机械原理课程设计 偏置直动滚子推杆盘形凸轮.docx
《机械原理课程设计 偏置直动滚子推杆盘形凸轮.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理课程设计 偏置直动滚子推杆盘形凸轮.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
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
%求最大压力角位置c111
c3
[m1,n1]=sort（force1）;
bend1=n1（end-1+1:
end）
jiaodu1=（bend1（end）-1）*3
[m11,n11]=sort（force11）;
bend11=n11（end-1+1:
end）
jiaodu11=（bend11（end）-1）*3+90
[m3,n3]=sort（force3）;
bend3=n3（end-1+1:
end）
jiaodu=（bend3（end）-1）*3+250
vv=i1./j1;
vv1=diff（vv）;
vv2=diff（vv,2）;
vv22=[0,vv2];
p=（1+vv1.^2）.^（3/2）./vv22;
g=min（p）
vv1=i11./j11;
vv11=diff（vv1）;
vv21=diff（vv1,2）;
vv221=[0,vv21];
p1=（1+vv11.^2）.^（3/2）./vv221;
g1=min（p1）
vv2=i2./j2;
vv222=diff（vv2）;
vv223=diff（vv2,2）;
vv2211=[0,vv223];
p2=（1+vv222.^2）.^（3/2）./vv2211;
g2=min（p2）
vv=i3./j3;
vv1=diff（vv）;
vv2=diff（vv,2）;
vv22=[0,vv2];
p=（1+vv1.^2）.^（3/2）./vv22;
g3=min（p）
vv=i4./j4;
vv1=diff（vv）;
vv2=diff（vv,2）;
vv22=[0,vv2];
p=（1+vv1.^2）.^（3/2）./vv22;
g4=min（p）
）
ro=sqrt（s0^2+e^2）%求合适基圆半径
x1
y1
x11
y11
x2
y2
x3
y3
x4
y4
x10
y10
x101
y101
x20
y20
x30
y30
x40
y40
force1
force11
force2
force3
force4
c111
c3
jiaodu11
jiaodu3
四：
计算结果及分析：
（1）工作廓线坐标：
1;推程加速阶段X坐标
1424.947931297293835.833579542701846.633166412887357.323071617132667.879859130593578.280303424130088.501415783110898.5204708048515108.315033160764117.862984704875127.142552005136136.132********6144.811332419744153.158********5161.155********0168.780264525614176.015193958402182.841407726263189.240951783976195.196492695966200.691351943287205.709540955551210.235796832989214.255618712129217.755304716715220.721989423648223.143681761924225.009303250807226.308726472013227.032813659341
2推程加速阶段Y坐标
209.532813659341208.532370629552206.998924199561204.935879972465202.347567871334199.239236813805195.617049448531191.488076931747186.860293712014181.742572281261176.144677840557.0772********163.551861181761156.580882432274149.177********6141.356170650697133.131********3124.519659744732115.537106908501106.20142493273596.530940065577186.544783981666976.262880575977765.705931370278654.8953994088027.853*********32.603138828747321.16797538678679.57231483194954-2.158********948-14.0000000000000
3推程减速阶段X坐标
227.032813659341227.134********6226.568905051752225.331644205755223.421214513810220.838411540547217.586454974950213.670985176905209.100050353069203.884084407342.0358********191.570525763878184.505401336072176.860074548737168.656256843411159.917723656843150.670231233150140.941425726738130.760744942876120.159********3109.16982895446697.826447900194786.164658186856474.221152038085562.033691978864049.640972945904837.082480700921024.398347089867511.6292027035831-1.183********846-14.0000000000000
4推程减速阶段Y坐标
-14.0000000000000-25.9228338599749-37.8904674143353-49.8635381159681-61.8024134893063-73.6673405558026-85.4185959941913-97.0166364509177-108.422248415730-119.596697079292-130.501873593764-141.100440163605-151.355972402351-161.233098401750-170.697633972432-179.716713530067-188.258916117849-196.294386074865-203.794947880574-210.734214728044.0876********-222.832864069368-227.949297596606-232.418705078147-236.225024238547-239.354479443456-241.795636066125-243.539445995213-244.579284102998-244.910975527746-244.532813659341
5远休阶段X坐标
-14.0000000000000-26.7786721222032-39.4839457654822-52.0809966579133-64.5352971586108-76.8127108955902-88.8795863311907-100.702848998602-112.250092156677-123.489665614559-134.390762482652-144.923503612169-155.059019491793-164.769529377011.028*********-182.810305697758.0911********-198.848174053764-206.060195464824-212.707420203182-218.771628687875-224.236199344965-229.086154166116-233.308199762282
6远休阶段Y坐标
-244.532813659341-243.464986549453-241.729838834477-239.332126433691-236.278421310122-232.577093457254-228.238287957455-223.273897175014-217.697528159994-211.524465352257-204.771628687875-197.457527222762-189.602208400634-181.227203104369-172.355466641343-163.011315824535-153.220362321829-143.009442456216-132.406543649295-121.440727709697-110.142051176688-98.5414829372844-86.6708193426842-74.5625970566802
7减速阶段X坐标
-234.573962542258-237.924423961410-240.528414701632-242.301034179885-243.179109387654-243.122053300159-242.111828793401-240.152********3-237.266657296952-233.497236106624-228.900808808014-223.546496133102-217.512199933386-210.881086014932-203.738039329490-196.166********2-188.243792502170.0410********-171.618025436311.022*********-154.287835944964-145.434490148429-136.467891333878-127.380539946257-118.153********9-108.759487623767-99.1655915087568
8减速阶段Y坐标
-70.4794512845940-58.1011116825609-45.5418784536957-32.8365161989020-20.0390090002643-7.216945791302505.5538022556637218.194003075560030.625487498405742.774993163817654.577361065243365.978032703814576.934811779208287.418870572067797.4149974868349106.921098432862115.946980634777124.512462892978132.644871079527140.375991577690147.73856828721215
升级会员 