课程设计摆动从动件杆盘型凸轮机构Word格式文档下载.docx

1、3设计凸轮轮廓曲线，绘制凸轮从动件位移曲线。二、机械原理课程设计题目及其设计要求课程设计题目：设计要求1、采用图解法设计：凸轮中心到摆杆中心A的距离为160mm，凸轮以顺时针方向等速回转，摆杆的运动规律如表：h01020304r0从动杆运动规律推程回程2401500200120070040等加等减简谐2、设计要求：确定合适摆杆长度合理选择滚子半径rr选择适当比例尺，用几何作图法绘制从动件位移曲线，并画于图纸上；用反转法绘制凸轮理论廓线和实际廓线，并标注全部尺寸（用A2图纸）将机构简图、原始数据、尺寸综合方法写入说明书，并打印出结果。3、用解析法设计凸轮轮廓，原始数据不变，要求写出数学模型，编制

2、主程序并打出结果。备注：1、尖底（滚子）摆动从动件盘形凸轮机构压力角:在推程中，当主从动件角速度方向不同时取“-”号，相同时取“+”号。三、凸轮机构的运动说明及机构运动简图凸轮机构的运动说明：凸轮运动分为四个阶段：第一阶段，推程阶段：从动件以等加等减规律运动，凸轮转过角度为1500，摆杆上摆过240；第二阶段（即远休止）凸轮转过角度为200，摆杆静止；第三阶段（即回程段）从动件以简谐规律运动，凸轮转过角度为1200，摆杆下摆过240；第四阶段（即近休止）凸轮转过角度为700，摆杆静止。机构运动简图如下：四、机械原理课程设计方案以及原始数据、设计方案：符号方案 01241502012070、原始

3、数据：凸轮中心到摆杆中心的距离：a=160mm摆杆行程角：=24凸轮推程运动角：01=150凸轮远休止角： 02=20凸轮回程运动角：03=120凸轮近休止角： 04=70基圆半径：r0=40mm滚子半径rr的选择：凸轮工作廓线的曲率半径表示为a ,用表示理论廓线的曲率半径,即有a=rr；为了避免发生失真现象，我们应该使p的最小值大于0，即使rr ；另一方面，滚子的尺寸还受其强度和结构的限制，不能太小，通常我们取滚子半径：rr=（ ）*r0在此，可以取r1=*r0=10mm。摆杆长度的选择：摆动推杆取许用压力角a= 3545因此杆长取150mm 五、图解法设计摆杆的运动规律：（1）第一个运动阶

4、段，推程段：摆杆推程运动是等加等减运动，根据多项式运动规律，推杆的多项式运动规律的一般表达式为=C0+C1+C22 +Cnn 式中为凸轮转角；为摆杆位移； C0、C1、C2、Cn为待定系数，可利用边界条件来确定。运动规律是二项式运功规律，其表达式为=C0+C1+C22 由式可见，为了保证凸轮机构运动的平稳性，通常应使推杆先作加速运动。设在加速段和减速段凸轮机构的运动角及推杆的行程各占一半（即各为0/2及/2）。这时，推程加速段的边界条件为 在始点处=00，=00， 在终点处=750，=120， 将其代入，可求得C0 =0 ,C1 =0, C2 =2/ （01 ）2,且=240，故摆杆等加速推程

5、段的运动方程为=22/（01 ）2式中，变化范围为00750。推程减速段的边界条件为在始点处=750, =120,在终点处 =1500, =240,故摆杆等减速推程段的运动方程为=-2（01-）2/（01）2 式中的变化范围为7501500。（2）第三阶段，回程段：简谐运动规律，其摆杆回程时的运动方程为=1+cos（/03）/2式中的变化范围为17002900。（2）第二、四阶段分别是远休止和近休止，故摆杆运动方程都为=00 （3）初始角：0=arccos（a2+l2-r0）/（2al）=arccos（1602+1502-402）/（2160150）= 取计算间隔为100计算各分点的位移值，其

6、结果如表：凸轮运动角（0）摆杆转角（0）六、解析法计算摆杆的角位移并对凸轮转角求导：（1）在第一阶段当摆杆以等加等减运动规律上摆240，设在加速段和减速段凸轮的运动角及摆杆的行程角各占一半，故摆杆等加速推程段的运动方程为：=2（）2/（01）2 d/d=4/（01）2 变化范围0750。摆杆推程减速段的运动方程为：=2（01）/（01）2 /d=4（01-）/（01）2 =7501500。（2）第三阶段摆杆按简谐运动规律下摆240，故可列回程时的运动方程为：=1+cos（3/03）/2d/d= -sin（3/03）/（203 ）=001200,03=1200。计算凸轮的理论廓线和工作廓线： 凸

7、轮理论廓线的直角坐标如下： x=a sinlsin（+0） y=a coslcos（+0为摆杆的初始位置角，其值为=arccos（a2+l2-r0*r0）/（2al）在第一阶段按等加等减规律，其摆杆推程加速段坐标值对角的倒数为 dx/d=a cos-l cos（+0）1+4/（01）2 dy/d=-a sin+l sin（+其摆杆减速推程段坐标值对角的倒数为dx/d=a cos-l cos（+0）1+4（01-）/（01）2 dy/d=-a sin+lsin（+0）1+4（01-）/（01）2在第二阶段（运休止）时=01+2=15001700, =240；在第四阶段（近休止）时=01+02+0

8、3+4=29003600, =00。坐标值对角的倒数为dx/d=a cos-lcos（+第三阶段按简谐运动规律=01+02+3，3=001200,坐标值对角的倒数为dx/d=acos-lcos（+0）（1-sin（3/03） /（203 ）dy/d=a sin+lsin（+0） （1-sin（3/03） /（203 ）则sin=（dx/d）/ （dx/d）2+（dy/d）21/2cos=（dy/d）/（dx/d）2+（dy/d）21/2 凸轮工作廓线的直角坐标 x=xr r cosy=yr r sin验证：根据尖底（滚子）摆动从动件盘形凸轮机构压力角:在推程中，当主从动件角速度方向不同时取“-

9、”号，相同时取“+”号验证结果：压力角均在合理范围之内，该凸轮合格。七、计算程序框图八、计算机源程序及运行结果源程序：#include void main（ ） double d,d1,d2,d3,d0,r,r0,d4,d5, f,f0,h,pi,v,w,a,l,x,y,x0,y0,A1,B2,D1,D2,A2,B3,D3,D4,A3,B4,D5,D6,A4,B5,D7,D8,A5,B6,D9,D10,r1; int n; FILE *fp; fp = fopen（,w）; d=0; /*凸轮运动初始角0度*/ d0=5; /*间隔角5度*/ d1=150; /*推程角150度*/ d2=17

10、0; d3=290; d4=360; d5=75; pi=; r=160; /*凸轮中心到摆杆中心的距离160毫米*/ r0=40; /*基圆半径40毫米*/ l=150; /*摆杆长度150毫米*/ h=24; /*摆杆行程角24度*/ w=1; /*凸轮转速每秒1度*/ r1=10; /*滚子半径10毫米*/ f0=acos（r*r+l*l-r0*r0）/（2*r*l）*180/pi;printf（初始角：f0=%1.3fn,acos（r*r+l*l-r0*r0）/（2*r*l）*180/pi）;fprintf（fp,%1.3fnd f v a x y x0 y0nfor（n=0;n=72

11、;n+）d=d0*n;if（d=d1） if（dd5）f=2*h*d*d/（d1*d1）; v=4*h*w*d/（d1*d1）; a=4*h*w*w/（d1*d1）; x=r*sin（d*pi/180）-l*sin（pi*（d+f+f0）/180）; y=r*cos（d*pi/180）-l*cos（pi*（d+f+f0）/180）; A1=（r*cos（d*pi/180）-l*cos（pi*（d+f+f0）/180）*pi/180; B2=（-r*sin（d*pi/180）+l*sin（pi*（d+f+f0）/180）*pi/180; D1=A1/sqrt（A1*A1+B2*B2）; D2=（

12、-1）*B2/sqrt（B2*B2+A1*A1）; x0=x-r1*D2; y0=y-r1*D1;elsef=h-2*h*（d1-d）*（d1-d）/（d1*d1）; v=4*h*w*（d1-d）/（d1*d1）; a=-4*h*w*w/（d1*d1）; A2=（r*cos（d*pi/180）-l*cos（pi*（d+f+f0）/180）*pi/180; B3=（-r*sin（d*pi/180）+l*sin（pi*（d+f+f0）/180）*pi/180; D3=A2/sqrt（A2*A2+B3*B3）; D4=-B3/sqrt（B3*B3+A2*A2）; x0=x-r1*D4; y0=y-r

13、1*D3; %1.1f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6f %1.6fn ,d,f,v,a,x,y,x0,y0）;n d=%1.1fn f=%1.6f v=%1.6fn a=%1.6fn x=%1.6f y=%1.6f x0=%1.6f y0=%1.6fn =d2） f=h*（d1/d1-sin（2*pi*d1/d1）; v=0; a=0; A3=（r*cos（d*pi/180）-l*cos（pi*（d+f+f0）/180）*pi/180; B4=（-1）*r*sin（d*pi/180）+l*sin（pi*（d+f+f0）/180）*pi/180; D5=A

14、3/sqrt（A3*A3+B4*B4）; D6=B4/sqrt（B4*B4+A3*A3）; x0=x-r1*D6; y0=y-r1*D5; fprintf（fp, else=290）f=h*（1+cos（pi*（d-d2）/（d3-d2）/2; v=（-1）*pi*h*w*sin（pi*（d-d2）/（d3-d2）/（2*（d3-d2）; a=pi*pi*h*w*w*cos（pi*（d-d2）/（d3-d2）/（4*（d3-d2）*（d3-d2）; x=r*sin（d*pi/180）-l*sin（pi*（d+f+f0）/180）;A4=r*cos（d*pi/180）-l*cos（pi*（d+f

15、+f0）/180）*（1-pi*h*w*sin（pi*（d-d2）/（d3-d2）/（2*（d3-d2）*pi/180）;B5=（-1）*r*sin（d*pi/180）+l*sin（pi*（d+f+f0）/180）*（1-pi*h*w*sin（pi*（d-d2）/（d3-d2）/（2*（d3-d2）*pi/180）; D7=A4/sqrt（A4*A4+B5*B5）; D8=B5/sqrt（B5*B5+A4*A4）; x0=x-r1*D8; y0=y-r1*D7; printf（else if（d=d4）f=0;a=0;x=r*sin（d*pi/180）-l*sin（pi*（d+f+f0）/18

16、0）;y=r*cos（d*pi/180）-l*cos（pi*（d+f+f0）/180）;A5=（r*cos（d*pi/180）-l*cos（pi*（d+f+f0）/180）*pi/180;B6=（-1）*r*sin（d*pi/180）+l*sin（pi*（d+f+f0）/180）*pi/180;D9=A5/sqrt（A5*A5+B6*B6）;D10=B6/sqrt（B6*B6+A5*A5）;x0=x-r1*D10;y0=y-r1*D9; fclose（fp）; 运行结果：f0= fvaxyxy九、心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识 ,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环

17、节,是对我们的实际工作能力的具体训练和考察过程。经过这次的课程设计，切身体会到了对待一项设计的硬件和软件设备。首先，整体规划，找到着手点，之后，根据脉络，向下进行，开始就遇到了困难摆杆长度的确定。虽然知道一些合理的杆长，但是没有严密的证据佐证。去图书馆寻找相关书籍，也去电子阅览室找，可是结果却不令人满意，书上都是任取，没有解释说明。没办法，只好任选。对摆杆的运动规律做了分析，大致上了解了摆杆全程。准备图解法画出凸轮。紧接着又遇到了问题，摆杆的位置。摆杆放置在凸轮的左右到底有无区别查资料，得知左右均可。我决定放置在右边。凸轮顺时针旋转，那么摆杆末端的滚子逆时针旋转。摆杆承受沿杆的拉力。如果摆杆放

18、在左边，摆杆承受的沿杆的压力。根据功能分析，摆杆在右，更为合理。继续图解法，考虑到需要数据，随之而来的是编程，得出数据。编程，需要运用机器语言，就是C语言熟练。虽然已经有很长时间没有接触它了，可由于基础较好，编写这样的程序还可以。再加有参考书的辅助，编程很顺利。得出了数据后，就可以制图了。图解法就完成了。解析法也是这次课程设计的内容。实质在于将摆杆的摆动坐标化。根据公式，得知求法，编入程序中，摆杆末端各个时刻的位置就确定了。这样，理论轮廓线完成了。同理，可得工作轮廓线。课程设计的任务基本完成了。最后，整理数据内容，装订说明书和任务书。第一次做课程设计，对一些整理不了解。参考一些案例，终于大功告

19、成。在课程设计过程中，收获知识，提高能力的同时，我也学到了很多人生的哲理，懂得怎么样去制定计划，怎么样去实现这个计划，并掌握了在执行过程中怎么样去克服心理上的不良情绪。因此在以后的生活和学习的过程中，我一定会把课程设计的精神带到生活中，不畏艰难，勇往直前！参考文献1孙桓，陈作模. 机械原理M.第七版. 北京：高等教育出版社，2006.2陈作模. 机械原理学习指南M.5.版.北京：高等教育出版社，2007.3石永刚. 吴央芳.凸轮机构设计与应用创新M.北京：机械工业出版社，2007.4郭浩志. C语言程序设计教程.北京：北京邮电大学出版社，2005.5胡腾，李增民. 精通AutoCAD 2008：清华大学出版社.6申艳光. 大学计算机基础案例教程：科学出版社.