河北工程大學(xué)機械原理課程設(shè)計擺動從動件桿盤型凸輪機構(gòu)2

1、一、機械原理課程設(shè)計的目的：1、機械原理課程設(shè)計是一個重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于：進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)知識；2、培養(yǎng)學(xué)生運用理論知識獨立分析問題、解決問題的能力；3、使學(xué)生在機械的運動學(xué)和動力分析方面，初步建立一個完整的概念；4、進(jìn)一步提高學(xué)生計算和制圖能力，以及運用電子計算機的運算能力。二、機械原理課程設(shè)計的任務(wù)：、按給定條件綜合連桿機構(gòu)，確定連桿機構(gòu)各構(gòu)件的尺寸，以滿足不同的實際工作的要求；、設(shè)計凸輪輪廓曲線，繪制凸輪從動件位移曲線。三、課程設(shè)計采用方法：對于上面所提任務(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)一步提高學(xué)生繪圖能力，在某些方面，如凸輪設(shè)計中，圖解法

2、是解析法的出發(fā)點和基礎(chǔ)；但圖解法精度低，而解析法則可應(yīng)用計算機進(jìn)行運算，精度高，速度快。在本次課程設(shè)計中，可將兩種方法所得的結(jié)果加以對照。四、編寫說明書：、機構(gòu)運動簡圖及設(shè)計方案的確定，原始數(shù)據(jù)；機構(gòu)運動學(xué)綜合；、列出必要的計算公式，寫出圖解法的向量方程，寫出解析法的數(shù)學(xué)模型，計算流程和計算程序，打印結(jié)果；、分析討論。一、設(shè)計題目：擺動從動件桿盤型凸輪機構(gòu)二、設(shè)計要求1A的距離為160mm時針方向等速回轉(zhuǎn)，擺桿的運動規(guī)律如表：符號r從動桿運動規(guī)律推程回程數(shù)據(jù)281402012080503、設(shè)計要求：確定合適擺桿長度等加等減簡諧合理選擇滾子半徑r用反轉(zhuǎn)法繪制凸輪理論廓線和實際廓線，并標(biāo)注全部尺寸

3、（用A2圖紙）。將機構(gòu)簡圖、原始數(shù)據(jù)、尺寸綜合方法寫入說明書，并打印出結(jié)果。4、用解析法設(shè)計該凸輪輪廓,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）擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)壓力角ldd)l)在推程中，當(dāng)主從動件角速度方向不同時取“”號，相同時取“+”號。1、初始位置角和擺桿長度l的確定：=arcos(a+l-r)/2a*l擺動盤形凸輪機構(gòu)在推程運動時的許用壓力角為：=3545根據(jù)壓力角公式：ldd)l)注：當(dāng)主從動件角速度方向不同時取“-”號，相同時取“+”號。由此我們可以取到：l=150mm；此時擺桿的初始擺角：18.1952、滾子半徑r的選擇我們用表示凸輪工

4、作廓線的曲率半徑,用表示理論廓線的曲率半徑.所以有=r;p的最小值大于0，即使r；另一方面，滾子的尺寸還受其強度，結(jié)構(gòu)的限制，不能太小，通常我們?nèi)L子半徑；r=（0.10.5）*r在此，我們可以取r=0.2*r=10mm。一、凸輪機構(gòu)的運動說明：凸輪運動分為四個階段：140，擺桿上擺過28；第二階段（即遠(yuǎn)休止）凸輪轉(zhuǎn)過角度為20，擺桿靜止；第三階段（即回程段）從動件以簡諧規(guī)律運動，凸輪轉(zhuǎn)過角度為120擺桿下擺過28；第四階段（即近休止）凸輪轉(zhuǎn)過角度為80，擺桿靜止。二、機構(gòu)運動簡圖如下：原始數(shù)據(jù)：凸輪中心到擺桿中心A的距離為160mm，即a=160mm，凸輪以順時針方向等速回轉(zhuǎn)。擺桿形成角：=

5、28凸輪推程運動角：=140凸輪遠(yuǎn)休止角：=20凸輪回程運動角：=120凸輪近休止角：=80初始位置角：18.195擺桿長：l=150mm基圓半徑：r=50mm擺桿的運動規(guī)律：（1）第一個運動階段，推程段：擺桿推程運動是等加等減運動，根據(jù)多項式運動規(guī)律，推桿的多項式運動規(guī)律的一般表達(dá)式為=C+C+C+C式中為凸輪轉(zhuǎn)角；為擺桿位移；C、C、C、C為待定系數(shù)，可利用邊界條件來確定。運動規(guī)律是二項式運功規(guī)律，其表達(dá)式為=C+C+Cv=d/dt=C+2Ca=dv/dt=2C由式可見，為了保證凸輪機構(gòu)運動的平穩(wěn)性，通常應(yīng)使推桿先作加速運動。設(shè)在加速段和減速段凸輪機構(gòu)的運動角及推桿的行程各占一半（即各為/

6、2及/2）。這時，推程加速段的邊界條件為在始點處=0，=0，v=0在終點處=/2，=/2，將其代入，可求得C=0,C=0,C=2/(速推程段的運動方程為),且=28，故擺桿等加=2/()v=4/()a=4/()式中，變化范圍為070。推程減速段的邊界條件為在始點處=/2,=/2,在終點處=,=,將其代入，可求得C=-,C=4/,C=-2/(故擺桿等減速推程段的運動方程為),且=28，=-2(-)/()v=4(-)/()a=-4/()式中的變化范圍為70140。(2)第二階段是遠(yuǎn)休止,故擺桿運動方程為=0，的變化范圍為140160(3)第三階段，回程段：簡諧運動規(guī)律，其擺桿回程時的運動方程為=1

7、+cos(/)/2，式中的變化范圍為0120。第四階段是近休止,故擺桿運動方程為=0，的變化范圍為280360。取計算間隔為10計算各分點的位移值，其結(jié)果如表：凸輪運動角（）0.010.020.030.0擺桿轉(zhuǎn)角（）0.0000000.2857141.1428572.57142940.04.57142950.07.14285760.010.28571470.014.00000080.017.71428690.020.857143100.023.428571110.025.428571120.026.857143130.027.714286140.028.000000150.028.000000

8、160.028.000000170.027.522962180.026.124356190.023.899495200.021.000000210.017.623467220.014.000000230.010.376533240.07.000000250.04.100505260.01.875644270.00.477038280.00.000000290.00.000000300.00.000000310.00.000000320.00.000000330.00.000000335.00.000000340.00.000000350.00.000000360.00.000000一、計算擺桿

9、的角位移并對凸輪轉(zhuǎn)角求導(dǎo)：1、在第一階段當(dāng)擺桿以等加等減運動規(guī)律上擺28，設(shè)在加速段和減速方程為：=2()/()d/d=4/()，變化范圍070。擺桿推程減速段的運動方程為：=2(-)/()d/d=4（-）/()，=70140。228=1+cos(/)/2d/d=-sin(/)/(2)，=二、計算凸輪的理論廓線和工作廓線：凸輪理論廓線的直角坐標(biāo)如下：x=asinlsin(+)y=acoslcos(+)為擺桿的初始位置角，其值為：=arccos(a+l-r)/(2al)角的倒數(shù)為dx/d=acos-lcos(+)1+4/()dy/d=-asin+lsin(+)1+4/（）其擺桿減速推程段坐標(biāo)值對

10、角的倒數(shù)為dx/d=acos-lcos(+)1+4（-）/()dy/d=-asin+lsin(+)1+4（-）/()在第二階段（遠(yuǎn)休止）時=+=140160,=28；第三階段按簡諧運動規(guī)律=+，=0120,坐標(biāo)值對角的倒數(shù)為dx/d=acos-lcos(+)(1-sin(/)/(2)dy/d=asin+lsin(+)(1-sin(/)/(2)則sin=(dx/d)/(dx/d)+(dy/d)cos=(dy/d)/(dx/d)+(dy/d)凸輪工作廓線的直角坐標(biāo)x=xrcosy=yrsin在第四階段（近休止）時=+=280360,=0。坐標(biāo)值對角的倒數(shù)為dx/d=acos-lcos(+)dy/d

11、=-asin+lsin(+)驗證：根據(jù)尖底（滾子）擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)壓力角:ldd)l)在推程中，當(dāng)主從動件角速度方向不同時取“-”號，相同時取“+”號驗證結(jié)果：壓力角均在合理范圍之內(nèi)，該凸輪合格。lhda=0a=0選擇推程子程序計dYda=0dY調(diào)用子程序計,FILE=/*/*/*/*/*/*/*/*/*/);運行結(jié)果：初始角：f=18.195這是我們的第一次做課程設(shè)計，雖然有些茫然，但在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的互相幫助下還是按時完成了設(shè)計。,在這次課程設(shè)計中，充分利用了所學(xué)的機械原理知識，根據(jù)設(shè)計要求和運動分析，選用合理的分析方案，從而設(shè)計出比較合理的機構(gòu)來。這次課程設(shè)計，不僅讓我們把自己所

12、學(xué)的知識運用到實際生活中去，設(shè)計一些對社會有用的機構(gòu)，也讓我們深刻體會到團體合作的重要性，因為在以后的學(xué)習(xí)和工作中，但靠我們自己個人的力量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須積聚大家的智慧，才能創(chuàng)造出令人滿意的產(chǎn)品來。創(chuàng)新也是一個國家、一個社會、一個企業(yè)必不可少的，設(shè)計中的創(chuàng)新需要高度和豐富的創(chuàng)造性思維，沒有創(chuàng)造性的構(gòu)思，就沒有產(chǎn)品的創(chuàng)新，產(chǎn)品也就不具有市場競爭性。在設(shè)計過程中，雖然我們的創(chuàng)新是膚淺的，但我們在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足，分析和解決問題的方法與能力不夠強.還有在整個過程中我發(fā)現(xiàn)像我們這些學(xué)生最最缺少的是說我覺得做這種類型的作業(yè)對我們的幫助還是很大的它需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來從中暴露出自身的不足以待改進(jìn)。（十一）參考文獻(xiàn)孫桓，陳作模.機械原理第七版.北京：高等教育出版社，張傳敏，張恩光，戰(zhàn)欣.