哈工大威海机械原理大作业凸轮6题

机械原理大作业设计说明书（二）课程名称：机械原理设计题目：凸轮机构设计（6）院系：汽车工程学院班级：1301703设计者：高伟学号：130170306哈尔滨工业大学（威海）11.设计题目设计直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表1表一：凸轮机构原始参数升程（mm)升程运动角（º）升程运动规律升程许用压力角（º）回程运动角（º）回程运动规律回程许用压力角（º）远休止角（º）近休止角（º）60150正弦加速度30100等减等加速60506022.凸轮推杆运动规律（1）推程运动规律（正弦加速度运动）推程01500)512sin(215660)2sin(2100hs)512cos(172)2cos(100hv)512sin(5864)2sin(220202ha（2）远休运动规律150°≤φ≤200°s=60v=0a=0(3)回程运动规律（等加速等减速运动）回程0025020022202'0)910(51944602Shhs，)910(53888-4-202'0Shv222'02538884ha00300250222'002'0)35-(51944-2Shs3)35-(53888--4-2'002'0Shv222'02538884ha(4)近休运动规律300°≤φ≤360°s=0v=0a=03.运动线图及凸轮sdds线图采用Matlab编程，其源程序如下：%速度，位移，加速度图线o1=0:(pi/100):5*pi/6;%推程阶段(正弦加速度)s1=60*((6*o1)/(5*pi)-sin(12*o1/5)/(2*pi));v1=360*(1-cos(12*o1/5))/(5*pi);a1=120*pi*sin(12*o1/5)./(5*pi/6)^2.;o2=5*pi/6:(pi/100):20*pi/18;%远休止阶段s2=100;v2=0;a2=0;o3=20*pi/18:(pi/100):25*pi/18;%回程阶段（等减速）s3=60-120*(o3-(20*pi)/18).^2/(5*pi/9)^2;v3=-240./(5*pi/9)^2.*(o3-20*pi/18);a3=-240./(5*pi/9)^2.;o4=25*pi/18:(pi/100):30*pi/18;%回程阶段（等加速）s4=120*((30*pi)/18-o4).^2/(5*pi/9)^2;v4=-240./(5*pi/9)^2.*(30*pi/18-o4);a4=240./(5*pi/9)^2.;o5=30*pi/18:(pi/100):2*pi;%近休止阶段s5=0;v5=0;a5=0;4plot(o1,s1,'b',o2,s2,'b',o3,s3,'b',o4,s4,'b',o5,s5,'b')%画位移图线xlabel('转角/rad')ylabel('位移/m')title('位移与转角曲线')gridplot(o1,v1,'b',o2,v2,'b',o3,v3,'b',o4,v4,'b',o5,v5,'b')%画速度图线xlabel('转角/rad')ylabel('速度/(m/s)')title('速度与转角曲线')gridplot(o1,a1,'b',o2,a2,'b',o3,a3,'b',o4,a4,'b',o5,a5,'b')%画加速度图线xlabel('转角/rad')ylabel('加速度/(m*m/s)')title('加速度与转角曲线')grid%位移-速度图线o1=0:0.01:5*pi/6;s1=60*((6*o1)/(5*pi)-sin(12*o1/5)/(2*pi));v1=360*(1-cos(12*o1/5))/(5*pi);o2=5*pi/6:0.01:20*pi/18;s2=60;v2=0;o3=20*pi/18:0.01:25*pi/18;s3=60-120*(o3-(20*pi)/18).^2/(5*pi/9)^2;v3=-240/(5*pi/9)^2.*(o3-20*pi/18);o4=25*pi/3:0.01:30*pi/18;s4=120*((30*pi)/18-o4).^2/(5*pi/9)^2;v4=-240./(5*pi/9)^2.*(30*pi/18-o4);o5=30*pi/18:0.01:2*pi;s5=0;v5=0;plot(v1,s1,'b',v2,s2,'b',v3,s3,'b',v4,s4,'b',v5,s5,'b')xlabel('s')ylabel('ds/do')title('ds/do--s图线')grid5012345670102030405060708090100转角/rad位移/m位移与转角曲线01234567-80-60-40-200204060转角/rad速度/(m/s)速度与转角曲线601234567-80-60-40-20020406080转角/rad加速度/(m*m/s)加速度与转角曲线-80-60-40-2002040600102030405060sds/dods/do--s图线74.凸轮的基圆半径和偏距以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。利用matlab作图，其代码如下%位移-速度图线o1=0:0.01:5*pi/6;s1=60*((6*o1)/(5*pi)-sin(12*o1/5)/(2*pi));v1=360*(1-cos(12*o1/5))/(5*pi);o2=5*pi/6:0.01:20*pi/18;s2=60;v2=0;o3=20*pi/18:0.01:25*pi/18;s3=60-120*(o3-(20*pi)/18).^2/(5*pi/9)^2;v3=-240/(5*pi/9)^2.*(o3-20*pi/18);o4=25*pi/3:0.01:30*pi/18;s4=120*((30*pi)/18-o4).^2/(5*pi/9)^2;v4=-240./(5*pi/9)^2.*(30*pi/18-o4);o5=30*pi/18:0.01:2*pi;s5=0;v5=0;plot(v1,s1,'b',v2,s2,'b',v3,s3,'b',v4,s4,'b',v5,s5,'b')xlabel('s')ylabel('ds/do')title('ds/do--s图线')grid确定偏距e=15.56mm基圆半径r0=31.92mmS0=26.95mm84.滚子半径及凸轮理论廓线和实际廓线为求滚子许用半径，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：)/)(/()/)(/(])/()/[(22222/322dxdddydydddxddyddx其中：cos)(sin])/[(/0sseddsddxsin)(cos])/[(/0sseddsddysin])/[(cos])/(2[/02222ssdsdeddsdxdcos])/[(sin])/(2[/02222ssdsdeddsdyd利用上式可求的最小曲率半径，而后可确定实际廓线。理论廓线数学模型：9sincos)(cossin)(00essyessx凸轮实际廓线坐标方程式：22'22')/()/()/()/()/()/(ddyddxddyryyddyddxddxrxxtt其中rt为确定的滚子半径。根据上面公式，利用matlab编程求解，其代码如下：functionpm=qulv(psi,s,f,F,e,r0)s0=sqrt(r0^2-e^2);Q1=(s0+s).*cos(psi*pi/180)+(f-e).*sin(psi*pi/180);Q2=-(s0+s).*sin(psi*pi/180)+(f-e).*cos(psi*pi/180);A0=sqrt(Q1.^2+Q2.^2);A=A0.^3;S1=(2*f-e).*cos(psi*pi/180)+(F-s0-s).*sin(psi*pi/180);S2=(F-s0-s).*cos(psi*pi/180)-(2*f-e).*sin(psi*pi/180);B=Q1.*S2-Q2.*S1;p=A./B;pm=100;fori=1:length(psi)ifabs(p(i))pmpm=p(i);endend在命令窗口输入：pm=qulv(psi,s,f,F,15.56,31.92)故，可判断出rt34mm,现取rt=15mm,利用matlab编程得实际和理论廓线，其代码如下：functionhuatu2(psi,s,f,e,r0,rt)s0=sqrt(r0^2-e^2);x1=(s0+s).*sin(psi*pi/180)+e*cos(psi*pi/180);y1=(s0+s).*cos(psi*pi/180)-e*sin(psi*pi/180);Q1=(s0+s).*cos(psi*pi/180)+(f-e).*sin(psi*pi/180);Q2=-(s0+s).*sin(psi*pi/180)+(f-e).*cos(psi*pi/180);10A0=sqrt(Q1.^2+Q2.^2);x2=x1+rt*Q2./A0;y2=y1-rt*Q1./A0;figure(3)plot(r0.*cos(psi*pi/180),r0.*sin(psi*pi/180),'-',x1,y1,'--',x2,y2),gridonlegend('凸轮工作曲线')axisequal在窗口命令中输入：rt=15；huatu2(psi,s,f,15.56,31.92,rt)%理论轮廓o1=0:pi/100:5*pi/6;s1=60*((6*o1)/(5*pi)-sin(12*o1/5)/(2*pi));x1=(31+s1).*cos(o1)-18*sin(o1);y1=(31+s1).*sin(o1)+18*cos(o1);o2=5*pi/6:0.01:20*pi/18;x2=91*cos(o2)-18*sin(o2);y2=91*sin(o2)+18*cos(o2);o3=20*pi/18:0.01:25*pi/18;s3=60-120*(o3-(20*pi)/18).^2/(5*pi/9)^2;x3=(31+s3).*cos(o3)-18*sin(o3);y3=(31+s3).*sin(o3)+18*cos(o3);o4=25*pi/18:0.01:30*pi/18;s4=120*((30*pi)/18-o4).^2/(5*pi/9)^2;x4=(31+s4).*cos(o4)-18*sin(o4);y4=(31+s4).*sin(o4)+18*cos(o4);o5=30*pi/18:0.01:2*pi;x5=31*cos(o5)-18*sin(o5);y5=31*sin(o5)+18*cos(o5);plot(x1,y1,'b',x2,y2,'b',x3,y3,'b',x4,y4,'b',x5,y5,'b')title('理论轮廓')grid得图如下：11-100-80-60-40-2002040-80-60-40-20020406080理论轮廓外包络线：图1外包络线12内包络线：图2内包络线图这里取内包络线图，此即为凸轮的工作