整理机械原理课程设计凸轮机构.docx

1、整理机械原理课程设计凸轮机构 （一）机械原理课程设计的目的和任务2（二）从动件（摆杆）及滚子尺寸的确定4（三）原始数据分析5（四）摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程6（五）程序方框图8（六）计算机源程序9（七）程序计算结果及其分析14（八）凸轮机构示意简图16（九）心得体会16（十）参考书籍18（一）机械原理课程设计的目的和任务一、机械原理课程设计的目的：1、机械原理课程设计是一个重要实践性教学环节。其目的在于：进一步巩固和加深所学知识；2、培养学生运用理论知识独立分析问题、解决问题的能力；3、使学生在机械的运动学和动力分析方面初步建立一个完整的概念；4、进一步提高学生计算和制图能力，及运用电子计

2、算机的运算能力。二、机械原理课程设计的任务：1、摆动从动件杆盘型凸轮机构2、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：符号摆杆角行程h推程运动角01远休止角02回程运动角03近休止角04基圆半径r0从动杆运动规律推程回程数据25120401109050简谐等加减速3、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，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4、用解析法设计该凸轮轮廓，原始数据条件不变，要写出数学模型

3、，编制程序并打印出结果备注：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。1、 三、课程设计采用方法：对于此次任务，要用图解法和解析法两种方法。图解法形象，直观，应用图解法可进一步提高学生绘图能力，在某些方面，如凸轮设计中，图解法是解析法的出发点和基础；但图解法精度低，而解析法则可应用计算机进行运算，精度高，速度快。在本次课程设计中，可将两种方法所得的结果加以对照。四、编写说明书：1、设计题目（包括设计条件和要求）；2、机构运动简图及设计方案的确定，原始数据；3、机构运动学综合；4、列出必要的计算公式，写出图解法的向量方程，写出

4、解析法的数学模型，计算流程和计算程序，打印结果；5、分析讨论。（二）从动件（摆杆）及滚子尺寸的确定1、摆杆长度l确定：根据右图建立坐标系Oxy。B0点为推程段摆杆起始点，开始时推杆滚子中心处于B0点处，依几何关系有：B0的坐标:X0=sin(0)/lY0=a-l* cos (0)f0=arcos(a+l-r0)/2a*l又因为摆动盘形凸轮机构在运动时的许用压力角为：=35 45根据压力角公式： 注：当主从动件角速度方向不同时取“-”号，相同时取“+”号。由此我们可以取到：l=120mm；此时摆杆的初始摆角：012.4292、滚子半径r1的选择我们用1表示凸轮工作廓线的曲率半径,用表示理论廓线的

5、曲率半径.所以有1=r1;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r1；另一方面，滚子的尺寸还受其强度，结构的限制，不能太小，通常我们取滚子半径；r1=（0.1 0.5）* r0在此，我们可以取r1=0.2*r0=10mm。（三）原始数据及分析依题意，原始数据如下：1、已知量：（未标明的单位为mm）d1=120 o 推程运动结束的凸轮总转角，其中(d1-d0)为推程角01d2=160 o 远休止运动结束时总转角，其中(d2-d1)为远程休止角02d3=270 o 回程运动结束的凸轮总转角，其中(d3-d2)为回程角03d4=360 o 远休止运动结束总转角，其中(d4-d3)为远

6、程休止角04r =160 凸轮中心到摆杆中心A的距离r0=50 基圆半径l =120 此处设摆动从动杆长度为120 mmh=25 o 从动杆的总角行程w=1 rad / s 此处设凸轮角速度为1 rad / srr=10 此处设滚子半径为102、设计所求量：f 摆动从动杆的角位移v 摆动从动杆的角速度a 摆动从动杆的角加速度以凸轮的中心为原点，竖直和水平方向分别为x,y轴，建立平面直角坐标系x 为凸轮轮廓的轨迹的x坐标点y 为凸轮轮廓的轨迹的y坐标点（四）摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程1、摆杆运动规律：推程过程：0od120o摆杆角位移：f=h(1-cos(/01) )/ 2即f=h(1-co

7、s(d/d1)/ 2摆杆角速度：v=hw sin(/01)/(201)即v=h w sin(d/d1)/(2d1)摆杆角加速度：a=2h w2cos(/01)/(2012)即a=2h w2cos(d/d1) /(2d12)远休止过程：120od160o摆杆角位移：f= h摆杆角速度：v=0摆杆角加速度：a= 0在推程和远休止过程中凸轮轮廓轨迹： x=r sin d-l sin(d+f+f0 ) y=r cos d-lcos(d+f +f0)其中f0为摆杆的初始位置角 f0=arcos(r2+l2-r02)/2(r l)回程过程：160od270oa. 等加速回程阶段：160od215o摆杆角位

8、移：f=h-2h(-01-02)2/(03)2 即f=h-2h(d-d2)2/(d3-d2) 2摆杆角速度：v=-4hw(-01-02)/(03)2即v=-4hw(d- d2)/(d3-d2)2摆杆角加速度：a=-4hw2/(03)2即a=-4hw2/(d3-d2)2b. 等减速回程阶段：215od270o摆杆角位移：f=2h(03-(-01-02-03/2 )2/(03) 2即f=2h( (d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)2/(d3-d2)2摆杆角速度：v=-4hw(03-(-01-02-03/2) /(03)2即v=-4 hw( (d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2

9、)/(d3-d2)2摆杆角加速度：a=4hw2/(03)2即a=4hw2/(d3-d2)2近休止过程：720od360o摆杆角位移：f=0摆杆角速度：v=0摆杆角加速度：a= 0在回程和近休止过程中凸轮轮廓轨迹： x=r sin d-l sin(d+f+f0) y=r cos d-l cos(d+f+f0)其中f0为摆杆的初始位置角 f0=arcos(r2+l2-r02)/2(r l)（五）程序方框图（六）计算机源程序#include #include main() double d, d0,d1,d2,d3,d4,r,r0, f,f0,h,pi,v,w,a,l,x,y;int n;FILE

10、*fp; /*定义文件指针*/fp = fopen(aa.txt,w); /*打开以写方式文件（aa.txt不存在则新建）*/ d=0; /*d为凸轮总转角*/ d0=5; /*d0为转角分度值，此处设为5 o每次*/ d1=120; /*(d1-0)为推程角*/ d2=160; /*(d2-d1)为远程休止角*/ d3=270; /*(d3-d2)为回程角*/ d4=360; /*(d4-d3)为近休止角*/ pi=3.1415926; r=160; /*凸轮圆心到从动杆固定点的距离*/ r0=50; /*基圆半径*/ l=120; /*从动杆长度*/ h=25; /*行程角度*/ w=1;

11、 /*凸轮角速度*/ f0=acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi; /*从动杆初始角*/printf(初始角：f0=%1.3fn,acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi);fprintf(fp,初始角：%1.3fn,acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi); for(n=0;n=36;n+)d=d0*n;if(d=d1) /*当d=120度时，为推程过程*/f=h*(1-cos(pi*(d/d1)/2; /*从动杆的角位移*/v=pi*h*w*sin(pi* (d/d1)/(2*d1); /*从动杆角速

12、度*/a=pi*pi*h*w*w*cos(pi*(d/d1)/(2*d1*d1); /*从动杆角加速度*/x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180); /*确定的凸轮的轨迹x坐标*/y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180); /*确定的凸轮的轨迹y坐标*/ printf(nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ,d,f,v,a,x,y); fprintf(fp,nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn

13、,d,f,v,a,x,y); elseif(d=d2) /*当120=d=160度时，为远休止过程*/ f=h; /*从动杆的角位移*/ v=0; /*从动杆角速度*/ a=0; /*从动杆角加速度*/ x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180); /*确定的凸轮的轨迹x坐标*/ y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);/*确定的凸轮的轨迹y坐标*/ printf(nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ,d,f,v,a,x,y); fprintf(fp,nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn,d,f,v,a,x,y); else if(d=215) /*当160=d=215度时，为等加速回程过程*/