凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)大作業(yè)

1、大作業(yè)（二）凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（題號(hào)：8）班 級(jí)： 姓 名 、學(xué) 號(hào)： 成 績(jī)： 完 成 日 期： 目錄1. 凸輪機(jī)構(gòu)大作業(yè)題目22. 推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律及凸輪廓線方程33. 程序流程圖34. 源程序 55. 計(jì)算結(jié)果146. 凸輪機(jī)構(gòu)圖167. 體會(huì)及建議198. 參考資料20一、凸輪機(jī)構(gòu)大作業(yè)題目試用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)完成下列擺動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，已知數(shù)據(jù)如下表所示，凸輪沿著逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)。表1 凸輪機(jī)構(gòu)的推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度運(yùn)動(dòng)回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng)表2 兩種凸輪機(jī)構(gòu)的推桿在近休、推程、遠(yuǎn)休及回程階段的凸輪轉(zhuǎn)角題號(hào)近休凸輪轉(zhuǎn)角推程凸輪轉(zhuǎn)角遠(yuǎn)休凸輪轉(zhuǎn)角回程凸輪轉(zhuǎn)角A06

2、060180180270270360B04545210210260260360C03030210210280280360表3 擺動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的已知參數(shù)題號(hào)初選基圓半徑r0/mm機(jī)架長(zhǎng)度lOA/mm擺桿長(zhǎng)度lAB/mm滾子半徑rr/mm推桿擺角許用壓力角許用最小曲率半徑amin12A156055102435700.3rrB207065142640700.3rrC22727568182845650.35rr要求：每組（每三人為一組，每人一題）至少打印出一份源程序，每人打印出原始數(shù)據(jù)；凸輪理論輪廓和實(shí)際輪廓的坐標(biāo)值；推程和回程的最大壓力角，以及出現(xiàn)最大壓力角時(shí)凸輪的相應(yīng)轉(zhuǎn)角；凸輪實(shí)際輪廓曲

3、線的最小曲率半徑，以及相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角；和最后說(shuō)確定的基圓半徑。計(jì)算點(diǎn)數(shù)N=72120。繪出凸輪的理論輪廓和實(shí)際輪廓（可用計(jì)算機(jī)繪圖）。二、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律及凸輪廓線方程：推程（正弦加速度）：s=h(/0)-sin(2/0)/(2) 回程（等加速段）：s=h-2h2/'02回程（等減速段）：s=2h('0-)2/'02凸輪理論廓線方程：x=lOAsin-lABsin(+0) y=lOAcos-lABcos(+0)式中，0為推桿的初始位置角，其值為: 0=arccos三、程序流程圖|>1？開(kāi)始讀入：r0，r0，rt，h或（），e或（lAB、lOA）1，2，3，4，1，2，

4、 amin，N計(jì)算：s0I=1計(jì)算：s，x，y，ds/d，dx/d，dy/d，x，y計(jì)算：r0= r0+r0r0= r0=r0是回程？|>2？選出1max及相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角1選出2max及相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角2計(jì)算：<0?|-rtamin？計(jì)算a選出|amin|及相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角aminI=I+1IN？打?。簒，y，x，y，amin，amin，1max，1max，2max，2max， r0， s結(jié)束四、源程序clear；r0=22;%初選的基圓半徑dr0=0.05;a=72;%機(jī)架長(zhǎng)度L=68;%擺桿長(zhǎng)度rr=18;%滾子半徑fai=28*pi/180;%推桿擺角PI=3.141592653

5、;alpha1=45;%許用壓力角1alpha2=65;%許用壓力角阿爾法2lambda=6.3;%許用最小曲率半徑N=120;%取用點(diǎn)的個(gè)數(shù)delta1=180*pi/180;%推程凸輪最大轉(zhuǎn)角delta2=70*pi/180; %遠(yuǎn)休凸輪最大轉(zhuǎn)角delta3=80*pi/180;%回程凸輪最大轉(zhuǎn)角delta4=30*pi/180;%近休凸輪最大轉(zhuǎn)角alphamax1=0;% 推程最大壓力角初值alphamax2=0; %回程最大壓力角初值roumin=100; %凸輪最小曲率半徑初值X=ones(1,121);Y=ones(1,121);XP=ones(1,121);YP=ones(1,1

6、21);FAI=ones(1,121);I=0;%初始化while(I<=N) F0=acos(a*a+L*L-r0*r0)/(2*a*L);delta=3*I*pi/180; if(delta<180*pi/180&delta>=0) %正弦推程 F0=acos(a*a+L*L-r0*r0)/(2*a*L); F=fai* (delta/delta1)-sin(2*pi*delta/delta1)/(2*pi); x=a*sin(delta)-L*sin(delta+F+F0); y= a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0); dF= fai*

7、(1/delta1-cos(2*pi*delta/delta1)/delta1); ddF=fai*2*pi*sin(2*pi*delta/delta1)/(delta1*delta1);dx=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0)*(1+dF);ddx=-a*sin (delta)+L* sin(delta+F+F0)*(1+dF)2-L*cos(delta+F+F0)*ddF; dy=-a*sin(delta)+L*sin(delta+F+F0)*(1+dF); ddy=-a*cos (delta)+L* cos(delta+F+F0)*(1+dF)2+ L*sin(

8、delta+F+F0)*ddF; stheta=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); ctheta=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); xp=x-rr*ctheta; yp=y-rr*stheta; alpha=atan(L*abs(dF)+(a*cos(F+F0)-L)/(a* sin(F+F0)*180/pi; alpha=abs(alpha); if (alpha>alphamax1) alphamax1=alpha; deltamax1=delta*180/pi; endendif(delta>=180*pi/180&delta<250*pi/

9、180)%遠(yuǎn)休 F0=acos(a*a+L*L-r0*r0)/(2*a*L);F=fai; x=a*sin(delta)-L*sin(delta+F+F0); y= a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0); dF=0;ddF=0; dx=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0)*(1+dF);ddx=-a*sin (delta)+L* sin(delta+F+F0)*(1+dF)2-L*cos(delta+F+F0)*ddF; dy=-a*sin(delta)+L*sin(delta+F+F0)*(1+dF); ddy=-a*cos (delta)+L

10、* cos(delta+F+F0)*(1+dF)2+ L*sin(delta+F+F0)*ddF; stheta=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); ctheta=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); xp=x-rr*ctheta; yp=y-rr*stheta; endif(delta>=250*pi/180&delta<290*pi/180)%等加速回程 F0=acos(a*a+L*L-r0*r0)/(2*a*L); F=fai-2*fai*(delta -250*pi/180)*(delta-250*pi/180)/(delta3*delta3); x

11、=a*sin(delta)-L*sin(delta+F+F0); y=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0); dF=-4*fai*(delta-250*pi/180)/(delta3*delta3); ddF=-4*fai/(delta3*delta3); dx=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0)*(1+dF);ddx=-a*sin (delta)+L* sin(delta+F+F0)*(1+dF)2-L*cos(delta+F+F0)*ddF; dy=-a*sin(delta)+L*sin(delta+F+F0)*(1+dF); ddy=-a

12、*cos (delta)+L* cos(delta+F+F0)*(1+dF)2+ L*sin(delta+F+F0)*ddF; stheta=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); ctheta=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); xp=x-rr*ctheta; yp=y-rr*stheta; alpha=atan(L*abs(dF) -(a*cos(F+F0)-L)/(a* sin(F+F0) *180/pi;alpha=abs(alpha); if (alpha>alphamax2) alphamax2=alpha; deltamax2=delta*180/pi; en

13、d end if(delta>=290*pi/180&delta<330*pi/180)%等減速回程 F0=acos(a*a+L*L-r0*r0)/(2*a*L);F=2*fai*(delta3-(delta-250*pi/180)*(delta3-(delta-250*pi/180)/(delta3*delta3); dF=-4*fai*(delta3-(delta-250*pi/180)/(delta3*delta3); ddF=4*fai/(delta3*delta3);x=a*sin(delta)-L*sin(delta+F+F0); y=a*cos(delta)-

14、L*cos(delta+F+F0); dx=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0)*(1+dF);ddx=-a*sin (delta)+L* sin(delta+F+F0)*(1+dF)2-L*cos(delta+F+F0)*ddF; dy=-a*sin(delta)+L*sin(delta+F+F0)*(1+dF); ddy=-a*cos (delta)+L* cos(delta+F+F0)*(1+dF)2+ L*sin(delta+F+F0)*ddF; stheta=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); ctheta=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy);

15、 xp=x-rr*ctheta; yp=y-rr*stheta;alpha=atan(L*abs(dF)-(a*cos(F+F0)-L)/(a*sin(F+F0)*180/pi;alpha=abs(alpha); if (alpha>alphamax2) alphamax2=alpha; deltamax2=delta*180/pi; end end if(delta>=330*pi/180&delta<=360*pi/180) %近休 F0=acos(a*a+L*L-r0*r0)/(2*a*L); F=0; x=a*sin(delta)-L*sin(delta+F+

16、F0); y=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0); dF=0;ddF=0; dx=a*cos(delta)-L*cos(delta+F+F0)*(1+dF);ddx=-a*sin (delta)+L* sin(delta+F+F0)*(1+dF)2-L*cos(delta+F+F0)*ddF; dy=-a*sin(delta)+L*sin(delta+F+F0)*(1+dF); ddy=-a*cos (delta)+L* cos(delta+F+F0)*(1+dF)2+ L*sin(delta+F+F0)*ddF; stheta=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy

17、); ctheta=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); xp=x-rr*ctheta; yp=y-rr*stheta; endif (alphamax1>alpha1)|(alphamax2>alpha2) %優(yōu)化條件 r0=r0+dr0; I=0; alphamax1=0;alphamax2=0; continue endrou=(dx2+dy2)(3/2)/(dx*ddy-dy*ddx); %計(jì)算曲率半徑if (rou<0)rou=-rou;if (rou-rr)<(0.35*rr) %優(yōu)化條件 r0=r0+dr0; I=0; alphamax1=0;al

18、phamax2=0; continue end if(rou<roumin) roumin=rou;deltamin=delta *180/pi; roumina=roumin-rr; endend X(I+1)=x; Y(I+1)=y; XP(I+1)=xp; YP(I+1)=yp; I=I+1;endfigure(1);axis equalhold ont=0:3:360;X_1=r0*cosd(t); %畫(huà)基圓Y_1=r0*sind(t);X_2=rr*cosd(t)+X(10); %畫(huà)滾子Y_2=rr*sind(t)+Y(10);plot(X_1,Y_1,'m-'

19、,X,Y,':',XP,YP,'k',X_2,Y_2,'c-');legend('基圓','理論輪廓','實(shí)際輪廓');plot(0,0,'ko'); %固定凸輪點(diǎn)plot(X(10),Y(10),'ko'); %固定滾子點(diǎn)title('凸輪輪廓曲線圖');xlabel('X/mm');ylabel('Y/mm');hold offdisp('推程最大壓力角：');alphamax1disp('推

20、程最大壓力角相應(yīng)轉(zhuǎn)角：');deltamax1disp('回程最大壓力角：');alphamax2disp('回程最大壓力角相應(yīng)轉(zhuǎn)角：');deltamax2disp('凸輪最小曲率半徑：');roumindisp('凸輪最小曲率半徑相應(yīng)轉(zhuǎn)角：');rouminadisp('最后確定的凸輪基圓半徑：');r0五、計(jì)算結(jié)果A組：推程最大壓力角：alphamax1 =34.9492推程最大壓力角相應(yīng)轉(zhuǎn)角：deltamax1 =45回程最大壓力角：alphamax2 =46.7626回程最大壓力角相應(yīng)轉(zhuǎn)角：deltamax2 = 255凸輪最小曲率半徑：roumin =15.0000凸輪最小曲率半徑相應(yīng)轉(zhuǎn)角：roumina =5.0000最后確定的凸輪基圓半徑：r0 =19.7000B組：推程最大壓力角：alphamax1 =24.2568推程最大壓力角相應(yīng)轉(zhuǎn)角：deltamax1 = 177.0000回程最大壓力角：alphamax2 = 51.9666回程最大壓力角相應(yīng)轉(zhuǎn)角：deltamax2 = 291.0000凸輪最小曲率半徑：roumin = 24.3000凸輪最小曲率半徑相應(yīng)轉(zhuǎn)角：roumina =6.3000最后確定的凸輪基圓半徑：r0 =32.8000C組：