机械原理大作业凸轮

哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书1HarbinInstituteofTechnology机械原理大作业二课程名称：机械原理设计题目：凸轮结构设计院系：机电工程学院班级：1308108设计者：仲星光学号：1130810816指导教师：林琳设计时间：2015年6月7日哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书2一、设计题目如图所示直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表，据此设计该凸轮机构。行程（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（°）6080余弦加速度3060摆抛摆60100120二．数学计算方法（设计书中所给出的回程运动方程有误）1.理论轮廓和工作轮廓廓线方程正偏置平面凸轮，反转法，小滚子中心在反转运动中的轨迹即为凸轮的理论轮廓，推杆所在直线一直与偏心圆相切，由几何关系可得盘形凸轮理论轮廓线方程为：滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓线是以理论轮廓上各点为圆心，以小滚子半径为半径的圆族的包络线，理论廓线B点相对应的实际廓线B'点的方程为：哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书32.压力角3.凸轮轮廓曲率半径由数学分析知，凸轮理论轮廓曲线上任一点的曲率半径的计算公式为：（以上方程来自《基于MatLab语言的机构设计与分析》上海科学技术出版社）三．MatLab程序哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书4程序设计流程行程，升回程运动角，远近休止角升回程许用压力角余弦加速度运动规律方程回程规律运动方程（摆抛摆）位移，速度，加速度图像ds/dφ-φ图像基圆半径与偏距压力角和曲率半径小滚子直径压力角和曲率图像理论和工作廓线哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书51.主程序：推杆位clc;clear;h=60;%行程phi01=80;%推程运动角phis1=100;%远休止角phi02=60;%回程运动角phis2=120;%近休止角alpha1=pi/6;%升程许用压力角alpha2=pi/3;%回程许用压力角omiga=1;%凸轮角速度设为1%计算凸轮转角、从动件位移，速度和加速度%绘制从动件位移、速度、加速度线图[psi,s,v,a]=CanShuJiSuan(h,phi01,phis1,phi02,phis2,...omiga,alpha1,alpha2);e=22;r0=57;%由ds/dpsi-s图像确定基圆半径和偏距%计算凸轮轮廓线曲率半径及压力角%绘制凸轮理论轮廓线上的压力角线图和曲率半径图[ang,rou,DxDpsi,DyDpsi]=YaLiJiao_QuLvBanJin(r0,psi,s,v,a,e,omiga);哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书6Rr=9;%由曲率半径最小值确定小滚子半径%计算凸轮轮廓曲线%绘制理论和实际轮廓曲线LunKuoXian(r0,psi,s,e,Rr,DxDpsi,DyDpsi);2.余弦加速运动规律子函数function[s1,v1,a1,psi1]=Yuxian(phi01,h,omiga)%计算余弦加速度运动规律psi1=linspace(0,phi01,round(phi01));s1=(h/2).*[1-cos(pi.*psi1./phi01)];v1=(pi*h*omiga./(2.*(phi01*pi/180))).*sin(pi.*psi1./phi01);a1=pi^2*h*omiga^2/(2*(phi01*pi/180)^2)*cos(pi.*psi1./phi01)end3.远休止程子函数function[s2,v2,a2,psi2]=YuanXiu(phi01,phis1,h)psi2=linspace(phi01+1,phi01+phis1,round(phis1));s2=h*psi2./psi2;v2=0*psi2;a2=0*psi2;end4.摆抛摆子函数哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书7function[s3,v3,a3,psi3]=BaiPaoBai(phi01,phis1,phi02,h,omiga)%计算回程摆线-抛物线-摆线运动规律%计算当phi01+phis1psi=phi01+phis1+phi02/8时，从动件的位移、速度、加速度psi3_1=linspace(phi01+phis1+phi02/8/100,phi01+phis1+phi02/8,100);s3_1=h-h*(2*(psi3_1-phi01-phis1)/phi02-sin(4*pi*(psi3_1-phi01-phis1)/...phi02)/(2*pi))/(2+pi);v3_1=-2*h*omiga*(1-cos(4*pi*(psi3_1-phi01-phis1)/phi02))/((2+pi)*...phi02*pi/180);a3_1=-8*h*pi*omiga^2*sin(4*pi*(psi3_1-phi01-phis1)/phi02)/((2+pi)*...(phi02*pi/180)^2);%计算当phi01+phis1psi=phi01+phis1+3*phi02/8时，从动件的位移、速度、加速度psi3_2=linspace(phi01+phis1+phi02/8+phi02/4/100,phi01+phis1+3*phi02/8,100);哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书8s3_2=h-h*(4*pi*((psi3_2-phi01-phis1).^2)/(phi02^2)-(pi-2)*(psi3_2-phi01...-phis1)/phi02+pi/16-1/(2*pi))/(2+pi);v3_2=-h*omiga*(8*pi*(psi3_2-phi01-phis1)/phi02-pi+2)/((2+pi)*phi02*pi/180);a3_2=-8*h*pi*omiga^2/((2+pi)*(phi02*pi/180)^2)*psi3_2./psi3_2;%计算当phi01+phis1psi=phi01+phis1+5*phi02/8时，从动件的位移、速度、加速度psi3_3=linspace(phi01+phis1+3*phi02/8+phi02/4/100,phi01+phis1+5*phi02/8,100);s3_3=h-h*(2*(pi+1)*(psi3_3-phi01-phis1)/phi02-pi/2-sin(4*pi*(psi3_3-phi01...-phis1)/phi02-pi)/(2*pi))/(2+pi);v3_3=-2*h*omiga*(pi+1-cos(4*pi*(psi3_3-phi01-phis1)/phi02-pi))/((2+pi)...*phi02*pi/180);a3_3=-8*h*pi*omiga^2*sin(4*pi*(psi3_3-phi01-phis1)/phi02-pi)/((2+pi)*...哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书9(phi02*pi/180)^2);%计算当phi01+phis1psi=phi01+phis1+7*phi02/8时，从动件的位移、速度、加速度psi3_4=linspace(phi01+phis1+5*phi02/8+phi02/4/100,phi01+phis1+7*phi02/8,100);s3_4=h-h*(-4*pi*((psi3_4-phi01-phis1).^2)/(phi02^2)+(7*pi+2)*(psi3_4-...phi01-phis1)/phi02-33*pi/16+1/(2*pi))/(2+pi);v3_4=-h*omiga*(-8*pi*(psi3_4-phi01-phis1)/phi02+7*pi+2)/((2+pi)*phi02*pi/180);a3_4=8*h*pi*omiga^2/((2+pi)*(phi02*pi/180)^2)*psi3_4./psi3_4;%计算当phi01+phis1psi=phi01+phis1+phi02时，从动件的位移、速度、加速度psi3_5=linspace(phi01+phis1+7*phi02/8+phi02/8/100,phi01+phis1+phi02,100);s3_5=h-h*(2*(psi3_5-phi01-phis1)/phi02+pi-sin(4*pi*(psi3_5-phi01-phis1).../phi02-2*pi)/(2*pi))/(2+pi);哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书10v3_5=-2*h*omiga*(1-cos(4*pi*(psi3_5-phi01-phis1)/phi02-2*pi))/((2+pi)...*phi02*pi/180);a3_5=-8*h*pi*omiga^2*sin(4*pi*(psi3_5-phi01-phis1)/phi02-2*pi)/((2+pi)...*(phi02*pi/180)^2);%输出回程阶段凸轮的转角、从动件的位移速度加速度的数组s3=[s3_1,s3_2,s3_3,s3_4,s3_5];v3=[v3_1,v3_2,v3_3,v3_4,v3_5];a3=[a3_1,a3_2,a3_3,a3_4,a3_5];psi3=[psi3_1,psi3_2,psi3_3,psi3_4,psi3_5];end5.近休止程子函数function[s4,v4,a4,psi4]=JinXiu(phi01,phis1,phi02,phis2)psi4=linspace(phi01+phis1+phi02+1,phi01+phis1+phis2+phi02,round(phis2));s4=0*psi4;v4=0*psi4;a4=0*psi4;End6.参数计算及图像绘制哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书11[s1,v1,a1,psi1]=YuXian(phi01,h,omiga);%推程[s2,v2,a2,psi2]=YuanXiu(phi01,phis1,h);%远休程[s3,v3,a3,psi3]=BaiPaoBai(phi01,phis1,phi02,h,omiga);%回程[s4,v4,a4,psi4]=JinXiu(phi01,phis1,phi02,phis2);%近休程psi=[psi1,psi2,psi3,psi4];%凸轮转角s=[s1,s2,s3,s4];%从动件位移v=[v1,v2,v3,v4];%从动件速度a=[a1,a2,a3,a4];%从动件加速度%绘制从动件位移、速度、加速度线图figure(1)subplot(3,1,1)plot(psi,s);gridonxlabel('凸轮转角(度)');ylabel('位移（mm）');subplot(3,1,2);plot(psi,v);gridonxlabel('凸轮转角(度)');ylabel('速度（mm/s）');subplot(3,1,3)哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书12plot(psi,a);gridonxlabel('凸轮转角(度)');ylabel('加速度(mm/s^2)');%绘制ds/dphi-s线图，并确定凸轮基圆半径和偏距DsDphi=v/omiga;figure(2)plot(DsDphi,s);holdonx1=-150:100;y1=tan(pi/2-alpha1)*(x1-65.26)+22.33;plot(x1,y1);holdony2=tan(pi/2+alpha2)*(x1+107.6)+22.36;plot(x1,y2);7.轮廓线绘制ifRr==0x=x0;y=y0;elseA=sqrt(DxDpsi.^2+DyDpsi.^2);x=x0+Rr*DyDpsi./A;哈尔滨工业大学机械原理大作业说明书13y=y0-Rr*DxDpsi./A;endfigure(4)plot(r0.*cos(psi.*pi/180),r0.