哈工大机械原理凸轮大作业Word下载.docx

1、首先，由于设计凸轮轮廓与凸轮角速度无关，所以不妨设凸轮运动角速度为w=1rad/s。（1）推程运动规律（090 𝜋𝜋𝑤 𝜋a=2𝑤220𝑐𝑜𝑠（0𝜑式中：h=65mm，0=/2（2）远休程运动规律（90190s65mmv=0a=0（3）回程运动规律（190240 （𝜑00𝑖𝑛44196.25+9（3（196.25233.75（233.75回程运动中的速度和加速度为位移对时间t的倒数：𝑣&#

2、119889;𝑡𝑎（4）近休程运动规律（240360s=02.从动件位移、速度、加速度线图（1）位移线图（2）速度线图（3）加速度线图（4）位移、速度、加速度线图MATLAB源程序%已知条件h65; %mmphi_090./180*pi; %radalpha_up_al35./180*pi; %升程许用压力角phi_0050./180*pi;alpha_down_al70./180*pi; %回程许用压力角phi_s100./180*pi;phi_ss120./180*pi;1;绘制从动件位移、速度、加速度线图%推程阶段t_up:0.590;t_up1t_up.

3、/180*pi;symsphi_ups_upv_upa_upw.*t_up1;h./2.*（1-cos（pi.*phi_up./phi_0）;diff（s_up,t_up1）;a_updiff（v_up,t_up1）;s_up1double（subs（s_up,t_up./180*pi）;v_up1double（subs（v_up,t_up./180*pi）;a_up1double（subs（a_up,t_up./180*pi）;远休程t_s90（90+100）;t_s1s_s（1:201）h;v_s（1:0;a_s（1:回程阶段1t_down1（90+100）（90+100+50/8）;t_

4、down11t_down1./180*pi;phi_down1s_down1v_down1a_down1w.*t_down11;h./（4+pi）.*（pi.*（phi_down1phi_s）./phi_00.sin（4.*pi.*（phi_down1phi_s）./phi_00）./4）;diff（s_down1,t_down11）;a_down1diff（v_down1,t_down11）;s_down11double（subs（s_down1,t_down1./180*pi）;v_down11double（subs（v_down1,t_down1./180*pi）;a_down11dou

5、ble（subs（a_down1,t_down1./180*pi）;2t_down2（90+100+50/8）（90+100+7*50/8）;t_down22t_down2./180*pi;phi_down2s_down2v_down2a_down2w.*t_down22;h./（4+pi）.*（2+pi.*（phi_down29.*sin（pi./3+4.*pi.*（phi_down2phi_s）./（3.*phi_00）./4）;diff（s_down2,t_down22）;a_down2diff（v_down2,t_down22）;s_down22double（subs（s_down2,

6、t_down2./180*pi）;v_down22double（subs（v_down2,t_down2./180*pi）;a_down22double（subs（a_down2,t_down2./180*pi）;3t_down3（90+100+7*50/8）（90+100+50）;t_down33t_down3./180*pi;phi_down3s_down3v_down3a_down3w.*t_down33;h./（4+pi）.*（4+pi.*（phi_down3sin（4.*pi.*（phi_down3diff（s_down3,t_down33）;a_down3diff（v_down3,

7、t_down33）;s_down33double（subs（s_down3,t_down3./180*pi）;v_down33double（subs（v_down3,t_down3./180*pi）;a_down33double（subs（a_down3,t_down3./180*pi）;近休程t_ss（90+100+50）360;s_ss（1:241）v_ss（1:a_ss（1:绘图位移t_upt_ss;phi.*./180.*pi;s_up1s_ss_ss;vv_up1v_sv_ss;aa_up1a_sa_ss;figure（Name,从动件位移-时间线图）;plot（t,s,klinew

8、idth,1.0）;gridon;title（xlabel（转角phi/度ylabel（位移h/mm绘图速度从动件速度-时间线图plot（t,v,速度v/mm*s-1绘图加速度从动件加速度-时间线图plot（t,a,加速度a/mm*s-23.绘制ds/d线图并确定基圆半径和偏距（1）线图及源程序源程序：ds/dphi-s线图，确定基圆半径和偏距ds_dphiw;凸轮ds/dphi线图plot（ds_dphi,s,1.5）;holdaxis（-150150-7070）;（mm*s-2）s/mm三条临界线xlinspace（-150,150,301）;k_uptan（pi/2alpha_up_al

9、）;y_upk_up.*x66;plot（x,y_up,k_downalpha_down_al）;y_downk_down.*x24.7;plot（x,y_down,x0linspace（0,150,151）;k0tan（alpha_up_al）;y0k0.*x0;plot（x0,y0,-由图像选取凸轮基圆半径为r0sqrt（232342）41mm,偏距e23mmplot（23,-34,or41;23;plot（linspace（0,23,10）,linspace（0,-34,10）,r,linspace（0,23,10）,linspace（-34,-34,10）,linspace（23,23

10、,10）,linspace（0,-34,10）,（2）确定基圆半径和偏距在凸轮机构的ds/d-s线图里再作斜直线Dt-dt与升程的ds/d-s曲线相切并使与纵坐标夹角为升程许用压力角，则Dt-dt线的右下方为选择凸轮轴心的许用区。作斜直线Dt-dt与回程的ds/d-s曲线相切，并使与纵坐标夹角为回程的许用压力角，则Dt线的左下方为选择凸轮轴心的许用区。考虑到升程开始瞬时机构压力角也不超过许用值，自B0点作限制线B0-d0与纵坐标夹角为升程，则这三条直线的围成的下方区域为为选取凸轮中心的许用区。2 24.绘制凸轮理论轮廓压力角、曲率半径线图压力角、曲率半径数学模型压力角计算公式：𝛼

11、;（|曲率半径计算公式：=（dxd）2（dy3/（dx）（dy）其中：dx（dsesin（s0s）cosdyecossind2（ds（d2ss0ssin-2（dsscosMATLAB程序% 凸轮理论轮廓压力角和曲率半径线图34;alphaatan（abs（ds_dphie）./（s0s）pi.*180;曲率半径p（r0s）.2（w.*v）.2）.（3./2）2.*（w.*v）.2w.*w.*a.*（r0s）;画图凸轮理论轮廓压力角和曲率半径线图hAx,hLine1,hLine2plotyy（t,p./2,t,alpha）;ylabel（hAx（1）,曲率半径*2mm %lefty-axisyl

12、abel（hAx（2）,压力角rightaxis（hAx（1）,0,360,-20,100）;axis（hAx（2）,0,360,-20,100）;hLine1.LineWidthhLine2.LineWidthhLine1.Color;hLine2.Colorb（3）理论轮廓压力角、曲率半径线图5.确定滚子半径，绘制凸轮理论轮廓与实际轮廓（1）建立数学模型根据曲率半径线图可知，最小曲率半径在30mm附近，防止凸轮工作轮廓出现尖点或出现相交包络线，选取滚子半径为rr10mm。凸轮理论轮廓曲线方程为：𝑥（𝑠）𝑐𝑒𝑦）

13、𝑠（其中02𝜋凸轮实际轮廓曲线方程为：𝑋𝑟 𝑑/𝑑（𝑑）2𝑌确定滚子半径，绘制凸轮理论轮廓和实际轮廓rr10;%滚子半径s）.*sin（phi）e.*cos（phi）;s）.*cos（phi）e.*sin（phi）;实际轮廓X+r.*（gradient（y）./0.5）./sqrt（gradient（x）./0.5）.2（gradient（y）./0.5）.2）;Y-r.*（gradient（x）./0.5）./sqrt（gradient（x）./0.5）.2绘图凸轮

14、轮廓plot（x,y,X,Y,%轮廓theta0:pi/100:2*pi;plot（r0.*cos（theta）,r0.*sin（theta）,基圆plot（r0-rr）.*cos（theta）,（r0-rr）.*sin（theta）,plot（e.*cos（theta）,e.*sin（theta）,plot（rr*cos（theta）+e,rr*sin（theta）+s0,滚子plot（e,s0,MarkeroMarkerSize,5,MarkerFaceColorplot（e,e,s0,s0+100,从动件plot（e-3,e-3,100,110,plot（e+3,e+3,100,110,axisequal;x/mmy/mm凸轮轮廓图四、计算结果分析根据位移、速度、加速度线图可知：凸轮运动一个周期中，从动件的速度没有突变，但是加速度在推程阶段是有突变的，所以在推程阶段是柔性冲击的，该机构适用于低速和中速情况。而且从动件回程阶段的速度要要达到了升程阶段的2倍，回程的时间也远小于升程的时间，这样大大提高了工作的效率。根据曲率半径线图可知：曲率半径的最小值为30mm，而滚子半径为10mm，所以曲率半径最小值要大于滚子半径，不会出现尖点。根据压力角线图可知：推程压力角的最大值为35度，等于许用推程压力角。回程压力角的最大值为70度，也等于回程许用压力角。所以该凸轮设计符合要求。