课程设计---摆动从动件杆盘型凸轮机构

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：

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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Φδ01 δ02 δ03δ04r0从动杆运动规律

推程回程

Ⅱ24º150º20º120º70º40 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：δ01=150°

凸轮远休止角：δ02=20°

凸轮回程运动角：δ03=120°

凸轮近休止角：δ04=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ρa ,用ρ表示理论廓线的曲率半径,即有ρa=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=（0.1~ 0.5）*r0

在此，

可以取r1=0.25*r0=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=C0+C1δ+C2δ2 +…+C nδn

式中δ为凸轮转角；ϕ为摆杆位移；C0、C1、C2、…、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=C0+C1δ+C2δ2

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C0 =0 ,C1 =0, C2 =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

式中δ的变化范围为1700~2900。

（2）第二、四阶段分别是远休止和近休止，故摆杆运动方程都为ϕ=00

（3）初始角：ϕ0=arccos[(a2+l2-r0)/(2al)]=arccos[(1602+1502-402)/(2×160×150)]=14.3620 0