機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、目 錄 (一)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)··················2(二)從動(dòng)件(擺桿)及滾子尺寸的確定··················4(三)原始數(shù)據(jù)分析·····

2、3;····································5(四)擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及凸輪輪廓線方程··········

3、83;····6(五)程序方框圖············································

4、·8(六)計(jì)算機(jī)源程序··········································9(七)程序計(jì)算結(jié)果及其分析···

5、·························14(八)凸輪機(jī)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖·······················

6、;···········16(九)心得體會(huì)·····································&#

7、183;········16(十)參考書籍········································

8、;······18(一)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)一、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的:1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于:進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)學(xué)問;2、培育同學(xué)運(yùn)用理論學(xué)問獨(dú)立分析問題、解決問題的力量;3、使同學(xué)在機(jī)械的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力分析方面初步建立一個(gè)完整的概念;4、進(jìn)一步提高同學(xué)計(jì)算和制圖力量,及運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算力量。二、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù):1、搖擺從動(dòng)件桿盤型凸輪機(jī)構(gòu)2、接受圖解法設(shè)計(jì):凸輪中心到擺桿中心A的距離為160mm,凸輪以順時(shí)針方向等速回轉(zhuǎn),擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如表:符號(hào)擺桿角行程h推程運(yùn)動(dòng)角01遠(yuǎn)休止

9、角02回程運(yùn)動(dòng)角03近休止角04基圓半徑r0從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程回程數(shù)據(jù)25º120º40º110º90º50簡(jiǎn)諧等加減速3、設(shè)計(jì)要求:確定合適擺桿長(zhǎng)度合理選擇滾子半徑rr選擇適當(dāng)比例,用幾何作圖法繪制從動(dòng)件位移曲線并畫于圖紙上;用反轉(zhuǎn)法繪制凸輪理論廓線和實(shí)際廓線,并標(biāo)注全部尺寸(用A2圖紙)將機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖、原始數(shù)據(jù)、尺寸綜合方法寫入說明書4、用解析法設(shè)計(jì)該凸輪輪廓,原始數(shù)據(jù)條件不變,要寫出數(shù)學(xué)模型,編制程序并打印出結(jié)果備注:1、尖底(滾子)搖擺從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)壓力角:在推程中,當(dāng)主從動(dòng)件角速度方向不同時(shí)取“-”號(hào),相同時(shí)取“+”號(hào)。1、三、課程設(shè)

10、計(jì)接受方法:對(duì)于此次任務(wù),要用圖解法和解析法兩種方法。圖解法形象,直觀,應(yīng)用圖解法可進(jìn)一步提高同學(xué)繪圖力量,在某些方面,如凸輪設(shè)計(jì)中,圖解法是解析法的動(dòng)身點(diǎn)和基礎(chǔ);但圖解法精度低,而解析法則可應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算,精度高,速度快。在本次課程設(shè)計(jì)中,可將兩種方法所得的結(jié)果加以對(duì)比。四、編寫說明書:1、設(shè)計(jì)題目(包括設(shè)計(jì)條件和要求);2、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及設(shè)計(jì)方案的確定,原始數(shù)據(jù);3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)綜合;4、列出必要的計(jì)算公式,寫出圖解法的向量方程,寫出解析法的數(shù)學(xué)模型,計(jì)算流程和計(jì)算程序,打印結(jié)果;5、分析爭(zhēng)辯。(二)從動(dòng)件(擺桿)及滾子尺寸的確定1、擺桿長(zhǎng)度l確定:依據(jù)右圖建立坐標(biāo)系Oxy。B0點(diǎn)為推程

11、段擺桿起始點(diǎn),開頭時(shí)推桿滾子中心處于B0點(diǎn)處,依幾何關(guān)系有:B0的坐標(biāo):X0=sin(0)/lY0=a-l* cos (0)f0=arcos(a²+l²-r0²)/2a*l又由于搖擺盤形凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的許用壓力角為:=35° 45°依據(jù)壓力角公式: 注:當(dāng)主從動(dòng)件角速度方向不同時(shí)取“-”號(hào),相同時(shí)取“+”號(hào)。由此我們可以取到:l=120mm;此時(shí)擺桿的初始擺角:012.429°2、滾子半徑r1的選擇我們用1表示凸輪工作廓線的曲率半徑,用表示理論廓線的曲率半徑.所以有1=±r1;為了避開發(fā)生失真現(xiàn)象,我們應(yīng)當(dāng)使p的最小值大于

12、0,即使r1;另一方面,滾子的尺寸還受其強(qiáng)度,結(jié)構(gòu)的限制,不能太小,通常我們?nèi)L子半徑;r1=(0.1 0.5)* r0在此,我們可以取r1=0.2*r0=10mm。(三)原始數(shù)據(jù)及分析依題意,原始數(shù)據(jù)如下:1、已知量:(未標(biāo)明的單位為mm)d1=120 o 推程運(yùn)動(dòng)結(jié)束的凸輪總轉(zhuǎn)角,其中(d1-d0)為推程角01d2=160 o 遠(yuǎn)休止運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)總轉(zhuǎn)角,其中(d2-d1)為遠(yuǎn)程休止角02d3=270 o 回程運(yùn)動(dòng)結(jié)束的凸輪總轉(zhuǎn)角,其中(d3-d2)為回程角03d4=360 o 遠(yuǎn)休止運(yùn)動(dòng)結(jié)束總轉(zhuǎn)角,其中(d4-d3)為遠(yuǎn)程休止角04r =160 凸輪中心到擺桿中心A的距離r0=50 基圓半徑

13、l =120 此處設(shè)搖擺從動(dòng)桿長(zhǎng)度為120 mmh=25 o 從動(dòng)桿的總角行程w=1 rad / s 此處設(shè)凸輪角速度為1 rad / srr=10 此處設(shè)滾子半徑為102、設(shè)計(jì)所求量:f 搖擺從動(dòng)桿的角位移v 搖擺從動(dòng)桿的角速度a 搖擺從動(dòng)桿的角加速度以凸輪的中心為原點(diǎn),豎直和水平方向分別為x,y軸,建立平面直角坐標(biāo)系x 為凸輪輪廓的軌跡的x坐標(biāo)點(diǎn)y 為凸輪輪廓的軌跡的y坐標(biāo)點(diǎn)(四)擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及凸輪輪廓線方程1、擺桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律:推程過程:0od120o擺桿角位移:f=h(1-cos(/01) )/ 2即f=h(1-cos(d/d1)/ 2擺桿角速度:v=hw sin(/01)/(201)即

14、v=h w sin(d/d1)/(2d1)擺桿角加速度:a=2h w2cos(/01)/(2012)即a=2h w2cos(d/d1) /(2d12)遠(yuǎn)休止過程:120od160o擺桿角位移:f= h擺桿角速度:v=0擺桿角加速度:a= 0在推程和遠(yuǎn)休止過程中凸輪輪廓軌跡: x=r sin d-l sin(d+f+f0 ) y=r cos d-lcos(d+f +f0)其中f0為擺桿的初始位置角 f0=arcos(r2+l2-r02)/2(r l)回程過程:160od270oa. 等加速回程階段:160od215o擺桿角位移:f=h-2h(-01-02)2/(03)2 即f=h-2h(d-d2

15、)2/(d3-d2) 2擺桿角速度:v=-4hw(-01-02)/(03)2即v=-4hw(d- d2)/(d3-d2)2擺桿角加速度:a=-4hw2/(03)2即a=-4hw2/(d3-d2)2b. 等減速回程階段:215od270o擺桿角位移:f=2h(03-(-01-02-03/2 )2/(03) 2即f=2h( (d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)2/(d3-d2)2擺桿角速度:v=-4hw(03-(-01-02-03/2) /(03)2即v=-4 hw( (d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)/(d3-d2)2擺桿角加速度:a=4hw2/(03)2即a=4hw2

16、/(d3-d2)2近休止過程:720od360o擺桿角位移:f=0擺桿角速度:v=0擺桿角加速度:a= 0在回程和近休止過程中凸輪輪廓軌跡: x=r sin d-l sin(d+f+f0) y=r cos d-l cos(d+f+f0)其中f0為擺桿的初始位置角 f0=arcos(r2+l2-r02)/2(r l)(五)程序方框圖開頭讀入數(shù)據(jù)d, d1,d2,d3,d4,pi,r,r0,l,h,wd初值為0以10度累加選擇推程類型,調(diào)用子程序計(jì)算f,v,a,dd1?dd2?s=0v=0a=0dd3?s=0v=0a=0選擇推程類型,調(diào)用子程序計(jì)算f,v,a,計(jì)算輪廓軌跡坐標(biāo)(x,y)YYNYN屏

17、幕輸出,文本輸出f,v,a,x,y結(jié)束(六)計(jì)算機(jī)源程序#include <math.h>#include <stdio.h>main() double d, d0,d1,d2,d3,d4,r,r0, f,f0,h,pi,v,w,a,l,x,y;int n;FILE *fp; /*定義文件指針*/fp = fopen("aa.txt","w"); /*打開以寫方式文件(aa.txt不存在則新建)*/ d=0; /*d為凸輪總轉(zhuǎn)角*/ d0=5; /*d0為轉(zhuǎn)角分度值,此處設(shè)為5 o每次*/ d1=120; /*(d1-0)為推程角

18、*/ d2=160; /*(d2-d1)為遠(yuǎn)程休止角*/ d3=270; /*(d3-d2)為回程角*/ d4=360; /*(d4-d3)為近休止角*/ pi=3.1415926; r=160; /*凸輪圓心到從動(dòng)桿固定點(diǎn)的距離*/ r0=50; /*基圓半徑*/ l=120; /*從動(dòng)桿長(zhǎng)度*/ h=25; /*行程角度*/ w=1; /*凸輪角速度*/ f0=acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi; /*從動(dòng)桿初始角*/printf("初始角:f0=%1.3fn",acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi);f

19、printf(fp,"初始角:%1.3fn",acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi); for(n=0;n<=36;n+)d=d0*n;if(d<=d1) /*當(dāng)d<=120度時(shí),為推程過程*/f=h*(1-cos(pi*(d/d1)/2; /*從動(dòng)桿的角位移*/v=pi*h*w*sin(pi* (d/d1)/(2*d1); /*從動(dòng)桿角速度*/a=pi*pi*h*w*w*cos(pi*(d/d1)/(2*d1*d1); /*從動(dòng)桿角加速度*/x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180);

20、 /*確定的凸輪的軌跡x坐標(biāo)*/y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180); /*確定的凸輪的軌跡y坐標(biāo)*/printf("nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ",d,f,v,a,x,y);fprintf(fp,"nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn",d,f,v,a,x,y);elseif(d<=d2) /*當(dāng)120<=d<=160度時(shí),為遠(yuǎn)休止過程*/f=h; /*從動(dòng)桿

21、的角位移*/ v=0; /*從動(dòng)桿角速度*/ a=0; /*從動(dòng)桿角加速度*/ x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180); /*確定的凸輪的軌跡x坐標(biāo)*/ y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);/*確定的凸輪的軌跡y坐標(biāo)*/printf("nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ",d,f,v,a,x,y);fprintf(fp,"nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.

22、3fn",d,f,v,a,x,y); else if(d<=215) /*當(dāng)160<=d<=215度時(shí),為等加速回程過程*/ f=h-2*h*(d-d2)*(d-d2)/(d3-d2)*(d3-d2); /*從動(dòng)桿的角位移*/ v=(-1)*4*h*w*(d-d2)/(d3-d2)*(d3-d2); /*從動(dòng)桿角速度*/a=(-1)*4*h*w*w/(d3-d2)*(d3-d2); /*從動(dòng)桿角加速度*/ x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180);/*確定的凸輪的軌跡x坐標(biāo)*/ y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(

23、pi*(d+f+f0)/180);/*確定的凸輪的軌跡y坐標(biāo)*/printf("nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ",d,f,v,a,x,y);fprintf(fp,"nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn",d,f,v,a,x,y);else if(d<=270) /*當(dāng)215<=d<=270度時(shí),為等減速回程過程*/ f=2*h*(d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)*(d3-d2)-(d-d2-(

24、d3-d2)/2)/(d3-d2)*(d3-d2); /*從動(dòng)桿的角位移*/v=(-1)*4*h*w*(d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)/(d3-d2)*(d3-d2); /*從動(dòng)桿角速度*/a=4*h*w*w/(d3-d2)*(d3-d2); /*從動(dòng)桿角加速度*/x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180); y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);printf("nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ",d,f,v,

25、a,x,y);fprintf(fp,"nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn",d,f,v,a,x,y); else /*當(dāng)270<=d<=360度時(shí),為近休止過程*/ if(d<=d4) f=0; /*從動(dòng)桿的角位移*/ v=0; /*從動(dòng)桿的角速度*/ a=0; /*從動(dòng)桿角加速度*/ x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180); y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);printf("nd=%1.3fn

26、f=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ",d,f,v,a,x,y);fprintf(fp,"nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn",d,f,v,a,x,y); fclose(fp); /*關(guān)閉文件*/(七)程序計(jì)算結(jié)果及其分析初始角:f0=12.429dfvaxy0.0000.0000.0000.009-25.82842.8135.0000.1070.0430.008-22.21244.96810.0000.4260.0850.008-18.82546.991

27、15.0000.9520.1250.008-15.62848.97120.0001.6750.1640.007-12.56050.98825.0002.5830.1990.007-9.53553.10130.0003.6610.2310.006-6.45255.34135.0004.8900.2600.005-3.20057.71440.0006.2500.2830.0040.33460.18845.0007.7160.3020.0034.25262.70050.0009.2650.3160.0028.64065.15555.00010.8680.3240.00113.55967.43360.

28、00012.5000.3270.00019.03469.39465.00014.1320.324-0.00125.05470.88870.00015.7350.316-0.00231.56771.76575.00017.2840.302-0.00338.48371.88880.00018.7500.283-0.00445.67571.13885.00020.1100.260-0.00552.98769.42790.00021.3390.231-0.00660.24566.70095.00022.4170.199-0.00767.25962.943100.00023.3250.164-0.007

29、73.84158.179105.00024.0480.125-0.00879.81052.473110.00024.5740.085-0.00885.00045.921115.00024.8930.043-0.00889.27038.650120.00025.0000.000-0.00992.50530.809125.00025.0000.0000.00094.83822.629130.00025.0000.0000.00096.45014.277135.00025.0000.0000.00097.3275.817140.00025.0000.0000.00097.464-2.688145.0

30、0025.0000.0000.00096.859-11.172150.00025.0000.0000.00095.516-19.571155.00025.0000.0000.00093.447-27.822160.00025.0000.0000.00090.667-35.860165.00024.897-0.041-0.00886.996-43.544170.00024.587-0.083-0.00882.292-50.664175.00024.070-0.124-0.00876.644-57.074180.00023.347-0.165-0.00870.155-62.643dfvaxy185

31、.00022.417-0.207-0.00862.943-67.260190.00021.281-0.248-0.00855.138-70.828195.00019.938-0.289-0.00846.874-73.273200.00018.388-0.331-0.00838.294-74.536205.00016.632-0.372-0.00829.539-74.579210.00014.669-0.413-0.00820.753-73.381215.00012.500-0.455-0.00812.077-70.936220.00045.558-0.8680.00815.990-139.24

32、1225.00041.322-0.8260.0085.466-131.395230.00037.293-0.7850.008-4.291-123.111235.00033.471-0.7440.008-13.229-114.464240.00029.855-0.7020.008-21.312-105.532245.00026.446-0.6610.008-28.511-96.397250.00023.244-0.6200.008-34.813-87.141255.00020.248-0.5790.008-40.214-77.850260.00017.459-0.5370.008-44.726-

33、68.605265.00014.876-0.4960.008-48.370-59.490270.00012.500-0.4550.008-51.181-50.580275.0000.0000.0000.000-44.901-21.998280.0000.0000.0000.000-46.647-18.001285.0000.0000.0000.000-48.038-13.867290.0000.0000.0000.000-49.064-9.628295.0000.0000.0000.000-49.717-5.315300.0000.0000.0000.000-49.991-0.962305.0

34、000.0000.0000.000-49.8843.399310.0000.0000.0000.000-49.3987.734315.0000.0000.0000.000-48.53612.010320.0000.0000.0000.000-47.30516.194325.0000.0000.0000.000-45.71320.256330.0000.0000.0000.000-43.77424.163335.0000.0000.0000.000-41.50227.886340.0000.0000.0000.000-38.91331.397345.0000.0000.0000.000-36.02934.669350.0000.0000.0000.000-32.87037.677355.0000.0000.0000.000-29.46140.399360.000

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