哈工大机械原理大作业凸轮07

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y

机械原理大作业二

课程名称：机械原理

设计题目：凸轮设计

院系：机电学院

班级：

分析者：

学号：

指导教师：陈明、丁刚

设计时间：2013.07.03

哈尔滨工业大学

设计说明书

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2-1。从表2-1中选择一组凸轮机构的原始参数，据此设计该凸轮机构。

序号

升程

（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

（ ）

7 70 90 正弦加速度30 80 正弦加速度70 95 95

二、推杆升程、回程运动方程及位移、速度、加速度线图

2.1凸轮运动分析

设凸轮的角速度为ω=1rad/s

(1)推程 （正弦加速度运动）0

090φ≤≤;090︒Φ=

0012sin()2s h φπφπ⎡⎤

=-⎢⎥ΦΦ⎣⎦

021cos()h v ω

πφ⎡⎤

=

-⎢

⎥ΦΦ⎣

⎦ 22

0022sin()h a πωπ

φ=ΦΦ

远休止运动规律 远休止运动角

90185φ︒︒≤≤

s h = 0v = 0a =

回程运动规律（3-4-5多项式运动）

回程运动角 00

185255φ≤≤;'0

080Φ=

()

345

110T -15T 6T s h ⎡⎤=-+⎣⎦

()22'

30-

T 1-2T T h v ω=+Φ ()2

2'2

60T 1-3T 2T h a ω=-+Φ 式中： ()

00

-T S φΦ+Φ=

Φ

近休止运动规律 近休止运动角

265360φ︒︒≤≤

s h = 0v =

0a =

2.2求位移、速度、加速度线图MATLAB 源程序

clear clc %题设条件 c=pi/180;

f01=90*c; fs1=95*c; f02=80*c; fs2=95*c; h=70; w1=1; %推杆位置

f=linspace(0,2*pi,200); for n=1:length(f)

if f(n)>=0 && f(n)<=f01

s(n)=h*[f(n)/f 01-0.5/pi*sin(2*pi*f(n)/f 01)];

v(n)=h/(f 01*c)*[1-cos(2*pi*f(n)/f 01)]; a(n)=2*pi*h/(f 01^2*c^2)*sin(2*pi*f(n)/f 01);

elseif f(n)>f01 && f(n)<=f01+fs1 s(n)=h; v(n)=0; a(n)=0;

elseif f(n)>f01+fs1 && f(n)<=f01+fs1+f02 T2=(f(n)-(f01+fs1))/f02;

s(n)=h*(1-(10*T2^3-15*T2^4+6*T2^5)); v(n)=-30*h*w1/f02*(T2^2-2*T2^3+T2^4); a(n)=-60*h*w1^2/f02^2*(T2-3*T2^2+2*T2^3); elseif f(n)>f01+fs1+f02 && f(n)<=f01+fs1+f02+fs2 s(n)=0;

v(n)=0;

a(n)=0;

end

End

%位置方程

figure(1);plot(f,s);grid on;title('推杆位移'); %速度方程

figure(2);plot(f,v);grid on;title('推杆速度'); %加速度方程

figure(3);plot(f,a);grid on;title('推杆加速度');

2.3位移、速度、加速度线图

三． 凸轮机构的ds s d ϕ

-线图，确定基圆半径和偏心距

3.1理论分析

机构压力角α应按下式计算：

1200tan ds e

OP e d s s s s

ϕα--==++

以d s /d φ为横坐标，以s (φ)为纵坐标，可作出d s /d φ-s (φ)曲线如图4-16所示，再作斜直线D t d t 与升程的[d s /d φ-s (φ)]曲线相切并使与纵坐标夹角为升程[α]，则D t d t 线的右下方为选择凸轮轴心的许用区。作斜直线D t 'd t '与回程的曲线相切，并使与纵坐标夹角为回程的[α](回程的[α]大于升程的[α])，则D t 'd t '线的左下方为选择凸轮轴心的许用区。考虑到升程开始瞬时机构压力角也不超过许用值，自B 0点作限制线B 0d 0''与纵坐标夹角为升程[α]，则两直线D t d t 和B 0d 0''组成的d t O 1d 0'' 以下区域为选取凸轮中心的许用区，如选O 点作为凸轮回转中心，在推程和回程的任意瞬时，凸轮机构压力角均不会超过许用值，此时凸轮的基圆半径

r 0=OB 0，偏距为e 。若选在O 1点则O 1B 0为凸轮最小基圆半径r 0min

。