哈工大机械原理大作业凸轮 - 黄建青

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机械原理大作业二

课程名称：机械原理

设计题目：凸轮机构设计

院系：能源学院

班级： 1302402 设计者：黄建青

学号： 1130240222 指导教师：焦映厚陈照波

设计时间： 2015年06月23日

凸轮机构设计说明书

1. 设计题目

设计直动从动件盘形凸轮机构，机构运动简图如图1，机构的原始参数如表1所示。

图1 机构运动简图

表1 凸轮机构原始参数

计算流程框图：

2. 凸轮推杆升程，回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图

2.1 确定凸轮机构推杆升程、回程运动方程 设定角速度为ω=1 rad/s

(1) 升程：0°<φ<50°

由公式可得 )]cos(1[20

ϕπ

Φh s -=

)sin(

20

1

ϕπ

ωπΦΦh v =

)cos(20

2

2

12ϕπ

ωπΦΦh a =

(2) 远休止：50°<φ<150° 由公式可得

s = 45 v = 0

a = 0

(3) 回程：150°<φ<240° 由公式得：

()()22

0000200000002200000

0,2(1)(1)1,12(1)(1),2(1)s s s s s s s s s Φhn s h ΦΦΦΦΦΦn Φn

ΦΦn h n s h ΦΦΦΦΦΦn Φn n ΦΦΦn hn s ΦΦΦΦΦn Φn ϕϕϕϕϕϕ'⎧=---+<≤++⎪'-⎪

⎪⎡⎤''-⎪

=----++

<≤++⎨⎢⎥'-⎣⎦⎪

⎪'---⎪'=-++<≤++'-⎪⎩

201

00000010002001

000

00n (),(1)(1)n ,(1)(1)n (1),(1)s s s s s s s s Φh v ΦΦΦΦΦΦn Φn ΦΦn h v ΦΦΦΦn Φn n ΦΦΦn h v ΦΦΦΦΦn ΦΦn ωϕϕωϕϕωϕ⎧'=-

--+<≤++⎪'-⎪

⎪''-⎪

=-

++<≤++⎨'-⎪

⎪'---'⎪=--++<≤++''-⎪⎩

22

01002000

0022

01

0002

0n ,(1)(1)0,(1)n ,(1)s s s s s s Φh a ΦΦΦΦn Φn

ΦΦn a ΦΦΦΦn n Φn h a ΦΦΦΦΦn Φn ωϕϕωϕ'⎧=-+<≤++⎪'-⎪

⎪''-=++<≤++⎨⎪⎪'-'=-++<≤++⎪'-⎩

式中 Φ0——推程运动角； Φs ——远休止角；Φ0‘——回程运动角。

(4) 近休止：240°<φ<360° 由公式可得： s = 0 v = 0

a = 0

2.2 位移、速度、加速度曲线源代码

n=3;

p0=50*pi/180; p1=150*pi/180;

p2=150*pi/180+pi/(2*n); p3=150*pi/180+pi*(n-1)/(2*n); p4=240*pi/180; x1=0:(pi/300):p0;

s1=(45/2)*(1-cos(pi*x1/p0)); v1=pi*45/(2*p0)*sin(pi*x1/p0); a1=(pi^2)*45/(2*p0^2)*cos(pi*x1/p0); x2=p0:(pi/300):p1; s2=45; v2=0; a2=0;

x3=p1:(pi/300):p2;

s3=45-9*45*(x3-5*pi/6).^2/(pi^2);

v3=-45*(n^2)*(x3-p1)/((n-1)*((pi/2)^2)); a3=-45*(n^2)/((n-1)*(pi/2)^2); x4=p2:(pi/300):p3;

s4=45-45*(n*(x4-p1)/(pi/2)-0.5)/(n-1); v4=-45*n/((n-1)*(pi/2)); a4=0;

x5=p3:(pi/300):p4;

s5=45*n^2*(1-(x5-p1)/(pi/2)).^2/(2*(n-1)); v5=-45*n^2*(1-(x5-p1)/(pi/2))/((pi/2)*(n-1)); a5=45*n^2/((n-1)*(pi/2)^2);

x6=p4:(pi/300):(2*pi);

s6=0;

v6=0;

a6=0;

figure(1);

plot(x1,s1,'b',x2,s2,'b',x3,s3,'b',x4,s4,'b',x5,s5,'b',x6,s6,'b'); title('推杆线位移图 ');

xlabel('φ(rad)');

ylabel('S(mm)');

figure(2);

plot(x1,v1,'b',x2,v2,'b',x3,v3,'b',x4,v4,'b',x5,v5,'b',x6,v6,'b'); title('推杆速度线图');

xlabel('φ(rad)');

ylabel('V(mm/s)');

figure(3);

plot(x1,a1,'b',x2,a2,'b',x3,a3,'b',x4,a4,'b',x5,a5,'b',x6,a6,'b'); title('推杆加速度线图');

xlabel('φ(rad)');

ylabel('a(mm/s^2)');

图1 推杆位移曲线