机械原理课程设计插床凸轮机构的设计.docx

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机械原理课程设计插床凸轮机构的设计

机械原理课程设计任务书

姓名专业机械设计制造及其自动化班级13-2班学号

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

60

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：

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

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

60

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,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

3、程序框图

4、程序清单及运行结果

#include

#include

#include

#include

#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）;

line（（100+Q1+Q2+Q3/2）,300,（100+Q1+Q2+Q3/2）,300-y3）;

line（（100+Q1+Q2）,300,100+Q1+Q2,300-y3）;

}

if（（a>Q1+Q2+Q3/2）&&（a<=Q1+Q2+Q3））

{

y1=（2*Qmax*pow（（Q3+Q2+Q1-a）,2）/pow（Q3,2））*10;

y2=（-4*Qmax*（dt*K）*（Q3+Q2+Q1-a）/pow（Q3,2））*pow（10,4.8）;

y3=（4*Qmax*pow（（