哈工大机械原理大作业2凸轮机构设计.docx

1、哈尔滨工业大学机械原理大作业机械原理大作业（二）作业名称： 凸轮机构设计 设计题目： 23题 院 系： 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 哈尔滨工业大学机械设计1. 运动分析题目： 设计直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见下表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23120mm120余弦加速度35903-4-5多项式6580702.确定凸轮机构推杆升程、回程运动方程（设定角速度为=10 rad/s）升程： 0 120由公式可得： s=60-60*cos(3*/2)； v=90*sin(3*/2)； a=135*2

2、 *cos(3*/2)；远休止： 120 200由公式可得： s=120； v=0； a=0；回程： 200 290由公式可得： s=h1-(10T23-15T24+6T25) v=(-30h1/0)T22(12T2+T22) a=(-60h12/02)T2(13T2+2T22) 式中：T2=(-0-s)/ 0近休止： 290 360由公式可得： s=0； v=0； a=0；3.绘制推杆位移、速度、加速度线图(设=10rad/s）1) 推拉位移曲线代码：%推杆位移曲线; x=0:(pi/1000):(2*pi/3); s1=60-60*cos(1.5*x); y=(2*pi/3):(pi/10

3、00):(10*pi/9); s2=120; z=(10*pi/9):(pi/1000):(29*pi/18); T2=(z-10*pi/9)*2/pi;s3=120*(1-(10*T2.3-15*T2.4+6*T2.5); m=(29*pi/18):(pi/1000):(2*pi); s4=0; plot(x,s1,b,y,s2,b,z,s3,b,m,s4,b); xlabel(角度(rad); ylabel(行程(mm); title(推杆位移曲线); grid; 2）推杆速度曲线代码：%推杆速度曲线; w=10; x=0:(pi/1000):(2*pi/3); v1=90*w*sin(1

4、.5*x); y=(2*pi/3):(pi/1000):(10*pi/9); v2=0; z=(10*pi/9):(pi/1000):(29*pi/18);T2=(z-10*pi/9)*2/pi;v3=(-30*120*w/(pi/2)*T2.2.*(1-2*T2.2+T2.2);% v3=-120*w*sin(2*z-20*pi/9); m=(29*pi/18):(pi/1000):(2*pi); v4=0; plot(x,v1,r,y,v2,r,z,v3,r,m,v4,r); xlabel(角度(rad); ylabel(速度(mm/s); title(推杆速度曲线(w=10rad/s);

5、 grid; 3）凸轮推杆加速度曲线代码：%凸轮推杆加速度曲线;w=10; x=0:(pi/1000):(2*pi/3); a1=135*w2*cos(3*x/2); y=(2*pi/3):(pi/1000):(10*pi/9); a2=0; z=(10*pi/9):(pi/1000):(29*pi/18); T2=(z-10*pi/9)*2/pi;a3=(-60*120*w2/(pi/2)2)*T2.*(1-3*T2.2+2*T2.2); m=(29*pi/18):(pi/1000):(2*pi); a4=0; plot(x,a1,m,y,a2,m,z,a3,m,m,a4,m); xlabe

6、l(角度(rad); ylabel(加速度(mm/s2); title(凸轮推杆加速度曲线(w=10rad/s); grid; 4）绘制凸轮机构的/线图，并依次确定凸轮的基圆半径和偏距代码：%/线图，确定e，s0; x=0:(pi/1000):(2*pi/3); s1=60-60*cos(1.5*x); ns1=90*sin(1.5*x); y=(2*pi/3):(pi/1000):(10*pi/9); s2=120; ns2=0; z=(10*pi/9):(pi/1000):(29*pi/18); T2=(z-10*pi/9)*2/pi;s3n=120*(1-(10*T2.3-15*T2.4

7、+6*T2.5); ns3=-120*10*3*T2.2+120*15*4*T2.3-120*6*5*T2.4 ;m=(29*pi/18):(pi/1000):(2*pi); s4=0; ns4=0; x1=0:pi/36000:pi/2;s1n=60-60*cos(1.5*x1);v1=90*sin(1.5*x1);m1=diff(s1n);%求切线1n1=diff(v1);z=m1./n1;for i=1:length(z); if abs(z(i)+tan(-55*pi/180)0.001; break endendi;b11=s1n(i)-z(i)*v1(i);x1=-300:200;

8、y01=z(i)*x1+b11;%切线1k1=z(i);plot(x1,y01) x3=10*pi/9:pi/36000:14*pi/9;%求切线2s3n=120*(1-(10*T2.3-15*T2.4+6*T2.5); v3=-120*10*3*T2.2+120*15*4*T2.3-120*6*5*T2.4 ; m3=diff(s3n);n3=diff(v3);p=m3./n3;for o=1:length(p); if abs(p(o)-tan(-25*pi/180)0.01; break endendo;b33=s3n(o)-p(o)*v3(o);x3=-300:700;y03=p(o)

9、*x3+b33;%切线2plot(x3,y03); sym uvu,v=solve(u= 1.4281*v-81.7665,u=-0.4663*v-59.6715); %v=11.66332347972972972972972972973 x%u=-65.110107738597972972972972972973 y plot(ns1,s1,m,ns2,s2,b,ns3,s3n,b,ns4,s4,b,x1,y01,g,x3,y03,g,v,u,*); xlabel(ds/d); ylabel(S); axis(-300,200,-300,300);title(s0,e 的确定); grid;

10、 确定凸轮基圆半径与偏距：偏距e=90mm，s020mm；基圆半径为r0=150mm。5）滚子半径的确定及凸轮理论廓线和实际廓线的绘制（1）计算最小曲率半径代码：%计算最小曲率半径v=; syms x1 x2 x3 x4 x5 s0=150; e=90; s1=60-60*cos(1.5*x1); t1=(s1+s0).*cos(x1)-e*sin(x1); y1=(s0+s1).*sin(x1)-e*cos(x1); tx1=diff(t1,x1); txx1=diff(t1,x1,2); yx1=diff(y1,x1); yxx1=diff(y1,x1,2); for xx1=0:(pi/

11、100):(2*pi/3); k1=subs(abs(tx1*yxx1-txx1*yx1)/(tx12+yx12)1.5),x1,xx1); v=v,1/k1; ends2=120; t2=(s2+s0).*cos(x2)-e*sin(x2); y2=(s0+s2).*sin(x2)-e*cos(x2); tx2=diff(t2,x2); txx2=diff(t2,x2,2);yx2=diff(y2,x2); yxx2=diff(y2,x2,2); for xx2=(2*pi/3):(pi/100):(10*pi/9); k2=subs(abs(tx2*yxx2-txx2*yx2)/(tx22

12、+yx22)1.5),x2,xx2); v=v,1/k2; ends3=60+60*cos(2*x3-20*pi/9); t3=(s3+s0).*cos(x3)-e*sin(x3); y3=(s0+s3).*sin(x3)-e*cos(x3); tx3=diff(t3,x3); txx3=diff(t3,x3,2); yx3=diff(y3,x3); yxx3=diff(y3,x3,2); for xx3=(10*pi/9):(pi/100):(29*pi/18); k3=subs(abs(tx3*yxx3-txx3*yx3)/(tx32+yx32)1.5),x3,xx3); v=v,1/k3

13、; ends4=0; t4=(s4+s0).*cos(x4)-e*sin(x4); y4=(s0+s4).*sin(x4)-e*cos(x4); tx4=diff(t4,x4); txx4=diff(t4,x4,2); yx4=diff(y4,x4); yxx4=diff(y4,x4,2); for xx4=(29*pi/18):(pi/100):(2*pi); k4=subs(abs(tx4*yxx4-txx4*yx4)/(tx42+yx42)1.5),x4,xx4); v=v,1/k4; endmin(v) 编写程序算出最小曲率半径，程序输出结果为ans = 15.0041，即最小曲率半径

14、为=15.0041mm；则滚子半径可以取r=/27.5mm。5）凸轮理论廓线和实际廓线的绘制代码：%绘制凸轮轮廓曲线； s0=80; e=20; rr=16; x=0:(pi/100):(2*pi/3); s1=60-60*cos(1.5*x); x1=(s0+s1).*cos(x)-e*sin(x); y1=(s0+s1).*sin(x)+e*cos(x); dx1dx=-140*sin(x)+90*sin(1.5*x).*cos(x)+60*cos(1.5*x).*sin(x)-20*cos(x); dy1dx=140*cos(x)+90*sin(1.5*x).*sin(x)-60*cos

15、(1.5*x).*cos(x)-20*sin(x); a1=sqrt(dx1dx.2+dy1dx.2); Xn1=x1-rr*(dy1dx)./a1; Yn1=y1+rr*(dx1dx)./a1; y=(2*pi/3):(pi/100):(10*pi/9); s2=120; x2=(s0+s2).*cos(y)-e*sin(y); y2=(s0+s2).*sin(y)+e*cos(y); dx2dy=-200*sin(y)-20*cos(y);dy2dy=200*cos(y)-20*sin(y); a2=sqrt(dx2dy.2+dy2dy.2); Xn2=x2-rr*(dy2dy)./a2;

16、 Yn2=y2+rr*(dx2dy)./a2; z=(10*pi/9):(pi/100):(29*pi/18); T2=(z-10*pi/9)*2/pi;s3=120*(1-(10*T2.3-15*T2.4+6*T2.5); x3=(s0+s3).*cos(z)-e*sin(z); y3=(s0+s3).*sin(z)+e*cos(z); dx3dz=-140*sin(z)-120*sin(2*z-20*pi/9).*cos(z)-60*cos(2*z-20*pi/9).*sin(z)-20*cos(z); dy3dz=140*cos(z)-120*sin(2*z-20*pi/9).*sin(

17、z)+60*cos(2*z-20*pi/9).*cos(z)-20*sin(z); a3=sqrt(dx3dz.2+dy3dz.2); Xn3=x3-rr*(dy3dz)./a3; Yn3=y3+rr*(dx3dz)./a3; m=(29*pi/18):(pi/100):(2*pi); s4=0; x4=(s0+s4).*cos(m)-e*sin(m); y4=(s0+s4).*sin(m)+e*cos(m); dx4dm=-80*sin(m)-20*cos(m); dy4dm=80*cos(m)-20*sin(m); a4=sqrt(dx4dm.2+dy4dm.2); Xn4=x4-rr*(dy4dm)./a4; Yn4=y4+rr*(dx4dm)./a4; plot(x1,y1,b,x2,y2,b,x3,y3,b,x4,y4,b,Xn1,Yn1,m,Xn2,Yn2,m,Xn3,Yn3,m,Xn4,Yn4,m); xlabel(X/mm); ylabel(Y/mm); title(凸轮理论/实际轮廓曲线); grid; 外面一圈为理论廓线，里面一圈为实际廓线11