凸轮机构大作业 (修复的)

凸轮机构设计摆动滚子推杆盘形凸轮机构（题号：7-A）班级：机制学号：**********姓名：同组其他人员（2010012444）完成日期：2011年11月19日1、题目及原始数据及其要求凸轮机构大作业题目利用计算机辅助设计完成下列摆动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，设计已知数据如下表所示，机构中凸轮沿着逆时针方向做匀速转动。

表1 凸轮机构的从动件运动规律表2 凸轮机构的推杆在近休、推程、远休及回程阶段的凸轮转角表3 摆动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数要求：每两人一组，每组中至少打印出一份源程序。

每人都要打印：原始数据；凸轮理论轮廓曲线和实际轮廓曲线的坐标值；推程和回程的最大压力角，以及出现最大压力角时凸轮相应的转角，凸轮实际轮廓曲线的最小曲率半径，以及相应的凸轮转角；凸轮的基圆半径。

整个设计过程所选取的计算点数N=72~120。

利用计算机绘出凸轮的理论轮廓曲线和实际轮廓曲线。

凸轮大作业的内容和要求凸轮大作业应计算正确、完整，文字简明通顺，撰写整齐清晰，并按照以下内容及顺序编写：1、题目及原始数据；2、推杆的运动规律及凸轮廓线方程；3、计算程序；4、计算结果及分析；5、凸轮机构图（包括推杆及凸轮理论和实际廓线，并标出有关尺寸及计算结果；6、体会及建议；7、参考书；8、计算程序框图。

最后作出封面和封底左侧为装订线装订成册。

注：滚子摆动推杆盘形凸轮机构的压力角α计算公式为：)sin(])cos([tan 00ϕϕϕϕδϕα+-+=OA AB OA AB L l l d d l且当摆动推杆的角速度ω2与ω1异向时，上式方括号前取减号；当ω2与ω1同向时，取加号。

φ0为推杆初位角，可有以下公式计算获得：ABOA AB OA l l r l l 2cos 20220++=ϕ2、 摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程理论轮廓： 理论轮廓坐标：0sin sin()OA AB x l l δδϕϕ=-++0cos cos()OA AB y l l δδϕϕ=-++22200arccos 2OA AB OA ABl l r l l ϕ+-=πϕ152max=δ应分段计算 近休止阶段：]3,0[03101πϕπδδ===推程阶段：余弦加速度运动]3/2,0[2/)]/cos(1[3/22022max02ππϕπδδδϕδ=-==远休止阶段：]2/,0[2/3max03πϕπδϕδ===回程阶段：正弦加速度运动]2/,0[2/4max04πϕπδϕδ===推程段的压力角和回程段的压力角：00[cos()]arctansin()AB OA AB OA d l l l d L ϕϕϕδαϕϕ+-=+（参考课本167例9-1）取计算间隔为5度，将以上各值代入式（a ）计算理论轮廓曲线上各点的坐标值。

注意：1012010230102034==+=++=δδδδδδδδδδδδδδ+++在近休止阶段在推程阶段在远休止阶段在回程阶段求工作轮廓坐标0'sin sin()cos OA AB t x l l r δδϕϕθ=-++-0'cos cos()sin OA AB t y l l r δδϕϕθ=-++-其中：sin (/)/dx d θδ=cos (/)/dy d θδ=-近休止阶段：]3/,0[1πδ=110110/cos cos()(1/)/sin sin()(1/)OA AB OA AB dx d l l d d dy d l l d d δδδϕϕϕδδδδϕϕϕδ=-+++=-++++/0d d ϕϕδ==推程阶段：]3/2,0[2πδ=)/1)(3/sin()3/sin(/)/1)(3/cos(-)/3cos(/0222AB2l d d l l dd d d ldd AB OAyOAx δϕππϕππϕδδϕδϕδδϕδδ++++++-=+++++=max 202[1cos(/)]/2ϕϕπδδ=-max 20202/sin(/)/(2)d d ϕδπϕπδδδ=-远休止阶段：]2/,0[3πδ=)/1)(sin()sin(/)/1)(03cos()cos(/0333dd l l d ddd l ldd AB OA yAB OAxδϕδδϕδϕδδϕϕδδϕππππ++++++-=++-+=++max ϕϕ=/0d d ϕδ=回程阶段：]2/,0[4πδ=)/1)(2/3sin()2/3sin(/)/1)(2/3cos()2/3cos(/04444d d l l dd d d l ld d AB OA yAB OAx δϕδδϕδϕδδϕδδϕππϕππ++++++-=++++-+=max 404404[1(/)sin(2/)/(2)]ϕϕδδπδδπ=-+max 04max 40404//cos(2/)/d d ϕδϕδϕπδδδ=-+3、计算机程序#include <stdio.h> #include <math.h> #define PI 3.1415926 int main() {double r0=40,rt=9,l1=72,l2=65,s,s0=0*PI,s1=PI/6,s2=7*PI/6,s3=4*PI/3; doublea[80],p[80],Pmin=30,q,q0,q1,m1=0,m2=0,o1,o2,x,y,x1,y1,dx,dy,ddx,ddy,dq,ddq; int n,z,k,j,g,u,t;for(n=0;n<73; n++) {s=(PI/36)*n;q0 = acos((l1*l1+l2*l2-r0*r0)/(2*l1*l2));/*初位角*/ q1=7*PI/45;if(s<s1&&s>=s0)/*近休止*/ {q=0;x=l1*sin(s)-l2*sin(s+q+q0); y=l1*cos(s)-l2*cos(s+q+q0); dq=0;dx=l1*cos(s)-l2*cos(s+q+q0)*(1+dq); dy=-l1*sin(s)+l2*sin(s+q+q0)*(1+dq); o1=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); o2=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy);x1=l1*sin(s)-l2*sin(s+q+q0)-rt*o2; y1=l1*cos(s)-l2*cos(s+q+q0)-rt*o1; ddq=0;ddx=-l1*sin(s)+l2*sin(s+q+q0)*(1+dq)*(1+dq)-l2*cos(s+q+q0)*ddq; ddy=-l1*cos(s)+l2*cos(s+q+q0)*(1+dq)*(1+dq)+l2*sin(s+q+q0)*ddq; a[n]=0;p[n]=(pow((dx*dx+dy*dy),3/2))/(dx*ddy-dy*ddx); }else if(s1<=s&&s<=s2)/*推程*/{q=q1*(1-cos(PI*(s-s1)/PI))/2;x=l1*sin(s)-l2*sin(s+q+q0);y=l1*cos(s)-l2*cos(s+q+q0);dq=-PI*sin(PI*(s-s1)/PI)/(2*PI);dx=l1*cos(s)-l2*cos(s+q+q0)*(1+dq);dy=-l1*sin(s)+l2*sin(s+q+q0)*(1+dq);o1=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy);o2=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy);x1=l1*sin(s)-l2*sin(s+q+q0)-rt*o2;y1=l1*cos(s)-l2*cos(s+q+q0)-rt*o1;ddq=-PI*PI*q1*cos(PI*(s-s1)/PI)/(2*PI*PI);ddx=-l1*sin(s)+l2*sin(s+q+q0)*(1+dq)*(1+dq)-l2*cos(s+q+q0)*ddq;ddy=-l1*cos(s)+l2*cos(s+q+q0)*(1+dq)*(1+dq)+l2*sin(s+q+q0)*ddq;a[n]=atan((l2*fabs(dq)-(l1*cos(q0+q)-l2))/(l1*sin(q0+q)));p[n]=(pow((dx*dx+dy*dy),3/2))/(dx*ddy-dy*ddx);}else if(s2<s&&s<=s3)/*远休止*/{q=q1;x=l1*sin(s)-l2*sin(s+q+q0);y=l1*cos(s)-l2*cos(s+q+q0);dq=0;dx=l1*cos(s)-l2*cos(s+q+q0)*(1+dq);dy=-l1*sin(s)+l2*sin(s+q+q0)*(1+dq);o1=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy);o2=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy);x1=l1*sin(s)-l2*sin(s+q+q0)-rt*o2;y1=l1*cos(s)-l2*cos(s+q+q0)-rt*o1;ddq=0;ddx=-l1*sin(s)+l2*sin(s+q+q0)*(1+dq)*(1+dq)-l2*cos(s+q+q0)*ddq;ddy=-l1*cos(s)+l2*cos(s+q+q0)*(1+dq)*(1+dq)+l2*sin(s+q+q0)*ddq;a[n]=0;p[n]=(pow((dx*dx+dy*dy),3/2))/(dx*ddy-dy*ddx);}else/*回程*/{q=q1*(1-(s-s1-s2)/(2*PI/3)+sin(2*PI*(s-s1-s2)/(2*PI/3))/(2*PI));x=l1*sin(s)-l2*sin(s+q+q0);y=l1*cos(s)-l2*cos(s+q+q0);dq=-q1/(2*PI/3)+cos(2*PI*(s-s1-s2)/(2*PI/3))/(2*PI/3);dx=l1*cos(s)-l2*cos(s+q+q0)*(1+dq);dy=-l1*sin(s)+l2*sin(s+q+q0)*(1+dq);o1=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy);o2=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy);x1=l1*sin(s)-l2*sin(s+q+q0)-rt*o2;y1=l1*cos(s)-l2*cos(s+q+q0)-rt*o1;ddq=-2*PI*q1*sin(2*PI*(s-s3)/(2*PI/3))/((2*PI/3)*(2*PI/3));ddx=-l1*sin(s)+l2*sin(s+q+q0)*(1+dq)*(1+dq)-l2*cos(s+q+q0)*ddq;ddy=-l1*cos(s)+l2*cos(s+q+q0)*(1+dq)*(1+dq)+l2*sin(s+q+q0)*ddq;a[n]=atan((l2*fabs(dq)+(l1*cos(q0+q)-l2))/(l1*sin(q0+q)));p[n]=(pow((dx*dx+dy*dy),3/2))/(dx*ddy-dy*ddx);}printf("%7.3lf ",s*180/PI);printf("%7.3lf ",x);printf("%7.3lf ",y);printf("%7.3lf ",x1);printf("%7.3lf ",y1);printf("\n");}for(n=6;n<=42;n++){if(a[n]>m1){m1=a[n];j=n;g=5*j;}}printf("推程段最大压力角: ");printf("%7.3lf ",180*m1/PI);printf("凸轮转过的相应转角: ");printf("%d ",g);printf("\n");for(n=48;n<=72;n++){if(a[n]>m2){m2=a[n];k=n;u=5*k;}}printf("回程段最大压力角: ");printf("%7.3lf ",m2*180/PI);printf("凸轮转过的相应转角: ");printf("%d ",u);printf("\n");for(n=0;n<73;n++){if(p[n]<Pmin){Pmin=p[n];z=n;t=5*z;}}printf("凸轮实际轮廓曲线最小曲率半径: ");printf("%7.3lf",Pmin);printf("凸轮转过的相应转角: ");printf("%d ",t);printf("\n");printf("凸轮基圆半径:40\n");return 0;}4、计算结果及其分析推程段最大压力角: 43.903 凸轮转过的相应转角: 145回程段最大压力角: 42.032 凸轮转过的相应转角: 310凸轮实际轮廓曲线最小曲率半径: -3.795凸轮转过的相应转角: 345凸轮基圆半径:405、凸轮机构图有机构运动曲线来看，机构运动时摆动滚子运动拐角大而不稳定，不合适于正常工作载荷。