哈工大机械原理大作业凸轮.docx
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哈工大机械原理大作业凸轮
HarbinInstituteofTechnology
机械原理大作业二
课程名称：
机械原理
设计题目：
凸轮机构设计
院系：
机电工程学院
班级：
设计者：
学号：
指导教师：
陈明
设计时间：
2013年6月24日
凸轮机构设计
1．设计题目
（1）凸轮机构运动简图：
（2）凸轮机构的原始参数
序号
升程
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
回程许用压力角
远休止角
近休止角
10
80mm
90°
余弦加速度
30°
80°
余弦加速度
70°
100°
90°
2．凸轮推杆升程，回程运动方程及推杆位移,速度,加速度线图
（1）推杆升程，回程运动方程如下：
（设：
凸轮运动角速度为1rad/s）
A.推杆升程方程：
转角：
位移：
速度：
加速度：
B.推杆回程方程：
转角：
位移：
速度：
加速度：
（2）推杆位移,速度,加速度线图如下：
A.推杆位移线图（使用Matlab画图，程序详见附录1）
B.推杆速度线图（使用Matlab画图，程序详见附录2）
C.推杆加速度线图（使用matlab画图，程序详见附录3）
3．
凸轮机构的
线图，并依次确定凸轮的基圆半径和偏距
（1）
凸轮机构的
线图：
（使用Matlab画图，程序详见附录4）
（2）确定凸轮的基圆半径和偏距
由图知:
可取S0=100mm，e=50mm
即:
基圆半径R0=111.80mm
4．滚子半径的确定及凸轮理论轮廓和实际轮廓的绘制
可取滚子半径r=10mm，则凸轮理论轮廓和实际轮廓如下：
（使用matlab画图，程序详见附录5）
附录
附录1
%t表示转角，s表示位移
%升程阶段
t=0:
0.001:
1*pi/2;
s=40-40*cos（2*t）;
holdon
plot（t,s）;
%远休止阶段
t=1*pi/2:
0.001:
19*pi/18;
s=80;
holdon
plot（t,s）;
%回程阶段
t=19*pi/18:
0.001:
3*pi/2;
s=40+40*cos（9*t/4-2.375*pi）;
holdon
plot（t,s）;
%近休止阶段
t=3*pi/2:
0.001:
2*pi;
s=0;
holdon
plot（t,s）;
gridon
holdoff
附录2
%t表示转角，纵坐标v*ω1=推杆速度。
%升程阶段
t=0:
0.001:
1*pi/2;
v=80*sin（2*t）;
holdon
plot（t,v）;
%远休止阶段
t=1*pi/2:
0.001:
19*pi/18;
v=0;
holdon
plot（t,v）;
%回程阶段
t=19*pi/18:
0.001:
3*pi/2;
v=-90*sin（9*t/4-2.375*pi）;
holdon
plot（t,v）;
%近休止阶段
t=3*pi/2:
0.001:
2*pi;
v=0;
holdon
plot（t,v）;
gridon
holdoff
附录3
%t表示转角，纵坐标推杆加速度
%升程阶段
t=0:
0.001:
1*pi/2;
a=160*cos（2*t）;
holdon
plot（t,a）;
%远休止阶段
t=1*pi/2:
0.001:
19*pi/18;
a=0;
holdon
plot（t,a）;
%回程阶段
t=19*pi/18:
0.001:
3*pi/2;
a=-202.5*cos（9*t/4-2.375*pi）;
holdon
plot（t,a）;
%近休止阶段
t=3*pi/2:
0.001:
2*pi;
a=0;
holdon;
plot（t,a）;
gridon
附录4
%t表示转角，s表示位移，v表示速度
%升程阶段
t=0:
0.001:
1*pi/2;
s=40-40*cos（2*t）;
v=80*sin（2*t）;
holdon
plot（v,s）;
%远休止阶段
t=1*pi/2:
0.001:
19*pi/18;
s=80;
v=0;
holdon
plot（v,s）;
%回程阶段
t=19*pi/18:
0.001:
3*pi/2;
s=40+40*cos（9*t/4-2.375*pi）;
v=-90*sin（9*t/4-2.375*pi）;
holdon
plot（v,s）;
%近休止阶段
t=3*pi/2:
0.001:
2*pi;
s=0;
v=0;
holdon
plot（v,s）;
附录5
h=80;w=1;e=50;rr=10;s0=100;
q=90*pi/180;qs=（100+90）*pi/180;q1=270*pi/180;
fori=1:
1:
90
qq（i）=i*pi/180.0;
s1=h/2.*（1-cos（2*qq（i）））;
v1=h*sin（2*qq（i））;
x（i）=（s0+s1）*sin（qq（i））+e*cos（qq（i））;
y（i）=（s0+s1）*cos（qq（i））-e*sin（qq（i））;
a（i）=（s0+s1）*cos（qq（i））-e*sin（qq（i））+v1/w*sin（qq（i））;
b（i）=-（s0+s1）*sin（qq（i））-e*cos（qq（i））+v1/w*cos（qq（i））;
xx（i）=x（i）+rr*b（i）/sqrt（a（i）*a（i）+b（i）*b（i））;
yy（i）=y（i）-rr*a（i）/sqrt（a（i）*a（i）+b（i）*b（i））;
end
fori=91:
1:
190
qq（i）=i*pi/180;
s2=h;v2=0;
x（i）=（s0+s2）*sin（qq（i））+e*cos（qq（i））;
y（i）=（s0+s2）*cos（qq（i））-e*sin（qq（i））;
a（i）=（s0+s2）*cos（qq（i））-e*sin（qq（i））+v2/w*sin（qq（i））;
b（i）=-（s0+s2）*sin（qq（i））-e*cos（qq（i））+v2/w*cos（qq（i））;
xx（i）=x（i）+rr*b（i）/sqrt（a（i）*a（i）+b（i）*b（i））;
yy（i）=y（i）-rr*a（i）/sqrt（a（i）*a（i）+b（i）*b（i））;
end
fori=191:
1:
270
qq（i）=i*pi/180;
s3=h/2+h/2*cos（9*qq（i）/4-2.375*pi）;
v3=-90*sin（9*qq（i）/4-2.375*pi）;
x（i）=（s0+s3）*sin（qq（i））+e*cos（qq（i））;
y（i）=（s0+s3）*cos（qq（i））-e*sin（qq（i））;
a（i）=（s0+s3）*cos（qq（i））-e*sin（qq（i））+v3/w*sin（qq（i））;
b（i）=-（s0+s3）*sin（qq（i））-e*cos（qq（i））+v3/w*cos（qq（i））;
xx（i）=x（i）+rr*b（i）/sqrt（a（i）*a（i）+b（i）*b（i））;
yy（i）=y（i）-rr*a（i）/sqrt（a（i）*a（i）+b（i）*b（i））;
end
fori=271:
1:
360
qq（i）=i*pi/180;
x（i）=（s0+0）*sin（qq（i））+e*cos（qq（i））;
y（i）=（s0+0）*cos（qq（i））-e*sin（qq（i））;
a（i）=（s0+0）*cos（qq（i））-e*sin（qq（i））+v3/w*sin（qq（i））;
b（i）=-（s0+0）*sin（qq（i））-e*cos（qq（i））+v3/w*cos（qq（i））;
xx（i）=x（i）+rr*b（i）/sqrt（a（i）*a（i）+b（i）*b（i））;
yy（i）=y（i）-rr*a（i）/sqrt（a（i）*a（i）+b（i）*b（i））;
end
plot（x,y,'r',xx,yy,'g'）
text（0,20,'实际轮廓线'）
text（120,100,'理论轮廓线'）
holdon
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