機(jī)械原理大作業(yè)——凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 (2)

1、機(jī)械原理大作業(yè)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1120200721 蘇洋Harbin Institute of Technology機(jī)械原理大作業(yè)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)課程名稱(chēng)： 機(jī)械原理 院 系： 能源科學(xué)與工程學(xué)院 班 級(jí)： xxx 完 成 者： xxx 學(xué) 號(hào)： xxx 題 號(hào)： 19 任課教師： xxx 哈爾濱工業(yè)大學(xué)一、 設(shè)計(jì)的參數(shù)要求對(duì)于以下凸輪機(jī)構(gòu)示意圖，下表為設(shè)計(jì)的參數(shù)要求序號(hào)升程（mm）升程運(yùn)動(dòng)角（）升程運(yùn)動(dòng)規(guī)律升程許用壓力角（）回程運(yùn)動(dòng)角（）回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律回程許用壓力角（）遠(yuǎn)休止角（）近休止角（）1911090等加等減速4080余弦加速度7080110二、確定凸輪推桿升程110mm，回程運(yùn)動(dòng)方程，并

2、繪制推桿位移、速度、加速度線(xiàn)圖。（設(shè)定=1rad/s）等加等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程當(dāng)002時(shí)s=2h(0)2v=4hw102a=4hw1202當(dāng)020時(shí)s=h-2h02(0-)2v=4hw102(0-)a=-4hw1202余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律回程當(dāng)0+s 0+s+0'時(shí)s=h21+cos0'-(0+s)v=-hw120'sin0'-(0+s)a=-2hw1220'2cos0'-(0+s)基于Matlab R2012b的編程syms s1 s2 s3 h fi fi0 v1 v2 v3 w1 a1 a2 a3 fis fis1fi0=90;h=110/10

3、00;fis=80;fis1=110;fi01=(360-(fi0+fis+fis1)/180*pi;prompt='輸入w：'%設(shè)置提示字符串name='Enter trapeaia Data'%設(shè)置標(biāo)題numlines=1;%指定輸入數(shù)據(jù)的行數(shù)defAns='1'%設(shè)定默認(rèn)值Resize='on'%設(shè)定對(duì)話(huà)框尺寸可調(diào)節(jié)answer=inputdlg(prompt,name,numlines,defAns,'on');%創(chuàng)建輸入對(duì)話(huà)框w1=str2num(answer1);fi1=0:1/180*pi:fi0/2

4、/180*pi;fi2=fi0/2/180*pi:1/180*pi:fi0/180*pi;fi3=fi0/180*pi:1/180*pi:(fi0+fis)/180*pi;fi4=(fi0+fis)/180*pi:1/180*pi:(360-fis1)/180*pi;fi5=(360-fis1)/180*pi:1/180*pi:360/180*pi;fi0=fi0/180*pi;fis=fis/180*pi;fis1=fis1/180*pi;s1=2*h*(fi1/fi0).2v1=4*h*w1/(fi02)*fi1a1=4*h*w12/(fi02)s2=h-2*h/(fi02)*(fi0-f

5、i2).2v2=4*h*w1/(fi02)*(fi0-fi2)a2=-4*h*w1/(fi02)s3=h/2*(1+cos(pi/fi01*(fi4-(fi0+fis)v3=-pi*h*w1/2/fi01*sin(pi/fi01*(fi4-(fi0+fis)a3=-pi2*h*w12/2/(fi012)*cos(pi/fi01*(fi4-(fi0+fis)figureh1=plot(fi1,s1,fi2,s2,fi3,h,fi4,s3,fi5,0);title('線(xiàn)位移圖');xlabel('(rad)');ylabel('S(m)');set(

6、h1,'color',1 0 0,'linewidth',2);hold onfigureh2=plot(fi1,v1,fi2,v2,fi3,0,fi4,v3,fi5,0)title('速度圖')xlabel('(rad)')ylabel('v(m/s)')set(h2,'color',1 0 1,'linewidth',2);hold onfigureh3=plot(fi1,a1,fi2,a2,fi3,0,fi4,a3,fi5,0)title('加速度圖')xlab

7、el('(rad)')ylabel('a(m/s2')set(h3,'color',1 0.5 0,'linewidth',2);hold on三、繪制凸輪機(jī)構(gòu)的dsd-s線(xiàn)圖dsd=dsdtdtd=v×1w基于Matlab R2012b的編程syms s1 s2 s3 h fi fi0 v1 v2 v3 w1 a1 a2 a3 fis fis1fi0=90;h=110/1000;fis=80;fis1=110;fi01=(360-(fi0+fis+fis1)/180*pi;prompt='輸入w：'%設(shè)

8、置提示字符串name='Enter trapeaia Data'%設(shè)置標(biāo)題numlines=1;%指定輸入數(shù)據(jù)的行數(shù)defAns='1'%設(shè)定默認(rèn)值Resize='on'%設(shè)定對(duì)話(huà)框尺寸可調(diào)節(jié)answer=inputdlg(prompt,name,numlines,defAns,'on');%創(chuàng)建輸入對(duì)話(huà)框w1=str2num(answer1);fi1=0:1/180*pi:fi0/2/180*pi;fi2=fi0/2/180*pi:1/180*pi:fi0/180*pi;fi3=fi0/180*pi:1/180*pi:(fi0+

9、fis)/180*pi;fi4=(fi0+fis)/180*pi:1/180*pi:(360-fis1)/180*pi;fi5=(360-fis1)/180*pi:1/180*pi:360/180*pi;fi0=fi0/180*pi;fis=fis/180*pi;fis1=fis1/180*pi;s1=2*h*(fi1/fi0).2v1=4*h*w1/(fi02)*fi1s2=h-2*h/(fi02)*(fi0-fi2).2v2=4*h*w1/(fi02)*(fi0-fi2)s3=h/2*(1+cos(pi/fi01*(fi4-(fi0+fis)v3=-pi*h*w1/2/fi01*sin(p

10、i/fi01*(fi4-(fi0+fis)figureh4=plot(v1/w1,s1,v2/w1,s2,0/w1,h,v3/w1,s3,0/w1,0)title('ds/d-s 圖 ');xlabel('ds/d');ylabel('s');set(h4,'color',1 0.1 0.2,'linewidth',2);為方便之后的作圖方便，在程序最后加上axis(-0.4,0.4,-0.3,0.2)顯示更廣的范圍，圖像變?yōu)樗拇_定凸輪基圓半徑和偏距確定凸輪軸心的公共許用區(qū)域，推程許用壓力角為40°，黑線(xiàn)

11、和右端曲線(xiàn)相切并與橫軸夾角為40°；黃線(xiàn)與縱軸夾角40°且過(guò)原點(diǎn)?；爻淘S用壓力角為70°，藍(lán)色直線(xiàn)與左側(cè)曲線(xiàn)相切并與縱軸夾角度為70°。使用windows畫(huà)圖軟件畫(huà)出切線(xiàn)，由上圖，凸輪軸心必須位于所有直線(xiàn)下方交集，根據(jù)圖像，可以選取軸心坐標(biāo)（0.03，-0.08）所以基圓半徑為r=85.4mm偏距e=30mm繪制凸輪輪廓曲線(xiàn)。理論輪廓曲線(xiàn)syms s1 s2 s3 s4 s5 fi fi0 fis fis1fi0=90/180*pi;h=110/1000;fis=80/180*pi;fis1=110/180*pi;fi01=2*pi-(fi0+fis+f

12、is1);fi1=0:1/180*pi:fi0/2;fi2=fi0/2:1/180*pi:fi0;fi3=fi0:1/180*pi:(fi0+fis);fi4=(fi0+fis):1/180*pi:(2*pi-fis1);fi5=(2*pi-fis1):1/180*pi:2*pi;s1=2*h*(fi1/fi0).2;s2=h-2*h/(fi02)*(fi0-fi2).2;s3=h;s4=h/2*(1+cos(pi/fi01*(fi4-(fi0+fis);s5=0;s0=84.5/1000;e=30/1000;x1=(s0+s1).*sin(fi1)-e.*cos(fi1);x2=(s0+s2

13、).*sin(fi2)-e.*cos(fi2);x3=(s0+s3).*sin(fi3)-e.*cos(fi3);x4=(s0+s4).*sin(fi4)-e.*cos(fi4);x5=(s0+s5).*sin(fi5)-e.*cos(fi5);y1=(s0+s1).*cos(fi1)+e.*sin(fi1);y2=(s0+s2).*cos(fi2)+e.*sin(fi2);y3=(s0+s3).*cos(fi3)+e.*sin(fi3);y4=(s0+s4).*cos(fi4)+e.*sin(fi4);y5=(s0+s5).*cos(fi5)+e.*sin(fi5);h1=plot(x1,y

14、1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,x5,y5);xlabel('x/m');ylabel('y/m');title('理論輪廓曲線(xiàn)');set(h1,'color',1 0 1,'linewidth',2)繪制凸輪輪廓曲線(xiàn)。由以上輪廓我們可以知道，滾子半徑可以選取的范圍很大，不妨去滾子半徑選取為10mm進(jìn)行實(shí)際輪廓線(xiàn)的繪制。則凸輪的工作輪廓方程為：X=x10 (dy/d)/(dx/d)2+(dy/d)2 )Y=y±30 (dx/d)/(dx/d)2+(dy/d)2 )syms s1 s2 s3 s4

15、 s5 fi fi0 fis fis1 fi1 fi2 fi3 fi4 fi5fi0=90/180*pi;h=110/1000;fis=80/180*pi;fis1=110/180*pi;fi01=2*pi-(fi0+fis+fis1);R=10/1000;s1=2*h*(fi1/fi0).2;s2=h-2*h/(fi02)*(fi0-fi2).2s3=h;s4=h/2*(1+cos(pi/fi01*(fi4-(fi0+fis)s5=0;s0=85.4/1000;e=30/1000;x1=(s0+s1).*cos(fi1)+e.*sin(fi1);x2=(s0+s2).*cos(fi2)+e.

16、*sin(fi2);x3=(s0+s3).*cos(fi3)+e.*sin(fi3);x4=(s0+s4).*cos(fi4)+e.*sin(fi4);x5=(s0+s5).*cos(fi5)+e.*sin(fi5);y1=(s0+s1).*sin(fi1)-e.*cos(fi1);y2=(s0+s2).*sin(fi2)-e.*cos(fi2);y3=(s0+s3).*sin(fi3)-e.*cos(fi3);y4=(s0+s4).*sin(fi4)-e.*cos(fi4);y5=(s0+s5).*sin(fi5)-e.*cos(fi5);dy1=diff(y1,fi1,1);dy2=dif

17、f(y2,fi2,1);dy3=diff(y3,fi3,1);dy4=diff(y4,fi4,1);dy5=diff(y5,fi5,1);dx1=diff(x1,fi1,1);dx2=diff(x2,fi2,1);dx3=diff(x3,fi3,1);dx4=diff(x4,fi4,1);dx5=diff(x5,fi5,1);X1=x1-R*dy1/(dx1)2+(dy1)2)(1/2);X2=x2-R*dy2/(dx2)2+(dy2)2)(1/2);X3=x3-R*dy3/(dx3)2+(dy3)2)(1/2);X4=x4-R*dy4/(dx4)2+(dy4)2)(1/2);X5=x5-R*

18、dy5/(dx5)2+(dy5)2)(1/2);Y1=y1+R*dx1/(dx1)2+(dy1)2)(1/2);Y2=y2+R*dx2/(dx2)2+(dy2)2)(1/2);Y3=y3+R*dx3/(dx3)2+(dy3)2)(1/2);Y4=y4+R*dx4/(dx4)2+(dy4)2)(1/2);Y5=y5+R*dx5/(dx5)2+(dy5)2)(1/2);%繪制內(nèi)包絡(luò)線(xiàn)%ezplot(X1,Y1,0,fi0/2); hold onezplot(X2,Y2,fi0/2,fi0);hold onezplot(X3,Y3,fi0,fi0+fis);hold onezplot(X4,Y4,(fi