哈工大机械原理大作业凸轮机构第四题

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哈工大、机械原理大作业、凸轮机构设计20题

哈工大、机械原理大作业、凸轮机构设计20题

Harbin Institute of Technology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:能源科学与工程学院班级:1102301设计者:刘平成学号:1110200724指导教师:唐德威设计时间:2013年6月7日凸轮机构设计1.设计题目(1) 凸轮机构运动简图:(2)凸轮机构的原始参数表2-1.凸轮机构原始参数 序号 升程(mm )升程运动角 升程运动规律升程许用压力角20 110 120° 正弦加速度35°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 90°正弦加速度 65°90°60°(二)凸轮运动方程及相关图像、程序凸轮推杆升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图: ○1 凸轮推杆升程、回程方程 πϕπϕϕs)650(πϕ≤≤140)(2=ϕs 511()69πφπ≤≤pi))*5708)/(23.2289)/1.-(sin(2+57083.2289)/1.-(-140(1)(3ϕπϕϕ=s1116()99πφπ≤≤)2914(πϕπ≤≤ 0)(4=ϕs ○2速度方程/2.0944;/2.09440))cos(2-140(1)(1πϕϕ=v 16(2)9πφπ≤≤ 0)(2=ϕv 511()69πφπ≤≤ 708;5708))/1.53.2289)/1.-(cos(2-140(1)(3ϕπϕ=v 1116()99πφπ≤≤ 0)(4=ϕv 16(2)9πφπ≤≤○3加速度方程 .0944^2;/2.0944)/2sin(2280)(1πϕπϕ=a )650(πϕ≤≤0)(2=ϕa 511()69πφπ≤≤08^25708)/1.573.2289)/1.-(sin(2280)(3ϕππϕ=a 1116()99πφπ≤≤ 0)(4=ϕa 16(2)9πφπ≤≤推杆位移、速度、加速度线图matlab编程clear,clcpu=0*pi/180:0.0001:120*pi/180; %升程运动角范围pf=120*pi/180:0.0001:210*pi/180; %远休止角范围pd=210*pi/180:0.0001:300*pi/180; %回程运动角范围pn=300*pi/180:0.0001:2*pi; %近休止角范围h=110e-3; %升程w=10; %凸轮角速度p0=120*pi/180; %升程运动角p01=90*pi/180; %回程运动角ps=90*pi/180; %远休止角%----------推程-----------------------------------------su=h.*(pu./p0-sin(2.*pi.*pu./p0)/(2*pi)); %推杆位移vu=h*w/p0*(1-cos(2*pi*pu./p0)); %推程速度au=2*pi*h*w^2/p0^2*sin(2*pi*pu./p0); %推程加速度%------------远休止----------------------------nf=size(pf);sf=h*ones(nf); %推杆位移vf=zeros(nf); %推程速度af=zeros(nf); %推程加速度%---------------回程------------------------------T=pd-(p0+ps);sd=h/2*(1+cos(pi/p01*T)); %回程位移vd=-pi*h*w/(2*p01)*sin(pi/p01*T); %回程速度ad=-pi^2*h*w^2/(2*p01^2)*cos(pi/p01*T); %回程加速度%--------------------近休止---------------------------------nn=size(pn);sn=zeros(nn); %推杆位移vn=zeros(nn); %推程速度an=zeros(nn); % 推程加速度%------画出推杆位移、速度、加速度线图---------------p=[pu,pf,pd,pn];s=[su,sf,sd,sn];subplot(2,3,1),hold onplot(p,s*1e3,'linewidth',2),xlabel('\phi/rad'),ylabel('s/mm'),grid on,title('推杆位移'),axis([0,2*pi,1.1*min(s)*1e3,1.1*max(s)*1e3]) subplot(2,3,2) v=[vu,vf,vd,vn];plot(p,v,'linewidth',2),xlabel('\phi/rad'),ylabel('v/m/s'),grid on,title('推杆速度'),axis([0,2*pi,1.1*min(v),1.1*max(v)]) subplot(2,3,3) a=[au,af,ad,an];plot(p,a,'linewidth',2),xlabel('\phi/rad'),ylabel('a/m/s^2'),grid on,title('推杆加速度'),axis([0,2*pi,1.1*min(a),1.1*max(a)]) hold off(三)凸轮机构s d ds-ϕ图像及程序代码 %--------------------求ds/d_phi-------------------subplot(2,3,4),plot(v/w*1e3,s*1e3,'linewidth',2),xlabel('ds/d\phi/mm'),ylabel('s/mm'),axis equal,grid on,title('ds/d\phi —s')%---------------------凸轮轴心许用区域--------------------------- alpha_up=35*pi/180; %升程许用压力角 alpha_down=65*pi/180; %回程许用压力角 p1=pi/2-alpha_up; %推程斜率角 p2=alpha_down-pi/2; %回程斜率角 ku=tan(p1); %推程切线斜率 kd=tan(p2); %回程切线斜率 R2=[cos(-p2),-sin(-p2);sin(-p2),cos(-p2)];%推程旋转矩阵 R1=[cos(-p1),-sin(-p1);sin(-p1),cos(-p1)];%推程旋转矩阵 nu=size(pu); for i=1:nu(2)Temp=R1*[vu(i)/w;su(i)];vut(i)=Temp(1); %旋转推程ds/dp-s 曲线 sut(i)=Temp(2); endnd=size(pd); for i=1:nd(2)Temp=R2*[vd(i)/w;sd(i)];vdt(i)=Temp(1); %旋转回程ds/dp-s 曲线 sdt(i)=Temp(2); endfor j=1:nu(2)if sut(j)==min(sut)temu=j; %旋转推程ds/dp-s 曲线后求最低点 end endfor j=1:nd(2)if sdt(j)==min(sdt)temd=j; %旋转回程ds/dp-s曲线后求最低点endendt1=1.2*min(vd/w):0.01:1.2*max(vu/w); %切线定义域t2=min(vd/w)/6:0.01:1.2*max(vu/w);t3=0:0.01:1.2*max(vu/w);s1=ku*(t2-vu(temu)/w)+su(temu); %推程切线s2=kd*(t1-vd(temd)/w)+sd(temd); %回程切线s3=tan(-p1)*t3; %推程起点压力角限制线subplot(2,3,5) %画图hold on,axis equal,grid onplot(v/w*1e3,s*1e3,'linewidth',2)plot(t2*1e3,s1*1e3,'linewidth',1,'color','r')plot(t1*1e3,s2*1e3,'linewidth',1,'color','r')plot(t3*1e3,s3*1e3,'linewidth',1,'color','r')xlabel('ds/d\phi/mm'),ylabel('s/mm'),hold off,title('ds/d\phi—s,轴向许用范围')(四)确定凸轮的基圆半径和偏距、绘制凸轮机圆、偏距圆、理论轮廓曲线---------------画理论廓线图-------------------------e=36e-3;s0=52e-3;r0=sqrt(s0^2+e^2);x=(s0+s).*cos(p)-e.*sin(p);y=(s0+s).*sin(p)+e.*cos(p);x1=r0*cos(p);y1=r0*sin(p);subplot(2,3,6)plot(x*1e3,y*1e3,'linewidth',1),axis equal,grid on,hold on,title('廓线图')plot(x1*1e3,y1*1e3,'linewidth',1,'color','r')%-------------求最小曲率半径-----------------------nx=size(x);nx1=nx(2)-2;dydp=diff(y)./diff(p);%求微分dxdp=diff(x)./diff(p);d2ydp2=diff(dydp)./diff(p(1:nx1+1));d2xdp2=diff(dxdp)./diff(p(1:nx1+1));rho=(dxdp(1:nx1).^2+dydp(1:nx1).^2).^1.5./abs((dxdp(1:nx1).*d2ydp2(1:nx1)-dydp(1:nx1).*d2x dp2(1:nx1)));%理论廓线曲率半径rhomin=min(rho);%最小曲率半径rr=rhomin-3e-3;%----------------实际廓线图----------------X=x(1:nx(2)-1)-rr*dydp./(dxdp.^2+dydp.^2).^0.5;%求实际廓线坐标Y=y(1:nx(2)-1)+rr*dxdp./(dxdp.^2+dydp.^2).^0.5;plot(X*1e3,Y*1e3,'linewidth',2,'color','k')%画实际廓线图Legend('理论廓线','基圆','实际廓线'),axis([1.1*min(x)*1e3,1.1*max(x)*1e3,1.1*min(y)*1e3,1.1*max(y)*1e3])得到基圆半径311mm、偏距36mm。

机械原理凸轮机构习题与答案(五篇材料)

机械原理凸轮机构习题与答案(五篇材料)

机械原理凸轮机构习题与答案(五篇材料)第一篇:机械原理凸轮机构习题与答案解:曲柄的存在的必要条件是1)最短杆与追长杆的杆长之和应小于或等于其余两杆的长度之和;2)连架杆与机架必有最短杆1).杆件1为曲柄2).在各杆长度不变的情况下,选取c杆做为机架就可以实现双摇杆机构试以作图法设计一偏置尖底推杆盘形凸轮的轮廓曲线。

已知凸轮以等角速度顺时针回转,正偏距e=10,基园半径r0=30mm.推杆运动规律为:凸轮转角δ=0~150时,推杆00.凸轮转角δ=180~300时推杆等速上升16mm;.凸轮转角δ=150~180时推杆远休;等加速回程16mm;.凸轮转角δ=300~360时推杆近休。

解:解题步骤1)首先绘制位移S与转角δ的关系曲线S-δ曲线。

2)根据S-δ曲线、凸轮基园半径和正偏距,绘制凸轮的轮廓曲线。

000000凸轮仅用了0度,90度,150度,180度,300度几个点绘制轮廓曲线,同学们绘制时英多用些点(一般取12个点,再勾画轮廓曲线)第二篇:机械原理_凸轮机构设计机械原理课程设计——凸轮机构设计(一)目录 (1)_________________________(一)、题目及原始数据 (2)(二)、推杆运动规律及凸轮廓线方程 (3)(三)、(四)、(五)、(六)、(七)、(八)、计算程序方框图..........................5 计算源程序..............................6 程序计算结果及分析......................10 凸轮机构图..............................15 心得体会................................16 参考书. (16)(一)、题目及原始数据试用计算机辅助设计完成偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的设计,凸轮以1rad/s的角速度沿逆时针方向转动。

要求:(1)、推程运动规律为等加速等减速运动,回程运动规律为五次多项式运动规律;(2)、打印出原始数据;(3)、打印出理论轮廓和实际轮廓的坐标值;(4)、打印出推程和回程的最大压力角,以及出现最大压力角时凸轮的相应转角;(5)、打印出凸轮实际轮廓曲线的最小曲率半径,以及相应的凸轮转角;(6)、打印出凸轮运动的位移;(7)、打印最后所确定的凸轮的基圆半径。

哈工大机械原理大作业

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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大作业设计说明书课程名称:机械原理设计题目:凸轮机构院系:机电学院班级:姓名:学号:指导教师:丁刚设计时间:2014.5.29哈尔滨工业大学1.设计题目第31题: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/。

150 90 等加等减速40 80 余弦加速度70 40 1502.运动方程式及运动线图由题目要求凸轮逆时针旋转(1)确定凸轮机构推杆升程、回程运动方程,并绘制推杆位移、速度、加速度线图。

升程第一段:(0 <φ< pi /4)φ0=pi/2;s1 = 73*φ^2;v1=146*w*φ;a1 = 146*w^2;升程第二段:(pi/4 <φ< pi /2)s2 =90-73*(pi/2-φ)^2;v2=146*w*( pi/2-φ);a2 =-146*w.^2;远休止程:(pi/2 <φ< 10*pi/9)s3 = 90;v3 = 0;a3 = 0;回程:(10*pi/9)< φ< ( 14*pi/9)s4 =45*(1+cos(9/4*(φ-10*pi/9)));v4 =-101.25*w*sin(9/4*(φ-10*pi/9)) ;a4 =-227.8*w^2* cos(9/4*(φ-10*pi/9)); 近休止程:(14*pi/9)< φ < ( 2*pi);s5 =0;v5 =0;a5 =0;1.由上述公式通过编程得到位移、速度、加速度曲线如下:(编程见附录).基圆半径为r0 = (50^2+100^2)0.5=112mm,偏距e = 50mm。

3.凸轮实际轮廓,理论轮廓,基圆,偏距圆绘制4.整体图像附录1.求位移、速度、加速度的程序(matlab)w = input('请输入W=');x = 0:(pi/1000):(pi/4);s1 = 73*x.^2;v1=146*w*x;a1 = 146*w.^2;y = (pi/4):(pi/1000):(pi/2);s2 =90-73*(pi/2-y).^2;v2=146*w*( pi/2-y);a2 =-146*w.^2;z = (pi/2 ):(pi/1000):(10*pi/9);s3 = 90;v3 = 0;a3 = 0;c = (10*pi/9):(pi/1000):( 14*pi/9);s4 =45*(1+cos(9/4*(c-10*pi/9)));v4 =-101.25*w*sin(9/4*( c-10*pi/9)) ;a4 =-227.8*w.^2* cos(9/4*(c-10*pi/9));d=(14*pi/9):(pi/1000):( 2*pi);s5 =0; v5 =0; a5 =0;subplot (2,2,1)plot(x,s1,'b',y,s2,'b',z,s3,'b',c,s4,'b', d,s5,'b');xlabel('转角/rad')ylabel('位移/(mm/s)')title('位移与转角曲线')grid onsubplot (2,2,2)plot(x,v1,'g',y,v2,'g',z,v3,'g ',c,v4,'g', d,v5,'g')ds4 =45*9/4*sin(9/4*(c-10*pi/9));d=(14*pi/9):(pi/1000):( 2*pi);s5 =0;ds5 =0;plot(ds1,s1,'b',ds2,s2,'b',ds3,s3,'b',ds4,s4,'b',ds5,s5,'b'); xlabel('ds/dp');ylabel('(位移s/mm)')title('ds/dp 与位移s曲线')grid onhold onx3=-150:0.001:0;y3 = 0.577*x3;plot (x3,y3,'r');hold onx1=-150:0.001:150;for i=1:1:250;k1=(s1(i+1)-s1(i))/ (ds1(i+1)-ds1(i));if(k1>=-1.733 && k1<=-1.731)y1=k1*(x1-ds1(i))+s1(i);plot (x1,y1,'r');end3.确定滚子半径(1)先求凸轮理论轮廓曲线,程序如下:Clc;clear;w = input('请输入w=');s0 = 100;s = 90;e = 50; x = 0:(pi/100):(pi/4);x1 = (s + s0)*cos(x)-e*sin(x);y1 = (s0 + s)*sin(x) - e*cos(x);y = (pi/4):(pi/100):(pi/2);x2 = (s + s0)*cos(y)-e*sin(y);y2 = (s0 + s)*sin(y) - e*cos(y);z = (pi/2 ):(pi/100):(10*pi/9);x3 = (s + s0)*cos(z)-e*sin(z);y3 = (s0 + s)*sin(z) - e*cos(z);c = (10*pi/9):(pi/1000):( 14*pi/9);x4 = (s + s0)*cos(c)-e*sin(c);y4 = (s0 + s)*sin(c) - e*cos(c);d=(14*pi/9):(pi/1000):( 2*pi);x5 = (s + s0)*cos(d)-e*sin(d);y5 = (s0 + s)*sin(d) - e*cos(d);plot(x1,y1,'b',x2,y2,'b',x3,y3,'b',x4,y4,'b',x5,y5,'b');xlabel('x/mm')ylabel('y/mm')title('理论轮廓曲线')grid on(2)理论轮廓线最小曲率半径编程代码:由下程序结果可知pmin =81.6667这里滚子半径为 r r < pmin-ΔΔ=3~5mm;取r r=10mm;clear;clc;v=[];syms x1 x2 x3 x4 x5s0 = 100;e = 50;s1 = 73*x1.^2;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/100):(pi/4);k1=subs(abs((tx1*yxx1-txx1*yx1)/(tx1^2+yx1^2)^1.5),{x1},{xx1}); v=[v,1/k1];ends2 =90-73*(pi/2-x2).^2;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=(pi/4):(pi/100):(pi/2);k2=subs(abs((tx2*yxx2-txx2*yx2)/(tx2^2+yx2^2)^1.5),{x2},{xx2});k4=subs(abs((tx4*yxx4-txx4*yx4)/(tx4^2+yx4^2)^1.5),{x4},{xx4}); v=[v,1/k4];ends5 =0;t5 = (s5 + s0)*cos(x5)-e*sin(x5);y5 = (s0 + s5)*sin(x5) - e*cos(x5);tx5=diff(t5,x5);txx5=diff(t5,x5,2);yx5=diff(y5,x5);yxx5=diff(y5,x5,2);for xx5=(10*pi/9):(pi/100):( 4*pi/3);k5=subs(abs((tx5*yxx5-txx5*yx5)/(tx5^2+yx5^2)^1.5),{x5},{xx5}); v=[v,1/k5];endpmin=min(v)4.绘制凸轮轮廓曲线clear ;clc;syms x y z c dw= input('请输入w=');n3 = diff(x3);m3 = diff(y3);xt3= subs(x3 + (r*m3)./sqrt(m3.^2+n3.^2),z,zz);yt3 = subs(y3 - (r*n3)./sqrt(m3.^2+n3.^2),z,zz);cc= (10*pi/9):(pi/1000):( 14*pi/9);s4 =45*(1+cos(9/4*(c-10*pi/9)));x4 = (s4 + s0).*cos(c)-e*sin(c);y4 = (s0 +s4).*sin(c) - e*cos(c);n4 = diff(x4);m4 = diff(y4);xt4= subs(x4 + (r*m4)./sqrt(m4.^2+n4.^2),c,cc);yt4 =subs( y4 - (r*n4)./sqrt(m4.^2+n4.^2),c,cc);dd=(14*pi/9):(pi/1000):( 2*pi);s5 =0;x5 = (s5 + s0).*cos(d)-e*sin(d);y5 = (s0 +s5).*sin(d) - e*cos(d);n5 = diff(x5);m5 = diff(y5);xt5= subs(x5 + (r*m5)./sqrt(m5.^2+n5.^2),d,dd);yt5 =subs( y5 - (r*n5)./sqrt(m5.^2+n5.^2),d,dd);plot(xt1,yt1,'b',xt2,yt2,'b',xt3,yt3,'b',xt4,yt4,'b',xt5,yt5,'b')for i=1:3601if yy(1,i)<=y0/2s(1,i)=2*h*(yy(i)./y0).^2;v(1,i)=4*h*w*yy(i)./(y0.^2);a(1,i)=4*h*w.^2./(y0.^2);elseif yy(1,i)>y0/2 && yy(1,i)<y0s(1,i)=h-2*h./y0.^2.*(y0-yy(i)).^2;v(1,i)=4*h*w*(y0-yy(i))./(y0.^2);a(1,i)=-4*h*w.^2./(y0.^2);elseif yy(1,i)>=y0 && yy(1,i)<y0+yss(1,i)=h;v(1,i)=0;a(1,i)=0;elseif yy(1,i)>=y0+ys && yy(1,i)<y0+ys+y01s(1,i)=h/2*(1+cos(pi/y01*(yy(1,i)-y0-ys)));v(1,i)=-pi*h*w/2/y01*sin(pi/y01*(yy(1,i)-y0-ys));a(1,i)=-pi^2*h*w^2/2/y01^2*cos(pi/y01*(yy(1,i)-y0-ys)); elseif yy(1,i)>=y0+ys+y01 && yy(1,i)<=360s(1,i)=0;v(1,i)=0;a(1,i)=0;subplot(2,3,5) ;plot(x,y,'r',xt,yt,eex,eey,'g',r0x,r0y,'k')%画图title('实际理论轮廓线')axis equal%使坐标轴比例相等grid on%画网格线。

哈工大机械原理连杆和凸轮大作业24题

哈工大机械原理连杆和凸轮大作业24题

班级学号机械原理大作业说明书题目 1、连杆机构运动分析2、凸轮机构设计学生姓名1连杆机构运动分析1.设计题目:一、先建立如下坐标系:二、划分杆组如下,进行结构分析:该机构由I级杆组RR(如图1)、II级杆组RPR(如图2、3)和II级杆组RRP(如图4)组成。

(1)(2)(3)(4)三、运动分析数学模型:(1)同一构件上点的运动分析:如右图所示的原动件1,已知杆1的角速度=10/rad s ω,杆长1l =170mm,A y =0,A x =110mm 。

可求得下图中B 点的位置B x 、B y ,速度xB v 、yB v ,加速度xB a 、yB a 。

θcos 1l xB =,θsin 1l yB =θωυsin 1l xB -=,θωυcos 1l yB =,222B2==-cos =-BxB i d x a l x dt ωϕω2222==-sin =-B yB i B d y a l y dtωϕω。

(2)RPRII 级杆组的运动分析:a. 如右图所示是由2个回转副和1个移动副组成的II 级组。

已知两个外运动副C 、B 的位置(B x 、B y 、c x =110mm 、C y =0)、速度(xB υ,yB υ,xC υ=0,yC υ=0)和加速度(0,0,,==yC xC yB xB a a a a )。

可确定下图中D 点的位置、速度和加速度。

确定构件3的角位移1ϕ、角速度1ω、角加速度1α。

1sin 31..ϕϕl x dt dx C B -= 1s i n 131c o s 13.....2ϕϕϕϕl l x dt x d C B --= 1cos 31..ϕϕl y dt dy C B += 1c o s 131s i n 13.....2ϕϕϕϕl l y dty d C B +-= 根据关系:1111d 122..11.αϕϕωϕϕ====dtd dt , 故可得出: D x =)1cos(4βϕ++l x CD y =)1sin(4βϕ++l y Cb. 如右图所示是由2个回转副和1个移动副组成的II级组。

哈工大机械原理大作业_凸轮机构运动分析12题

哈工大机械原理大作业_凸轮机构运动分析12题

Harbin Institute of Technology机械原理大作业二课程名称:机械原理设计题目:凸轮结构设计设计时间:2013年6月25日哈尔滨工业大学1、设计题目如图所示直动从动件盘形凸轮机构,原始参数见下表,据此设计该凸轮机构。

2、推杆升程、回程运动方程对于不同运动规律的凸轮结构,其上升与下降的方式不一,但遵循同样的运动顺序:上升、远休止点恒定,下降、近休止点恒定。

因此,在设计时,仅需确定这四个阶段的角度与位置即可。

(1) 推杆升程运动方程式中(2) 推杆远休程运动方程在远休程段,即时,。

(3) 推杆回程运动方程式中 (4) 推杆近休程运动方程在远休程段,即时,。

3、推杆位移、速度、加速度线图(为方便作图和坐标的度量,取,用Matlab 作图)(1) 推杆位移线图升程 (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(°) 801503-4-5 多项式401003-4-5 多项式604070程序:x1=linspace(0,5*pi/6,1000);x2=linspace(5*pi/6,19*pi/18,1000);x3=linspace(19*pi/18,29*pi/18,1000);x4=linspace(29*pi/18,2*pi,1000);T1=x1/(5*pi/6);T2=(x3-19*pi/18)/(5*pi/9);s1=80*(10*T1.^3-15*T1.^4+6*T1.^5);s2=80;s3=80*(1-(10*T2.^3-15*T2.^4+6*T2.^5));s4=0;plot(x1,s1,'k',x2,s2,'k',x3,s3,'k',x4,s4,'k') xlabel('角度/ψrad');ylabel('位移s/mm');title('推杆位移线图');grid(2)推杆速度线图程序:x1=linspace(0,5*pi/6,1000);x2=linspace(5*pi/6,19*pi/18,1000);x3=linspace(19*pi/18,29*pi/18,1000);x4=linspace(29*pi/18,2*pi,1000);T1=x1/(5*pi/6);T2=(x3-19*pi/18)/(5*pi/9);v1=30*80*1*T1.^2.*(1-2*T1+T1.^2)/(5*pi/6);v2=0;v3=-30*80*1*T2.^2.*(1-2*T2+T2.^2)/(5*pi/9);v4=0;plot(x1,v1,'k',x2,v2,'k',x3,v3,'k',x4,v4,'k') xlabel('角度ψ/rad');ylabel('速度v/(mm/s)')title('推杆速度线图')grid(3)推杆加速度线图程序:x1=linspace(0,5*pi/6,1000);x2=linspace(5*pi/6,19*pi/18,1000);x3=linspace(19*pi/18,29*pi/18,1000);x4=linspace(29*pi/18,2*pi,1000);T1=x1/(5*pi/6);T2=(x3-19*pi/18)/(5*pi/9);a1=60*80*1*1*T1.*(1-3*T1+2*T1.^2)/((5*pi/6)^2);a2=0;a3=-60*80*1*1*T2.*(1-3*T2+2*T2.^2)/((5*pi/9)^2);a4=0;plot(x1,a1,'k',x2,a2,'k',x3,a3,'k',x4,a4,'k')xlabel('角度ψ/rad');ylabel('加速度a/ ')title('推杆加速度线图')grid4、凸轮机构的线图程序:x1=linspace(0,5*pi/6,1000);x2=linspace(5*pi/6,19*pi/18,1000);x3=linspace(19*pi/18,29*pi/18,1000);x4=linspace(29*pi/18,2*pi,1000);T1=x1/(5*pi/6);T2=(x3-19*pi/18)/(5*pi/9);s1=80*(10*T1.^3-15*T1.^4+6*T1.^5);s2=80;s3=80*(1-(10*T2.^3-15*T2.^4+6*T2.^5));s4=0;v1=30*80*1*T1.^2.*(1-2*T1+T1.^2)/(5*pi/6);v2=0;v3=-30*80*1*T2.^2.*(1-2*T2+T2.^2)/(5*pi/9);v4=0;plot(v1,s1,'r',v2,s2,'r',v3,s3,'r',v4,s4,'r')xlabel('ds/dψ');ylabel('(位移s/mm)')title('ds/dψ—s曲线')grid5、凸轮的基圆半径和偏距以凸轮机构的ds/dφ-s线图为基础,可分别作出三条限制线(推程许用压力角的切界线,回程许用压力角的限制线,起始点压力角许用线),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。

哈工大机械原理大作业凸轮机构第四题教学教材

哈工大机械原理大作业凸轮机构第四题教学教材

哈工大机械原理大作业凸轮机构第四题Harbin Institute of Technology机械原理大作业二课程名称:机械原理设计题目:凸轮机构设计姓名:李清蔚学号: 1140810304班级: 1408103指导教师:林琳一.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)40 90 等加等减速30 50 4-5-6-7多项式60 100 120二.凸轮推杆运动规律(1)推程运动规律(等加速等减速运动)推程F0=90°①位移方程如下:②速度方程如下:③加速度方程如下:(2)回程运动规律(4-5-6-7多项式)回程00240190≤≤ϕ,F0=90°,F s=100°,F0’=50°其中回程过程的位移方程,速度方程,加速度方程如下:三.运动线图及凸轮s d ds -φ线图本题目采用Matlab 编程,写出凸轮每一段的运动方程,运用Matlab 模拟将凸轮的运动曲线以及凸轮形状表现出来。

代码见报告的结尾。

1、程序流程框图开始 输入凸轮推程输入凸轮基圆偏距等基本参数 输出ds,dv,da 图像 输出压力角、曲率半径输出凸轮的构件形状结束2、运动规律ds图像如下:速度规律dv图像如下:加速度da规律如下图:3.凸轮的基圆半径和偏距以ds/dfψ-s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D t d t,回程许用压力角的限制线D t'd t',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。

得图如下:得最小基圆对应的坐标位置O点坐标大约为(13,-50)经计算取偏距e=13mm,r0=51.67mm.2.绘制理论轮廓线上的压力角曲线和曲率半径曲线针对凸轮转向及推杆偏置,令N1=1凸轮逆时针转;N2=1偏距为正。

哈工大机械原理大作业凸轮机构设计

哈工大机械原理大作业凸轮机构设计

Harbin Institute of Technology大作业设计说明书课程名称:机械原理设计题目:凸轮机构设计院系:机电工程学院班级:设计者:学号:指导教师:设计时间:2014年6月6日哈尔滨工业大学一、 设计题目(1) 凸轮机构运动简图:二、凸轮推杆升程、回程运动方程及推杆位移,速度,加速度线图(1)推杆升程,回程运动方程如下:A.推杆升程方程:02φϕ≤≤时: 202s h ϕφ⎛⎫= ⎪⎝⎭124h v ωϕφ=2124h a ωφ=02φϕφ≤≤时:()2202hs h φϕφ=--()10204h v ωφϕφ=-21204h a ωφ=-式中 0150,2h πφ==,1ω=1rad/sB.推杆回程方程:'000s s φφϕφφφ+≤≤++()0'01cos 2s h s πϕφφφ⎧⎫=+-+⎡⎤⎨⎬⎣⎦⎭⎩ ()10''00sin 2s h v πωπϕφφφφ=--+⎡⎤⎣⎦ ()2210'2'00cos 2s h a πωπϕφφφφ=--+⎡⎤⎣⎦ 式中:'00150,9080,40s h φφφ====,(2)推杆位移,速度,加速度线图如下(凸轮转角从零到2π变化):三、凸轮机构的-s 线图,并依次确定凸轮的基圆半径和偏距1)凸轮机构的-s 线图:2)确定凸轮的基圆半径和偏距:在两切线交点右下方为凸轮轴心的许用区域。

将轴心设在点(88,-49.03)处。

于是有偏距e=88mm, S0=49.03,基圆半径=100.72mm。

四、滚子半径的确定及凸轮理论轮廓和实际轮廓的绘制.1)确定凸轮半径可取凸轮半径r=11mm 2)确定凸轮理论廓线及实际轮廓五、计算编程h=150;%推杆上升的最大行程hw1=1;q=90*pi/180;%这里规定推程运动角为90度qs=40*pi/180;%远休止角为40度q1=80*pi/180;%回程运动角为80度for i=1:45%将45度按1度均分,从而得到各个度数上的轮廓坐标qq(i)=i*pi/180;s(i)=2*h*(qq(i)/q)^2;v(i)=4*h*w1*qq(i)/q^2;a(i)=4*h*w1^2/q^2;t(i)=4*h*(qq(i)/q^2);endfor i=45:90qq(i)=i*pi/180;s(i)=h-2*h/q^2*(q-qq(i))^2;v(i)=4*h*w1/q^2*(q-qq(i));a(i)=-4*h*w1^2/q^2;t(i)=4*h/q^2*q-4*h/q^2*qq(i);endfor i=90:130qq(i)=i*pi/180;s(i)=h;v(i)=0;a(i)=0;t(i)=0;endfor i=130:210qq(i)=i*pi/180;s(i)=h/2+h*cos((pi/q1)*(qq(i)-(q+qs)))/2;v(i)=-pi*h*w1*sin((pi/q1)*(qq(i)-(q+qs)))/(2*q1);a(i)=-pi*pi*h*w1*w1*cos((pi/q1)*(qq(i)-(q+qs)))/(2*q1*q1);t(i)=h*cos(pi/q1)/2;endfor i=210:360qq(i)=i*pi/180;s(i)=0;v(i)=0;a(i)=0;t(i)=0;end%推杆运动规律曲线绘制plot(qq,s)plot(qq,v)plot(qq,a)plot(t,s)% 绘制ds/dqq---曲线图hold on;f=@(x)x*(tan(50*pi/180))-154;x=0:195;y=f(x);plot(x,y)hold on;f=@(x)x*(tan(160*pi/180))-17;x=-70:130;y=f(x);plot(x,y)%计算曲率半径sym s,t,i;d=diff(t,s);dd=diff(t,s);R=abs((1+d^2)^(3/2)/dd);%绘制凸轮轮廓线r0=100.72;e=88;S0=49.03;Rr=11;x(i)=(S0-s(i))*cos(qq(i))-e*sin(qq(i));y(i)=(S0+s(i))*sin(qq(i))+e*cos(qq(i));d1(i)=-(S0-s(i))*sin(qq(i))-e*cos(qq(i)); d2(i)= (S0+s(i))*cos(qq(i))-e*sin(qq(i)); X=x-Rr*d1(i)/((d1(i))^2+(d2(i))^2)^(1/2); Y=y+Rr*d2(i)/((d1(i))^2+(d2(i))^2)^(1/2); plot(X,Y,x,y)。

哈工大机械原理大作业凸轮设计

哈工大机械原理大作业凸轮设计

哈工大机械原理大作业凸轮设计Harb inIn stituteofTech no logy大作业设计说明书课程名称:设计题目:院班学级:机械原理凸轮机构设计1208103系:机械设计制造及其自动化设计指导教师:设计时间:林琳2019425哈尔滨工业大学一、运动分析题目如图所示直动从动件盘形凸轮机构,其原始数据参数见表2-1,。

从表2-1中选择一组凸轮机构原始参数,据此设计该凸轮机构。

二、凸轮运动规律升程运动角(°)90升程运动规律生程许回程运用压力动角角(°)等加等4080减速回程运动规律回程许远休用压力止角角(°)余弦加7040速度近休止角(°)150升程(mm)1501 、升程运动规律(0 /4)位移s=2h(速度v2 /2 4*150*w( /2)A24*150*w A2( /2)人2加速度a2 、升程运动规律(/4 /2)位移s 1502*150( /2 )A2(/2)A2速度v4*60*w( /2 )( /2)A24*60*wA2( /2)A2加速度a3 、回程运动规律(/2 2/2 2 ) 93 位移s 75*{1 cos[ (/2 2 )]}949速度vhw*sin*[ ( /2 2 )]92*4 499加速度aA2hw A2cos[ ( /2 2 )]94 2*(4 )A299根据运动规律做出的曲线以及源代码如图所示位移线图速度线图加速度线图位移线图源代码fl=pi/180;x0=0:fl:pi/4;x1=pi/4:fl:pi/2;x2=pi/2:fl:13*pi/18;x3=13*pi/18:fl:7*pi/6;x4=7*pi/6:fl:2*pi;s0=300*(2*x0/pi)A 2;s1=150-1200*(pi/2-x1).*(pi/2-x1)/(pi.*pi);s2=150+x2*0;s3=75*(1+cos(9/4*(x3-13*pi/18)));s4=x4*0;Plot(x0,s0,x1,s1,'b',x2,s2,'b',x3,s3,'b',x4,s4,'b')axis([070200])title('杆位移线图')xlabel(' 0 (rad)')ylabel('V(mm⑸')gridon速度源代码fl=pi/180;x0=0:fl:pi/4;x1=pi/4:fl:pi/2;x2=pi/2:fl:13*pi/18;x3=13*pi/18: fl:7*pi/6;x4=7*pi/6:fl:2*pi;w=30;v0=600.*w.*x0/(pi/2)A2;v1=600.*w.*(pi/2-x1)/(pi/2)A2;v2=0*x2;v3=-150*30*pi/(2*4*pi/9).*si n(9/4*(x3-13*pi/18));v4=0*x4;Plot(x0,v0,'b',x1,v1,'b',x2,v2,'b',x3,v3,'b',x4,v4,'b')title('推杆速度')xlabel(' 0 (rad)')ylabel('v(mm/s')gridon加速度源代码fl=pi/180;x0=0:fl:pi/4;x1=pi/4:fl:pi/2;x2=pi/2:fl:13*pi/18;x3=13*pi/18: fl:7*pi/6;x4=7*pi/6:fl:2*pi; w=30;a0=600*w.A2/(pi/2).A2+xO*0;a 仁-600*w.A2/(pi/2)A2+x1*0;a2=x2*0; a3=-pi*pi*150*30*30/(2*4*pi/9)A2.*cos(9/4*(x3-13*pi/18));a4=x4*0;Plot(x0,a0,'b',x1,a1,'b',x2,a2,'b',x3,a3,'b',x4,a4,'b')title('推杆加速度')xlabel(' 0 (rad)')ylabel('a(mm/sA2')gridon三、凸轮机构的dss曲线绘制d由凸轮机构位移公式可知4h(/2)A2(0 /4)ds 4*60 ( /2 )( /4 /2)d ( /2)A275*4*s in 9( 13 )( /2 2 /2 2 4 ) 9418999 则其曲线如图所示其源代码如下clcfl=pi/180;x0=0:fl:pi/4;x1=pi/4:fl:pi/2;x2=pi/2:fl:13*pi/18;x3=13*pi/18: fl:7*pi/6;x4=7*pi/6:fl:2*pi;w=30;d0=-600.*x0/(pi/2)A2;d1=-600.*(pi/2-x1)/(pi/2)A2;d2=0*x2;d3=75*4/9.*si n(9/4*(x3-13*pi/18));d4=0*x4;s0=300*(2*x0/pi)A2;s1=150-1200*(pi/2-x1).*(pi/2-x1)/(pi.*pi);s2=150+x2*0;s3=75*(1+cos(9/4*(x3-13*pi/18)));s4=x4*0;Plot(d0,s0,'b',d1,s1,'b',d2,s2,'b',d3,s3,'b',d4,s4,'b')title(' 类速度-位移曲线')xlabel(' 类速度(mm/rad)')ylabel(' 位移(mmm)')gridon四、确定凸轮的基圆半径和偏距以ds/df-s图为基础,可分别作出二条限制线,以这二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图像如图所示由图像可知,设置点(50,-100 )为凸轮轴心位置。

哈工大机械原理大作业凸轮机构设计题

哈工大机械原理大作业凸轮机构设计题

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: 凸轮机构设计一.设计题目设计直动从动件盘形凸轮机构,1.运动规律(等加速等减速运动) 推程 0450≤≤ϕ 推程 009045≤≤ϕ2.运动规律(等加速等减速运动) 回程 00200160≤≤ϕ 回程 00240200≤≤ϕ三.推杆位移、速度、加速度线图及凸轮s d ds-φ线图采用VB 编程,其源程序及图像如下: 1.位移:Private Sub Command1_Click() Timer1.Enabled = True '开启计时器 End SubPrivate Sub Timer1_Timer() Static i As SingleDim s As Single, q As Single 'i作为静态变量,控制流程;s代表位移;q代表角度Picture1.CurrentX = 0Picture1.CurrentY = 0i = i + 0.1If i <= 45 Thenq = is = 240 * (q / 90) ^ 2Picture1.PSet Step(q, -s), vbRedElseIf i >= 45 And i <= 90 Thenq = is = 120 - 240 * ((90 - q) ^ 2) / (90 ^ 2)Picture1.PSet Step(q, -s), vbGreenElseIf i >= 90 And i <= 150 Thenq = is = 120Picture1.PSet Step(q, -s), vbBlackElseIf i >= 150 And i <= 190 Thenq = is = 120 - 240 * (q - 150) ^ 2 / 6400Picture1.PSet Step(q, -s), vbBlueElseIf i >= 190 And i <= 230 Thens = 240 * (230 - q) ^ 2 / 6400Picture1.PSet Step(q, -s), vbRedElseIf i >= 230 And i <= 360 Thenq = is = 0Picture1.PSet Step(q, -s), vbBlackElseEnd IfEnd Sub2.速度Private Sub Command2_Click()Timer2.Enabled = True '开启计时器End SubPrivate Sub Timer2_Timer()Static i As SingleDim v As Single, q As Single, w As Single 'i为静态变量,控制流程;q代表角度;w代表角速度,此处被赋予50Picture1.CurrentX = 0Picture1.CurrentY = 0w = 50i = i + 0.1If i <= 45 Thenv = 480 * w * q / 8100Picture1.PSet Step(q, -v), vbRedElseIf i >= 45 And i <= 90 Thenq = iv = 480 * w * (90 - q) / 8100Picture1.PSet Step(q, -v), vbBlack ElseIf i >= 90 And i <= 150 Thenq = iv = 0Picture1.PSet Step(q, -v), vbGreen ElseIf i >= 150 And i <= 190 Then q = iv = -480 * w * (q - 150) / 6400 Picture1.PSet Step(q, -v), vbBlue ElseIf i >= 190 And i <= 230 Then q = iv = -480 * w * (230 - q) / 6400Picture1.PSet Step(q, -v), vbRed ElseIf i >= 230 And i <= 360 Then q = iv = 0ElseEnd IfEnd Sub3.加速度Private Sub Command3_Click()Timer3.Enabled = True '开启计时器End SubPrivate Sub Timer3_Timer()Static i As SingleDim a As Single, w As Single, q As Single 'i为静态变量,控制流程;a代表加速度;q代表角度;w代表角速度w = 50Picture1.CurrentX = 0Picture1.CurrentY = 0i = i + 0.1If i <= 45 Thenq = ia = 480 * w ^ 2 / 8100Picture1.PSet Step(q, -a), vbRedElseIf i >= 45 And i <= 90 Thenq = ia = -480 * w ^ 2 / 8100ElseIf i >= 90 And i <= 150 Thenq = ia = 0Picture1.PSet Step(q, -a), vbGreenElseIf i >= 150 And i <= 190 Thenq = ia = -480 * w ^ 2 / 6400Picture1.PSet Step(q, -a), vbBlueElseIf i >= 190 And i <= 230 Thenq = ia = 480 * w ^ 2 / 6400Picture1.PSet Step(q, -a), vbRedElseIf i >= 230 And i <= 360 Thenq = ia = 0Picture1.PSet Step(q, -a), vbBlackElseEnd IfEnd Sub4.ds/dq---dsPrivate Sub Command4_Click()Timer4.Enabled = True '开启计时器;建立坐标系Picture1.Scale (-400, -400)-(400, 400)End SubPrivate Sub Timer4_Timer()Static i As SingleDim x As Single, s As Single, q As Single, scaley As Single, t As Single 'i为静态变量,控制流程;x代表位移;s代表纵坐标ds/dq;q代表角度Picture1.CurrentX = 0Picture1.CurrentY = 0scaley = 1t = 3.14 / 180i = i + 0.1If i <= 45 Thenq = i * tx = 194.734 * qs = 240 * (2 * q / 3.14) ^ 2Picture1.PSet Step(x, -s), vbRedElseIf i >= 45 And i <= 90 Thenq = i * tx = 194.734 * (3.14 / 2 - q)s = 120 - 97.367 * (3.14 / 2 - q) ^ 2Picture1.PSet Step(x, -s), vbRedElseIf i >= 90 And i <= 150 Thenq = i * tx = 0s = 120 * scaleyPicture1.PSet Step(x, -s), vbRedElseIf i >= 150 And i <= 190 Thenq = i * tx = -246.46 * (q - 5 * 3.14 / 6)s = 120 - 123.23 * (q - 5 * 3.14 / 6) ^ 2 Picture1.PSet Step(x, -s), vbRedElseIf i >= 190 And i <= 230 Thenq = i * tx = -246.46 * (23 * 3.14 / 18 - q)s = 123.23 * (23 * 3.14 / 18 - q) ^ 2Picture1.PSet Step(x, -s), vbRedElseIf i >= 230 And i <= 360 Thenq = i * tx = 0s = 0Picture1.PSet Step(x, -s), vbRedElseEnd IfEnd Sub四.确定凸轮基圆半径和偏距1. 求切点转角在图中,右侧曲线为升程阶段的类速度-位移图,作直线Dt dt与其相切,且位移轴正方向呈夹角[ 1]=300,则切点处的斜率与直线D t d t的斜率相等,因为k Dtdt=tan600,右侧曲线斜率可以表示为:q;q=tan600继而求出切点坐标(337.272,292.084)。

哈工大—机械原理凸轮大作业

哈工大—机械原理凸轮大作业

一、题目要求及机构运动简图如图1所示直动从动件盘形凸轮机构。

其原始参数见表1。

图一凸轮运动简图表一凸轮原始参数二、计算流程框图凸轮机构分析建立数学模型位移方程速度方程加速度方程速度线图位移线图加速线图ds/dΨ-s曲线升程压力角回程压力角确定轴向及基圆半径压力角图确定滚子半径实际轮廓理论轮廓轮廓图结束三、建立数学模型1.从动件运动规律方程首先,由于设计凸轮轮廓与凸轮角速度无关,所以不妨设凸轮运动角速度为w = 1rad/s。

(1)推程运动规律(0 < φ < 90°)s=φ)v=φφ)a=φφ)式中:h=65mm,Φ0=π/2(2)远休程运动规律(90°< φ < 190°)s = 65mmv = 0a = 0(3)回程运动规律(190°< φ < 240°)(190°< φ < 196.25°)(196.25°< φ < 233.75°)(233.75°< φ < 240°) 回程运动中的速度和加速度为位移对时间t的倒数:(4)近休程运动规律(240°< φ < 360°)s = 0v = 0a = 02.从动件位移、速度、加速度线图(1)位移线图(2)速度线图(3)加速度线图(4)位移、速度、加速度线图MATLAB源程序%% 已知条件h = 65; %mmphi_0 = 90./180*pi; %radalpha_up_al = 35./180*pi; %升程许用压力角phi_00 = 50./180*pi;alpha_down_al = 70./180*pi; %回程许用压力角phi_s = 100./180*pi;phi_ss = 120./180*pi;w = 1;%% 绘制从动件位移、速度、加速度线图% 推程阶段t_up = 0 : 0.5 : 90;t_up1 = t_up./180*pi;syms t_up1phi_up s_up v_up a_upphi_up = w.*t_up1;s_up = h./2.*(1 - cos(pi.*phi_up./phi_0));v_up = diff(s_up,t_up1);a_up = diff(v_up,t_up1);s_up1 = double(subs(s_up,t_up./180*pi));v_up1 = double(subs(v_up,t_up./180*pi));a_up1 = double(subs(a_up,t_up./180*pi));% 远休程t_s = 90 : 0.5 : (90+100);t_s1 = t_up./180*pi;s_s(1:201) = h;v_s(1:201) = 0;a_s(1:201) = 0;% 回程阶段1t_down1 = (90+100) : 0.5 : (90+100+50/8);t_down11 = t_down1./180*pi;syms t_down11phi_down1s_down1v_down1a_down1phi_down1 = w.*t_down11;s_down1 = h - h./(4+pi).*(pi.*(phi_down1 - phi_0 - phi_s)./phi_00 - ...sin(4.*pi.*(phi_down1 - phi_0 - phi_s)./phi_00)./4);v_down1 = diff(s_down1,t_down11);a_down1 = diff(v_down1,t_down11);s_down11 = double(subs(s_down1,t_down1./180*pi));v_down11 = double(subs(v_down1,t_down1./180*pi));a_down11 = double(subs(a_down1,t_down1./180*pi));% 回程阶段2t_down2 = (90+100+50/8) : 0.5 : (90+100+7*50/8);t_down22 = t_down2./180*pi;syms t_down22phi_down2s_down2v_down2a_down2phi_down2 = w.*t_down22;s_down2 = h - h./(4+pi).*(2+pi.*(phi_down2 - phi_0 - phi_s)./phi_00 - 9.*sin(pi./3 + 4.*pi.*(phi_down2 - phi_0 - phi_s)./(3.*phi_00))./4);v_down2 = diff(s_down2,t_down22);a_down2 = diff(v_down2,t_down22);s_down22 = double(subs(s_down2,t_down2./180*pi));v_down22 = double(subs(v_down2,t_down2./180*pi));a_down22 = double(subs(a_down2,t_down2./180*pi));% 回程阶段3t_down3 = (90+100+7*50/8) : 0.5 : (90+100+50);t_down33 = t_down3./180*pi;syms t_down33phi_down3s_down3v_down3a_down3phi_down3 = w.*t_down33;s_down3 = h - h./(4+pi).*(4+pi.*(phi_down3 - phi_0 - phi_s)./phi_00 - …sin(4.*pi.*(phi_down3 - phi_0 - phi_s)./phi_00)./4);v_down3 = diff(s_down3,t_down33);a_down3 = diff(v_down3,t_down33);s_down33 = double(subs(s_down3,t_down3./180*pi));v_down33 = double(subs(v_down3,t_down3./180*pi));a_down33 = double(subs(a_down3,t_down3./180*pi));% 近休程t_ss = (90+100+50) : 0.5 : 360;s_ss(1:241) = 0;v_ss(1:241) = 0;a_ss(1:241) = 0;% 绘图位移t = [t_up t_s t_down1 t_down2 t_down3 t_ss];phi = w .* t ./ 180 .*pi;s = [s_up1 s_s s_down11 s_down22 s_down33 s_ss];v = [v_up1 v_s v_down11 v_down22 v_down33 v_ss];a = [a_up1 a_s a_down11 a_down22 a_down33 a_ss];figure('Name','从动件位移-时间线图');plot(t,s,'k','linewidth',1.0);grid on;title('从动件位移-时间线图');xlabel('转角\phi / 度');ylabel('位移h/mm');% 绘图速度figure('Name','从动件速度-时间线图');plot(t,v,'k','linewidth',1.0);grid on;title('从动件速度-时间线图');xlabel('转角\phi / 度');ylabel('速度v/mm*s^{-1}');% 绘图加速度figure('Name','从动件加速度-时间线图');plot(t,a,'k','linewidth',1.0);grid on;title('从动件加速度-时间线图');xlabel('转角\phi / 度');ylabel('加速度a/mm*s^{-2}');3.绘制ds/dΦ线图并确定基圆半径和偏距(1)绘制ds/dΦ线图及源程序①MATLAB源程序:%% 绘制ds/dphi-s线图,确定基圆半径和偏距ds_dphi = v ./ w;figure('Name','凸轮ds/dphi - s线图');plot(ds_dphi,s,'k','linewidth',1.5);hold on;axis([-150 150 -70 70]);grid on;title('凸轮ds/dphi - s线图');xlabel('ds/dphi / (mm*s^{-2})');ylabel('s/mm');% 三条临界线x = linspace(-150,150,301);k_up = tan(pi/2 - alpha_up_al);y_up = k_up.*x - 66;plot(x,y_up,'linewidth',1.5);k_down = - tan(pi/2 - alpha_down_al);y_down = k_down.*x - 24.7;plot(x,y_down,'linewidth',1.5);x0 = linspace(0,150,151);k0 = - tan(alpha_up_al);y0 = k0.*x0;plot(x0,y0,'--');% 由图像选取凸轮基圆半径为r0 = sqrt(23^2 + 34^2) = 41 mm,偏距e = 23mm plot(23,-34,'or');r0 = 41;e = 23;plot(linspace(0,23,10),linspace(0,-34,10),'r',linspace(0,23,10),linspace(-34,-34,10),'r',li nspace(23,23,10),linspace(0,-34,10),'r','linewidth',1.0);(2)确定基圆半径和偏距在凸轮机构的ds/d φ-s 线图里再作斜直线Dt-dt 与升程的[ds/d φ-s]曲线相切并使与纵坐标夹角为升程许用压力角[α],则Dt-dt 线的右下方为选择凸轮轴心的许用区。

哈工大—机械原理凸轮大作业

哈工大—机械原理凸轮大作业

一、题目要求及机构运动简图如图1所示直动从动件盘形凸轮机构。

其原始参数见表1。

图一凸轮运动简图表一凸轮原始参数二、计算流程框图凸轮机构分析建立数学模型位移方程速度方程加速度方程速度线图位移线图加速线图ds/dΨ-s曲线升程压力角回程压力角确定轴向及基圆半径压力角图确定滚子半径实际轮廓理论轮廓轮廓图结束三、建立数学模型1.从动件运动规律方程首先,由于设计凸轮轮廓与凸轮角速度无关,所以不妨设凸轮运动角速度为w = 1rad/s。

(1)推程运动规律(0 < φ < 90°)s=h2×[1−cos⁡(πφ0×φ)]v=πhw2φ0×sin⁡(πφ0×φ)a=⁡π2ℎw22φ02×cos⁡(πφ0×φ)式中:h=65mm,Φ0=π/2(2)远休程运动规律(90°< φ < 190°)s = 65mmv = 0a = 0(3)回程运动规律(190°< φ < 240°)s1⁡=⁡h⁡−h4+π∗(π∗(φ−⁡φ0⁡−⁡φs)φ0′−sin(4∗π∗φ−⁡φ0⁡−⁡φsφ0′)4)⁡⁡⁡⁡(190°< φ < 196.25°)s2⁡=⁡h⁡−h4+π∗(2+π∗(φ−⁡φ0⁡−⁡φs)φ0′−9∗sin(π3+4∗π∗φ−⁡φ0⁡−⁡φs3∗φ0′)4)⁡⁡⁡(196.25°< φ < 233.75°)s3⁡=⁡h⁡−h4+π∗(4+π∗(φ−⁡φ0⁡−⁡φs)φ0′−sin(4∗π∗φ−⁡φ0⁡−⁡φsφ0′)4)⁡⁡⁡(233.75°< φ < 240°)回程运动中的速度和加速度为位移对时间t的倒数:v=ds dta=dv dt(4)近休程运动规律(240°< φ < 360°)s = 0v = 0a = 02.从动件位移、速度、加速度线图(1)位移线图(2)速度线图(3)加速度线图(4)位移、速度、加速度线图MATLAB源程序%% 已知条件h = 65; %mmphi_0 = 90./180*pi; %radalpha_up_al = 35./180*pi; %升程许用压力角phi_00 = 50./180*pi;alpha_down_al = 70./180*pi; %回程许用压力角phi_s = 100./180*pi;phi_ss = 120./180*pi;w = 1;%% 绘制从动件位移、速度、加速度线图% 推程阶段t_up = 0 : 0.5 : 90;t_up1 = t_up./180*pi;syms t_up1phi_up s_up v_up a_upphi_up = w.*t_up1;s_up = h./2.*(1 - cos(pi.*phi_up./phi_0));v_up = diff(s_up,t_up1);a_up = diff(v_up,t_up1);s_up1 = double(subs(s_up,t_up./180*pi));v_up1 = double(subs(v_up,t_up./180*pi));a_up1 = double(subs(a_up,t_up./180*pi));% 远休程t_s = 90 : 0.5 : (90+100);t_s1 = t_up./180*pi;s_s(1:201) = h;v_s(1:201) = 0;a_s(1:201) = 0;% 回程阶段1t_down1 = (90+100) : 0.5 : (90+100+50/8);t_down11 = t_down1./180*pi;syms t_down11phi_down1s_down1v_down1a_down1phi_down1 = w.*t_down11;s_down1 = h - h./(4+pi).*(pi.*(phi_down1 - phi_0 - phi_s)./phi_00 - ...sin(4.*pi.*(phi_down1 - phi_0 - phi_s)./phi_00)./4);v_down1 = diff(s_down1,t_down11);a_down1 = diff(v_down1,t_down11);s_down11 = double(subs(s_down1,t_down1./180*pi));v_down11 = double(subs(v_down1,t_down1./180*pi));a_down11 = double(subs(a_down1,t_down1./180*pi));% 回程阶段2t_down2 = (90+100+50/8) : 0.5 : (90+100+7*50/8);t_down22 = t_down2./180*pi;syms t_down22phi_down2s_down2v_down2a_down2phi_down2 = w.*t_down22;s_down2 = h - h./(4+pi).*(2+pi.*(phi_down2 - phi_0 - phi_s)./phi_00 - 9.*sin(pi./3 + 4.*pi.*(phi_down2 - phi_0 - phi_s)./(3.*phi_00))./4);v_down2 = diff(s_down2,t_down22);a_down2 = diff(v_down2,t_down22);s_down22 = double(subs(s_down2,t_down2./180*pi));v_down22 = double(subs(v_down2,t_down2./180*pi));a_down22 = double(subs(a_down2,t_down2./180*pi));% 回程阶段3t_down3 = (90+100+7*50/8) : 0.5 : (90+100+50);t_down33 = t_down3./180*pi;syms t_down33phi_down3s_down3v_down3a_down3phi_down3 = w.*t_down33;s_down3 = h - h./(4+pi).*(4+pi.*(phi_down3 - phi_0 - phi_s)./phi_00 - …sin(4.*pi.*(phi_down3 - phi_0 - phi_s)./phi_00)./4);v_down3 = diff(s_down3,t_down33);a_down3 = diff(v_down3,t_down33);s_down33 = double(subs(s_down3,t_down3./180*pi));v_down33 = double(subs(v_down3,t_down3./180*pi));a_down33 = double(subs(a_down3,t_down3./180*pi));% 近休程t_ss = (90+100+50) : 0.5 : 360;s_ss(1:241) = 0;v_ss(1:241) = 0;a_ss(1:241) = 0;% 绘图位移t = [t_up t_s t_down1 t_down2 t_down3 t_ss];phi = w .* t ./ 180 .*pi;s = [s_up1 s_s s_down11 s_down22 s_down33 s_ss];v = [v_up1 v_s v_down11 v_down22 v_down33 v_ss];a = [a_up1 a_s a_down11 a_down22 a_down33 a_ss];figure('Name','从动件位移-时间线图');plot(t,s,'k','linewidth',1.0);grid on;title('从动件位移-时间线图');xlabel('转角\phi / 度');ylabel('位移h/mm');% 绘图速度figure('Name','从动件速度-时间线图');plot(t,v,'k','linewidth',1.0);grid on;title('从动件速度-时间线图');xlabel('转角\phi / 度');ylabel('速度v/mm*s^{-1}');% 绘图加速度figure('Name','从动件加速度-时间线图');plot(t,a,'k','linewidth',1.0);grid on;title('从动件加速度-时间线图');xlabel('转角\phi / 度');ylabel('加速度a/mm*s^{-2}');3.绘制ds/dΦ线图并确定基圆半径和偏距(1)绘制ds/dΦ线图及源程序①MATLAB源程序:%% 绘制ds/dphi-s线图,确定基圆半径和偏距ds_dphi = v ./ w;figure('Name','凸轮ds/dphi - s线图');plot(ds_dphi,s,'k','linewidth',1.5);hold on;axis([-150 150 -70 70]);grid on;title('凸轮ds/dphi - s线图');xlabel('ds/dphi / (mm*s^{-2})');ylabel('s/mm');% 三条临界线x = linspace(-150,150,301);k_up = tan(pi/2 - alpha_up_al);y_up = k_up.*x - 66;plot(x,y_up,'linewidth',1.5);k_down = - tan(pi/2 - alpha_down_al);y_down = k_down.*x - 24.7;plot(x,y_down,'linewidth',1.5);x0 = linspace(0,150,151);k0 = - tan(alpha_up_al);y0 = k0.*x0;plot(x0,y0,'--');% 由图像选取凸轮基圆半径为r0 = sqrt(23^2 + 34^2) = 41 mm,偏距e = 23mm plot(23,-34,'or');r0 = 41;e = 23;plot(linspace(0,23,10),linspace(0,-34,10),'r',linspace(0,23,10),linspace(-34,-34,10),'r',li nspace(23,23,10),linspace(0,-34,10),'r','linewidth',1.0);(2)确定基圆半径和偏距在凸轮机构的ds/d φ-s 线图里再作斜直线Dt-dt 与升程的[ds/d φ-s]曲线相切并使与纵坐标夹角为升程许用压力角[α],则Dt-dt 线的右下方为选择凸轮轴心的许用区。

哈尔滨工业大学机械原理大作业凸轮设计

哈尔滨工业大学机械原理大作业凸轮设计

大作业1连杆机构运动分析1.题目(8)如图所示机构,已知机构各构件的尺寸为==100AC CE l l mm ,==200BC CD l l mm ,90BCD ∠=︒,构件1的角速度为1=10/w rad s ,试求构件5的角位移、角速度和角加速度,并对计算结果进行分析。

1.1机构的运动分析AB 为原动件,AB 转动通过转动导杆机构带动杆BCD 转动,BCD 转动通过转动导杆机构带动杆DE 摆动。

1.2 机构的结构分析杆组可以划分为一个RR I级杆组(杆1)、RRPII级杆组(滑块2,杆3)、RPRII 级杆组(滑块4,杆5)(1)RRI级杆组1:(2)RRPII级杆组2,3:(3)RPRII级杆组4,5:2.分析过程 2.1 建立坐标系建立以点E 为原点的固定平面直角坐标系x-E-y ,如图所示。

2.2 建立数学模型(1)构件1、2、3的分析原动件杆1的转角:1θ=0--360。

原动件杆1的角速度:1ω=.1θ=10/rad s 原动件杆1的角加速度:..1αθ==0运动副A 的坐标:0200A A x y mm =⎫⎬=⎭运动副A 的速度及加速度都为零。

构件1为BC (RRP Ⅱ级杆组)上滑块B 的导路 滑块B 的位置为:132cos cos B A C x x s x l θθ=+=+132sin sin B A C y y s x l θθ=+=+消去s,得:0212arcsinA l θθ=+式中:011()sin ()cos C A C A A x x y y θθ=---构件3的角速度i ω和滑块B 沿导路的移动速度D υ:.211213(Q sin Q cos )/Q ωϕθθ==-+ 1322323(Q cos Q sin )/Q D s l l υθθ⋅==-+式中:..11111211321212Q sin ;Q cos ;Q sin sin cos sin l l l θθθθθθθθ=-==+构件3的角加速度和滑块B 沿导路移动的加速度:..241513(Q sin Q cos )/Q αθθθ==-+..4325323(Q cos Q sin )/Q B s l l υθθ==-+式中:122......21142211111Q cos sin cos 2sin l l l s θθθθθθθθ=---- 122......21152211111Q sin cos sin 2cos l l l s θθθθθθθθ=+-+(2)构件3,4,5的分析构件3,4,5,由1个Ⅰ级基本杆组和一个RRP Ⅱ级杆组组成,与构件1,2,3结构相同,只运动分析过程与其相反。

机械原理总复习题及解答第四章

机械原理总复习题及解答第四章

机械原理总复习题及解答第四章第4章凸轮机构及其设计4.1填空题4.1.1.设计滚⼦从动件盘形凸轮机构时,滚⼦中⼼的轨迹称为凸轮的廓线;与滚⼦相包络的凸轮廓线称为廓线。

4.1.2.盘形凸轮的基圆半径是上距凸轮转动中⼼的最⼩向径。

4.1.3.根据图4.1的??22d d s 运动线图,可判断从动件的推程运动是_____________,从动件的回程运动是______________。

图4.1题4.1.9图4.1.4.在设计滚⼦从动件盘形凸轮轮廓曲线中,若出现时,会发⽣从动件运动失真现象。

此时,可采⽤⽅法避免从动件的运动失真。

4.2判断题4.2.1..偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构中,其推程运动⾓等于凸轮对应推程廓线所对中⼼⾓;其回程运动⾓等于凸轮对应回程廓线所对中⼼⾓。

( )4.2.2.在直动从动件盘形凸轮机构中进⾏合理的偏置,是为了同时减⼩推程压⼒⾓和回程压⼒⾓。

( )4.2.3.当凸轮机构的压⼒⾓的最⼤值超过许⽤值时,就必然出现⾃琐现象。

()4.2.4.凸轮机构中,滚⼦从动件使⽤最多,因为它是三种从动件中的最基本形式。

()4.2.5.直动平底从动件盘形凸轮机构⼯作中,其压⼒⾓始终不变。

()4.2.6.滚⼦从动件盘形凸轮机构中,基圆半径和压⼒⾓应在凸轮的实际廓线上来度量。

()4.2.7.滚⼦从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓曲线的等距曲线。

因此,只要将理论廓线上各点的向径减去滚⼦半径,便可得到实际轮廓曲线上相应点的向径。

()4.2.8.从动件按等加速等减速运动规律运动时,推程的始点、中点及终点存在柔性冲击。

因此,这种运动规律只适⽤于中速重载的凸轮机构中。

()4.2.9.从动件按等加速等减速运动规律运动是指从动件在推程中按等加速运动,⽽在回程中则按等减速运动,且它们的绝对值相等。

()4.2.10.从动件按等速运动规律运动时,推程起始点存在刚性冲击,因此常⽤于低速的凸轮机构中。

()4.2.11.在对⼼直动尖顶从动件盘形凸轮机构中,当从动件按等速运动规律运动时,对应的凸轮廓线是⼀条阿⽶德螺旋线。

哈工大机械原理大作业凸轮

哈工大机械原理大作业凸轮

1 / 17机械原理大作业课程名称:机械原理 设计题目:直动从动件盘形凸轮机构 院 系: 机电学院 班 级: 完 成 者: 学 号: 指导教师: 设计时间:哈尔滨工业大学题目: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。

凸轮运动分为五个阶段1.升程阶段0~5034500010156s h ϕϕϕ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎢⎥=⨯-⨯+⨯ ⎪ ⎪ ⎪ΦΦΦ⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦23410000306030h v ωϕϕϕ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎢⎥=⨯-⨯+⨯ ⎪ ⎪ ⎪ΦΦΦΦ⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦23212000060180120h a ωϕϕϕ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎢⎥=⨯-⨯+⨯ ⎪ ⎪ ⎪ΦΦΦΦ⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦2.远休止50~1503.回程等加速150~195()20'202sh s h ϕ=--Φ-ΦΦ()10'204s h s ωϕ=--Φ-ΦΦ21'204h v ω=Φ4.回程等减速195~240()2'00'202s h s ϕ=Φ+Φ+Φ-Φ()'100'204s h v ωϕ=-Φ+Φ+Φ-Φ21'204h v ω=-Φ5.近休止 240~360其中,0Φ 推程运动角 s Φ 远休止角 '0Φ 回程运动角使用Matlab 实现1.从动件位移%用fi1,fi2,fi3,fi4,fi5代替转角h=20;fio1=5*pi/18;fis=5*pi/9;fio2=pi/2;fi1=0:0.01:fio1;dfi=fi1/fio1;s1=h*(10*(fi1/fio1).^3-15*(fi1/fio1).^4+6*(fi1/fio1).^5); hold onplot(180*fi1/pi,s1);fi2=fio1:0.01:fio1+fis;s2=h;hold onplot(180*fi2/pi,s2);fi3=fio1+fis:0.01:fio1+fis+fio2/2;s3=h-2*h/fio2^2*(fi3-fio1-fis).^2;hold onplot(180*fi3/pi,s3);fi4=fio1+fis+fio2/2:0.001:fio1+fis+fio2;s4=2*h/fio2^2*(fio1+fis+fio2-fi4).^2;hold onplot(180*fi4/pi,s4);fi5=fio1+fis+fio2:0.001:2*pi;s5=0;hold onplot(180*fi5/pi,s5);title('位移');xlabel('φ/度'),ylabel('s/mm');grid onhold off2.从动件速度%用fi1,fi2,fi3,fi4,fi5代替转角%设角速度为1rad/sw=1;h=20;fio1=5*pi/18;fis=5*pi/9;fio2=pi/2;fi1=0:0.01:fio1;dfi=fi1/fio1;v1=h*w/fio1*(30*(fi1/fio1).^2-60*(fi1/fio1).^3+30*(fi1/fio1).^4); hold onplot(180*fi1/pi,v1);fi2=fio1:0.01:fio1+fis;v2=0;hold onplot(180*fi2/pi,v2);fi3=fio1+fis:0.01:fio1+fis+fio2/2;v3=-4*h*w/fio2^2*(fi3-fio1-fis);hold onplot(180*fi3/pi,v3);fi4=fio1+fis+fio2/2:0.001:fio1+fis+fio2;v4=-4*h*w/fio2^2*(fio1+fis+fio2-fi4);hold onplot(180*fi4/pi,v4);fi5=fio1+fis+fio2:0.001:2*pi;v5=0;hold onplot(180*fi5/pi,v5);title('速度');xlabel('φ/度'),ylabel('v/(mm/s)');grid onhold off3.从动件加速度%用fi1,fi2,fi3,fi4,fi5代替转角%设角速度为1rad/sw=1;h=20;fio1=5*pi/18;fis=5*pi/9;fio2=pi/2;fi1=0:0.01:fio1;dfi=fi1/fio1;a1=h*w^2/fio1*(60*(fi1/fio1)-180*(fi1/fio1).^2+120*(fi1/fio1).^3); hold onplot(180*fi1/pi,a1);fi2=fio1:0.01:fio1+fis;a2=0;hold onplot(180*fi2/pi,a2);fi3=fio1+fis:0.01:fio1+fis+fio2/2;a3=-4*h*w/fio2^2;hold onplot(180*fi3/pi,a3);fi4=fio1+fis+fio2/2:0.001:fio1+fis+fio2;a4=4*h*w/fio2^2;hold onplot(180*fi4/pi,a4);fi5=fio1+fis+fio2:0.001:2*pi;a5=0;hold onplot(180*fi5/pi,a5);title('加速度');xlabel('φ/度'),ylabel('v/(mm/s^2)');grid onhold off4.sdsdϕ-线图%用fi1,fi2,fi3,fi4,fi5代替转角h=20;fio1=5*pi/18;fis=5*pi/9;fio2=pi/2;fi1=0:0.01:fio1;s1=h*(10*(fi1/fio1).^3-15*(fi1/fio1).^4+6*(fi1/fio1).^5);ds1=h*(3*10*(fi1/fio1).^2/fio1-4*15*(fi1/fio1).^3/fio1+5*6*(fi1/fio1).^4/fio1);hold onplot(ds1,s1);fi2=fio1:0.01:fio1+fis;s2=h+0*fi2;ds2=0*fi2;hold onplot(ds2,s2);fi3=fio1+fis:0.01:fio1+fis+fio2/2;s3=h-2*h/fio2^2*(fi3-fio1-fis).^2; ds3=-2*h/fio2^2*2*(fi3-fio1-fis); hold onplot(ds3,s3);fi4=fio1+fis+fio2/2:0.001:fio1+fis+fio2; s4=2*h/fio2^2*(fio1+fis+fio2-fi4).^2; ds4=-2*h/fio2^2*2*(fio1+fis+fio2-fi4); hold onplot(ds4,s4);fi5=fio1+fis+fio2:0.001:2*pi; s5=0+0*fi5; ds5=0*fi5; hold onplot(ds5,s5);title('ds/d φ-s');xlabel('ds/d φ(mm/rad)'),ylabel('s(mm)'); grid on hold off5.凸轮轴心位置的确定凸轮压力角的正切值s s ed ds +-=0/tan ϕα,右侧为升程,作与s 轴夹6π角等于升程许用压力角的切界线t t dD ,则在直线上或其下方取凸轮轴心时,可使[]αα≤,同理右侧回程,作与s 轴夹角等于回程许用压力角3π的切界线''t t d D ,则在直线上或其下方取凸轮轴心时,可使[]αα≤。

哈工大机械原理大作业凸轮 - 黄建青

哈工大机械原理大作业凸轮 - 黄建青

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13 45mm 50°余弦加速度35°90°抛-直-抛70°100°120°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[20ϕπΦh s -=计算推程、回程的推杆s 、v 、a运动线图及凸轮dss d ϕ-线图 确定凸轮机构基圆半径和偏距计算曲率半径和压力角,确定滚子半径确定凸轮的理论廓线和实际廓线)s i n (2001ϕπωπΦΦh v =)cos(2020212ϕπωπΦΦh a =(2) 远休止:50°<φ<150° 由公式可得s = 45 v = 0a = 0(3) 回程:150°<φ<240° 由公式得:()()2200002000000022000000,2(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'⎧=---+<≤++⎪'-⎪⎪⎡⎤''-⎪=----++<≤++⎨⎢⎥'-⎣⎦⎪⎪'---⎪'=-++<≤++'-⎪⎩2010000001000200100000n (),(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⎧'=---+<≤++⎪'-⎪⎪''-⎪=-++<≤++⎨'-⎪⎪'---'⎪=--++<≤++''-⎪⎩220100200000220100020n ,(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。

(完整word版)哈工大机械原理大作业凸轮DOC

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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: 凸轮机构设计院系:班级:设计者:学号:指导教师:哈尔滨工业大学一、设计题目如右图所示直动从动件盘形凸轮机构,选择一组凸轮机构的原始参数,据此设计该凸轮机构。

凸轮机构原始参数序号升程(mm)升程运动角升程运动规律升程许用压力角27130150正弦加速度30°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100°余弦加速度60°30°80°二. 凸轮推杆升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图凸轮推杆升程运动方程:)]512sin(2156[130s ϕππϕ-= )512sin(4.374)]512cos(1[156v 211ϕπϕπωω=-=a% t 表示转角,s 表示位移t=0:0.01:5*pi/6;%升程阶段s= [(6*t)/(5*pi )- 1/(2*pi )*sin(12*t/5)]*130; hold on plot(t ,s ); t= 5*pi/6:0。

01:pi; %远休止阶段s=130; hold on plot(t,s );t=pi :0.01:14*pi/9;%回程阶段s=65*[1+cos(9*(t-pi )/5)]; hold on plot(t ,s );t=14*pi/9:0.01:2*pi ;s=0;hold onplot(t,s);grid onhold off%t表示转角,令ω1=1t=0:0。

01:5*pi/6;%升程阶段v=156*1*[1-cos(12*t/5)]/pi hold onplot(t,v);t= 5*pi/6:0。

01:pi;v=0hold onplot(t,v);t=pi:0.01:14*pi/9;%回程阶段v=—117*1*sin(9*(t—pi)/5) hold onplot(t,v);t=14*pi/9:0。

机械原理大作业凸轮结构设计

机械原理大作业凸轮结构设计

机械原理大作业(二) 作业名称:机械原理设计题目:凸轮机构设计院系: 机电工程学院班级:设计者:学号:指导教师:丁刚陈明设计时间:哈尔滨工业大学机械设计1、设计题目如图所示直动从动件盘形凸轮机构,根据其原始参数设计该凸轮。

表一:凸轮机构原始参数序号升程(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)12 80 150正弦加速度30 100 正弦加速度60 60 502、凸轮推杆运动规律(1)推杆升程运动方程S=h[φ/Φ0-sin(2πφ/Φ0)]V=hω1/Φ0[1-cos(2πφ/Φ0)]a=2πhω12sin(2πφ/Φ0)/Φ02式中:h=150,Φ0=5π/6,0<=φ<=Φ0,ω1=1(为方便计算)(2)推杆回程运动方程S=h[1-T/Φ1+sin(2πT/Φ1)/2π]V= -hω1/Φ1[1-cos(2πT/Φ1)]a=-2πhω12sin(2πT/Φ1)/Φ12式中:h=150,Φ1=5π/9,7π/6<=φ<=31π/18,T=φ-7π/63、运动线图及凸轮线图运动线图:用Matlab编程所得源程序如下:t=0:pi/500:2*pi;w1=1;h=150;leng=length(t);for m=1:leng;if t(m)<=5*pi/6S(m) = h*(t(m)/(5*pi/6)-sin(2*pi*t(m)/(5*pi/6))/(2*pi));v(m)=h*w1*(1-cos(2*pi*t(m)/(5*pi/6)))/(5*pi/6);a(m)=2*h*w1*w1*sin(2*pi*t(m)/(5*pi/6))/((5*pi/6)*(5*pi/6));% 求退程位移,速度,加速度elseift(m)<=7*pi/6S(m)=h;v(m)=0;a(m)=0;% 求远休止位移,速度,加速度elseif t(m)<=31*pi/18T(m)=t(m)-21*pi/18;S(m)=h*(1-T(m)/(5*pi/9)+sin(2*pi*T(m)/(5*pi/9))/(2*pi));v(m)=-h/(5*pi/9)*(1-cos(2*pi*T(m)/(5*pi/9)));a(m)=-2*pi*h/(5*pi/9)^2*sin(2*pi*T(m)/(5*pi/9));%求回程位移,速度,加速度elseS(m)=0;v(m)=0;a(m)=0;% 求近休止位移,速度,加速度endend推杆位移图推杆速度图推杆加速度图4、确定凸轮基圆半径与偏距在凸轮机构得ds/dφ-s线图里再作斜直线Dt dt与升程得[ds/dφ-s(φ)]曲线相切并使与纵坐标夹角为升程许用压力角[α],则D t d t线得右下方为选择凸轮轴心得许用区。

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Harbin Institute of Technology机械原理大作业二课程名称:机械原理设计题目:凸轮机构设计姓名:李清蔚学号:1140810304 班级:1408103指导教师:林琳一.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)40 90 等加等减速30 50 4-5-6-7多项式60 100 120二.凸轮推杆运动规律(1)推程运动规律(等加速等减速运动)推程F0=90°①位移方程如下:②速度方程如下:③加速度方程如下:(2)回程运动规律(4-5-6-7多项式)回程00240190≤≤ϕ,F0=90°,F s=100°,F0’=50°其中回程过程的位移方程,速度方程,加速度方程如下:三.运动线图及凸轮s d ds -φ线图本题目采用Matlab 编程,写出凸轮每一段的运动方程,运用Matlab 模拟将凸轮的运动曲线以及凸轮形状表现出来。

代码见报告的结尾。

1、程序流程框图开始输入凸轮推程回程的运动方程输入凸轮基圆偏距等基本参数输出ds,dv,da 图像 输出压力角、曲率半径图像 输出凸轮的构件形状结束2、运动规律ds图像如下:速度规律dv图像如下:加速度da规律如下图:3.凸轮的基圆半径和偏距以ds/dfψ-s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D t d t,回程许用压力角的限制线D t'd t',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。

得图如下:得最小基圆对应的坐标位置O点坐标大约为(13,-50)经计算取偏距e=13mm,r0=51.67mm.2.绘制理论轮廓线上的压力角曲线和曲率半径曲线针对凸轮转向及推杆偏置,令N1=1凸轮逆时针转;N2=1偏距为正。

压力角数学模型:曲率半径数学模型:)/)(/()/)(/(])/()/[(22222/322ϕϕϕϕϕϕρd x d d dy d y d d dx d dy d dx -+= 其中:)sin(])/[()cos(])/(2[/102212122ϕϕϕϕϕN s s d s d N e N N d ds d x d --+-=)cos(])/[()(sin ])/(2[/202212122ϕϕϕϕϕN s s d s d N e N N d ds d y d --+--=曲率半径以及压力角的图像如下图:压力角图像:曲率半径图像:3.凸轮理论廓线和实际廓线理论廓线数学模型:ϕϕϕϕsin cos )(cos sin )(00e s s y e s s x -+=++=凸轮实际廓线坐标方程式:22'22')/()/()/()/()/()/(ϕϕϕϕϕϕd dy d dx d dy r y y d dy d dx d dx r x x tt+-=++=其中R0为确定的滚子半径,令R0=15mm利用Matlab 程序写出凸轮的理论廓线和实际廓线以及基圆、偏距圆的曲线方程,并且进行模拟 ,可以得出如下凸轮图像:*附页相关程序代码:①位移曲线phi1=linspace(0,90/2/180*pi); %ÍƳÌphi2=linspace(90/2/180*pi,90/180*pi);phi0=90/180*pi;h=40;s1=2*h*(phi1/phi0).^2;s2=h-2*h*(phi0-phi2).^2/(phi0).^2;plot(phi1,s1)hold onplot(phi2,s2)hold onphi3=linspace(deg2rad(90),deg2rad(190),1000); %Ô¶ÐݳÌs3=h;plot(phi3,s3,'-b')hold onphi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240)); %»Ø³Ìs4=h*(1-35*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^4+84*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^5-70*((phi4-deg2rad(90)-deg2 rad(100))/deg2rad(50)).^6+20*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad (50)).^7);plot(phi4,s4)hold onphi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000); %½üÐݳÌs5=0;plot(phi5,s5,'-b')axis([0,0+11/10*deg2rad(360),0,0+11/10*h]);grid onylabel('位移/mm');xlabel('凸轮转角 /rad');②速度曲线phi0=deg2rad(90);phi1=linspace(0,deg2rad(90/2));h=40;n=1;w=2*pi*n/60;v1=4*h*w/(deg2rad(90)).^2*phi1;phi2=linspace(deg2rad(90/2),deg2rad(90));v2=4*h*w*(phi0-phi2)/(deg2rad(90)).^2;phi3=linspace(deg2rad(90),deg2rad(190),1000);v3=0;phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240));v4=-h*w/deg2rad(50)*[140*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50) ).^3-420*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^4+420*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^5-140*((phi4-deg2rad(90)-deg2 rad(100))/deg2rad(50)).^6];phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000);v5=0;plot(phi1,v1)hold onplot(phi2,v2)hold onplot(phi3,v3,'-b')hold onplot(phi4,v4)hold onplot(phi5,v5,'-b')grid onylabel('速度 /mm');xlabel('凸轮转角/rad')③加速度曲线phi0=deg2rad(90); %ÍƳÌphi1=linspace(0,deg2rad(90/2),10.^3);h=40;n=1;w=2*pi*n/60;a1=4*h*w.^2/(phi0).^2;phi2=linspace(deg2rad(90/2),deg2rad(90),10.^3);a2=-4*h*w.^2/(phi0).^2;phi3=linspace(deg2rad(90),deg2rad(190),1000); %Ô¶ÐݳÌa3=0;phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240)); %»Ø³Ìa4=-(h*w.^2/(deg2rad(50)).^2)*[420*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/d eg2rad(50)).^2-1680*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^3+ 2100*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^4-840*((phi4-deg2 rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^5];phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000); %½üÐݳÌa5=0;phi6=[deg2rad(45),deg2rad(45)];a6=[4*h*w.^2/(phi0).^2,-4*h*w.^2/(phi0).^2];plot(phi1,a1,'-b')hold onplot(phi2,a2,'-b')hold onplot(phi3,a3,'-b')hold onplot(phi4,a4)hold onplot(phi5,a5)hold onplot(phi6,a6)grid onylabel('加速度/mm');xlabel('凸轮转角/rad');3、曲线%ds/f-sphi1=linspace(0,90/2/180*pi,1000);phi2=linspace(90/2/180*pi,90/180*pi,1000);phi0=90/180*pi;h=40;s01=2*h*(phi1/phi0).^2;s02=h-2*h*(phi0-phi2).^2/(phi0).^2;phi3=linspace(deg2rad(90),deg2rad(190),1000);s03=h;phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240));s04=h*(1-35*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^4+84*((phi 4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^5-70*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^6+20*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2ra d(50)).^7);phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000)s05=0;%ds/fs1=4*h/(deg2rad(90))^2*phi1;s2=4*h*(phi0-phi2)/(deg2rad(90))^2;s3=0;s4=-h/deg2rad(50)*[140*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)). ^3-420*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^4+420*((phi4-de g2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^5-140*((phi4-deg2rad(90)-deg2ra d(100))/deg2rad(50)).^6];s5=0;x=[s1,s2,s3,s4,s5];y=[s01,s02,s03,s04,s05];plot(x,y)hold on%确定凸轮半径和偏距k1=tan(pi/2-30/180*pi);k2=-tan(pi/2-60/180*pi);y1=-k1*x+y;y2=-k2*x+y;y11=min(y1);y22=min(y2);x1=linspace(-5,50,10000);x2=linspace(-95,55,10000);d1=k1*x1+y11;d2=k2*x2+y22;x3=linspace(0,45,500);x3=12;y3=-48;plot(line([0,x3],[0,y3]))plot(line([x3,x3],[0,y3]))plot(line([0,x3],[y3,y3]))plot(x1,d1)hold onplot(x2,d2)hold ongrid onaxis([-110,60,-100,50])%选取O点x4=13;y4=-50;plot(line([0,x4],[0,y4]))plot(line([x4,x4],[0,y4]),'k')plot(line([0,x4],[y4,y4]),'k')⑤压力角曲线,曲率半径曲线xo=13;yo=50;%题目2铰链O点取值e=xo;r0=sqrt(xo^2+yo^2);%基圆半径与偏距取值N1=1;N2=2;R0=15;%小滚子半径n=2;omiga=2*pi*n/60;w=omiga;phi1=linspace(0,90/2/180*pi,1000);phi2=linspace(90/2/180*pi,90/180*pi,1000);phi3=linspace(deg2rad(90),deg2rad(190),1000);phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240),1000);phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000);phi0=90/180*pi;h=40;%推程s1=2*h*(phi1/phi0).^2+0*phi1;v1=4*h*w/(deg2rad(90)).^2*phi1+0*phi1;a1=4*h*w.^2/(phi0).^2+0*phi1;s2=h-2*h*(phi0-phi2).^2/(phi0).^2+phi2*0;v2=4*h*w*(phi0-phi2)/(deg2rad(90)).^2+phi2*0;a2=-4*h*w.^2/(phi0).^2+phi2*0;%远休程s3=h+phi3*0;v3=0+phi3*0;a3=0+phi3*0;%回程s4=h*(1-35*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^4+84*((phi4 -deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^5-70*((phi4-deg2rad(90)-deg2 rad(100))/deg2rad(50)).^6+20*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad (50)).^7)+phi4*0;v4=-h*w/deg2rad(50)*[140*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50) ).^3-420*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^4+420*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^5-140*((phi4-deg2rad(90)-deg2 rad(100))/deg2rad(50)).^6]+phi4*0;a4=-(h*w.^2/(deg2rad(50)).^2)*[420*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/d eg2rad(50)).^2-1680*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^3+ 2100*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^4-840*((phi4-deg2 rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^5]+phi4*0;%近休程s5=0+phi5*0;v5=0+phi5*0;a5=0+phi5*0;%全部运动过程s=[s1,s2,s3,s4,s5];v=[v1,v2,v3,v4,v5];a=[a1,a2,a3,a4,a5];phi=[phi1,phi2,phi3,phi4,phi5];%初始推程s0,起点坐标x0,y0%理论廓线s0=sqrt(r0^2-e^2);x0=(s0+s).*sin(N1*phi)+N2*e.*cos(N1*phi);y0=(s0+s).*cos(N1*phi)-N2*e.*sin(N1*phi);LXphi=(v./omiga-N1*N2*e).*sin(N1*phi.*pi/180)+N1*(s0+s).*cos(N1*phi.* pi/180);LYphi=(v./omiga-N1*N2*e).*cos(N1*phi.*pi/180)-N1*(s0+s).*sin(N1*phi.* pi/180);%计算压力角%推程压力角r1=s0+s1;ang1=abs(atan((v1/omiga-N1*N2*e)./r1))*180/pi;r2=s0+s2;ang2=abs(atan((v2/omiga-N1*N2*e)./r2))*180/pi;%回程压力角r4=s0+s4;ang4=abs(atan((v4/omiga-N1*N2*e)./r4))*180/pi;%远休程压力角r3=(s0+h)*ones(1,size(s3,5));ang3=abs(atan((-N1*N2*e)./r3))*180/pi+0*phi3;%近休程压力角r5=s0*ones(1,size(s5,5));ang5=abs(atan((-N1*N2*e)./r5))*180/pi+0*phi5;%凸轮的曲率半径LLXphi=(a./omiga^2.-s0-s).*sin(N1*phi.*pi/180)+(2*v./omiga-N1*N2*e).* N1.*cos(N1*phi.*pi/180);LLYphi=(a./omiga^2.-s0-s).*cos(N1*phi.*pi/180)-(2*v./omiga-N1*N2*e).* N1.*sin(N1*phi.*pi/180);A=(LXphi.^2+LYphi.^2).^1.5;B=-LXphi.*LLYphi+LYphi.*LLXphi;rou=A./B;M=-1;rou0=abs(rou+M*R0);plot(phi,rou0)axis([0,6,10,100])xlabel('凸轮转角/rad')ylabel('长度/mm')hold onangle=[ang1,ang2,ang3,ang4,ang5];plot(phi,angle)axis([0,6,0,100])4、理论轮廓线和实际轮廓线xo=13;yo=-50;%题目2铰链O点取值e=xo;r0=sqrt(xo^2+yo^2);%基圆半径与偏距取值N1=1;N2=1;R0=15;%小滚子半径n=2;omiga=2*pi*n/60;w=omiga;phi1=linspace(0,90/2/180*pi,1000);phi2=linspace(90/2/180*pi,90/180*pi,1000);phi3=linspace(deg2rad(90),deg2rad(190),1000);phi4=linspace(deg2rad(190),deg2rad(240),1000);phi5=linspace(deg2rad(240),deg2rad(360),1000);phi0=90/180*pi;h=40;%推程s1=2*h*(phi1/phi0).^2+0*phi1;v1=4*h*w/(deg2rad(90)).^2*phi1+0*phi1;a1=4*h*w.^2/(phi0).^2+0*phi1;s2=h-2*h*(phi0-phi2).^2/(phi0).^2+phi2*0;v2=4*h*w*(phi0-phi2)/(deg2rad(90)).^2+phi2*0;a2=-4*h*w.^2/(phi0).^2+phi2*0;%远休程s3=h+phi3*0;v3=0+phi3*0;a3=0+phi3*0;%回程s4=h*(1-35*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^4+84*((phi4 -deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^5-70*((phi4-deg2rad(90)-deg2 rad(100))/deg2rad(50)).^6+20*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad (50)).^7)+phi4*0;v4=-h*w/deg2rad(50)*[140*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50) ).^3-420*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^4+420*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^5-140*((phi4-deg2rad(90)-deg2 rad(100))/deg2rad(50)).^6]+phi4*0;a4=-(h*w.^2/(deg2rad(50)).^2)*[420*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^2-1680*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^3+ 2100*((phi4-deg2rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^4-840*((phi4-deg2 rad(90)-deg2rad(100))/deg2rad(50)).^5]+phi4*0;%近休程s5=0+phi5*0;v5=0+phi5*0;a5=0+phi5*0;%全部运动过程s=[s1,s2,s3,s4,s5];v=[v1,v2,v3,v4,v5];a=[a1,a2,a3,a4,a5];phi=[phi1,phi2,phi3,phi4,phi5];%初始推程s0,起点坐标x0,y0%理论廓线s0=sqrt(r0^2-e^2);x0=(s0+s).*sin(N1*phi)+N2*e.*cos(N1*phi);y0=(s0+s).*cos(N1*phi)-N2*e.*sin(N1*phi);LX=(v./omiga-N1*N2*e).*sin(N1*phi)+N1*(s0+s).*cos(N1*phi);LY=(v./omiga-N1*N2*e).*cos(N1*phi)-N1*(s0+s).*sin(N1*phi);plot(x0,y0,'R','linewidth',2)axis equalhold on%实际廓线M=-1;if R0==0Sx=x0;Sy=y0;elseH=sqrt(LX.^2+LY.^2);Sx=x0-N1*M*R0*LY./H;Sy=y0+N1*M*R0*LX./H;endplot(Sx,Sy)hold onaxis equal%画出基圆r1=r0;k=0:0.005:2*pi;x2=r1*sin(k);y2=r1*cos(k);plot(x2,y2,'-.')axis equalxlabel('凸轮转角/rad')ylabel('长度/mm')%画出偏距圆r2=e;k1=0:0.001:2*pi;x3=r2*sin(k1);y3=r2*cos(k1);plot(x3,y3,'k')r3=R0;k2=0:0.001:2*pi;x4=40.85+r3*sin(k2);y4=44.7+r3*cos(k2);plot(x4,y4,'k')r4=R0/5;k3=0:0.001:2*pi;x5=40.85+r4*sin(k3);y5=44.7+r4*cos(k3);plot(x5,y5,'k')hold ony6=44.7+50;plot(line([40.85,40.85],[44.7,y6]),'k') axis equalgrid onlegend('理论廓线','实际廓线','基圆','偏距圆');。

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