哈工大机械原理大作业2凸轮机构设计22题.docx

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哈工大机械原理大作业2凸轮机构设计22题

HarbinInstituteofTechnology

机械原理大作业二

课程名称：

机械原理

设计题目：

凸轮机构设计

一．设计题目

设计直动从动件盘形凸轮机构，

凸轮机构原始参数

序号

升程（mm）

升程运动角（º）

升程运

动规律

升程许用压力角（º）

回程运动角（º）

回程运

动规律

回程许用压力角（º）

远休止角

（º）

近休止角

（º）

22

120

90

等加等减速

40

80

等减等加速

70

70

120

二．凸轮推杆运动规律

1.运动规律（等加速等减速运动）

推程

推程

2.运动规律（等加速等减速运动）

回程

回程

三．推杆位移、速度、加速度线图及凸轮

线图

采用VB编程，其源程序及图像如下：

1.位移：

PrivateSubCommand1_Click（）

Timer1.Enabled=True'开启计时器

EndSub

PrivateSubTimer1_Timer（）

StaticiAsSingle

DimsAsSingle,qAsSingle'i作为静态变量，控制流程；s代表位移；q代表角度

Picture1.CurrentX=0

Picture1.CurrentY=0

i=i+0.1

Ifi<=45Then

q=i

s=240*（q/90）^2

Picture1.PSetStep（q,-s）,vbRed

ElseIfi>=45Andi<=90Then

q=i

s=120-240*（（90-q）^2）/（90^2）

Picture1.PSetStep（q,-s）,vbGreen

ElseIfi>=90Andi<=150Then

q=i

s=120

Picture1.PSetStep（q,-s）,vbBlack

ElseIfi>=150Andi<=190Then

q=i

s=120-240*（q-150）^2/6400

Picture1.PSetStep（q,-s）,vbBlue

ElseIfi>=190Andi<=230Then

q=i

s=240*（230-q）^2/6400

Picture1.PSetStep（q,-s）,vbRed

ElseIfi>=230Andi<=360Then

q=i

s=0

Picture1.PSetStep（q,-s）,vbBlack

Else

EndIf

EndSub

2.速度

PrivateSubCommand2_Click（）

Timer2.Enabled=True'开启计时器

EndSub

PrivateSubTimer2_Timer（）

StaticiAsSingle

DimvAsSingle,qAsSingle,wAsSingle'i为静态变量，控制流程；q代表角度；w代表角速度，此处被赋予50

Picture1.CurrentX=0

Picture1.CurrentY=0

w=50

i=i+0.1

Ifi<=45Then

q=i

v=480*w*q/8100

Picture1.PSetStep（q,-v）,vbRed

ElseIfi>=45Andi<=90Then

q=i

v=480*w*（90-q）/8100

Picture1.PSetStep（q,-v）,vbBlack

ElseIfi>=90Andi<=150Then

q=i

v=0

Picture1.PSetStep（q,-v）,vbGreen

ElseIfi>=150Andi<=190Then

q=i

v=-480*w*（q-150）/6400

Picture1.PSetStep（q,-v）,vbBlue

ElseIfi>=190Andi<=230Then

q=i

v=-480*w*（230-q）/6400

Picture1.PSetStep（q,-v）,vbRed

ElseIfi>=230Andi<=360Then

q=i

v=0

Picture1.PSetStep（q,-v）,vbBlack

Else

EndIf

EndSub

3.加速度

PrivateSubCommand3_Click（）

Timer3.Enabled=True'开启计时器

EndSub

PrivateSubTimer3_Timer（）

StaticiAsSingle

DimaAsSingle,wAsSingle,qAsSingle'i为静态变量，控制流程；a代表加速度；q代表角度；w代表角速度

w=50

Picture1.CurrentX=0

Picture1.CurrentY=0

i=i+0.1

Ifi<=45Then

q=i

a=480*w^2/8100

Picture1.PSetStep（q,-a）,vbRed

ElseIfi>=45Andi<=90Then

q=i

a=-480*w^2/8100

Picture1.PSetStep（q,-a）,vbBlack

ElseIfi>=90Andi<=150Then

q=i

a=0

Picture1.PSetStep（q,-a）,vbGreen

ElseIfi>=150Andi<=190Then

q=i

a=-480*w^2/6400

Picture1.PSetStep（q,-a）,vbBlue

ElseIfi>=190Andi<=230Then

q=i

a=480*w^2/6400

Picture1.PSetStep（q,-a）,vbRed

ElseIfi>=230Andi<=360Then

q=i

a=0

Picture1.PSetStep（q,-a）,vbBlack

Else

EndIf

EndSub

4.ds/dq---ds

PrivateSubCommand4_Click（）

Timer4.Enabled=True'开启计时器；建立坐标系

Picture1.Scale（-400,-400）-（400,400）

EndSub

PrivateSubTimer4_Timer（）

StaticiAsSingle

DimxAsSingle,sAsSingle,qAsSingle,scaleyAsSingle,tAsSingle'i为静态变量，控制流程；x代表位移；s代表纵坐标ds/dq；q代表角度

Picture1.CurrentX=0

Picture1.CurrentY=0

scaley=1

t=3.14/180

i=i+0.1

Ifi<=45Then

q=i*t

x=194.734*q

s=240*（2*q/3.14）^2

Picture1.PSetStep（x,-s）,vbRed

ElseIfi>=45Andi<=90Then

q=i*t

x=194.734*（3.14/2-q）

s=120-97.367*（3.14/2-q）^2

Picture1.PSetStep（x,-s）,vbRed

ElseIfi>=90Andi<=150Then

q=i*t

x=0

s=120*scaley

Picture1.PSetStep（x,-s）,vbRed

ElseIfi>=150Andi<=190Then

q=i*t

x=-246.46*（q-5*3.14/6）

s=120-123.23*（q-5*3.14/6）^2

Picture1.PSetStep（x,-s）,vbRed

ElseIfi>=190Andi<=230Then

q=i*t

x=-246.46*（23*3.14/18-q）

s=123.23*（23*3.14/18-q）^2

Picture1.PSetStep（x,-s）,vbRed

ElseIfi>=230Andi<=360Then

q=i*t

x=0

s=0

Picture1.PSetStep（x,-s）,vbRed

Else

EndIf

EndSub

四．确定凸轮基圆半径和偏距

1.求切点转角

在图中，右侧曲线为升程阶段的类速度-位移图，作直线Dtdt与其相切，且位移轴正方向呈夹角[

1]=300,则切点处的斜率与直线Dtdt的斜率相等，因为kDtdt=tan600,右侧曲线斜率可以表示为：

q;q=tan600继而求出切点坐标（337.272,292.084）。

同理可求出另一切点（-89.766,16.347）

2.确定直线方程

y-292.084=1.732*（x-337.272）

y-16.347=-0.364*（x+89.766）

3.绘图确定基圆半径和偏距

程序如下：

PrivateSubCommand5_Click（）'开启计时器；画出ds/dq-s图的切线

Timer5.Enabled=True

Picture1.Scale（-400,-400）-（400,400）

Picture1.Line（-50,378.671）-（200,-54.329）,vbRed

Picture1.Line（-200,-65.683）-（40,-481.363）,vbBlue

Picture1.Line（-200,-209.127）-（200,-63.527）,vbBlack

Picture1.Line（-200,-56.472）-（200,89.128）,vbGreen

EndSub

PrivateSubTimer5_Timer（）'i为静态变量，控制流程；x代表位移；s代表纵坐标ds/dq；q代表角度；scaley是图形比例系数；t为角度，弧度转化系数

StaticiAsSingle

DimxAsSingle,sAsSingle,qAsSingle,scaleyAsSingle,tAsSingle

Picture1.CurrentX=0

Picture1.CurrentY=0

scaley=1

t=3.14/180

i=i+0.1

Ifi<=45Then

q=i*t

x=194.734*q

s=240*（2*q/3.14）^2

Picture1.PSetStep（x,-s）,vbRed

ElseIfi>=45Andi<=90Then

q=i*t

x=194.734*（3.14/2-q）

s=120-97.367*（3.14/2-q）^2

Picture1.PSetStep（x,-s）,vbRed

ElseIfi>=90Andi<=150Then

q=i*t

x=0

s=120*scaley

Picture1.PSetStep（x,-s）,vbRed

ElseIfi>=150Andi<=190Then

q=i*t

x=-246.46*（q-5*3.14/6）

s=120-123.23*（q-5*3.14/6）^2

Picture1.PSetStep（x,-s）,vbRed

ElseIfi>=190Andi<=230Then

q=i*t

x=-246.46*（23*3.14/18-q）

s=123.23*（23*3.14/18-q）^2

Picture1.PSetStep（x,-s）,vbRed

ElseIfi>=230Andi<=360Then

q=i*t

x=0

s=0

Picture1.PSetStep（x,-s）,vbRed

Else

EndIf

EndSub

在轴心公共许用区内取轴心位置，能够满足压力角要求，现取直线红线与直线绿线的交点为轴心位置，通过解方程组：

x=131.557y=-64.214r0=146.392偏距e=131.557s0=64.013

五．绘制凸轮理论廓线和实际廓线

1.绘制凸轮理论轮廓

PrivateSubCommand6_Click（）'开启计时器；建立坐标系

Picture1.Scale（-500,-500）-（500,500）

Timer6.Enabled=True

EndSub

PrivateSubTimer6_Timer（）'i为静态变量，控制流程；e为偏距；s为基圆半径平方减去偏距平方再开方所得；q为角度；x为横坐标；y为纵坐标

StaticiAsSingle

DimeAsSingle,qAsSingle,sAsSingle,xAsSingle,yAsSingle

e=131.557

s=64.213

Picture1.CurrentX=12.764

Picture1.CurrentY=-95.125

i=i+0.001

Ifi<=3.14/4Then

q=i

x=（s+240*（2*q/3.14）^2）*Cos（q）-e*Sin（q）

y=（s+240*（2*q/3.14）^2）*Sin（q）+e*Cos（q）

Picture1.PSetStep（x,-y）,vbRed

ElseIfi>=3.14/4Andi<=3.14/2Then

q=i

x=（s+120-97.367*（3.14/2-q）^2）*Cos（q）-e*Sin（q）

y=（s+120-97.367*（3.14/2-q）^2）*Sin（q）+e*Cos（q）

Picture1.PSetStep（x,-y）,vbRed

ElseIfi>=3.14/2Andi<=5*3.14/6Then

q=i

x=（s+120）*Cos（q）-e*Sin（q）

y=（s+120）*Sin（q）+e*Cos（q）

Picture1.PSetStep（x,-y）,vbRed

ElseIfi>=5*3.14/6Andi<=19*3.14/18Then

q=i

x=（s+120-123.23*（q-5/6*3.14）^2）*Cos（q）-e*Sin（q）

y=（s+120-123.23*（q-5/6*3.14）^2）*Sin（q）+e*Cos（q）

Picture1.PSetStep（x,-y）,vbRed

ElseIfi>=19/18*3.14Andi<=23/18*3.14Then

q=i

x=（s+123.23*（23/18*3.14-q）^2）*Cos（q）-e*Sin（q）

y=（s+123.23*（23/18*3.14-q）^2）*Sin（q）+e*Cos（q）

Picture1.PSetStep（x,-y）,vbRed

ElseIfi>=23/18*3.14Andi<=2*3.14Then

q=i

x=s*Cos（q）-e*Sin（q）

y=s*Sin（q）+e*Cos（q）

Picture1.PSetStep（x,-y）,vbRed

Else

EndIf

EndSub

2.确定滚子半径并绘制曲率半径图

PrivateSubCommand7_Click（）'开启计时器，建立坐标系

Timer7.Enabled=True

Picture1.Scale（-10,-500）-（10,10）

EndSub

PrivateSubTimer7_Timer（）'i为静态变量，控制流程；x代表dx/dq;y代表dy/dq；p代表曲率；e为偏距；s为基圆半径平方减去偏距平方再开方所得

StaticiAsSingle

DimsAsSingle,qAsSingle,xAsSingle,yAsSingle,pAsSingle

s=64.213

e=131.557

Picture1.CurrentX=0

Picture1.CurrentY=-Sqr（e^2+s^2）

i=i+0.01

Ifi<=3.14/4Then

q=i

x=（480*4*q/3.14^2）*Cos（q）+（s+240*（2*q/3.14）^2）*（-Sin（q））-e*Cos（q）

y=（480*4*q/3.14^2）*Sin（q）-e*Sin（q）+（s+240*（2*q/3.14）^2）*Cos（q）

p=Sqr（x^2+y^2）

Picture1.PSetStep（q,-p）,vbRed

ElseIfi>=3.14/4Andi<=3.14/2Then

q=i

x=（2*97.367*（3.14/2-q））*Cos（q）+（s+120-97.367*（3.14/2-q）^2）*（-Sin（q））-e*Cos（q）

y=（2*97.367*（3.14/2-q））*Sin（q）+（s+120-97.367*（3.14/2-q）^2）*Cos（q）-e*Sin（q）

p=Sqr（x^2+y^2）

Picture1.PSetStep（q,-p）,vbRed

ElseIfi>=3.14/2Andi<=5/6*3.14Then

q=i

x=（s+120）*（-Sin（q））-e*Cos（q）

y=（s+120）*Cos（q）-e*Sin（q）

p=Sqr（x^2+y^2）

Picture1.PSetStep（q,-p）,vbRed

ElseIfi>=5/6*3.14Andi<=19/18*3.14Then

q=i

x=（-2*123.23*（q-5/6*3.14））*Cos（q）+（s+120-123.23*（q-5/6*3.14）^2）*（-Sin（q））-e*Cos（q）

y=（-2*123.23*（q-5/6*3.14））*Sin（q）+（s+120-123.23*（q-5/6*3.14）^2）*Cos（q）-e*Sin（q）

p=Sqr（x^2+y^2）

Picture1.PSetStep（q,-p）,vbRed

ElseIfi>=19/18*3.14Andi<=23/18*3.14Then

q=i

x=（-2*123.23*（23/18*3.14-q））*Cos（q）+（s+123.23*（23/18*3.14-q）^2）*（-Sin（q））-e*Cos（q）

y=（-2*123.23*（23/18*3.14-q））*Sin（q）+（s+123.23*（23/18*3.14-q）^2）*Cos（q）-e*Sin（q）

p=Sqr（x^2+y^2）

Picture1.PSetStep（q,-p）,vbRed

ElseIfi>=23/18*3.14Andi<=2*3.14Then

q=i

x=s*（-Sin（q））-e*Cos（q）

y=s*Cos（q）-e*Sin（q）

p=Sqr（x^2+y^2）

Picture1.PSetStep（q,-p）,vbRed

Else

EndIf

EndSub

其中曲率最小值为126.026mm可以得到滚子半径为63.013mm

3.绘制实际轮廓线

PrivateSubCommand8_Click（）

Picture1.Scale