大作业2凸轮机构设计

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y

课程设计说明书

课程名称：机械原理

设计题目：凸轮机构

院系：实验学院

班级：0936105

设计者：许士海

学号：6090810532

指导教师：林林

设计时间：2011年5月3日至7日

哈尔滨工业大学

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y

课程设计说明书（论文）

课程名称：机械原理

设计题目：连杆机构运动分析

院系：实验学院

班级：0936005班

设计者：许士海

学号：6090810532

指导教师：林琳

设计时间：4月25日-4月30日

哈尔滨工业大学

1.设计题目

第32题：

升程/mm 升程运

动角/。

升程运

动规律

升程许

用压力

角/。

回程运

动角/。

回程运

动规律

回城许

用压力

角/。

远休止

角/。

近休止

角/。

150 120 余弦加

速度35 90 正弦加

速度

65 55 95

2.运动方程式及运动线图

本实验假设凸轮逆时针旋转。

（1）确定凸轮机构推杆升程、回程运动方程，并绘制推杆位移、速度、加速度线图。（设定角速度为ω= 2π/3.）

升程：（ 0 <φ< 2π/3）

由公式：s=h/2[1-cosπφΦ0];

v =πhω/(2Φ0)sin(πφΦ0);

a = π2h ω2/(2Φ0) cos(πφΦ0).

由此得：

s = 75*(1 - cos(1.5*φ));

v=0.225/2 * ω * sin(1.5 *φ);

a = 0.675/4 *φ^2 .* cos(1.5*φ);

回程：（ 35*π/36 <φ< 53*π/36）

由公式 s = h[1 – T/Φ'0 + 1/2πsin(2πT/Φ'0)];

v = - hω/Φ'0[1 –cos(2πT/Φ'0)];

a = -2πhω2/Φ'02 sin(2πT/Φ'0) ; T = φ–(Φ0- Φs)

得到

s= 0.150*(53/18 - 2*φ/π + 1/(2*π)*sin (4*φ- 35* π/9));

v = -0.300/π * ω* (1 - cos(4*φ- 35*π/9));

a = -1.200 *φ^2/π*sin(4*φ- 35* π/9);

由上述公式通过编程得到位移、速度、加速度曲线如下：（编程见附录）

1. 凸轮机构的s d ds -ϕ线图及基圆半径和偏距的确定

凸轮机构的s d ds -ϕ

线图如下图所示（代码详见附录）：

确定凸轮基圆半径与偏距：见下页：

= 142mm，偏距e = 20mm。

基圆半径为r

2.滚子半径的确定及凸轮理论廓线和实际廓线的绘制

得到的理论轮廓曲线为：

求其最小曲率半径rmin = 90.0051

= 10mm。

这里取半径为 r

r

程序代码见附录

3.凸轮轮廓绘制

得到的外包络轮廓，得到图线为：

得到的内包络线图为：

这里取内包络线图。此即为凸轮的工作轮廓曲线。

附录

1.求位移、速度、加速度的程序（matlab）

w = 2*pi/3

x = 0:(pi/100):(2*pi/3);

s1 = 75*(1 - cos(1.5*x));

v1=0.225/2 * w * sin(1.5 * x);

a1 = 0.675/4 * x.^2 .* cos(1.5*x);

y = (2*pi/3):(pi/100):(35*pi/36);

s2 = 150;

v2=0;

a2 = 0;

z = (35*pi/36 ):(pi/100):(53*pi/36);

s3 = 0.150*(53/18 - 2*z/pi + 1/(2*pi).*sin (4*z - 35* pi/9)); v3 = -0.300/pi * w .* (1 - cos(4*z - 35* pi/9));

a3 = -1.200 * z.^2/pi .*sin(4*z - 35* pi/9);

c = (53*pi/36):(pi/100):( 2*pi);

s4 = 0;

v4 = 0;

a4 = 0;

plot(x,s1,'b',y,s2,'b',z,s3,'b',c,s4,'b')

plot(x,v1,'g',y,v2,'g',z,v3,'g ',c,v4,'g')

plot(x,a1,'r',y,a2,'r',z,a3,'r ',c,a4,'r')

xlabel('转角/rad')

ylabel('位移/(m/s)')

title('位移与转角曲线')

2.绘制凸轮机构dφ/ds – s线图

x = 0:(pi/100):(2*pi/3);

s1 = 75*(1 - cos(1.5*x));

news1 = 75*1.5*sin(1.5*x);

y = (2*pi/3):(pi/100):(35*pi/36);

s2 = 150;

news2 = 0;