哈工大機(jī)械原理凸輪大作業(yè)-24(江湖青衫版).doc

哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械原理大作業(yè)Harbin Institute of Technology機(jī)械原理大作業(yè)（二）課程名稱： 機(jī)械原理 設(shè)計題目： 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計-24 院 系： 機(jī)電工程學(xué)院 班 級： 1108*班 設(shè) 計 者： 江湖青衫 學(xué) 號： 11108* 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間： 2013年6月 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院一、設(shè)計題目 如右圖所示直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，選擇一組凸輪機(jī)構(gòu)的原始參數(shù)，據(jù)此設(shè)計該凸輪機(jī)構(gòu)。 凸輪機(jī)構(gòu)原始參數(shù) 序號升程（mm）升程運動角升程運動規(guī)律升程許用壓力角24120150正弦加速度40回程運動角回程運動規(guī)律回程許用壓力角遠(yuǎn)休止角近休止角100余弦加速度605060二. 凸輪推桿升程、回程運動方程及推桿位移、速度、加速度線圖凸輪推桿正弦加速度升程運動方程： 凸輪推桿余弦加速度回程運動方程： 1、推桿位移線圖% t表示轉(zhuǎn)角，s表示位移t=0:0.01:5*pi/6; %升程階段s=120*(6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5);hold onplot(t,s); t= 5*pi/6:0.01:10*pi/9; %遠(yuǎn)休止階段s=120;hold onplot(t,s); t=10*pi/9:0.01:5*pi/3; %回程階段s=60*1+cos(9*(t-10*pi/9)/5);hold onplot(t,s);t=5*pi/3:0.01:2*pi; %近休止階段s=0;hold onplot(t,s);grid onhold offtitle(推桿位移線圖,FontSize,20);2、推桿速度線圖% t表示轉(zhuǎn)角，令1=1t=0:0.01:5*pi/6; %升程階段v=144*1*1-cos(12*t/5)/pihold onplot(t,v); t= 5*pi/6:0.01:10*pi/9; %遠(yuǎn)休止階段v=0hold onplot(t,v);t=10*pi/9:0.01:5*pi/3; %回程階段v=-108*1*sin(9*(t-10*pi/9)/5)hold onplot(t,v);t=5*pi/3:0.01:2*pi; %近休止階段v=0hold ontitle(推桿速度線圖,FontSize,20);3、推桿加速度線圖% t表示轉(zhuǎn)角，令1=1t=0:0.001:5*pi/6; %升程階段a=345.6*sin(12*t/5)/pi;hold onplot(t,a);t=5*pi/6:0.01:10*pi/9; %遠(yuǎn)休止階段a=0;hold onplot(t,a);t=10*pi/9:0.001:5*pi/3; %回程階段a=-194.4*cos(9*(t-10*pi/9)/5);hold onplot(t,a);t=5*pi/3:0.001:2*pi; %近休止階段a=0;hold ontitle(推桿加速度線圖,FontSize,20);三. 繪制凸輪機(jī)構(gòu)的線圖% t表示轉(zhuǎn)角，x(橫坐標(biāo))表示速度ds/d，y（縱坐標(biāo)）表示位移st=0:0.001:5*pi/6; % 升程階段x= 144/pi-144*cos(12*t/5)/pi;y= 120*(6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5);hold onplot(x,y,-r);t= 5*pi/6:0.01:10*pi/9; %遠(yuǎn)休止階段x=0;y=120;hold onplot(x,y,-r);t=10*pi/9:0.001:5*pi/3; % 回程階段x=-180*1*sin(9*(t-10*pi/9)/5);y=60*1+cos(9*(t-10*pi/9)/5);hold on plot(x,y,-r);t=14*pi/9:0.01:2*pi; %近休止階段x=0;y=0;hold onplot(x,y,-r);grid onhold offtitle(凸輪機(jī)構(gòu)的ds/d-s線圖,FontSize,20);四.按許用壓力角確定凸輪基圓半徑和偏距1. 求切點轉(zhuǎn)角（1）在圖-4中，右側(cè)曲線為升程階段的類速度-位移圖，作直線Dtdt與其相切，且位移軸正方向呈夾角1=400,但是為了安全起見，可縮小需用壓力角至1=300，則切點處的斜率與直線Dtdt的斜率相等，故右側(cè)曲線斜率可以表示為kDtdt=tan600, 通過編程求其角度。程序如下： f=sym(12*tan(pi/3)*sin(12*t/5)+5*cos(12*t/5)-5=0); %求升程切點位置轉(zhuǎn)角 t=solve(f)t = 0 -(log(3(1/2)*120*i)/457 - 407/457)*5*i)/12 -(log(3(1/2)*120*i)/457 - 407/457)*5*i)/12 %求取轉(zhuǎn)角的數(shù)值解ans =1.1123求得轉(zhuǎn)角結(jié)果為1.1123進(jìn)而求得切點坐標(biāo)（x,y）=( 86.6600, 42.2993 )（2）在圖-4中，左側(cè)曲線為回程階段的類速度-位移圖，作直線Dtdt與其相切，且位移軸正方向呈夾角1=600,則切點處的斜率與直線Dtdt的斜率相等，因為kDtdt=tan600，編程求解切點轉(zhuǎn)角如下： f=sym(3*tan(pi/6)+tan(9*(t-10*pi/9)/5)=0); %求回程切點位置轉(zhuǎn)角 t=solve(f)t =-(5*pi)/27 -(5*pi)/27ans = -0.5818求得轉(zhuǎn)角結(jié)果為-0.5818進(jìn)而求得切點坐標(biāo)（x,y）=( - 155.8846, 30.0000)2. 確定直線方程直線Dtdt： y=tan(pi/3)*(x-86.6600)+42.2993;直線Dtdt: y =-tan(pi/6)*(x+155.8846)+ 30.0000;3. 繪圖確定基圓半徑和偏距x=-100:1:100; % 直線Dtdty=tan(pi/3)*(x-86.6600)+42.2993;hold on plot(x,y);x=-200:1:100; % 直線Dtdty =-tan(pi/6)*(x+155.8846)+ 30.0000;hold onplot(x,y); x=0:1:100; %直線Od0y=tan(2*pi/3)*x;hold on plot(x,y);t=0:0.001:5*pi/6; % 升程階段x= 144/pi-144*cos(12*t/5)/pi;y= 120*(6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5);hold onplot(x,y,-r);t= 5*pi/6:0.01:10*pi/9; %遠(yuǎn)休止階段x=0;y=120;hold onplot(x,y,-r);t=10*pi/9:0.001:5*pi/3; % 回程階段x=-180*1*sin(9*(t-10*pi/9)/5);y=60*1+cos(9*(t-10*pi/9)/5);hold on plot(x,y,-r);t=14*pi/9:0.01:2*pi; %近休止階段x=0;y=0;hold onplot(x,y,-r);grid onx0=20;y0=-100;plot(x0,y0,*)hold off如圖，在這三條直線所圍成的公共許用區(qū)域，只要在公共許用區(qū)域內(nèi)選定凸輪軸心O的位置，凸輪基圓半徑r0和偏距e就可以確定了。現(xiàn)取軸心位置為x0=20， y0=-100，則可得偏距e=20，基圓半徑r0=x2+y2=101.9804，五.繪制凸輪理論輪廓線編碼：%凸輪的理論輪廓，t表示轉(zhuǎn)角，x表示橫坐標(biāo)，y表示縱坐標(biāo)t=0:0.0001:5*pi/6; %升程階段x=(100+120*(6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5).*cos(t)-20*sin(t);y=(100+120*(6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5).*sin(t)+20*cos(t);hold on plot(x,y);t= 5*pi/6:0.0001:10*pi/9; %遠(yuǎn)休止階段 x=(100+120).*cos(t)- 20*sin(t);y=(100+120).*sin(t)+ 20*cos(t);hold onplot(x,y);t=10*pi/9:0.0001:5*pi/3; %回程階段x=(100+60*1+cos(9*(t-10*pi/9)/5).*cos(t)- 20*sin(t);y=(100+60*1+cos(9*(t-10*pi/9)/5).*sin(t)+ 20*cos(t);hold onplot(x,y);t= 5*pi/3:0.0001:2*pi; %近休止階段 x=(100).*cos(t)- 20*sin(t);y=(100).*sin(t)+ 20*cos(t);hold onplot(x,y);grid onhold offtitle(凸輪理論輪廓線,FontSize,20);六、在理論廓線上分別繪出基圓與偏距圓：編碼：%凸輪的理論輪廓，t表示轉(zhuǎn)角，x表示橫坐標(biāo)，y表示縱坐標(biāo)t=0:0.0001:5*pi/6;x=(100+120*(6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5).*cos(t)-20*sin(t);y=(100+120*(6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5).*sin(t)+20*cos(t);hold on plot(x,y);t= 5*pi/6:0.0001:10*pi/9;x=(100+120).*cos(t)- 20*sin(t);y=(100+120).*sin(t)+ 20*cos(t);hold onplot(x,y);t=10*pi/9:0.0001:5*pi/3;x=(100+60*1+cos(9*(t-10*pi/9)/5).*cos(t)- 20*sin(t);y=(100+60*1+cos(9*(t-10*pi/9)/5).*sin(t)+ 20*cos(t);hold onplot(x,y);t= 5*pi/3:0.0001:2*pi;x=(100).*cos(t)- 20*sin(t);y=(100).*sin(t)+ 20*cos(t);hold onplot(x,y); %基圓t=0:0.001:2*pi; x=101.9804*cos(t);y=101.9804*sin(t);hold onplot(x,y); %偏心圓t=0:0.001:2*pi; x=20*cos(t);y=20*sin(t);hold onplot(x,y);grid onhold offtitle(在理論輪廓線上分別繪出基園與偏距圓,FontSize,20);七.確定滾子半徑1. 繪制曲率半徑圖% 凸輪理論輪廓半徑，t表示轉(zhuǎn)角，p表示曲率半徑,%dxi表示dx/d, dyi表示dy/d,i=1,2,3,4h=120; %升程t0=5*pi/6; %升程角t01=5*pi/9; % 回程角ts=5*pi/18; %遠(yuǎn)休止角ts1=pi/3; %近休止角e=20; %偏距s0=100;t=linspace(0,5*pi/6,1000); %升程階段s=h*(t/t0-sin(2*pi*t/t0)/(2*pi);dx1 =(h/t0-h*cos(2*pi*t/t0).*cos(t)-(s0+s).*sin(t)- e*cos(t);dy1=(h/t0-h*cos(2*pi*t/t0).*sin(t)+(s0+s).*cos(t)- e*sin(t);p=sqrt(dx1.2+dy1.2); hold onplot(t,p);t=linspace(5*pi/6,10*pi/9,1000); %遠(yuǎn)休止階段 s=h;dx2 =- sin(t).*(s + s0) - e*cos(t);dy2 =cos(t).*(s + s0) - e*sin(t);p=sqrt(dx2.2+dy2.2); hold onplot(t,p);t=linspace(10*pi/9,5*pi/3,1000); %回程階段s=0.5*h*(1+cos(pi*(t-(t0+ts)/t01); dx3 =-0.5*h*pi/(2*t01)*sin(pi/t01)*(t-(t0+ts).*cos(t)- sin(t).*(s + s0) - e*cos(t);dy3 =-0.5*h*pi/(2*t01)*sin(pi/t01)*(t-(t0+ts).*sin(t)+ cos(t).*(s + s0) - e*sin(t);p=sqrt(dx3.2+dy3.2);hold onplot(t,p);t=linspace(5*pi/3,pi*2,1000); %近休止階段 s=0; dx4 =- sin(t).*(s + s0) - e*cos(t);dy4 =cos(t).*(s + s0) - e*sin(t); p=sqrt(dx4.2+dy4.2);hold onplot(t,p);hold offtitle(曲率半徑,FontSize,20);grid on2. 確定滾子半徑大小編寫程序算出最小曲率半徑，min(p)ans = 101.9804程序輸出結(jié)果為ans = 101.9804，即最小曲率半徑為= 101.9804 mm；則滾子半徑可以取rr=/250mm。八. 繪制實際輪廓線% 凸輪理論輪廓半徑，t表示轉(zhuǎn)角，p表示曲率半徑,%dxi表示dx/d, dyi表示dy/d,i=1,2,3,4h=120; %升程t0=5*pi/6; %升程角t01=5*pi/9; %回程角ts=5*pi/18; %遠(yuǎn)休止角ts1=pi/3; %近休止角e=20; %偏距s0=100;rr=50; %滾子半徑t=linspace(0,5*pi/6,1000); %升程階段s=h*(t/t0-sin(2*pi*t/t0)/(2*pi); x1=(s0+s).*cos(t)-e*sin(t); y1=(s0+s).*sin(t)+e*cos(t);dx1 =(h/t0-h*cos(2*pi*t/t0)/t0).*cos(t)-(s0+s).*sin(t)- e*cos(t);dy1=(h/t0-h*cos(2*pi*t/t0)/t0).*sin(t)+(s0+s).*cos(t)- e*sin(t);X1=x1-rr*dy1./(sqrt(dx1.2+dy1.2);Y1=y1+rr*dx1./(sqrt(dx1.2+dy1.2);hold onplot(x1,y1);plot(X1,Y1); t=linspace(5*pi/6,10*pi/9,1000); % 遠(yuǎn)休止階段s=h; x2=(s+s0).*cos(t)-e*sin(t);y2=(s+s0).*sin(t)+e*cos(t); dx2 =- sin(t).*(s + s0) - e*cos(t);dy2 =cos(t).*(s + s0) - e*sin(t);X2=x2-rr*dy2./(sqrt(dx2.2+dy2.2);Y2=y2+rr*dx2./(sqrt(dx2.2+dy2.2); hold onplot(x2,y2);plot(X2,Y2); t=linspace(10*pi/9,5*pi/3,1000); % 回程階段s=0.5*h*(1+c