哈工大机械原理大作业凸轮23.docx

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哈工大机械原理大作业凸轮23

机械原理大作业

（二）

作业名称：

凸轮机构设计

设计题目：

23题

院系：

汽车工程学院

设计时间：

2015年5月

哈尔滨工业大学（威海）

1、设计题目

升程/mm

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

回城许用压力角/。

远休止角/。

近休止角/。

120

120

余弦加速度

35

90

余弦加速度

65

40

110

2、运动方程式及运动线图

本实验假设凸轮逆时针旋转。

（1）确定凸轮机构推杆升程、回程运动方程，并绘制推杆位移、速度、加速度线图。

（设定角速度为ω=1）

升程：

（0<φ<2π/3）

s=60*（1-Cos（1.5*φ））

v=90*Sin（1.5*φ）

a=135*Cos（1.5*φ）

远休止程:

s=120

v=0

a=0

回程：

（8*π/9<φ<25*π/18）

s=60*（1+Cos（2*（φ-8*pi/9）））

v=-120*Sin（2*（φ-8*pi/9））

a=-240*Cos（2*（φ-8*pi/9））

近休止程:

s=0

v=0

a=0

由上述公式通过编程得到位移、速度、加速度曲线如下：

位移S-转角φ曲线

速度V-转角φ曲线

加速度a-转角φ曲线

3、凸轮机构的

线图及基圆半径和偏距的确定

凸轮机构的

线图：

确定凸轮半径

偏距e取25,S取50.11

半径r=（e^2+s^2）^（1/2）=56

4、滚子半径的确定及凸轮理论廓线和实际廓线的绘制

滚子半径rr的确定：

下图为曲率-转角曲线,20mm>Rmin>10mm取滚子半径为10

理论轮廓（外部）和工作轮廓（内部）

理论轮廓.工作轮廓.基圆（大圆）.偏距圆（小圆）.滚子包络线（见下页图）

求位移、速度、加速度的程序

PrivateSubCommand1_Click（）

DimsAsDouble

Dimf0AsDouble

DimfsAsDouble

Dimf01AsDouble

Dimfs1AsDouble

DimffAsDouble

DimfAsDouble

DimpiAsDouble

DimpaAsDouble

Picture1.DrawWidth=1

Picture1.Scale（-30,150）-（390,-30）

Picture1.Line（-30,0）-（390,0）'XPicture1.Line（0,-30）-（0,150）'Y

Picture1.CurrentX=0:

Picture1.CurrentY=130

Picture1.Print"位移S"

Picture1.CurrentX=330:

Picture1.CurrentY=20

Picture1.Print"角度/度"

Fori=30To390Step30

Picture1.Line（i,5）-（i,0）

Picture1.CurrentX=i-7:

Picture1.CurrentY=0

Picture1.Printi

Nexti

Fori=30To150Step30

Picture1.Line（0,i）-（5,i）

Picture1.CurrentX=-20:

Picture1.CurrentY=i+2

Picture1.Printi

Nexti

Picture1.DrawStyle=2

Fori=-30To150Step30

Picture1.Line（-30,i）-（390,i）,vbBlackNexti

Fori=30To360Step30

Picture1.Line（i,150）-（i,-30）,vbBlack

Nexti

Picture2.DrawWidth=1

Picture2.Scale（-30,120）-（390,-150）

Picture2.Line（-30,0）-（390,0）'X

Picture2.Line（0,-150）-（0,120）'Y

Picture2.CurrentX=0:

Picture2.CurrentY=100

Picture2.Print"速度V"

Picture2.CurrentX=330:

Picture2.CurrentY=20

Picture2.Print"角度/度"

Fori=30To390Step30

Picture2.Line（i,5）-（i,0）

Picture2.CurrentX=i-7:

Picture2.CurrentY=0

Picture2.Printi

Nexti

Fori=-150To120Step30

Picture2.Line（0,i）-（5,i）

Picture2.CurrentX=-20:

Picture2.CurrentY=i+2

Picture2.Printi

Nexti

Picture2.DrawStyle=2

Fori=-150To120Step30

Picture2.Line（-30,i）-（390,i）,vbBlack

Nexti

Fori=30To360Step30

Picture2.Line（i,120）-（i,-150）,vbBlack

Nexti

Picture3.DrawWidth=1

Picture3.Scale（-30,280）-（390,-300）

Picture3.Line（-30,0）-（390,0）'X

Picture3.Line（0,-300）-（0,280）'Y

Picture3.CurrentX=0:

Picture3.CurrentY=210

Picture3.Print"加速度a"

Picture3.CurrentX=330:

Picture3.CurrentY=20

Picture3.Print"角度/度"

Fori=30To390Step30

Picture3.Line（i,5）-（i,0）

Picture3.CurrentX=i-7:

Picture3.CurrentY=0

Picture3.Printi

Nexti

Fori=-300To280Step60

Picture3.Line（0,i）-（5,i）

Picture3.CurrentX=-20:

Picture2.CurrentY=i+2Picture3.Printi

Nexti

Picture3.DrawStyle=2

Fori=-300To280Step60

Picture3.Line（-30,i）-（390,i）,vbBlack'

Nexti

Fori=30To360Step30

Picture3.Line（i,280）-（i,-300）,vbBlack

Nexti

pi=3.1415926

pa=pi/180

f0=120

fs=40

f01=90

fs1=110

s0=50

Forff=0To360Step0.01‘角度从0到360

f=ff*pa

Ifff

s=60*（1-Cos（1.5*f））

v=90*Sin（1.5*f）

a=135*Cos（1.5*f）

ElseIfff>=f0Andff

s=120

v=0

a=0

ElseIfff>=fs+f0Andff

s=60*（1+Cos（2*（f-8*pi/9）））

v=-120*Sin（2*（f-8*pi/9））

a=-240*Cos（2*（f-8*pi/9））

ElseIfff>=fs+f0+f01Andff<=360Then

s=0

v=0

a=0

EndIf

Picture1.PSet（ff,s）

Picture2.PSet（ff,v）

Picture3.PSet（ff,a）

Nextff

EndSub

1.绘制凸轮机构dφ/ds–s线图程序

PrivateSubCommand1_Click（）

DimsAsDouble'定义从动件位移

DimdsdfAsDouble'定义ds/df

Dimdsdf2AsDouble

DimffAsDouble

DimfAsDouble

DimpiAsDouble

DimpaAsDouble

pi=4*Atn

（1）

pa=pi/180

Picture1.DrawWidth=1

Picture1.Scale（-180,170）-（270,-280）

Picture1.Line（-180,0）-（270,0）'X

Picture1.Line（0,170）-（0,-280）

Picture1.CurrentX=10:

Picture1.CurrentY=130

Picture1.Print"S"

Picture1.CurrentX=130:

Picture1.CurrentY=20

Picture1.Print"dS/dφ"

Fori=-180To270Step20

Picture1.Line（i,5）-（i,0）

Picture1.CurrentX=i-7:

Picture1.CurrentY=0

Picture1.Printi

Nexti

Fori=-280To170Step20

Picture1.Line（0,i）-（5,i）

Picture1.CurrentX=-10:

Picture1.CurrentY=i+2

Picture1.Printi

Nexti

Picture1.DrawStyle=2

Fori=-280To170Step20

Picture1.Line（-180,i）-（260,i）,vbBlackNexti

Fori=-180To270Step20

Picture1.Line（i,170）-（i,-280）,vbBlack

Nexti

Forff=0To360Step0.005

f=ff*pa

x=-dsdf

Picture1.DrawWidth=1

Ifff<120Then

s=60*（1-Cos（1.5*f））

dsdf=90*Sin（1.5*f）

ElseIfff>=120Andff<160Then

s=120

dsdf=0

ElseIfff>=160Andff<250Then

s=60*（1+Cos（2*（f-8*pi/9）））

dsdf=-120*Sin（2*（f-8*pi/9））

ElseIfff>=250Andff<=360Then

s=0

dsdf=0

EndIf

Picture1.PSet（x,s）‘汇制dφ/ds–s曲线

Nextff

EndSub

3.确定偏距圆半径,基圆半径程序

PrivateSubCommand1_Click（）

DimsAsDouble

DimdsdfAsDouble

DimffAsDouble

DimfAsDouble

DimpiAsDouble

DimpaAsDouble

Dimk1AsDouble

Dimk2AsDouble

Dimy1AsDouble

Dimy2AsDouble

Dimy3AsDouble

pi=3.1415926

pa=pi/180

Picture1.DrawWidth=1

Picture1.Scale（-190,170）-（260,-280）Picture1.Line（-190,0）-（260,0）'X

Picture1.Line（255,2）-（260,0）

Picture1.Line-（255,-2）

Picture1.Print"Y"

Picture1.Line（0,170）-（0,-280）'Y

Picture1.Line（-5,165）-（0,170）

Picture1.Line-（5,165）

Picture1.Print"X"

Fori=-190To260Step10

Picture1.Line（i,5）-（i,0）

Picture1.CurrentX=i-7:

Picture1.CurrentY=0

Picture1.Printi

Nexti

Fori=-280To170Step10

Picture1.Line（0,i）-（5,i）Picture1.CurrentX=-20:

Picture1.CurrentY=i+2

Picture1.Printi

Nexti

Picture1.DrawStyle=2

Fori=-280To170Step10

Picture1.Line（-190,i）-（260,i）,vbBlackNexti

Fori=-190To260Step10

Picture1.Line（i,170）-（i,-280）,vbBlackNexti

Forff=0To360Step0.005

f=ff*pa

x=-dsdf

Picture1.DrawWidth=1

Ifff<120Then

s=60*（1-Cos（1.5*f））

dsdf=90*Sin（1.5*f）

ElseIfff>=120Andff<160Then

s=120

dsdf=0

ElseIfff>=160Andff<250Then

s=60*（1+Cos（2*（f-8*pi/9）））

dsdf=-120*Sin（2*（f-8*pi/9））

ElseIfff>=250Andff<=360Then

s=0

dsdf=0

EndIf

Picture1.PSet（x,s）

k1=-Cos（35*pa）/Sin（35*pa）

k2=Cos（65*pa）/Sin（65*pa）

y1=k1*x-82

y2=k2*x-22

y3=-k1*x

Picture1.PSet（x,y1）,vbBlue

Picture1.PSet（x,y3）,vbRed

Picture1.PSet（x,y2）

Nextff

EndSub

4.计算曲率--确定滚子半径程序

DimeAsDouble

DimfAsDouble

DimffAsDouble

Dimf0AsDouble

DimfsAsDouble

Dimf01AsDouble

Dimfs1AsDouble

DimsAsDouble

DimxAsDouble

DimyAsDouble

DimrrAsDouble

DimpiAsDouble

DimpaAsDouble

Dims0AsDouble

DimiAsDouble

DimdsdfAsDouble

Dimdsdf2AsDouble

DimdxdfAsDouble

Dimdxdf2AsDouble

DimdydfAsDouble

Dimdydf2AsDouble

DimdydxAsDouble'

Dimdydx2AsDouble

DimmAsDouble

PrivateSubForm_Load（）

pi=4*Atn

（1）

pa=pi/180

f0=120

fs=40

f01=90

fs1=110

s0=50.11

e=25

EndSub

PrivateSubCommand1_Click（）

Picture1.Cls

Picture1.DrawWidth=1

Picture1.Scale（-60,400）-（400,-60）

Picture1.Line（-60,0）-（400,0）'X

Picture1.Line（0,-60）-（0,400）

Fori=-60To400Step20

Picture1.Line（i,5）-（i,0）

Picture1.CurrentX=i-7:

Picture1.CurrentY=0Picture1.Printi

Nexti

Fori=-60To400Step20

Picture1.Line（0,i）-（5,i）

Picture1.CurrentX=-20:

Picture1.CurrentY=i+2

Picture1.Printi

Nexti

Picture1.DrawStyle=2

Fori=-60To400Step20

Picture1.Line（-50,i）-（400,i）,vbBlackNexti

Fori=-60To400Step20

Picture1.Line（i,400）-（i,-50）,vbBlackNexti

Forff=0To360Step0.01

Picture1.DrawWidth=2

f=ff*pa

Ifff

s=60*（1-Cos（1.5*f））

dsdf=90*Sin（1.5*f）

dsdf2=135*Cos（1.5*f）

ElseIfff>=f0Andff

s=120

dsdf=0

dsdf2=0

ElseIfff>=fs+f0Andff

s=60*（1+Cos（2*（f-8*pi/9）））

dsdf=-120*Sin（2*（f-8*pi/9））

dsdf2=-240*Cos（2*（f-8*pi/9））

ElseIfff>=fs+f0+f01Andff<=360Then

s=0

dsdf=0

dsdf2=0

EndIf

y=（s0+s）*Sin（f）+e*Cos（f）

x=（s0+s）*Cos（f）-e*Sin（f）

dxdf=dsdf*Cos（f）-（s0+s）*Sin（f）-e*Cos（f）

dxdf2=（dsdf2-s-s0）*Cos（f）-（2*dsdf-e）*Sin（f）

dydf=dsdf*Sin（f）+（s0+s）*Cos（f）-e*Sin（f）

dydf2=（dsdf2-s-s0）*Sin（f）+（2*dsdf-e）*Cos（f）

dydx=dydf/dxdf

dydx2=（（dydf2*dxdf-dxdf2*dydf）/（dxdf^3））

m=Abs（（（1+dydx^2）^1.5）/dydx2）

Picture1.PSet（ff,m）

Nextff

EndSub

5.计算理论轮廓.工作轮廓.基圆.偏距圆.滚子包络线程序

DimeAsDouble

DimhAsDouble

DimfAsDouble

DimffAsDouble

DimwAsDouble

Dimf0AsDouble

DimfsAsDouble

Dimf01AsDouble

Dimfs1AsDouble

DimsAsDouble

DimvAsDouble

DimaAsDouble

DimxAsDouble

DimyAsDouble

Dimx1AsDouble

Dimy1AsDouble

DimrrAsDouble

DimpiAsDouble

DimpaAsDouble

DimMAsDouble

Dims0AsDouble

DimiAsDouble

DimdsdfAsDouble

DimdxdfAsDouble

DimdydfAsDouble

PrivateSubForm_Load（）

pi=4*Atn

（1）

pa=pi/180

f0=120

fs=40

f01=90

fs1=110

s0=50.11

e=25

rr=10

EndSub

PrivateSubpush（）'推程计算f=ff*pa

s=60*（1-Cos（1.5*f））

v=90*Sin（1.5*f）

a=135*Cos（1