机械原理大作业2110417凸轮.docx
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机械原理大作业2110417凸轮
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
院系:
机电工程学院
班级:
1208104
完成者:
学号:
1120810417
指导教师:
林琳刘福利
设计时间:
2014年6月2日
哈尔滨工业大学
一、设计题目
如下图所示为直动从动件盘形凸轮机构,据此设计该凸轮机构:
二、原始参数
序号
升程
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
15
90mm
150°
正弦加速度
30°
100°
余弦加速度
60°
55°
55°
三、推杆升程方程和推杆回程方程:
在这里取ω=1rad/s.
(1)推杆升程方程:
(2)推杆回程方程:
4、matlab程序及曲线图像
注:
每一段都为完整程序,可直接运行。
1.推杆位移曲线
clearall
p1=0:
pi/360:
(5*pi/6-pi/360);
w=1;
s1=90*(6*p1/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*p1/5));
p2=5*pi/6:
pi/360:
(41*pi/36-pi/360);
s2=90*ones(1,length(p2));
p3=41*pi/36:
pi/360:
(61*pi/36-pi/360);
s3=45*(1+cos(9*p3/5-1*pi/20));
p4=61*pi/36:
pi/360:
2*pi;
s4=0*p4;
p=[p1,p2,p3,p4];
s=[s1,s2,s3,s4];
plot(p,s)
xlabel('Φ(角度)');ylabel('S(位移)');
title('推杆位移曲线');
2.推杆速度曲线
clearall
p1=0:
pi/360:
(5*pi/6-pi/360);
w=1;
v1=108*w/pi*(1-cos(12*p1/5));
p2=5*pi/6:
pi/360:
(41*pi/36-pi/360);
v2=0*p2;
p3=41*pi/36:
pi/360:
(61*pi/36-pi/360);
v3=-81*w*sin(9*p3/5-1*pi/20);
p4=61*pi/36:
pi/360:
2*pi;
v4=0*p4;
p=[p1,p2,p3,p4];
v=[v1,v2,v3,v4];
plot(p,v)
xlabel('Φ(角度)');ylabel('V(速度)');
title('推杆速度曲线');
3.推杆加速度曲线
clearall
p1=0:
pi/360:
(5*pi/6-pi/360);
w=1;
a1=36*36*w^2/5/pi*sin(12*p1/5);
p2=5*pi/6:
pi/360:
(41*pi/36-pi/360);
a2=0*p2
p3=41*pi/36:
pi/360:
(61*pi/36-pi/360);
a3=-18*81*w^2/10*cos(9*p3/5-1*pi/20);
p4=61*pi/36:
pi/360:
2*pi;
a4=0*p4;
p=[p1,p2,p3,p4];
a=[a1,a2,a3,a4];
plot(p,a)
xlabel('Φ(角度)');ylabel('a(加速度)');
title('推杆加速度曲线');
4.凸轮机构的ds/dφ-s线图
clearall
p1=0:
pi/360:
(5*pi/6-pi/360);
w=1;
s1=90*(6*p1/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*p1/5));
p2=5*pi/6:
pi/360:
(41*pi/36-pi/360);
s2=90*ones(1,length(p2));
p3=41*pi/36:
pi/360:
(61*pi/36-pi/360);
s3=45*(1+cos(9*p3/5-1*pi/20));
p4=61*pi/36:
pi/360:
2*pi;
s4=0*p4;
p=[p1,p2,p3,p4];
s=[s1,s2,s3,s4];
p1=0:
pi/360:
(5*pi/6-pi/360);
w=1;
v1=108*w/pi*(1-cos(12*p1/5));
p2=5*pi/6:
pi/360:
(41*pi/36-pi/360);
v2=0*p2;
p3=41*pi/36:
pi/360:
(61*pi/36-pi/360);
v3=-81*w*sin(9*p3/5-1*pi/20);
p4=61*pi/36:
pi/360:
2*pi;
v4=0*p4;
p=[p1,p2,p3,p4];
v=[v1,v2,v3,v4];
vx=-v;
holdon
plot(vx,s)
%直线Dtdt
y=-100:
0.01:
100;
x=-69;
holdon
plot(x,y,'-r');
%直线Dt’dt’
x=-100:
0.01:
100;
y=-0;
holdon
plot(x,y,'-r');
gridon
holdoff
title('ds/dφ-s曲线');
曲线为升程阶段的类速度-位移图,根据升程压力角与回城压力角做直线与其相切,,其直线斜率分别为:
K1=
=0K2=
为
;两直线方程为:
进而确定凸轮偏距和基圆半径:
在轴心公共许用区内取轴心位置,能够满足压力角要求,由图可得:
取s0=200mm,e=30;r0=(2002+502)1/2=206.2mm
clearall
p1=0:
pi/360:
(5*pi/6-pi/360);
w=1;
s1=90*(6*p1/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*p1/5));
p2=5*pi/6:
pi/360:
(41*pi/36-pi/360);
s2=90*ones(1,length(p2));
p3=41*pi/36:
pi/360:
(61*pi/36-pi/360);
s3=45*(1+cos(9*p3/5-1*pi/20));
p4=61*pi/36:
pi/360:
2*pi;
s4=0*p4;
p=[p1,p2,p3,p4];
s=[s1,s2,s3,s4];
s0=200;e=30;
x=(s0+s).*cos(p)-e*sin(p);
y=(s0+s).*sin(p)+e*cos(p);
plot(x,y)
title('凸轮理论轮廓');
6.凸轮实际轮廓
工作轮廓曲率半径ρa、理论轮廓曲率半径ρ与滚子半径r三者存在如下关系ρa=ρ+r,不妨最终设定滚子半径为30mm,这时滚子与凸轮间接触应力最小,可提高凸轮寿命。
%下面是实际轮廓程序
s0=200;e=30;rr=30;
p1=0:
pi/360:
(5*pi/6-pi/360);
s1=90*(6*p1/5/pi-1/2/pi*sin(12*p1/5));
x1=(s0+s1).*cos(p1)-e.*sin(p1);
y1=(s0+s1).*sin(p1)+e.*cos(p1);
dx1=90*(6/5/pi-6/5/pi*cos(12/5*p1)).*cos(p1)-(s1+s0).*sin(p1)-e*cos(p1);
dy1=90*(6/5/pi-6/5/pi*cos(12/5*p1)).*sin(p1)+(s1+s0).*cos(p1)-e*sin(p1);
X1=x1-rr*dy1./(dx1.^2.+dy1.^2).^0.5;
Y1=y1+rr*dx1./(dx1.^2.+dy1.^2).^0.5;
holdon
plot(X1,Y1)
p2=5*pi/6:
pi/360:
(41*pi/36-pi/360);
s2=90*ones(1,length(p2));
x2=(s0+s2).*cos(p2)-e.*sin(p2);
y2=(s0+s2).*sin(p2)+e.*cos(p2);
dx2=-(s2+s0).*sin(p2)-e*cos(p2);
dy2=(21+s0).*cos(p2)-e*sin(p2);
X2=x2-rr*dy2./(dx2.^2.+dy2.^2).^0.5;
Y2=y2+rr*dx2./(dx2.^2.+dy2.^2).^0.5;
holdon
plot(X2,Y2)
p3=41*pi/36:
pi/360:
(61*pi/36-pi/360);
s3=45*(1+cos(9*p3/5-1*pi/20));
x3=(s0+s3).*cos(p3)-e.*sin(p3);
y3=(s0+s3).*sin(p3)+e.*cos(p3);
dx3=-81*sin(9*p3/5-1*pi/20).*cos(p3)-(s3+s0).*sin(p3)-e*cos(p3);
dy3=-81*sin(9*p3/5-1*pi/20).*sin(p3)+(s3+s0).*cos(p3)-e*sin(p3);
X3=x3-rr*dy3./(dx3.^2.+dy3.^2).^0.5;
Y3=y3+rr*dx3./(dx3.^2.+dy3.^2).^0.5;
holdon
plot(X3,Y3)
%4
p4=61*pi/36:
pi/360:
2*pi;
s4=0*p4;
x4=(s0+s4).*cos(p4)-e.*sin(p4);
y4=(s0+s4).*sin(p4)+e.*cos(p4);
dx4=-(s4+s0).*sin(p4)-e*cos(p4);
dy4=(s4+s0).*cos(p4)-e*sin(p4);
X4=x4-rr*dy4./(dx4.^2.+dy4.^2).^0.5;
Y4=y4+rr*dx4./(dx4.^2.+dy4.^2).^0.5;
holdon
plot(X4,Y4)
title('凸轮实际轮廓');
gridon
holdoff
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- 机械 原理 作业 2110417 凸轮