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1、哈尔滨工业大学机械原理课程设计H Ha ar rb bi in n I In ns st ti it tu ut te e o of f T Te ec ch hn no ol lo og gy y大大作作业业设设计计说说明明书书课程名称：机械原理设计题目：凸轮机构院系：机电学院班级：姓名：学号：指导教师：丁刚设计时间：2014.5.29哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学机械原理课程设计1.设计题目第 31 题：升程升程运升程运升程许回程运回程运回程许远休止近休止/mm动角/。动规律用压力动角/。动规律用压力角/。角/。角/。角/。15090等加等4080余弦加7040150减速速度2.运动方程式及
2、运动线图由题目要求凸轮逆时针旋转（1）确定凸轮机构推杆升程、回程运动方程，并绘制推杆位移、速度、加速度线图。升程第一段：升程第一段：（0 pi/4）0=pi/2;s1=73*2;v1=146*w*;a1=146*w2;升程第二段：升程第二段：（pi/4 pi/2）s2=90-73*(pi/2-)2;v2=146*w*(pi/2-);a2=-146*w.2;远休止程：远休止程：（pi/2 10*pi/9)s3=90;v3=0;a3=0;哈尔滨工业大学机械原理课程设计回程：回程：(10*pi/9)(14*pi/9)s4=45*(1+cos(9/4*(-10*pi/9);v4=-101.25*w*s
3、in(9/4*(-10*pi/9);a4=-227.8*w2*cos(9/4*(-10*pi/9);近休止程：近休止程：(14*pi/9)=-1.733&k1=-1.733&k2=0.363&k3=0.365)y2=k3*(x2-ds4(i)+s4(i);plot(x2,y2,r);endendhold ony3=-1.732*(x2-ds1(251)+s1(251);plot(x2,y3,r)text(-50,-100,O 点（-50，-100）)3.3.确定滚子半径确定滚子半径（1）先求凸轮理论轮廓曲线，程序如下：Clc；clear;w=input(请输入 w=);s0=100;s=90;
4、e=50;x=0:(pi/100):(pi/4);x1 =(s+s0)*cos(x)-e*sin(x);y1=(s0+s)*sin(x)-e*cos(x);y=(pi/4):(pi/100):(pi/2);x2 =(s+s0)*cos(y)-e*sin(y);y2=(s0+s)*sin(y)-e*cos(y);哈尔滨工业大学机械原理课程设计z=(pi/2):(pi/100):(10*pi/9);x3 =(s+s0)*cos(z)-e*sin(z);y3=(s0+s)*sin(z)-e*cos(z);c=(10*pi/9):(pi/1000):(14*pi/9);x4 =(s+s0)*cos(c
5、)-e*sin(c);y4=(s0+s)*sin(c)-e*cos(c);d=(14*pi/9):(pi/1000):(2*pi);x5 =(s+s0)*cos(d)-e*sin(d);y5=(s0+s)*sin(d)-e*cos(d);plot(x1,y1,b,x2,y2,b,x3,y3,b,x4,y4,b,x5,y5,b);xlabel(x/mm)ylabel(y/mm)title(理论轮廓曲线)grid on（2）理论轮廓线最小曲率半径编程代码：由下程序结果可知pmin=81.6667这里滚子半径为 rr pmin-=35mm；取 rr=10mm;clear;clc;v=;syms x1
6、 x2 x3 x4 x5 s0=100;e=50;s1=73*x1.2;t1 =(s1+s0)*cos(x1)-e*sin(x1);y1=(s0+s1)*sin(x1)-e*cos(x1);tx1=diff(t1,x1);txx1=diff(t1,x1,2);yx1=diff(y1,x1);yxx1=diff(y1,x1,2);for xx1=0:(pi/100):(pi/4);k1=subs(abs(tx1*yxx1-txx1*yx1)/(tx12+yx12)1.5),x1,xx1);v=v,1/k1;哈尔滨工业大学机械原理课程设计end s2 =90-73*(pi/2-x2).2;t2 =
7、(s2+s0)*cos(x2)-e*sin(x2);y2=(s0+s2)*sin(x2)-e*cos(x2);tx2=diff(t2,x2);txx2=diff(t2,x2,2);yx2=diff(y2,x2);yxx2=diff(y2,x2,2);for xx2=(pi/4):(pi/100):(pi/2);k2=subs(abs(tx2*yxx2-txx2*yx2)/(tx22+yx22)1.5),x2,xx2);v=v,1/k2;end s3=90;t3 =(s3+s0)*cos(x3)-e*sin(x3);y3=(s0+s3)*sin(x3)-e*cos(x3);tx3=diff(t3
8、,x3);txx3=diff(t3,x3,2);yx3=diff(y3,x3);yxx3=diff(y3,x3,2);for xx3=(pi/2):(pi/100):(10*pi/9);k3=subs(abs(tx3*yxx3-txx3*yx3)/(tx32+yx32)1.5),x3,xx3);v=v,1/k3;end s4=45*(1+cos(9/4*(x4-10*pi/9);t4 =(s4+s0)*cos(x4)-e*sin(x4);y4=(s0+s4)*sin(x4)-e*cos(x4);tx4=diff(t4,x4);txx4=diff(t4,x4,2);yx4=diff(y4,x4)
9、;yxx4=diff(y4,x4,2);for xx4=(10*pi/9):(pi/100):(4*pi/3);k4=subs(abs(tx4*yxx4-txx4*yx4)/(tx42+yx42)1.5),x4,xx4);v=v,1/k4;end s5=0;t5 =(s5+s0)*cos(x5)-e*sin(x5);y5=(s0+s5)*sin(x5)-e*cos(x5);tx5=diff(t5,x5);txx5=diff(t5,x5,2);yx5=diff(y5,x5);yxx5=diff(y5,x5,2);哈尔滨工业大学机械原理课程设计for xx5=(10*pi/9):(pi/100):
10、(4*pi/3);k5=subs(abs(tx5*yxx5-txx5*yx5)/(tx52+yx52)1.5),x5,xx5);v=v,1/k5;endpmin=min(v)4.4.绘制凸轮轮廓曲线绘制凸轮轮廓曲线clear;clc;syms x y z c dw=input(请输入 w=);s0=100;e=50;r=10;xx=0:(pi/100):(pi/4);s1=73*x.2;x1=(s1+s0).*cos(x)-e*sin(x);y1=(s0+s1).*sin(x)-e*cos(x);n1=diff(x1);m1=diff(y1);xt1=subs(x1+(r*m1)./(sqrt
11、(n1.2+m1.2),x,xx);yt1=subs(y1-(r*n1)./sqrt(m1.2+n1.2),x,xx);yy=(pi/4):(pi/100):(pi/2);s2=90-73*(pi/2-y).2;x2 =(s2+s0).*cos(y)-e*sin(y);y2=(s0+s2).*sin(y)-e*cos(y);n2 =diff(x2);m2=diff(y2);xt2=subs(x2+(r*m2)./sqrt(m2.2+n2.2),y,yy);yt2=subs(y2-(r*n2)./sqrt(m2.2+n2.2),y,yy);zz=(pi/2):(pi/100):(10*pi/9)
12、;s3=90;x3 =(s3+s0).*cos(z)-e*sin(z);y3=(s0+s3).*sin(z)-e*cos(z);n3 =diff(x3);m3=diff(y3);xt3=subs(x3+(r*m3)./sqrt(m3.2+n3.2),z,zz);yt3=subs(y3-(r*n3)./sqrt(m3.2+n3.2),z,zz);cc=(10*pi/9):(pi/1000):(14*pi/9);s4=45*(1+cos(9/4*(c-10*pi/9);x4 =(s4+s0).*cos(c)-e*sin(c);y4=(s0+s4).*sin(c)-e*cos(c);n4 =diff
13、(x4);m4=diff(y4);哈尔滨工业大学机械原理课程设计xt4=subs(x4+(r*m4)./sqrt(m4.2+n4.2),c,cc);yt4=subs(y4-(r*n4)./sqrt(m4.2+n4.2),c,cc);dd=(14*pi/9):(pi/1000):(2*pi);s5=0;x5 =(s5+s0).*cos(d)-e*sin(d);y5=(s0+s5).*sin(d)-e*cos(d);n5 =diff(x5);m5=diff(y5);xt5=subs(x5+(r*m5)./sqrt(m5.2+n5.2),d,dd);yt5=subs(y5-(r*n5)./sqrt(
14、m5.2+n5.2),d,dd);plot(xt1,yt1,b,xt2,yt2,b,xt3,yt3,b,xt4,yt4,b,xt5,yt5,b);hold onxlabel(x/mm)ylabel(y/mm)title(凸轮工作曲线)grid on由于分步程序有很多重复，所以采用条件判断语句，求出分段的位移，速度，由于分步程序有很多重复，所以采用条件判断语句，求出分段的位移，速度，加速度表达式。加速度表达式。总程序：总程序：clc,clear;w=1;%给定角速度yy0=(0:0.1:360);%转角yy=pi/180*yy0;%变为弧度h=90;%推程高度y0=90*pi/180;%推程运动
15、角ys=110*pi/180;%远休止角y01=80/180*pi;%回程运动角ys1=80/180*pi;%近休止角s=ones(1,3601);%单位矩阵v=ones(1,3601);%单位矩阵a=ones(1,3601);%单位矩阵aa1=30/180*pi;%升程许用压力角aa2=70/180*pi;%回程许用压力角for i=1:3601 if yy(1,i)y0/2&yy(1,i)=y0&yy(1,i)=y0+ys&yy(1,i)=y0+ys+y01&yy(1,i)=360 s(1,i)=0;v(1,i)=0;a(1,i)=0;endendsubplot(2,3,1);plot(y
16、y,s);grid on;%推杆的位移图像xlabel(转角/rad);ylabel(位移/mm);title(推杆的位移图像)subplot(2,3,2);plot(yy,v);grid on;%推杆的速度图像xlabel(转角/rad);ylabel(速度/mm);title(推杆的速度图像)subplot(2,3,3);plot(yy,a);grid on;%推杆的加速度图像xlabel(转角/rad);ylabel(加速度/mm);title(推杆的加速度图像)sy=v/w;%类速度 ds/sysubplot(2,3,4);plot(-sy,s);grid on;%推杆 ds/d-ds
17、 图像xlabel(ds/d)ylabel(ds)title(推杆 ds/d-ds 图像)r0=120;%基圆半径r0 x=r0*cos(yy);r0y=r0*sin(yy);ee=22;%偏心距eex=ee*cos(yy);eey=ee*sin(yy);s0=sqrt(r02+ee2)*ones(1,3601);x=(s0+s).*cos(yy)-ee*sin(yy);%理论廓线 x 坐标y=(s0+s).*sin(yy)+ee*cos(yy);%理论廓线 y 坐标rr=10;%滚子半径xy=-(s0+s).*sin(yy)+sy.*cos(yy)-ee*cos(yy);yyy=(s0+s).*cos(yy)+sy.*sin(yy)-ee*sin(yy);xt=x-rr*yyy./sqrt(xy.2+yyy.2);%实际轮廓线 x 坐标yt=y+rr*xy./sqrt(xy.2+yyy.2);%实际轮廓线 y 坐标subplot(2,3,5);plot(x,y,r,xt,yt,eex,eey,g,r0 x,r0y,k)%画图title(实际理论轮廓线)axis equal%使坐标轴比例相等grid on%画网格线