的计算公式，写出图解法的向量方程，写出解析法的数学模型，计算流程和计算程序，打印结果；
5、分析讨论。
（二）从动件（摆杆）及滚子尺寸的确定
1、摆杆长度l确定：
根据右图建立坐标系Oxy。
B0点为推程段摆杆起始点，
开始时推杆滚子中心处于
B0点处，依几何关系有：
B0的坐标:
X0=sin（φ0）/l
Y0=a-l*cos（φ0）
f0=arcos[（a²+l²-r0²）/2a*l］
又因为摆动盘形凸轮机构
在运动时的许用压力角为：
[α]=35°~45°
根据压力角公式：
注：
当主从动件角速度方向不同时取“-”号，相同时取“+”号。
由此我们可以取到：
l=120mm；此时摆杆的初始摆角：
φ0≈12.429°
2、滚子半径r1的选择
我们用ρ1表示凸轮工作廓线的曲率半径,用ρ表示理论廓线的曲率半径.所以有ρ1=ρ±r1;为了避免发生失真现象，我们应该使p的最小值大于0，即使ρ＞r1；另一方面，滚子的尺寸还受其强度，结构的限制，不能太小，通常我们取滚子半径；r1=（0.1~0.5）*r0
在此，我们可以取r1=0.2*r0=10mm。
（三）原始数据及分析
依题意，原始数据如下：
1、已知量：
（未标明的单位为mm）
d1=120o推程运动结束的凸轮总转角，其中（d1-d0）为推程角δ01
d2=160o远休止运动结束时总转角，其中（d2-d1）为远程休止角δ02
d3=270o回程运动结束的凸轮总转角，其中（d3-d2）为回程角δ03
d4=360o远休止运动结束总转角，其中（d4-d3）为远程休止角δ04
r=160凸轮中心到摆杆中心A的距离
r0=50基圆半径
l=120此处设摆动从动杆长度为120mm
h=25o从动杆的总角行程
w=1rad/s此处设凸轮角速度为1rad/s
rr=10此处设滚子半径为10
2、设计所求量：
f摆动从动杆的角位移
v摆动从动杆的角速度
a摆动从动杆的角加速度
以凸轮的中心为原点，竖直和水平方向分别为x,y轴，建立平面直角坐标系
x为凸轮轮廓的轨迹的x坐标点
y为凸轮轮廓的轨迹的y坐标点
（四）摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程
1、摆杆运动规律：
①推程过程：
0o＜d≤120o
摆杆角位移：
f=h（1-cos（πδ/δ01））/2
即f=h（1-cos（πd/d1））/2
摆杆角速度：
v=πhwsin（πδ/δ01）/（2δ01）
即v=πhwsin（πd/d1）/（2d1）
摆杆角加速度：
a=π2hw2cos（πδ/δ01）/（2δ012）
即a=π2hw2cos（πd/d1）/（2d12）
②远休止过程：
120o＜d≤160o
摆杆角位移：
f=h
摆杆角速度：
v=0
摆杆角加速度：
a=0
在推程和远休止过程中凸轮轮廓轨迹：
x=rsind-lsin（d+f+f0）
y=rcosd-lcos（d+f+f0）
其中f0为摆杆的初始位置角
f0=arcos[（r2+l2-r02）/2（rl）]
③回程过程：
160o＜d≤270o
a.等加速回程阶段：
160o＜d≤215o
摆杆角位移：
f=h-2h（δ-δ01-δ02）2/（δ03）2
即f=h-2h（d-d2）2/（d3-d2）2
摆杆角速度：
v=-4hw（δ-δ01-δ02）/（δ03）2
即v=-4hw（d-d2）/（d3-d2）2
摆杆角加速度：
a=-4hw2/（δ03）2
即a=-4hw2/（d3-d2）2
b.等减速回程阶段：
215o＜d≤270o
摆杆角位移：
f=2h（δ03-（δ-δ01-δ02-δ03/2））2/（δ03）2
即f=2h（（d3-d2）-（d-d2-（d3-d2）/2））2/（d3-d2）2
摆杆角速度：
v=-4hw（δ03-（δ-δ01-δ02-δ03/2））/（δ03）2
即v=-4hw（（d3-d2）-（d-d2-（d3-d2）/2））/（d3-d2）2
摆杆角加速度：
a=4hw2/（δ03）2
即a=4hw2/（d3-d2）2
④近休止过程：
720o＜d≤360o
摆杆角位移：
f=0
摆杆角速度：
v=0
摆杆角加速度：
a=0
在回程和近休止过程中凸轮轮廓轨迹：
x=rsind-lsin（d+f+f0）
y=rcosd-lcos（d+f+f0）
其中f0为摆杆的初始位置角
f0=arcos[（r2+l2-r02）/2（rl）]
（五）程序方框图
（六）计算机源程序
#include
#include
main（）
{
doubled,d0,d1,d2,d3,d4,r,r0,
f,f0,h,pi,v,w,a,l,x,y;
intn;
FILE*fp;/*定义文件指针*/
fp=fopen（"aa.txt","w"）;
/*打开以写方式文件（aa.txt不存在则新建）*/
d=0;/*d为凸轮总转角*/
d0=5;/*d0为转角分度值，此处设为5o每次*/
d1=120;/*（d1-0）为推程角*/
d2=160;/*（d2-d1）为远程休止角*/
d3=270;/*（d3-d2）为回程角*/
d4=360;/*（d4-d3）为近休止角*/
pi=3.1415926;
r=160;/*凸轮圆心到从动杆固定点的距离*/
r0=50;/*基圆半径*/
l=120;/*从动杆长度*/
h=25;/*行程角度*/
w=1;/*凸轮角速度*/
f0=acos（（r*r+l*l-r0*r0）/（2*r*l））*180/pi;/*从动杆初始角*/
printf（"初始角：
f0=%1.3f\n",acos（（r*r+l*l-r0*r0）/（2*r*l））*180/pi）;
fprintf（fp,"初始角：
%1.3f\n",acos（（r*r+l*l-r0*r0）/（2*r*l））*180/pi）;
for（n=0;n<=36;n++）
{
d=d0*n;
if（d<=d1）/*当d<=120度时，为推程过程*/
{f=h*（1-cos（pi*（d/d1）））/2;/*从动杆的角位移*/
v=pi*h*w*sin（pi*（d/d1））/（2*d1）;/*从动杆角速度*/
a=pi*pi*h*w*w*cos（pi*（d/d1））/（2*d1*d1）;/*从动杆角加速度*/
x=r*sin（d*pi/180）-l*sin（pi*（d+f+f0）/180）;
/*确定的凸轮的轨迹x坐标*/
y=r*cos（d*pi/180）-l*cos（pi*（d+f+f0）/180）;
/*确定的凸轮的轨迹y坐标*/
printf（"\nd=%1.3f\nf=%1.3f\nv=%1.3f\na=%1.3f\nx=%1.3f\ny=%1.3f\n",d,f,v,a,x,y）;
fprintf（fp,"\nd=%1.3f\nf=%1.3f\nv=%1.3f\na=%1.3f\nx=%1.3f\ny=%1.3f\n",d,f,v,a,x,y）;}
else{
if（d<=d2）/*当120<=d<=160度时，为远休止过程*/
{f=h;/*从动杆的角位移*/
v=0;/*从动杆角速度*/
a=0;/*从动杆角加速度*/
x=r*sin（d*pi/180）-l*sin（pi*（d+f+f0）/180）;
/*确定的凸轮的轨迹x坐标*/
y=r*cos（d*pi/180）-l*cos（pi*（d+f+f0）/180）;
/*确定的凸轮的轨迹y坐标*/
printf（"\nd=%1.3f\nf=%1.3f\nv=%1.3f\na=%1.3f\nx=%1.3f\ny=%1.3f\n",d,f,v,a,x,y）;
fprintf（fp,"\nd=%1.3f\nf=%1.3f\nv=%1.3f\na=%1.3f\nx=%1.3f\ny=%1.3f\n",d,f,v,a,x,y）;}
else{
if（d<=215）
/*当160<=d<=215度时，为等加速回程过程*/
{
升级会员 