机械原理课程设计凸轮机构

目录

（一）机械原理课程设计得目得与任务 (2)

（二)从动件(摆杆)及滚子尺寸得确定 (4)

（三)原始数据分析 (5)

（四）摆杆得运动规律及凸轮轮廓线方程···············６

（五)程序方框图·············································８

（六）计算机源程序 (9)

(七)程序计算结果及其分析····························１４

(八)凸轮机构示意简图..................................1６（九）心得体会. (16)

(十）参考书籍··············································1８

ﻬ(一)机械原理课程设计得目得与任务

一、机械原理课程设计得目得：

1、机械原理课程设计就是一个重要实践性教学环节。其目得在于:

进一步巩固与加深所学知识；

2、培养学生运用理论知识独立分析问题、解决问题得能力；

３、使学生在机械得运动学与动力分析方面初步建立一个完整得概念;

4、进一步提高学生计算与制图能力，及运用电子计算机得运算能力。

二、机械原理课程设计得任务：

１、摆动从动件杆盘型凸轮机构

２、采用图解法设计:凸轮中心到摆杆中心A得距离为160mm,凸轮以顺时针方向等速回转,摆杆得运动规律如表:

３、设计要求:

①确定合适摆杆长度

②合理选择滚子半径ｒr

③选择适当比例，用几何作图法绘制从动件位移曲线并画于图纸上；

④用反转法绘制凸轮理论廓线与实际廓线，并标注全部尺寸（用A ２图纸)

⑤将机构简图、原始数据、尺寸综合方法写入说明书

４、用解析法设计该凸轮轮廓,原始数据条件不变，要写出数学模型,编制程序并打印出结果

备注：

1、尖底(滚子）摆动从动件盘形凸轮机构压力角:

在推程中，当主从动件角速度方向不同时取“－”号,相同时取“＋”号.

三、课程设计采用方法：

对于此次任务,要用图解法与解析法两种方法.图解法形象，直观,应用图解法可进一步提高学生绘图能力,在某些方面，如凸轮设计中，图解法就是解析法得出发点与基础;但图解法精度低,而解析法则可应用计算机进行运算，精度高，速度快.在本次课程设计中，可将两种方法所得得结果加以对照。

四、编写说明书:

1、设计题目(包括设计条件与要求）;

２、机构运动简图及设计方案得确定,原始数据；

3、机构运动学综合;

4、列出必要得计算公式，写出图解法得向量方程,写出解析法得数学

模型，计算流程与计算程序，打印结果；

5、分析讨论。

（二）从动件（摆杆）及滚子尺寸得确定

1、摆杆长度l确定：

根据右图建立坐标系Ｏｘy。

B0点为推程段摆杆起始点，

开始时推杆滚子中心处于

B0点处,依几何关系有:

B０得坐标:

X0=sｉn(φ0)/l

Ｙ0＝ａ-l* cos （φ0)

f0=arｃos[（ａ²+l²-r0²)/２a*l]

又因为摆动盘形凸轮机构

在运动时得许用压力角为：[α］=35°～４5°

根据压力角公式：

注:当主从动件角速度方向不同时取“-”号,相同时取“＋”号。

由此我们可以取到:ｌ=120ｍｍ；此时摆杆得初始摆角:φ0≈12、429°

２、滚子半径r1得选择

我们用ρ1表示凸轮工作廓线得曲率半径，用ρ表示理论廓线得曲率半径、所以有ρ1=ρ±r１;为了避免发生失真现象，我们应该使ｐ得最小值大于0,即使ρ＞r1；另一方面,滚子得尺寸还受其强度,结构得限制，不能太小,通常我们取滚子半径;ｒ１＝（0、1~ 0、５）＊r０

在此,我们可以取r1＝0、２＊r0＝１0ｍｍ。

(三)原始数据及分析

依题意，原始数据如下:

1、已知量:(未标明得单位为mｍ）

ｄ1=120 o推程运动结束得凸轮总转角,其中(d1—d0)为推程角δ01 d2=160o远休止运动结束时总转角,其中（ｄ2—d１)为远程休止角δ02

ｄ3=2７0 o回程运动结束得凸轮总转角，其中（d3-d2）为回程角δ03

d4=３60o远休止运动结束总转角，其中（d４－ｄ3）为远程休止角δ04

r =160凸轮中心到摆杆中心A得距离

ｒ0＝50 基圆半径

ｌ=１２0此处设摆动从动杆长度为120 mｍ

h=25 o从动杆得总角行程

w＝1 ｒaｄ/s 此处设凸轮角速度为1 rａｄ/ s

r r＝1０此处设滚子半径为１０

２、设计所求量：

f 摆动从动杆得角位移

v 摆动从动杆得角速度

a 摆动从动杆得角加速度

以凸轮得中心为原点,竖直与水平方向分别为x,ｙ轴，建立平面直角坐标系

x为凸轮轮廓得轨迹得x坐标点

y 为凸轮轮廓得轨迹得y坐标点

（四）摆杆得运动规律及凸轮轮廓线方程

１、摆杆运动规律:

①推程过程:０o＜d≤120o

摆杆角位移：f=h（1－ｃos(πδ／δ01））/ 2

即f=ｈ（1－ｃos(πd/d1））/ 2

摆杆角速度：v=πhw sin（πδ/δ０１)／（2δ01）

即v=πhｗsｉｎ(πd/d1)/（２d1）摆杆角加速度:a=π2ｈw2cos(πδ/δ01)/（２δ01２)

即a=π2h w2ｃｏs（πd/d１)/（２d12)

②远休止过程:120o

摆杆角位移:ｆ=h

摆杆角速度:v=0

摆杆角加速度:ａ＝0

在推程与远休止过程中凸轮轮廓轨迹:

x=r ｓiｎd—lｓｉn(ｄ+f+ｆ0 )

y＝ｒcosｄ—lcoｓ（d＋f +ｆ0）其中f０为摆杆得初始位置角

f０=ａｒｃos［（ｒ2+l2-ｒ0２)/2(rｌ)]

③回程过程：1６０ｏ＜d≤2７0o

a.等加速回程阶段：160o

摆杆角位移：ｆ=h－２ｈ（δ-δ０1—δ02）2／（δ03）2 即ｆ=h—２ｈ（d-d2）２/(ｄ3—d2)２

摆杆角速度:v=-4hw（δ—δ０１－δ02)/(δ0３)2