机械原理大作业凸轮机构.docx
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机械原理大作业凸轮机构
二、凸轮机构
一、运动分析
凸轮的运动分为4个阶段：
推程运动、远休程、回程运动、近休程。
该凸轮机构4个阶段的运动角分别为推程运动角90˚、远休止角100˚、回程运动角50˚、近休止角120˚。
推程运动阶段的运动规律为正弦加速度运动，回程运动的运动规律为4-5-6-7多项式运动。
凸轮的简图如图1所示。
图1
对该机构进行简单的运动分析：
1.升程阶段采用正弦加速度的运动规律，从动件的位移、速度、加速度、压力角的计算公式如下：
计算时将相应的量带入公式即可得到。
类速度可以直接将位移方程对凸轮转角ϕ求导得到。
2.远休程阶段的位移不变，与凸轮升程阶段最后的位移相等，速度、加速度则变为0。
3.回程阶段位移、速度、加速度可通过代入4-5-6-7多项式的方程求得。
4.近休程阶段的位移与回程阶段最后的位移相等，且为0，速度、加速度均变为0.
二、流程框图
否
是
否
是
否
是
图2
三、运用VC编程
#include
#include
#definepi3.141592654//定义全局变量
intmain（）//主函数
{
inti,j,k,l;
doubles;//定义位移量
doublev;//定义速度量
doublea;//定义加速度量
doubler;//定义弧度制角度量
doubled,o,m,t=40,x1,x2,y1,y2,d1,d2;//定义中间变量
doublep;//定义角度制角度量
doublew=1;//定义并角速度量赋值
doubleR=50;//定义基圆半径
doublee=30;//定义偏距
doublen;//定义压力角
doubleu;//定义曲率半径
doubleRr=17;//定义滚子半径并赋值
doublex,y,X,Y;//定义实际与理论廓线上点的坐标
r=0;
for（i=0;i<20;i++）
{
s=20/pi*（4*r-sin（4*r））;
x=-（t+s）*sin（r）-e*cos（r）;
y=（t+s）*cos（r）-e*sin（r）;
d1=-（s+t）*cos（r）+e*sin（r）;
d2=-（s+t）*sin（r）-e*cos（r）;
X=x-Rr*d2/pow（d1*d1+d2*d2,0.5）;
Y=y+Rr*d1/pow（d1*d1+d2*d2,0.5）;
d=80/pi*（1-cos（4*r））;
v=80/pi*（1-cos（4*r））;
a=320/pi*sin（4*r）;
m=atan（fabs（d-e）/（s+t））;
n=180*m/pi;
x1=（t+s）*cos（r）+v/w*sin（r）-e*sin（r）;
y1=-（t+s）*sin（r）+v/w*cos（r）-e*cos（r）;
x2=-（t+s）*sin（r）+v/w*cos（r）+a/（w*w）*sin（r）+v/w*cos（r）-e*cos（r）;
y2=-（t+s）*cos（r）-v/w*sin（r）+a/（w*w）*cos（r）-v/w*sin（r）+e*sin（r）;
u=pow（x1*x1+y1*y1,1.5）/fabs（x1*y2-y1*x2）;
r=r+pi/40;
p=180/pi*r;
printf（"%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf\n",p,s,v,a,d,n,u,x,y,X,Y）;
}
r=pi/2;
for（j=0;j<5;j++）
{
s=s;
x=-（t+s）*sin（r）-e*cos（r）;
y=（t+s）*cos（r）-e*sin（r）;
d1=-（s+t）*cos（r）+e*sin（r）;
d2=-（s+t）*sin（r）-e*cos（r）;
X=x-Rr*d2/pow（d1*d1+d2*d2,0.5）;
Y=y+Rr*d1/pow（d1*d1+d2*d2,0.5）;
d=0;
v=0;
a=0;
m=atan（fabs（d-e）/（s+t））;
n=180*m/pi;
x1=（t+s）*cos（r）+v/w*sin（r）-e*sin（r）;
y1=-（t+s）*sin（r）+v/w*cos（r）-e*cos（r）;
x2=-（t+s）*sin（r）+v/w*cos（r）+a/（w*w）*sin（r）+v/w*cos（r）-e*cos（r）;
y2=-（t+s）*cos（r）-v/w*sin（r）+a/（w*w）*cos（r）-v/w*sin（r）+e*sin（r）;
u=pow（x1*x1+y1*y1,1.5）/fabs（x1*y2-y1*x2）;
r=r+pi/9;
p=180/pi*r;
printf（"%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf\n",p,s,v,a,d,n,u,x,y,X,Y）;
}
r=（19*pi）/18;
for（k=0;k<20;k++）
{
o=（18*r-19*pi）/（5*pi）;
s=40*（1-35*pow（o,4）+84*pow（o,5）-70*pow（o,6）+20*pow（o,7））;
x=-（t+s）*sin（r）-e*cos（r）;
y=（t+s）*cos（r）-e*sin（r）;
d1=-（s+t）*cos（r）+e*sin（r）;
d2=-（s+t）*sin（r）-e*cos（r）;
X=x-Rr*d2/pow（d1*d1+d2*d2,0.5）;
Y=y+Rr*d1/pow（d1*d1+d2*d2,0.5）;
d=18*40/5/pi*（-35*4*pow（o,3）+84*5*pow（o,4）-70*6*pow（o,5）+20*7*pow（o,6））;
v=-80/pi*（140*pow（o,3）-420*pow（o,4）+420*pow（o,5）-140*pow（o,6））;
a=-160/pi*（420*pow（o,2）-1680*pow（o,3）+2100*pow（o,4）-840*pow（o,5））;
m=atan（fabs（d-e）/（s+t））;
n=180*m/pi;
x1=（t+s）*cos（r）+v/w*sin（r）-e*sin（r）;
y1=-（t+s）*sin（r）+v/w*cos（r）-e*cos（r）;
x2=-（t+s）*sin（r）+v/w*cos（r）+a/（w*w）*sin（r）+v/w*cos（r）-e*cos（r）;
y2=-（t+s）*cos（r）-v/w*sin（r）+a/（w*w）*cos（r）-v/w*sin（r）+e*sin（r）;
u=pow（x1*x1+y1*y1,1.5）/fabs（x1*y2-y1*x2）;
r=r+pi/72;
p=180/pi*r;
printf（"%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf\n",p,s,v,a,d,n,u,x,y,X,Y）;
}
r=（4*pi）/3;
for（l=0;l<5;l++）
{
s=s;
x=-（t+s）*sin（r）-e*cos（r）;
y=（t+s）*cos（r）-e*sin（r）;
d1=-（s+t）*cos（r）+e*sin（r）;
d2=-（s+t）*sin（r）-e*cos（r）;
X=x-Rr*d2/pow（d1*d1+d2*d2,0.5）;
Y=y+Rr*d1/pow（d1*d1+d2*d2,0.5）;
d=0;
v=0;
a=0;
m=atan（fabs（d-e）/（s+t））;
n=180*m/pi;
x1=（t+s）*cos（r）+v/w*sin（r）-e*sin（r）;
y1=-（t+s）*sin（r）+v/w*cos（r）-e*cos（r）;
x2=-（t+s）*sin（r）+v/w*cos（r）+a/（w*w）*sin（r）+v/w*cos（r）-e*cos（r）;
y2=-（t+s）*cos（r）-v/w*sin（r）+a/（w*w）*cos（r）-v/w*sin（r）+e*sin（r）;
u=pow（x1*x1+y1*y1,1.5）/fabs（x1*y2-y1*x2）;
r=r+2*pi/15;
p=180/pi*r;
printf（"%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf\n",p,s,v,a,d,n,u,x,y,X,Y）;
}
return0;
}
四、计算结果处理
1.输出数据
位移s、速度v、加速度a、类速度ds/dϕ、压力角α、曲率半径ρ（其中曲率半径缺失的数据为太大而不合题意的数据，已将其舍去）:
表1
凸轮轮廓：
理论廓线坐标、实际廓线坐标：
表2
2.根据输出数据做出图像：
图2
图3
图4
图5
图6
图7
图8
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