课程设计---摆动从动件杆盘型凸轮机构
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河北工程大学机电学院机械原理课程设计
说明书
设计题目:摆动从动件杆盘型凸轮机构
。
指导教师:
班级:机制4班
姓名:
学号:
、
目录
一、机械原理课程设计的目的及其任务 (2)
二、机械原理课程设计题目及其设计要求 (2)
三、凸轮机构的运动说明及运动简图 (3)
四、机械原理课程设计方案以及原始数据 (4)
五、图解法 (5)
六、解析法 (7)
七、计算程序方框图 (10)
八、计算机源程序及运行结果 (11)
九、心得体会 (16)
十、参考文献 (17)
一、机械原理课程设计的目的及其任务
<一>、机械原理课程设计的目的:
机械原理课程设计是一个重要实践性教学环节。其目的在于:
1、进一步巩固和加深所学知识;
2、培养学生运用理论知识独立分析问题、解决问题的能力;
3、使学生在机械的运动学和动力分析方面,初步建立一个完整的概念;
4、进一步提高学生计算和制图能力,以及运用电子计算机的运算能力。
<二>、机械原理课程设计的任务:
1按给定条件综合连杆机构,确定连杆机构各构件的尺寸,以满足不同的实际工作的要求;
2对机构进行运动分析;(图解法及解析法两种方法)
3设计凸轮轮廓曲线,绘制凸轮从动件位移曲线。
二、机械原理课程设计题目及其设计要求
<一>课程设计题目:摆动从动件杆盘型凸轮机构
<二>设计要求
1、采用图解法设计:凸轮中心到摆杆中心A的距离为160mm,凸轮以顺时针方向等速回转,摆杆的运动规律如表:
2、设计要求:
①确定合适摆杆长度
②合理选择滚子半径r
r
③选择适当比例尺,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和实际廓线,并标注全部尺寸(用A2图纸)
⑤将机构简图、原始数据、尺寸综合方法写入说明书,并打印出结果。
3、用解析法设计凸轮轮廓,原始数据不变,要求写出数学模型,编制主程序并打出结果。
备注:
1、尖底(滚子)摆动从动件盘形凸轮机构压力角:
00[cos()]tan sin()
d l
a l d a ψψψϕ
αψψ+-=
+
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、凸轮机构的运动说明及机构运动简图
<一>凸轮机构的运动说明:
凸轮运动分为四个阶段:
第一阶段,推程阶段:从动件以等加等减规律运动,凸轮转过角度为1500,摆杆上摆过240;
第二阶段(即远休止)凸轮转过角度为200,摆杆静止;
第三阶段(即回程段)从动件以简谐规律运动,凸轮转过角度为1200,摆杆下摆过240; 第四阶段(即近休止)凸轮转过角度为700,摆杆静止。
<二>机构运动简图如下:
四、机械原理课程设计方案以及原始数据<一>、设计方案:
符号方案Φδ01δ02δ03δ04r0从动杆运动规律
推程回程
Ⅱ24º150
º20º120
º
70º40等加等减简谐
<二>、原始数据:
凸轮中心到摆杆中心的距离:a=160mm 摆杆行程角:Φ=24°
凸轮推程运动角:δ
01=
150°
凸轮远休止角:δ
02
=20°
凸轮回程运动角:δ
03
=120°
凸轮近休止角:δ
04
=70°
基圆半径:r0=40mm
滚子半径r
r
的选择:
凸轮工作廓线的曲率半径表示为ρ
a ,用ρ表示理论廓线的曲率半径,即有ρ
a
=ρ±
r r ;为了避免发生失真现象,我们应该使p的最小值大于0,即使ρ>r
r
;另一方面,
滚子的尺寸还受其强度和结构的限制,不能太小,通常我们取滚子半径:
r r =(~ )*r
在此,
可以取r
1=*r
=10mm。
摆杆长度的选择:摆动推杆取许用压力角[a]= 35°—45°因此杆长取150mm
五、图解法设计
摆杆的运动规律:
(1) 第一个运动阶段,推程段:摆杆推程运动是等加等减运动, 根据多项式运动规律,推杆的多项式运动规律的一般表达式为
ϕ=C 0+C 1δ+C 2δ2 +…+C n δn
式中δ为凸轮转角;ϕ为摆杆位移; C 0、C 1、C 2、…、C n 为待定系数,可利用边界条件来确定。
运动规律是二项式运功规律,其表达式为
ϕ=C 0+C 1δ+C 2δ2
由式可见,为了保证凸轮机构运动的平稳性,通常应使推杆先作加速运动。设在加速段和减速段凸轮机构的运动角及推杆的行程各占一半(即各为δ0/2及Φ/2)。这时,推程加速段的边界条件为 在始点处δ=00,ϕ=00,
在终点处δ=750,ϕ=120,
将其代入,可求得C 0 =0 ,C 1 =0, C 2 =2Φ/ (δ01 )2,且Φ=240,故摆杆等加速推程段的运动方程为
ϕ=2Φδ2/(δ01 )2
式中,δ变化范围为00~750。
推程减速段的边界条件为 在始点处δ=750, ϕ=120,
在终点处 δ=1500, ϕ=240, 故摆杆等减速推程段的运动方程为
ϕ=Φ-2Φ(δ01-δ)2/(δ01)2
式中δ的变化范围为750~1500。
(2)第三阶段,回程段:简谐运动规律,其摆杆回程时的运动方程为
ϕ=Φ[1+cos(πδ/δ03)]/2