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）、计算程序方框图 (5)

（四）、计算源程序 (6)

（五）、程序计算结果及分析 (10)

（六）、凸轮机构图 (15)

（七）、心得体会 (16)

（八）、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。

原始数据如下：

r0=0.015; 初选的基圆半径r0

Deltar0=0.0005; 当许用压力角或许用最小曲率半径不满足时，r0以Δr0

为步长增加重新计算

rr=0.010; 滚子半径r r

h=0.028; 推杆行程h

e=0.005; 偏距e

omega=1; 原动件凸轮运动角速度，逆时针ω

delta1=pi/3; 近休止角δ1

delta2=2*pi/3; 推程运动角δ2

delta3=pi/2; 远休止角δ3

delta4=pi/2; 回程运动角δ4

alpha1=pi/6; 推程许用压力角[α1]

alpha2=(70/180)*pi; 回程许用压力角[α2]

rho0min=0.3*rr; 许用最小曲率半径ραmin

（二）、推杆运动规律及凸轮廓线方程

推杆运动规律：

（1）近休阶段：0o≤δ<60 o

s=0

v=0

a=0

（2）推程阶段：60o≤δ<180 o

等加速运动规律：60o≤δ<120 o

s=2h(δ-60o)2/(120 o)2

v=4hω(δ-60o)/(120 o)2

a=4hω2/(120 o)2

等减速运动规律：120o≤δ<180 o

s=h-2h(120o -(δ-60o))2/(120 o)2

v=4hω(120o -(δ-60o))/(120 o)2

a=-4hω2/(120 o)2

（3）远休阶段：180o≤δ<270 o

s=h

v=0

a=0

（4）回程阶段：270o≤δ≤360 o

五次多项式运动规律：

s=h-(10h(δ-270o)3/(90 o)3-15h(δ-270o)4/(90 o)4+6h(δ-270o)5/(90 o)5) v=-(30hω(δ-270o)2/(90 o)3-60hω(δ-270o)3/(90

o)4+30hω(δ-270o)4/(90 o)5)

a=-(60hω2(δ-270o)/(90 o)3-180hω2(δ-270o)2/(90

o)4+120hω2(δ-270o)3/(90 o)5)

凸轮廓线方程：

（1）理论廓线方程：

s0=sqrt(r02-e2)

x=(s0+s)sinδ+ecosδ

y=(s0+s)cosδ-esinδ

(2)实际廓线方程

先求x，y的一阶导数

x’=(v/ω-e) sinδ+(s0+s)cosδ

y’=(v/ω-e) cosδ-(s0+s)sinδ

再求sinθ，cosθ

sinθ＝x’/sqrt((x’)2+(y’)2)

cosθ＝-y’/sqrt((x’)2+(y’)2)

最后求实际廓线方程

x1=x-rr cosθ

y1=y-rr sinθ

压力角方程：

曲率半径计算公式：

（四）、计算源程序

%凸轮机构大作业 Matlab语言源程序

%选题：偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构 5—A

% 推程运动规律：等加速等减速运动

% 回程运动规律：五次多项式运动

% 作者:WYH 学号：xxxxxxxx 日期：2007.12.26

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%

clear all;

%close all;

clc;

%赋初值

r0=0.015;

Deltar0=0.0005;

rr=0.010;

h=0.028;

e=0.005;

omega=1; %原动件凸轮运动角速度，逆时针

delta1=pi/3; %近休止角

delta2=2*pi/3; %推程运动角

delta3=pi/2; %远休止角

delta4=pi/2; %回程运动角

alpha1=pi/6; %推程许用压力角

alpha2=(70/180)*pi; %回程许用压力角

rho0min=0.3*rr; %许用最小曲率半径

del1=delta1+delta2;

del2=del1+delta3;

temp=0; %判断是否执行r0＝r0＋Deltar0的变量

while (temp==0)

temp=1;

s0=sqrt(r0^2-e^2); %求解 s0

alpha1max=0;delta1max=0; %定义alpha1的最大值以及对应的delta1值