哈工大机械原理大作业凸轮01号.docx
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哈工大机械原理大作业凸轮01号
哈工大机械原理大作业凸轮01号
HarbinInstituteofTechnology
机械原理大作业设计说明书
(二)
设计题目:
凸轮机构设计
院系:
船舶与海洋工程学院
班级:
1313***
设计者:
学号:
指导教师:
哈尔滨工业大学
凸轮机构设计
一、运动分析题目
如图2-1所示直动传动件凸轮机构,其原始尺寸参见表2-1,从表2-1中选择一组凸轮机构的原始参数,据此设计凸轮机构。
表2-1
序号
升程(mm)
升程运动角(。
)
升程运动规律
升程许用压力角(。
)
回程运动角(。
)
回程运动规律
回程许用压力角(。
)
远休止角(。
)
近休止角(。
)
1
50
90
等加等减速
40
80
等速
70
60
130
2、确定凸轮推杆升程、回程运动方程并绘制推杆位移、速度、加速度的位图
(1)推杆推程、回程方程。
位移
速度
加速度
推程
推程
回程
(二)、推杆位移、速度、加速度线图:
(1)位移曲线:
使用Matlab编程,程序见附录程序清单1
图像:
(2)速度曲线:
使用Matlab编程,程序见附录程序清2
图像:
(3)加速度曲线:
使用Matlab编程,程序见附录程序清单3
图像:
三、基圆半径与偏心距的确定:
绘制ds/dφ—s线图:
使用Matlab编程,程序见附录程序清单4
由图选择以ds/df-s(f)图为基础,可分别作出三条限制线(推程许用压力角的切界限Dtdt,回程许用压力角的限制线Dt'dt',起始点压力角许用线B0d''),以这三条线可确定最小基圆半径及所对应的偏距e,在其下方选择一合适点,即可满足压力角的限制条件。
运算结果如下:
则可以选取三条线所围成的下侧的点(-30,-200),则计算得e=30,r0=200
四.确定滚子半径及绘制凸轮理论轮廓曲线和实际轮廓曲线.
(一)滚子半径的确定
为求滚子许用半径,须确定最小曲率半径,以防止凸轮工作轮廓出现尖点或出现相交包络线,确定最小曲率半径数学模型如下:
其中:
利用上式可求的最小曲率半径后可确定实际廓线。
理论廓线数学模型:
凸轮实际廓线坐标方程式:
其中rt为确定的滚子半径。
使用Matlab编程,程序见附录程序清单5,运算结果为,则取rr=15mm
(二)凸轮轮廓的确定:
设凸轮转角为δ,则理论轮廓上的点B坐标为:
其中
实际轮廓B'点坐标为;
θ为理论轮廓在B点的法线与x轴正方向的夹角。
使用Matlab编程见附录程序6运行结果如下:
附录:
Matlab程序清单
程序1
x1=0:
pi/400:
pi/4;
x2=pi/4:
pi/400:
pi/2;
x3=pi/2:
pi/300:
5*pi/6;
x4=5*pi/6:
pi/225:
23*pi/18;
x5=23*pi/18:
13*pi/1800:
2*pi;
s1=400*x1.^2/pi^2;
s2=50-400*(pi/2-x2).^2/pi^2;
s3=50;
s4=50*(23/8-9*x4/(4*pi));
s5=0;
plot(x1,s1,x2,s2,x3,s3,x4,s4,x5,s5)
程序2
x1=0:
pi/400:
pi/4;
x2=pi/4:
pi/400:
pi/2;
x3=pi/2:
pi/300:
5*pi/6;
x4=5*pi/6:
pi/225:
23*pi/18;
x5=23*pi/18:
13*pi/1800:
2*pi;
v1=800*x1/pi^2;
v2=800*(pi/2-x2)/pi^2;
v3=0;
v4=-225/(2*pi);
v5=0;
plot(x1,v1,x2,v2,x3,v3,x4,v4,x5,v5)
程序3
x1=0:
pi/400:
pi/4;
x2=pi/4:
pi/400:
pi/2;
x3=pi/2:
pi/300:
5*pi/6;
x4=5*pi/6:
pi/225:
23*pi/18;
x5=23*pi/18:
13*pi/1800:
2*pi;
a1=800/pi^2;
a2=-800/pi^2;
a3=0;
a4=0;
a5=0;
plot(x1,a1,x2,a2,x3,a3,x4,a4,x5,a5)
程序4
clear;
h=50;
delta1=90;delta2=60;delta3=80;delta4=130;
hd=pi/180;du=180/pi;
n1=delta1+delta2;n3=delta1+delta2+delta3;
n=360;
fori=1:
360
ifi<=delta1/2
s(i)=2*h*i^2/delta1^2;
ds(i)=4*h*i*hd/(delta1*hd)^2;
elseifi>delta1/2&i<=delta1
s(i)=h-h*2*(delta1-i)^2/delta1^2;
ds(i)=4*h*(delta1-i)*hd/(delta1*hd)^2;
elseifi>delta1&i<=n1
s(i)=h;ds(i)=0;
elseifi>n1&i<=n3
s(i)=h*[1-(i-n1)/delta3];
ds(i)=-h/delta3/hd;
elseifi>n3&i<=n
s(i)=0;ds(i)=0;
end
end
k1=cot(40*hd);k2=-cot(70*hd);k3=-k1;m=-1;
ford1=-500:
0
fori=1:
90
ifs(i)>=(k1*ds(i)+d1);
else
m=0;
break;
end;
end;
ifm==0
break;
end;
end
ford2=-500:
0
fori=n1:
n3
ifs(i)>=(k2*ds(i)+d2);
else
m=1;
break;
end;
end;
ifm==1
break;
end;
end;
figure
(1);
gridon;holdon;axisequal;
i=1:
360;
plot(ds(i),s(i));
x=-100:
200;
plot(x,x*k1+d1);
x=-100:
200;
plot(x,x*k2+d2);
x=0:
200;
plot(x,x*k3);
程序5:
clear;
r0=sqrt(30^2+200^2);
rr=15;
e=30;
h=50;
delta1=90;delta2=60;delta3=80;delta4=130;
hd=pi/180;du=180/pi;
se=200;
n1=delta1+delta2;n3=delta1+delta2+delta3;
n=360;
fori=1:
n
ifi<=delta1/2
s=2*h*i^2/delta1^2;
ds=4*h*i*hd/(delta1*hd)^2;
a=4*h/delta1^2;
elseifi>delta1/2&i<=delta1
s=h-h*2*(delta1-i)^2/delta1^2;
ds=4*h*(delta1-i)*hd/(delta1*hd)^2;
a=-4*h/delta1^2;
elseifi>delta1&i<=n1
s=h;ds=0;
a=0;
elseifi>n1&i<=n3
s=h*[1-(i-n1)/delta3];
ds=-h/delta3/hd;
a=0;
elseifi>n3&i<=n
s=0;
ds=0;
a=0;
end
dx=(se+s)*cos(i*hd)+(ds-e)*sin(i*hd);
dy=-(se+s)*sin(i*hd)+(ds-e)*cos(i*hd);
A0=sqrt(dx^2+dy^2);
A=A0^3;
ddx=(2*ds-e)*cos(i*hd)+(a-se-s)*sin(i*hd);
ddy=(a-se-s)*cos(i*hd)-(2*ds-e)*sin(i*hd);
B=dx*ddy-ddx*dy;
r(i)=A/B;
end
rm=200;
fori=1:
360
ifabs(r(i)) rm=abs(r(i)) end end 程序6: clear; r0=sqrt(30^2+200^2); rr=15; e=30; h=50; delta1=90;delta2=60;delta3=80;delta4=130; hd=pi/180;du=180/pi; se=200; n1=delta1+delta2;n3=delta1+delta2+delta3; n=360; fori=1: n ifi<=delta1/2 s(i)=2*h*i^2/delta1^2; ds(i)=4*h*i*hd/(delta1*hd)^2;ds0=ds(i); a(i)=4*h/delta1^2; elseifi>delta1/2&i<=delta1 s(i)=h-h*2*(delta1-i)^2/delta1^2; ds(i)=4*h*(delta1-i)*hd/(delta1*hd)^2;ds0=ds(i); a(i)=-4*h/delta1^2; elseifi>delta1&i<=n1 s(i)=h;ds(i)=0; ds0=ds(i); a(i)=0; elseifi>n1&i<=n3 s(i)=h*[1-(i-n1)/delta3]; ds(i)=-h/delta3/hd; ds0=ds(i); a(i)=0; elseifi>n3&i<=n s(i)=0; ds(i)=0;ds0=ds(i); a(i)=0; end xx(i)=(se+s(i))*sin(i*hd)+e*cos(i*hd); yy(i)=(se+s(i))*cos(i*hd)-e*sin(i*hd); dx(i)=(ds0-e)*sin(i*hd)+(se+s(i))*cos(i*hd); dy(i)=(ds0-e)*cos(i*hd)-(se+s(i))*sin(i*hd); xp(i)=xx(i)+rr*dy(i)/sqrt(dx(i)^2+dy(i)^2); yp(i)=yy(i)-rr*dx(i)/sqrt(dx(i)^2+dy(i)^2); end figure (1); gridon;holdon;axisequal; axis([-(r0+h-30)(r0+h+10)-(r0+h+50)(r0+rr+50)]); text(r0+h+3,4,'X'); text(3,r0+rr+3,'Y'); text(-6,4,'O'); title('偏置直动滚子从动件推杆盘形凸轮'); xlabel('x/mm'); ylabel('y/mm'); plot([-(r0+h-40)(r0+h)],[00],'k'); plot([00],[-(r0+h)(r
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- 哈工大 机械 原理 作业 凸轮 01