机械原理课程设计凸轮设计

机械原理课程设计

编程说明书

设计题目： 牛头刨床凸轮机构

指导教师： 王琦 王春华

设 计 者： 雷选龙

学 号： 0807100309

班 级： 机械08-3

2010年7月15日

辽宁工程技术大学

机械原理课程设计任务书（二）

姓名 雷选龙 专业 机械工程及自动化 班级 机械08-3班 学号

一、设计题目：牛头刨床凸轮机构设计

二、系统简图：

三、工作条件

已知：摆杆9为等加速等减速运动规律，其推程运动角ϕ，远休止角s ϕ，回程运动角'ϕ，摆杆长度D l 09，最大摆角m ax ϕ，许用压力角[]α（参见表2-1）；凸轮与曲柄共轴。

四、原始数据

五、要求：

1）计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图。

2）确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线，并按比例绘出机构运动简图。以上内容作在A2或A3图纸上。

3）编写出计算说明书。

指导教师：

开始日期： 2010年 07月 10日 完成日期： 2010年 07月 16日

目录

一 设计任务及要求-----------------------------------------------2

二 数学模型的建立-----------------------------------------------2

三 程序框图--------------------------------------------------------5

四 程序清单及运行结果-----------------------------------------6

五 设计总结-------------------------------------------------------14

六 参考文献 -----------------------------------------------------15

一 设计任务与要求

已知摆杆9为等加速等减速运动规律，其推程运动角φ=70，远休止角φs =10，回程运动角φ?=70，摆杆长度l 09D =125,最大摆角φmax =15，许用压力角[α]=40，凸轮与曲线共轴。

（1） 要求：计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图（用方格纸绘

制），也可做动态显示。

（2） 确定凸轮的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮的实际廓线，并

按比例绘出机构运动简图。

（3） 编写计算说明书。

二 机构的数学模型

1 推程等加速区

当2/0ϕδ≤≤时

角位移 22max /21ϕδϕ=m

角速度 2max /4ϕδϕω= 角加速度 2max /4ϕϕε=

2 推程等减速区

当ϕδϕ≤<2/时

角位移 22max max /)(21ϕδϕϕϕ--=m

角速度 2max /)(4ϕδϕϕω-= 角加速度 2max /4ϕϕε-=

3 远休止区

当s ϕϕδϕ+≤<时

角位移 max 1ϕ=m 角速度 0=ω 角加速度 0=ε

4 回程等加速区

当2/ϕϕϕδϕϕ'++≤<+s s 时

角位移 22max max /)(21ϕϕϕδϕϕ'---=s m

角速度 2max /)(4ϕϕϕδϕω'---=s 角加速度 2max /4ϕϕε'-= 5 回程等减速区

当ϕϕϕδϕϕϕ'++≤<'++s s 2/时

角位移 22max /)(21ϕδϕϕϕϕ'-'++=s m

角速度 2max /)(4ϕδϕϕϕϕω'-'++-=s

角加速度 2max /4ϕϕε'=

6 近休止区

角位移 01=m 角速度 0=ω 角加速度 0=ε

如图选取xOy 坐标系，B1点为凸轮轮廓线起始点。开始时推杆轮子中心处于B1点处，当凸轮转过角度时，摆动推杆角位移为，由反转法作图可看出，此时滚子中心应处于B 点,其直角坐标为：

因为实际轮廓线与理论轮廓线为等距离，即法向距离处处相等，都为滚半径rT.故将理论廓线上的点沿其法向向内测移动距离r r 即得实际廓线上

的点B(x1,y1).由高等数学知，理论廓线B 点处法线nn 的斜率应为 ()()θθδδθcos /sin ////=-==d dy d dx dy dx tg

根据上式有：()()

()()δϕϕϕδδδδϕϕϕδδδd d l a d dy d d l a d dx /1sin sin //1cos cos /00++++-=+++-=

可得()()()()()()2

222////cos ////sin δδδθδδδθd dy d dx d dy d dy d dx d dx +-=+=

实际轮廓线上对应的点B(x,y)的坐标为

此即为凸轮工作的实际廓线方程，式中“-”用于内等距线，“+”用于外等距线。

三

四 {

{

}

if(Q>Q_t/2&&Q<=Q_t)

{

Q_Q[0]=K*(Q_max-2*Q_max*(Q-Q_t)*(Q-Q_t)/(Q_t*Q_t));

Q_Q[1]=4*Q_max*(Q_t-Q)/(Q_t*Q_t);

Q_Q[2]=-4*Q_max/(Q_t*Q_t);

}

if(Q>Q_t&&Q<=Q_t+Q_s)

{

Q_Q[0]=K*Q_max;

Q_Q[1]=0;

Q_Q[2]=0;

}

if(Q>Q_t+Q_s&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h/2)

{

Q_Q[0]=K*(Q_max-2*Q_max*(Q-Q_t-Q_s)*(Q-Q_t-Q_s)/(Q_h*Q_h));

Q_Q[1]=-4*Q_max*(Q-Q_t-Q_s)/(Q_h*Q_h);

Q_Q[2]=-4*Q_max/(Q_h*Q_h);

}

if(Q>Q_t+Q_s+Q_h/2&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h)

{

Q_Q[0]=K*(2*Q_max*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)/(Q_h*Q_h)); Q_Q[1]=-4*Q_max*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)/(Q_h*Q_h);

Q_Q[2]=4*Q_max/(Q_h*Q_h);

}

if(Q>Q_t+Q_s+Q_h&&Q<=360)

{

Q_Q[0]=K*0;

Q_Q[1]=0;

Q_Q[2]=0;

}

}

void Draw(float Q_m)

{

float tt,x,y,x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,dx,dy;

double QQ[3];

circle(240,240,3);

circle(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240*K),3); moveto(240,240);

lineto(240+20*cos(240*K),240-20*sin(240*K));

lineto(260+20*cos(240*K),240-20*sin(240*K));

lineto(240,240);

moveto(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240*K));