牛头刨床凸轮机构设计

机械原理课程设计设计题目：牛头刨床凸轮机构设计目录1．设计任务及要求------------------------------ 2．数学模型的建立------------------------------ 3．程序框图--------------------------------------- 4．程序清单及运行结果------------------------ 5．设计总结--------------------------------------- 6．参考文献--------------------------------------1设计任务与要求已知摆杆为等加速等减速运动规律，其推程运动角φ=70，远休止角φs =10，回程运动角φ΄=70，摆杆长度l 09D =135,最大摆角φmax =15，许用压力角[α]=38，凸轮与曲线共轴。

要求：（1） 计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图（用方格纸绘制），也可做动态显示。

（2） 确定凸轮的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮的实际廓线，并按比例绘出机构运动简图。

（3） 编写计算说明书。

2数学模型（1） 推程等加速区当2/0ϕδ≤≤时，22max /21ϕδϕ=m （角位移），2max /4ϕδϕω=（角速度） 2max /4ϕϕε=（角加速度）（2） 推程等减速区当ϕδϕ≤<2/时，22max max /)(21ϕδϕϕϕ--=m （角位移）2max /)(4ϕδϕϕω-=（角速度），2max /4ϕϕε-=（角加速度）（3） 远休止区当s ϕϕδϕ+≤<时 max 1ϕ=m （角位移），0=ω （角速度）0=ε（角加速度）（4） 回程等加速区当2/ϕϕϕδϕϕ'++≤<+s s 时，22max max /)(21ϕϕϕδϕϕ'---=s m （角位移） 2max /)(4ϕϕϕδϕω'---=s （角速度），2max /4ϕϕε'-=（角加速度）（5） 回程等减速区当ϕϕϕδϕϕϕ'++≤<'++s s 2/时，22max /)(21ϕδϕϕϕϕ'-'++=s m （角位移）2max /)(4ϕδϕϕϕϕω'-'++-=s （角速度），2max /4ϕϕε'=（角加速度）（6） 近休止区01=m （角位移），0=ω（角速度） 0=ε（角加速度）一、如图选取xOy 坐标系，B1点为凸轮轮廓线起始点。

开始时推杆轮子中心处于B1点处，当凸轮转过角度时，摆动推杆角位移为，由反转法作图可看出，此时滚子中心应处于B 点,其直角坐标为： ()()00cos cos sin sin ϕϕδδϕϕδδ++-=++-=l a y l a x因为实际轮廓线与理论轮廓线为等距离，即法向距离处处相等，都为滚半径rT.故将理论廓线上的点沿其法向向内测移动距离rT 即得实际廓线上的点B(x1,y1).由高等数学知，理论廓线B 点处法线nn 的斜率应为 ()()θθδδθcos /sin ////=-==d dy d dx dy dx tg根据上式有：()()()()δϕϕϕδδδδϕϕϕδδδd d l a d dy d d l a d dx /1sin sin //1cos cos /00++++-=+++-=可得 ()()()()()()2222////cos ////sin δδδθδδδθd dy d dx d dy d dy d dx d dx +-=+=实际轮廓线上对应的点B(x,y)的坐标为θθsin 1cos 1T T r y y r x x ==此即为凸轮工作的实际廓线方程，式中“-”用于内等距线，“+” 于外等距线。

3程序框图4程序清单及运行结果#include<math.h>#include<dos.h>#include<graphics.h>#include<conio.h>#include<stdio.h>#define l 135.0#define Aa 38#define r_b 50#define rr 7.5#define K (3.1415926/180)#define dt 0.25float Q_max,Q_t,Q_s,Q_h;float Q_a;double L,pr;float e[1500],f[1500],g[1500];void Cal(float Q,double Q_Q[3]){Q_max=15,Q_t=70,Q_s=10,Q_h=70;if(Q>=0&&Q<=Q_t/2){Q_Q[0]=K*(2*Q_max*Q*Q/(Q_t*Q_t));Q_Q[1]=4*Q_max*Q/(Q_t*Q_t);Q_Q[2]=4*Q_max/(Q_t*Q_t);}if(Q>Q_t/2&&Q<=Q_t){Q_Q[0]=K*(Q_max-2*Q_max*(Q-Q_t)*(Q-Q_t)/(Q_t*Q_t)); Q_Q[1]=4*Q_max*(Q_t-Q)/(Q_t*Q_t);Q_Q[2]=-4*Q_max/(Q_t*Q_t);}if(Q>Q_t&&Q<=Q_t+Q_s){Q_Q[0]=K*Q_max;Q_Q[2]=0;}if(Q>Q_t+Q_s&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h/2){Q_Q[0]=K*(Q_max-2*Q_max*(Q-Q_t-Q_s)*(Q-Q_t-Q_s)/(Q_h*Q_h)); Q_Q[1]=-4*Q_max*(Q-Q_t-Q_s)/(Q_h*Q_h);Q_Q[2]=-4*Q_max/(Q_h*Q_h);}if(Q>Q_t+Q_s+Q_h/2&&Q<=Q_t+Q_s+Q_h){Q_Q[0]=K*(2*Q_max*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)/(Q_h*Q_ h));Q_Q[1]=-4*Q_max*(Q_h-Q+Q_t+Q_s)/(Q_h*Q_h);Q_Q[2]=4*Q_max/(Q_h*Q_h);}if(Q>Q_t+Q_s+Q_h&&Q<=360){Q_Q[0]=K*0;Q_Q[1]=0;}}void Draw(float Q_m){float tt,x,y,x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,dx,dy;double QQ[3];circle(240,240,3);circle(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240*K) ,3);moveto(240,240);lineto(240+20*cos(240*K),240-20*sin(240*K));lineto(260+20*cos(240*K),240-20*sin(240*K));lineto(240,240);moveto(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240* K));lineto(240+L*sin(50*K)+20*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-20*sin(240* K));lineto(255+L*sin(50*K)+20*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-20*sin(240* K));lineto(240+L*sin(50*K)+4*cos(240*K),240+L*cos(50*K)-4*sin(240*K) );for(tt=0;tt<=720;tt=tt+2){Cal(tt,QQ);x1=L*cos(tt*K)-l*cos(Q_a+QQ[0]-tt*K);y1=l*sin(Q_a+QQ[0]-tt*K)+L*sin(tt*K);x2=x1*cos(Q_m*K+40*K)+y1*sin(Q_m*K+40*K); y2=-x1*sin(Q_m*K+40*K)+y1*cos(Q_m*K+40*K); putpixel(x2+240,240-y2,2);dx=(QQ[1]-1)*l*sin(Q_a+QQ[0]-tt*K)-L*sin(tt*K); dy=(QQ[1]-1)*l*cos(Q_a+QQ[0]-tt*K)+L*cos(tt*K); x3=x1-rr*dy/sqrt(dx*dx+dy*dy);y3=y1+rr*dx/sqrt(dx*dx+dy*dy);x4=x3*cos(Q_m*K+40*K)+y3*sin(Q_m*K+40*K); y4=-x3*sin(Q_m*K+40*K)+y3*cos(Q_m*K+40*K); putpixel(x4+240,240-y4,YELLOW);}}void Curvel(){int t;float y1,y2,y3,a=0;for(t=0;t<=360/dt;t++){delay(300);a=t*dt;if((a>=0)&&(a<=Q_t/2)){y1=(2*Q_max*pow(a,2)/pow(Q_t,2))*10;y2=(4*Q_max*(dt*K)*a/pow(Q_t,2))*pow(10,4.8);y3=(4*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_t,2))*pow(10,8.5);putpixel(100+a,300-y1,1);putpixel(100+a,300-y2,2);putpixel(100+a,300-y3,4);line(100+Q_t/2,300-y3,100+Q_t/2,300);}if((a>Q_t/2)&&(a<=Q_t)){y1=(Q_max-2*Q_max*pow((Q_t-a),2)/pow(Q_t,2))*10;y2=(4*Q_max*(dt*K)*(Q_t-a)/pow(Q_t,2))*pow(10,4.8);y3=((-4)*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_t,2))*pow(10,8.5); putpixel(100+a,300-y1,1);putpixel(100+a,300-y2,2);putpixel(100+a,300-y3,4);line(100+Q_t,300-y3,100+Q_t,300);line(100+Q_t/2,300,100+Q_t/2,300-y3);}if((a>Q_t)&&(a<=Q_t+Q_s)){y1=Q_max*10;y2=0;y3=0;putpixel(100+a,300-y1,1);putpixel(100+a,300-y2,2);putpixel(100+a,300-y3,4);line((100+Q_t+Q_s),300,(100+Q_t+Q_s),300-y3);}if((a>Q_t+Q_s)&&(a<=Q_t+Q_s+Q_h/2)){y1=(Q_max-2*Q_max*pow((a-Q_t-Q_s),2)/pow(Q_h,2))*10;y2=((-4)*Q_max*(dt*K)*(a-Q_t-Q_s)/pow(Q_h,2))*pow(10,4.8); y3=((-4)*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_h,2))*pow(10,8.5); putpixel(100+a,300-y1,1);putpixel(100+a,300-y2,2);putpixel(100+a,300-y3,4);line((100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300,(100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300-y3); line((100+Q_t+Q_s),300,(100+Q_t+Q_s),300-y3);}if((a>Q_t+Q_s+Q_h/2)&&(a<=Q_t+Q_s+Q_h)){y1=(2*Q_max*pow((Q_h-a+Q_t+Q_s),2)/pow(Q_h,2))*10;y2=((-4)*Q_max*(dt*K)*(Q_h-a+Q_t+Q_s)/pow(Q_h,2))*pow(10,4.8); y3=(4*Q_max*pow((dt*K),2)/pow(Q_h,2))*pow(10,8.5);putpixel(100+a,300-y1,1);putpixel(100+a,300-y2,2);putpixel(100+a,300-y3,4);line((100+Q_t+Q_s+Q_h),300-y3,(100+Q_t+Q_s+Q_h),300);line((100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300,(100+Q_t+Q_s+Q_h/2),300-y3);}if((a>Q_t+Q_s+Q_h)&&(a<=360)){y1=0;y2=0;y3=0;putpixel(100+a,300,1);putpixel(100+a,300,2);putpixel(100+a,300,4);}e[t]=y1;f[t]=y2;g[t]=y3;}}main(){int gd=DETECT,gm;int i,t,choice,x_1,y_1,flag=1;double QQ1[3],aa;FILE *f1;if((f1=fopen("liliangliang.txt","w"))==NULL) {printf("liliangliang.txt cannot open!\n");exit(0);}initgraph(&gd,&gm," ");cleardevice();for(t=0;!kbhit();t++){for(;t>360;)t-=360;if(flag==1)for(L=l-r_b+70;L<l+r_b;L+=2){Q_a=acos((L*L+l*l-r_b*r_b)/(2.0*L*l));Cal(t,QQ1);aa=atan(l*(1-QQ1[1]-L*cos(Q_a-QQ1[0]))/(L*sin(Q_a+QQ1[0])));/*压力角*/pr=(pow((L*L+l*l*(1+QQ1[1])*(1+QQ1[1])-2.0*L*l*(1+QQ1[1]*cos(Q _a+QQ1[0]))),3.0/2))/*曲率半径*//((1+QQ1[1])*(2+QQ1[1])*L*l*cos(Q_a+QQ1[0])+QQ1[2]*L*l*sin(Q _a+QQ1[0])-L*L-l*l*pow((1+QQ1[1]),3));if(aa<=Aa&&pr>rr)flag=0;break;}if(flag==0)Cal(t,QQ1);Draw(t);cleardevice();x_1=240+L*sin(50*K)-l*cos(Q_a+QQ1[0]+40*K);y_1=240+L*cos(50*K)-l*sin(Q_a+QQ1[0]+40*K);circle(x_1,y_1,rr);line(240+L*sin(50*K),240+L*cos(50*K),x_1,y_1);moveto(240+L*sin(50*K),240+L*cos(50*K));lineto(240+L*sin(50*K)+l*cos(Q_a+QQ1[0]+40*K),480+2*L*cos(50*K )-y_1);lineto(140+L+l*cos(Q_a+QQ1[0])*2,480+2*L*cos(50*K)-y_1);delay(1);}getch();cleardevice();line(100,80,100,445);line(70,300,530,300);line(100,80,98,90);line(100,80,102,90);line(520,298,530,300);line(520,302,530,300);setcolor(2);outtextxy(300,150,"The analysis of the worm gear's movement");printf("\n\n\n\n\n Q(w,a)");printf("\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\t\t\t\t\t\t\t\tt");Curvel();getch();printf("\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n");for(i=0;i<=1440;i=i+20){delay(1000);printf("%d %f %f %f\n",i/4,e[i],f[i],g[i]); fprintf(f1,"%d %f %f %f\n",i/4,e[i],f[i],g[i]); }getch();fclose(f1);closegraph();}运行结果角度10倍角位移104.8倍角速度108.5倍角加速度175-360 0.00000000 0.0000000 0.00000005设计总结这次课上我遇到了许多困难的问题，虽然这些问题我自己不好解决但是在同学的帮助下还是解决了这些问题。