单缸四冲程柴油机凸轮机构设计

目录1，设计任务及要求 (1)2，设计思想及数学模型的建立 (2)3，程序框图 (6)4，程序清单及运行结果 (7)5，总结 (18)6，参考文献 (18)一、设计任务及要求机械原理课程设计任务书（六）XXX 专业机械电子工程班级机电XX-X 学号XX一、设计题目：单缸四冲程柴油机凸轮机构设计二、系统简图：1）计算从动件位移和速度。

绘制线图（坐标纸或计算机绘制）。

2）用计算机语言按照许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸，选滚子半径，画凸轮的实际轮廓曲线，并按比例绘出机构运动简图（A2图纸）。

3）编写出计算说明书。

指导教师：YYY YY开始日期：XX年XX月XX日完成日期：XX年XX 月XX日。

二、设计过程及数学模型的建立2．1、设计思想1）首先，任取一个基圆半径r0，计算出位移s、速度v、加速度a,画出位移s、速度v、加速度a随旋转角δ变化的曲线图；其次，把圆周分为72等份，算出静态时的凸轮理论和实际轮廓线各点坐标值，将其分别放入x[]、y[]、xx[]、yy[]数组中；然后，再利用坐标旋转（x=x*cosθ+y*sinθ；y=x*sinθ-y*cosθ），从而模拟出凸轮的运动。

2．2基圆半径选择因为基圆半径r0≥35mm，所以选基圆半径r0=40mm。

2．3数学模型推程时：等加速：0≤δ≤5π/36φδ222hs =，φωδ24h v =，φω22h 4=a等减速：5π/36≤δ≤5π/18()φδφ222--=h h s ，φδφω2)(4-=h v ，φω224h a -=远休止：s=h ， v=0， a=0 回程时：等加速：0≤δ≤5π/36′222-φδh h s =，'-=φωδ24h v ，'-=φω24h a等减速：5π/36≤δ≤5π/18()'-'=φδφ222h s ，()'-'-=φδφω24h v ，'=φω224ha 近休止： s=0， v=0，a=0 如图所示，已知从动件运动规律为s=s （δ），基圆半径为r0，滚子半径为Rt ，偏心距为e ，设计盘行凸轮机构。

如图，选取xOy 坐标系，B0点为凸轮轮廓线起点。

开始时滚子中心处于B0点处，当凸轮转过δ角度时，推杆位移为s 。

由反转法作图可看出，此时滚子中心处于B 点，其坐标为 x=(r0+s)sin δ, y=(r0+s)cos δ（1） 即凸轮的理论轮廓线方程。

因为实际轮廓线与理论轮廓线为等距线，即法向距离处处相等，都为滚子半径Rt 。

故将理论轮廓线上的点沿法向内侧移动距离Rt ，即得实际轮廓线上的点B ′（x ′，y ′）。

由高等数学知，理论轮廓线B 点处法线nn 的斜率（与切线斜率互为负倒数）应为θθδδθcos sin tan ===d dy d dx－dydx －（2）根据（1）式子有()δ++δδ=δcos s r sin d dsd dx o （3）()δ+-δδ=δsin s r cos d dsd dy 0(3)可得22d dy d dx d dx sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛δ+⎪⎭⎫ ⎝⎛δ⎪⎭⎫ ⎝⎛δ=θ（4）⎪⎭⎫ ⎝⎛δ⎪⎭⎫ ⎝⎛δ+⎪⎭⎫⎝⎛δ-=θd dx d dy 22d dy cos （4）实际轮廓线上对应点B ′(x ′,y ′)的坐标为θ-='COS r x x T （5）θ-='sin r y y T三、程序框图凸轮工作一周时，δ从0到2π变化，每一个δ对应一个轮廓上的点，所以有无穷多点，计算机编程时不能都计算出来，只能计算出有限多个点，首先应将0到2π离散为N 个点，δi=2π/N,(I=0,1,2……，N-1)，N 越大，则精度越高。

四、程序清单及运行结果#include<math.h>#include<dos.h>#include<graphics.h>#include<conio.h>#include<stdio.h>#define p 3.1415926#define h 20#define r0 40.0#define rt 10.0int plot(s,x,y,xx,yy)float s[75],x[75],y[75],xx[75],yy[75];{ int i,j,n=73,gd=DETECT,gmode=0,linestyle,k;float dt;initgraph(&gd,&gmode,"c:\\tc");for(k=0;k<3;k++){ for(j=0;j<n;j++){ delay(1000);dt=1.0/36.0*p*j;cleardevice();setlinestyle(2,4,1);line(200,250,400,250);line(300,150,300,350);setlinestyle(0,4,1);setcolor(4);circle(2*(x[0])+300,2*(-y[0])+250-2*s[j],2*10);line(2*(x[0])+300,150,2*(x[0])+300,40*(-y[0])+25040*s[j]);setcolor(1);setcolor(11);circle(300,250,2*40);moveto(2*(xx[0]*cos(dt)+yy[0]*sin(-dt))+300,2*(-(yy[0]*cos(dt)-xx[0]*sin(-dt)))+2 50);setcolor(4);for(i=0;i<n;i++){lineto(2*(xx[i]*cos(dt)+yy[i]*sin(dt))+300,2*(yy[i]*cos(dt)-xx[i]*sin(-dt))+250);}moveto(2*(x[0]*cos(dt)+y[0]*sin(-dt))+300,2*(-(y[0]*cos(dt)-x[0]*sin(-dt)))+250);setcolor(5);for(i=0;i<n;i++){lineto(2*(x[i]*cos(dt)+y[i]*sin(-dt))+300,2*(-(y[i]*cos(dt)-x[i]*sin(-dt)))+250);}moveto(2*(x[0]*cos(dt)+y[0]*sin(-dt))+300,2*(-(y[0]*cos(dt)-x[0]*sin(-dt)))+250);}}getch();}main(){ int gd=DETECT,gm;int i,j,mm;floats[75],t1,x[75],y[75],dx[75],dy[75],xx[75],yy[75],si[75],co[75],v[75],a[75],w=0.5;initgraph (&gd,&gm,"");t1=0.0;for(i=0;i<6;i++){ s[i]=2*h*t1*t1/((5*p/18)*(5*p/18));x[i]=(r0+s[i])*sin(t1);y[i]=(r0+s[i])*cos(t1);dx[i]=(4*h*t1/((5*p/18)*(5*p/18)))*sin(t1)+(r0+s[i])*cos(t1);dy[i]=(4*h*t1/((5*p/18)*(5*p/18)))*cos(t1)-(r0+s[i])*sin(t1);si[i]=dx[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);co[i]=-dy[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);xx[i]=x[i]-rt*co[i];yy[i]=-(y[i]-rt*si[i]);v[i]=4*h*w*t1/((5*p/18)*(5*p/18));a[i]=4*h*w*w/((5*p/18)*(5*p/18));t1=t1+1.0/36.0*p;}for(i=6;i<11;i++){ s[i]=h-2*h*(5*p/18-t1)*(5*p/18-t1)/((5*p/18)*(5*p/18));x[i]=(r0+s[i])*sin(t1);y[i]=(r0+s[i])*cos(t1);dx[i]=(4*h*(5*p/18-t1)/((5*p/18)*(5*p/18)))*sin(t1)+(r0+s[i])*cos(t1);dy[i]=(4*h*(5*p/18-t1)/((5*p/18)*(5*p/18)))*cos(t1)-(r0+s[i])*sin(t1);si[i]=dx[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);co[i]=-dy[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);xx[i]=x[i]-rt*co[i];yy[i]=-(y[i]-rt*si[i]);v[i]=4*h*w*(5*p/18-t1)/((5*p/18)*(5*p/18));a[i]=-4*h*w*w/((5*p/18)*(5*p/18));t1=t1+1.0/36.0*p;}for(i=11;i<13;i++){ s[i]=h;x[i]=(r0+s[i])*sin(t1);y[i]=(r0+s[i])*cos(t1);dx[i]=(r0+s[i])*cos(t1);dy[i]=-(r0+s[i])*sin(t1);si[i]=dx[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);co[i]=-dy[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);xx[i]=x[i]-rt*co[i];yy[i]=-(y[i]-rt*si[i]);v[i]=0;a[i]=0;t1=t1+1.0/36.0*p;}for(i=13;i<18;i++){ s[i]=h-2*h*(t1-p/3)*(t1-p/3)/((5*p/18)*(5*p/18));x[i]=(r0+s[i])*sin(t1);y[i]=(r0+s[i])*cos(t1);dx[i]=(-4*h*(t1-p/3)/((5*p/18)*(5*p/18)))*sin(+t1)+(r0+s[i])*cos(t1);dy[i]=(-4*h*(t1-p/3)/((5*p/18)*(5*p/18)))*cos(t1)-(r0+s[i])*sin(t1);si[i]=dx[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);co[i]=-dy[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);xx[i]=x[i]-rt*co[i];yy[i]=-(y[i]-rt*si[i]);v[i]=-4*h*w*(t1-p/3)/((5*p/18)*(5*p/18));a[i]=-4*h*w*w/((5*p/18)*(5*p/18));t1=t1+1.0/36.0*p;}for(i=18;i<23;i++){ s[i]=2*h*(5*p/18-t1+p/3)*(5*p/18-t1+p/3)/((5*p/18)*(5*p/18));x[i]=(r0+s[i])*sin(t1);y[i]=(r0+s[i])*cos(t1);dx[i]=(-4*h*(11*p/18-t1)/((5*p/18)*(5*p/18)))*sin(t1)+(r0+s[i])*cos(t1); dy[i]=(-4*h*(11*p/18-t1)/((5*p/18)*(5*p/18)))*cos(t1)-(r0+s[i])*sin(t1);si[i]=dx[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);co[i]=-dy[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);xx[i]=x[i]-rt*co[i];yy[i]=-(y[i]-rt*si[i]);v[i]=-4*h*w*(5*p/18-t1+p/3)/((5*p/18)*(5*p/18));a[i]=4*h*w*w/((5*p/18)*(5*p/18));t1=t1+1.0/36.0*p;}for(i=23;i<73;i++){s[i]=0.0;x[i]=(r0+s[i])*sin(t1);y[i]=(r0+s[i])*cos(t1);dx[i]=(r0+s[i])*cos(t1);dy[i]=-(r0+s[i])*sin(t1);si[i]=dx[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);co[i]=-dy[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);xx[i]=x[i]-rt*co[i];yy[i]=-(y[i]-rt*si[i]);v[i]=0;a[i]=0;t1=t1+1.0/36.0*p;}j=0;printf("s(mm) v(s/m) a(s/m/m)");for(i=0;i<32;i++){if(j%16==0){ printf("\n");getch();}printf("s[%d]=%4.2f v[%d]=%5.2f a[%d]=%5.2f\n",i,s[i],i,v[i],i,a[i]);j++;}getch();clearviewport();for(i=0;i<72;i++){ line(100+i*5,150-s[i]*6,100+(i+1)*5,150-s[i+1]*6);line(100+i*5,250-v[i]*2,100+(i+1)*5,250-v[i+1]*2);}for(i=0;i<5;i++)line(100+i*5,420-a[i],100+(i+1)*5,420-a[i+1]);line(125,420-a[5],125,420-a[6]);line(125,420-a[6],130,420-a[6]);for(i=6;i<10;i++)line(100+(i)*5,420-a[i],100+(i+1)*5,420-a[i+1]);line(150,420-a[10],150,420);line(150,420,165,420-a[12]);line(165,420,165,420-a[13]);line(165,420-a[13],170,420-a[14]);for(i=13;i<17;i++)line(100+i*5,420-a[i],100+(i+1)*5,420-a[i+1]);line(185,420-a[17],185,420-a[18]);line(185,420-a[18],190,420-a[18]);for(i=18;i<22;i++)line(100+(i)*5,420-a[i],100+(i+1)*5,420-a[i+1]); line(210,420-a[22],210,420);line(210,420,215,420);for(i=23;i<72;i++)line(100+i*5,420-a[i],100+(i+1)*5,420-a[i+1]); line(90,150,400,150);line(90,250,400,250);line(90,420,400,420);line(100,10,100,450);delay(30000);getch();plot(s,x,y,xx,yy);getch();getch();closegraph();}五、总结通过这一个星期的课程设计，我对所要完成的任务有了比较深刻的认识，也进一步加深和巩固了所学的相关知识。