r0=30;
dr0=0.05;
a=72;
L=68;
rr=18;
fai=28*pi/180;
PI=3.141592653; alpha1=45;
alpha2=65; lambda=6.3;
N=120;
delta1=180*pi/180; delta2=70*pi/180; delta3=80*pi/180; delta4=30*pi/180; alphamax1=0; alphamax2=0; roumin=100;
X=ones(1,121);
Y=ones(1,121); XP=ones(1,121); YP=ones(1,121);
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*(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(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;
end
end
if(delta>=180*pi/180&delta<250*pi/180)%远休
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* 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;
end
if(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=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*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;
end
end
if(delta>=290*pi/180&delta<330*pi/180)%等减速回程
F0=acos((a*a+L*L-r0*r0)/(2*a*L));
F=2*fai*(delta3-(delta-250*pi/180))*(delta3-(delta-250*pi/180))/(de lta3*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)-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);
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+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);
ctheta=-dy/sqrt(dx*dx+dy*dy);
xp=x-rr*ctheta;
yp=y-rr*stheta;
end
if (alphamax1>alpha1)||(alphamax2>alpha2) %优化条件
r0=r0+dr0;
I=0;
alphamax1=0;
alphamax2=0;
continue
end
rou=((dx^2+dy^2)^(3/2))/(dx*ddy-dy*ddx); %计算曲率半径
if (rou<0)
rou=-rou;
if ((rou-rr)<(0.35*rr)) %优化条件
r0=r0+dr0;
I=0;
alphamax1=0;
alphamax2=0;
continue
end
if(rou roumin=rou; deltamin=delta *180/pi; roumina=roumin-rr; end end X(I+1)=x; Y(I+1)=y; XP(I+1)=xp; YP(I+1)=yp; I=I+1; end figure(1); axis equal hold on t=0:360; X_1=r0*cosd(t); %画基圆Y_1=r0*sind(t); X_2=rr*cosd(t)+X(10); %画滚子 Y_2=rr*sind(t)+Y(10); plot(X_1,Y_1,'m--',X,Y,':',XP,YP,'k',X_2,Y_2,'c--'); legend('基圆','理论轮廓','实际轮廓'); plot(0,0,'ko'); %固定凸轮点 plot(X(10),Y(10),'ko'); %固定滚子点 title('凸轮轮廓曲线图'); xlabel('X/mm'); ylabel('Y/mm'); hold off disp('推程最大压力角：'); alphamax1 disp('推程最大压力角相应转角：'); deltamax1 disp('回程最大压力角：'); alphamax2 disp('回程最大压力角相应转角：'); deltamax2 disp('凸轮最小曲率半径：'); roumin disp('凸轮最小曲率半径相应转角：'); roumina disp('最后确定的凸轮基圆半径：'); r0 大作业（二） 凸轮机构设计 （题号：4-A） （一）题目及原始数据···············（二）推杆运动规律及凸轮廓线方程·········（三）程序框图········· （四）计算程序················· （五）程序计算结果及分析·············（六）凸轮机构图·················（七）心得体会··················（八）参考书··················· 一题目及原始数据 试用计算机辅助设计完成偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的设计 （1）推程运动规律为五次多项式运动规律，回程运动规律为余弦加速度运动规律； （2）打印出原始数据； （3）打印出理论轮廓和实际轮廓的坐标值； （4）打印出推程和回程的最大压力角，以及出现最大压力角时凸轮的相应转角；（5）打印出凸轮实际轮廓曲线的最小曲率半径，以及相应的凸轮转角； （6）打印最后所确定的凸轮的基圆半径。 表一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数 题号初选的 基圆半 径 R0/mm 偏距 E/mm 滚子 半径 Rr/m m 推杆行 程 h/mm 许用压力角许用最小曲率半径 [ρamin] [α1] [α2] 4-A 15 5 10 28 30°70?0.3Rr 计算点数：N=90 q1=60; 近休止角δ1 q2=180; 推程运动角δ2 q3=90; 远休止角δ3 q4=90; 回程运动角δ4 二推杆运动规律及凸轮廓线方程推杆运动规律： （1）近休阶段：0o≤δ<60 o s=0； ds/dδ=0; 2/δd 2 d=0; s （2）推程阶段：60o≤δ<180 o 五次多项式运动规律： Q1=Q-60; s=10*h*Q1*Q1*Q1/(q2*q2*q2)-15*h*Q1*Q1*Q1*Q1/(q2*q2*q2*q2)+6*h*Q1*Q1*Q 1*Q1*Q1/(q2*q2*q2*q2*q2); ds/dδ =30*h*Q1*Q1*QQ/(q2*q2*q2)-60*h*Q1*Q1*Q1*QQ/(q2*q2*q2*q2)+30*h*Q1*Q1*Q 1*Q1*QQ/(q2*q2*q2*q2*q2); 2/δd 2 d=60*h*Q1*QQ*QQ/(q2*q2*q2)-180*h*Q1*Q1*QQ*QQ/((q2*q2*q2*q2))+1 s 20*h*Q1*Q1*Q1*QQ*QQ/((q2*q2*q2*q2*q2)); （3）远休阶段：180o≤δ<270 o s=h=24; ds/dδ=0; 2/δd 2 d=0; s (4)回程阶段：270≤δ<360 Q2=Q-270; s=h*(1+cos(2*Q2/QQ))/2; ds/dδ=-h*sin(2*Q2/QQ); 2/δd 2 d=-2*h*cos(2*Q2/QQ); s 凸轮廓线方程： （1）理论廓线方程： s0=sqrt(r02-e2) x=(s0+s)sinδ+ecosδ y=(s0+s)cosδ-esinδ (2)实际廓线方程 先求x，y的一、二阶导数 dx=(ds/dδ-e)*sin(δ)+(s0+s)*cos(δ); 机械原理大作业－凸轮机构 专业：材料成型机控制工程学号：0284 姓名：朱富慧组号：11材卓一第2组 1.题目 （1）凸轮回转方向：顺时针 （2）从动件偏置方向：左偏置 （3）偏心距：15mm （4）基圆半径：45mm （5）从动件运动规律：先以余弦运动规律上升，再以等加速等减速运动规律下降。推程运动角150°，远休止角30°，回程运动角120°，近休止角60°。 （6）从动件行程20mm。 要求：编制程序每隔5°计算凸轮轮廓坐标并绘制凸轮轮廓曲线。 2.数学公式 记基圆半径为r0，偏心距为e，凸轮转向系数为m（顺时针时m=1，逆时针时m=-1)，从动件偏置方向系数为n（左偏置时n=1，右偏置时n=-1,无偏置时n=0)，推程运动角、远休止角、回程运动角、近休止角依次为p1、p2、p3、p4，从动件行程为h从动件位移为s。 则从动件位移曲线方程为 0 其中， 3.程序框图 N ③ Y N Y N 执行函数zuobiao （） 执行函数zuobiao （） p+5=>p p>=p 1+p 2&&p p p>=p 1&&p s 0 0=>p p>=0&&p 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 机械原理大作业二 课程名称： 机械原理 设计题目： 凸轮机构设计 一．设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构， 1.运动规律（等加速等减速运动） 推程 0450≤≤? 推程 009045≤≤? 2.运动规律（等加速等减速运动） 回程 00200160≤≤? 回程 00240200≤≤? 三．推杆位移、速度、加速度线图及凸轮s d ds -φ 线图 采用VB 编程，其源程序及图像如下： 1.位移： Private Sub Command1_Click() Timer1.Enabled = True '开启计时器 End Sub Private Sub Timer1_Timer() Static i As Single Dim s As Single, q As Single 'i作为静态变量，控制流程；s代表位移；q代表角度 Picture1.CurrentX = 0 Picture1.CurrentY = 0 i = i + 0.1 If i <= 45 Then q = i s = 240 * (q / 90) ^ 2 Picture1.PSet Step(q, -s), vbRed ElseIf i >= 45 And i <= 90 Then q = i s = 120 - 240 * ((90 - q) ^ 2) / (90 ^ 2) Picture1.PSet Step(q, -s), vbGreen ElseIf i >= 90 And i <= 150 Then q = i s = 120 Picture1.PSet Step(q, -s), vbBlack ElseIf i >= 150 And i <= 190 Then q = i s = 120 - 240 * (q - 150) ^ 2 / 6400 Picture1.PSet Step(q, -s), vbBlue ElseIf i >= 190 And i <= 230 Then Harbin Institute of Technology 机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计 姓名：李清蔚 学号：1140810304 班级：1408103 指导教师：林琳 一.设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表 1 表一：凸轮机构原始参数 升程（mm ) 升程 运动 角（o） 升程 运动 规律 升程 许用 压力 角（o） 回程 运动 角（o） 回程 运动 规律 回程 许用 压力 角（o） 远休 止角 （o） 近休 止角 （o） 40 90 等加 等减 速30 50 4-5-6- 7多 项式 60 100 120 二.凸轮推杆运动规律 （1）推程运动规律（等加速等减速运动） 推程F0=90° ①位移方程如下： ②速度方程如下： ③加速度方程如下： （2）回程运动规律（4-5-6-7多项式） 回程0 0240 190≤ ≤?，F0=90°，F s=100°，F0’=50°其中回程过程的位移方程，速度方程，加速度方程如下： 三.运动线图及凸轮s d ds -φ 线图 本题目采用Matlab 编程，写出凸轮每一段的运动方程，运用Matlab 模拟将凸轮的运动曲线以及凸轮形状表现出来。代码见报告的结尾。 1、程序流程框图 开始 输入凸轮推程回程的运动方程 输入凸轮基圆偏距等基本参数 输出ds,dv,da 图像 输出压力角、曲率半径图像 输出凸轮的构件形状 结束 2、运动规律ds图像如下： 速度规律dv图像如下： 加速度da规律如下图： 3.凸轮的基圆半径和偏距 以ds/dfψ-s图为基础，可分别作出三条限制线（推程许用压力角的切界限D t d t,回程许用压力角的限制线D t'd t'，起始点压力角许用线B0d'')，以这三条线可确定最小基圆半径及所对应的偏距e,在其下方选择一合适点，即可满足压力角的限制条件。 得图如下：得最小基圆对应的坐标位置O点坐标大约为（13，-50）经计算取偏距e=13mm，r0=51.67mm. 凸轮机构作业习题 9.设计凸轮廓线时，若减小凸轮的基圆半径，则凸轮压力角将（ A ）。 A．增大 B．减小 C．不变 D．不确定 10.直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角（B）。 11.A.永远等于0° B.等于常数 C.随凸轮转角而变化 D.肯定大于0°二．填充题（每空2分，共20分） 1.理论轮廓曲线相同而实际轮廓曲线不同的两个对心移动滚子从动件盘形凸轮 机构，其从动件的运动规律是相同的。（选填相同/不同）2.设计某移动从动件盘形凸轮机构，采用平底从动件可以保证凸轮 机构在运动过程中压力角保持不变。 3.图示凸轮机构的名称是偏置移动从动件盘型凸轮机构。 （填充题3图）（填充题4图） 4.在图示凸轮机构中，盘形凸轮的一段轮廓线为渐开线，且凸轮基圆与渐开线 基圆半径相同（半径r0=10 mm），偏置距离e=10 mm，当从动件尖端与渐开线轮廓段在图示位置接触时，其压力角α= 0 。 5.在凸轮机构中，当从动件选择等速运动规律时，会产生刚性冲击。 6.当凸轮机构的压力角过大时，机构易出现锁死现象。 7.在设计滚子移动从动件盘形凸轮机构时，若发生凸轮实际轮廓变尖现象，为 克服变尖现象，可采取的措施有__增大基圆半径___或____减小滚子半径___。 8.用作图法绘制凸轮廓线时，常采用的方法为有_____图解法__________。 9.凸轮机构中常用弹簧来保持凸轮和从动件紧密接触，弹簧在机构运动分析中 不是一个构件。（选填是/不是） 三、（本题10分）在图示偏置滚子移动从动件盘形凸轮机构中，在图中作出：（1）图示位置时推杆的压力角和位移；（2）凸轮从图示位置转过90°后，推杆的压力角和位移；（3）推杆的行程和所在位置的压力角。 机械原理课程设计 说明书 题目：双联凸轮写“C”机构 学院：xxxxxxxxxxxxxxxxx 班级：xxxxxxxxxxxxx 姓名：xxxxxxxxxxx 学号：xxxxxxxxxxxxx 指导教师：xxxxxxxxx 2015年1月23日 一．设计任务…………………………………………二．原始数据设计及设计要求………………………三．设计方案分析……………………………………四．设计内容…………………………………………五．设计小结…………………………………………六．参考文献………………………………………… 一．设计任务 设计能写出英文字母C的凸轮写字机构。且该机构由两凸轮连续回转的协调配合及相应的连杆，控制绘图部件画出英文字母C。 二．原始数据设计及设计要求 1. C字高60mm(y方向)。 2. C字宽45mm(x方向)。 3. 机构体积小，质量轻，工作可靠，启动或停顿时冲击小。 三．设计方案分析 1. 方案一：两对心直动尖顶推杆盘形凸轮写字机构。 尖顶推杆虽然构造简单，但易磨损，且启动或停顿时冲击大。 2. 方案二：两对心直动滚子推杆盘形凸轮写字机构。 滚子与凸轮间为滚动摩擦，磨损小，传动精度高，冲击小。 3. 方案选择：通过对上述两种方案分析比较，选用方案二。 四、设计内容 目标C曲线 通过作图工具，得到想要的C曲线如下图所示 该“C”曲线为一段半径是30mm的圆弧的一部分。由于双联凸轮机构的特性，作出的曲线应为封闭图形。所以要用一条线段将“C”的首尾相连，即得到如图所示的曲线。 数据处理 通过建立如图所示的坐标系，得到X的相对偏移量和X=X(Φ)和Y的相对偏移量和Y=Y(Φ)。并建立如下的表格。 机械原理大作业（二） 作业名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计 院系：机电工程学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师：丁刚陈明 设计时间： 哈尔滨工业大学机械设计 1.设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮机构，根据其原始参数设计该凸轮。 表一：凸轮机构原始参数 序号升程 （mm) 升程运动 角（o） 升程运动 规律 升程许用 压力角 （o） 回程运动 角（o） 回程运动 规律 回程许用 压力角 （o） 远休止角 （o） 近休止角 （o） 12 80 150 正弦加速 度30 100 正弦加速 度 60 60 50 2.凸轮推杆运动规律 (1)推杆升程运动方程 S=h[φ/Φ0-sin(2πφ/Φ0)] V=hω1/Φ0[1-cos(2πφ/Φ0)] a=2πhω12sin(2πφ/Φ0)/Φ02 式中： h=150，Φ0=5π/6，0<=φ<=Φ0，ω1=1（为方便计算） (2)推杆回程运动方程 S=h[1-T/Φ1+sin(2πT/Φ1)/2π] V= -hω1/Φ1[1-cos(2πT/Φ1)] a= -2πhω12sin(2πT/Φ1)/Φ12 式中： h=150，Φ1=5π/9，7π/6<=φ<=31π/18，T=φ-7π/6 3.运动线图及凸轮线图 运动线图： 用Matlab编程所得源程序如下： t=0:pi/500:2*pi; w1=1;h=150; leng=length(t); for m=1:leng; if t(m)<=5*pi/6 S(m) = h*(t(m)/(5*pi/6)-sin(2*pi*t(m)/(5*pi/6))/(2*pi)); v(m)=h*w1*(1-cos(2*pi*t(m)/(5*pi/6)))/(5*pi/6); a(m)=2*h*w1*w1*sin(2*pi*t(m)/(5*pi/6))/((5*pi/6)*(5*pi/6)); % 求退程位移，速度，加速度 elseif t(m)<=7*pi/6 S(m)=h; v(m)=0; a(m)=0; % 求远休止位移，速度，加速度 elseif t(m)<=31*pi/18 T(m)=t(m)-21*pi/18; S(m)=h*(1-T(m)/(5*pi/9)+sin(2*pi*T(m)/(5*pi/9))/(2*pi)); v(m)=-h/(5*pi/9)*(1-cos(2*pi*T(m)/(5*pi/9))); a(m)=-2*pi*h/(5*pi/9)^2*sin(2*pi*T(m)/(5*pi/9)); % 求回程位移，速度，加速度 机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮设计 院系：机电学院 班级： 1208103 完成者： xxxxxxx 学号： 11208103xx 指导教师：林琳 设计时间： 2014.5.2 工业大学 凸轮设计 一、设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮，其原始参数见表，据此设计该凸轮。 二、凸轮推杆升程、回程运动方程及其线图 1 、凸轮推杆升程运动方程(6 50π?≤≤) 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，650π= Φ带入正弦加速度运动规律的升程段方程式中得： ????? ???? ??-=512sin 215650?ππ?S ； ?? ??????? ??-=512cos 1601ππωv ； ?? ? ??=512sin 1442 1?πωa ； 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（ π?π≤≤6 5） mm h s 50==； 0==a v ； 3、凸轮推杆回程运动方程（914π?π≤≤） 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，95' 0π= Φ，6s π =Φ带入余弦加速度运动规律的回程段方程式中得： ?? ????-+=)(59cos 125π?s ； ()π?ω--=5 9sin 451v ； ()π?ω-=5 9cos 81-a 21； 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（π?π29 14≤≤） 0===a v s ； 5、凸轮推杆位移、速度、加速度线图 根据以上所列的运动方程，利用matlab 绘制出位移、速度、加速度线图。 ①位移线图 编程如下： %用t 代替转角 t=0:0.01:5*pi/6; s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5)); hold on plot(t,s); t=5*pi/6:0.01:pi; s=50; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5)); 第9章作业 9-1 何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击?试补全图示各段一、 一、一曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？ 答凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬问作用到构件上，使构件产生强烈的冲击；而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作用到构件上，使构件产生的冲击。 s-δ, v-δ, a-δ曲线见图。在图9-1中B，C处有刚性冲击，在0，A，D，E处有柔性冲击。 9—2何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象?它对凸轮机构的工作有何影响?如何加以避免? 题9-1图 答在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮的工作廓线出现尖点的现象称为变尖现象：凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象件为失真现象。变尖的工作廓线极易磨损，使推杆运动失真．使推杆运动规律达不到设计要求，因此应设法避免。变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径．减小滚子半径以及修改推杆的运动规律等方法来避免。 9—3力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定是否一样?为什么? 答力封闭与几何封闭凸轮机沟的许用压力角的确定是不一样的。因为在回程阶段-对于力封闭的凸轮饥构，由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力F，而是推杆所受的封闭力．其不存在自锁的同题，故允许采用较大的压力角。但为使推秆与凸轮之间的作用力不致过大。也需限定较大的许用压力角。而对于几何形状封闭的凸轮机构，则需要考虑自锁的问题。许用压力角相对就小一些。 9—4一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子？问是否可行?为什么? 答不可行。因为滚子半径增大后。凸轮的理论廓线改变了．推杆的运动规律也势必发生变化。 9—5一对心直动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力角稍偏大，拟采用推杆偏置的办法来改善，问是否可行?为什么? 答不可行。因为推杆偏置的大小、方向的改变会直接影响推杆的运动规律．而原凸轮机构推杆的运动规律应该是不允许擅自改动的。 9-6 在图示机构中，哪个是正偏置?哪个是负偏置?根据式(9-24说明偏置方向对凸轮机构压力角有何影响? 答由凸轮的回转中心作推杆轴线的垂线．得垂足点，若凸轮在垂足点的 速度沿推杆的推程方向．刚凸轮机构为正偏置．反之为负偏置。由此可知．在图 示机沟中，两个均为正偏置。由 机械原理大作业二 课程名称： _______ 设计题目： 凸轮机构设计 院 系： ------------------------- 班 级： _________________________ 设计者： ________________________ 学 号： _________________________ 指导教师： ______________________ 哈尔滨工业大学 Harbin I nstituteof Techndogy 设计题目 如右图所示直动从动件盘形凸轮机构，选择一组凸轮机构的原始参数, 据此设计该凸轮机构。 凸轮机构原始参数 二.凸轮推杆升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图 凸轮推杆升程运动方程：冷3唱—亦（中］ 156 12 .. v 」1 - cos()] 兀1 5 374.4 2 12 ? a 1si n( ) 兀 1 5 % t 表示转角， s 表示位移 t=0:0.01:5*pi/6; %升程阶段 s= [(6*t)/(5*pi)- 1/(2*pi)*si n(12*t/5)]*130; hold on plot(t,s); t= 5*pi/6:0.01:pi; %远休止阶段 s=130; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; %回程阶段 s=65*[1+cos(9*(t-pi)/5)]; hold on plot(t,s); t=14*pi/9:0.01:2*pi; %近休止阶段 s=0; hold on plot(t,s); grid on % t表示转角，令3 1=1 t=0:0.01:5*pi/6; %升程阶段v=156*1*[1-cos(12*t/5)]/pi hold on plot(t,v); t= 5*pi/6:0.01:pi; %远休止阶段 机械原理课程设计——凸轮机构设计（一） 目录 (1) ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（一）、题目及原始数据 (2) （二）、推杆运动规律及凸轮廓线方程 (3) （三）、计算程序方框图 (5) （四）、计算源程序 (6) （五）、程序计算结果及分析 (10) （六）、凸轮机构图 (15) （七）、心得体会 (16) （八）、参考书 (16) （一）、题目及原始数据 试用计算机辅助设计完成偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，凸轮以 1rad/s的角速度沿逆时针方向转动。要求： （1）、推程运动规律为等加速等减速运动，回程运动规律为五次多项式运动规律； （2）、打印出原始数据； （3）、打印出理论轮廓和实际轮廓的坐标值； （4）、打印出推程和回程的最大压力角，以及出现最大压力角时凸轮的相应转角； （5）、打印出凸轮实际轮廓曲线的最小曲率半径，以及相应的凸轮转角； （6）、打印出凸轮运动的位移； （7）、打印最后所确定的凸轮的基圆半径。 原始数据如下： r0=0.015; 初选的基圆半径r0 Deltar0=0.0005; 当许用压力角或许用最小曲率半径不满足时，r0以Δr0 为步长增加重新计算 rr=0.010; 滚子半径r r h=0.028; 推杆行程h e=0.005; 偏距e omega=1; 原动件凸轮运动角速度，逆时针ω delta1=pi/3; 近休止角δ1 delta2=2*pi/3; 推程运动角δ2 delta3=pi/2; 远休止角δ3 delta4=pi/2; 回程运动角δ4 alpha1=pi/6; 推程许用压力角[α1] alpha2=(70/180)*pi; 回程许用压力角[α2] rho0min=0.3*rr; 许用最小曲率半径ραmin （二）、推杆运动规律及凸轮廓线方程 推杆运动规律： （1）近休阶段：0o≤δ<60 o s=0 v=0 a=0 （2）推程阶段：60o≤δ<180 o 等加速运动规律：60o≤δ<120 o s=2h(δ-60o)2/(120 o)2 v=4hω(δ-60o)/(120 o)2 a=4hω2/(120 o)2 等减速运动规律：120o≤δ<180 o 机械原理大作业二 课程名称： 设计题目： 院系： 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 一、设计题目 图1 凸轮机构设计 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/。 65 90 等加等 减速 35 50 改进正 弦 70 100 120 二、凸轮推杆运动规律分析 1、升程运动规律（等加等减速）推程： 2、远休止运动规律 远休止： 3、回程运动规律（改进正弦加速度） 回程： 4、近休止运动规律 近休止： 三、编程及代码 1、位移、速度、加速度 t=0:0.01:pi/4; s=2*65*((2*t/pi).^2); hold on plot(t,s); t=pi/4:0.01:pi/2; s=65-2*65*(((pi/2-t)/(pi/2)).^2); hold on plot(t,s); t=pi/2:0.01:pi*19/18; s=65*ones(size(t)); hold on plot(t,s); t=19*pi/18:0.01:196.25*pi/180; s=65-65*((pi*(t-19*pi/18)/(5*pi/18))-sin(4*(pi*(t-19*pi/18)/(5*pi/18) ))/4)/(4+pi); hold on plot(t,s); t=196.25*pi/180:0.01:233.75*pi/180; s=65-65*(2+(pi*(t-19*pi/18)/(5*pi/18))-9*sin(pi/3+4*(pi*(t-19*pi/18)/ (15*pi/18)))/4)/(4+pi); hold on plot(t,s); t=233.75*pi/180:0.01:24*pi/18; s=65-65*(4+(pi*(t-19*pi/18)/(5*pi/18))-sin(4*(pi*(t-19*pi/18)/(5*pi/1 8)))/4)/(4+pi); hold on plot(t,s) 机械原理课程设计 说明书 设计题目：盘形凸轮写字机构D 工程机械xxxxxxxxxxxxxxxxx 设计者：xxxxxxxx 学号：xxxxxxxxxxx 指导教师：xxxxxxxxxxx 2015 年 1 月23 日一．设计任务 (1) 二．原始数据设计及设计要求 (1) 三．设计方案分析 (1) 四．设计容 (2) 五．设计小结 (6) 六．参考文献 (7) 一．设计任务 设计能写出英文字母D的凸轮写字机构。且该机构由两凸轮连续回转的协调配合及相应的连杆，控制绘图部件画出英文字母D。 二．原始数据设计及设计要求 1.D字高60mm(y方向)。 2.D字宽30mm(x方向)。 3.机构体积小，质量轻，工作可靠，启动或停顿时冲击小。 三．设计方案分析 1.方案一：两对心直动尖顶推杆盘形凸轮写字机构。 尖顶推杆虽然构造简单，但易磨损，且启动或 停顿时冲击大。 2.方案二：两对心直动滚子推杆盘形凸轮写字机构。 滚子与凸轮间为滚动摩擦，磨损小，传动精度 高，冲击小。 3.方案选择：通过对上述两种方案分析比较，选用方案二。取凸轮A的基圆半径R=50mm 凸轮A的理论廓线如图所示 取滚子半径r=3mm得凸轮A的实际廓线 取凸轮B的基圆半径r=50mm Φ /° 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Y/m m 50.0 53.3 56.7 60.0 63.3 66.7 70.0 73.3 76.7 80.0 83.3 86.7 90.0 Φ /° 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 Y/m m 93.3 96.7 100. 103. 3 106. 7 110. 109. 5 108. 5 105. 9 102. 9 99.3 95.0 90.3 目录 一、题目及原始数据 (2) 二、推杆运动规律及凸轮廓线方程 (4) 三、计算程序 (5) 四、计算结果及分析 (12) 五、凸轮机构图 (12) 六、体会及建议 (15) 七、参考书 (15) 一、题目及原始数据 试用计算机辅助设计完成偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的设计 表1 凸轮结构的推杆运动规律 表2 凸轮结构的推杆在近休、推程、远休及回程段的凸轮转角 表3 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数 （1）打印出原始数据； （2）打印出理论轮廓和实际轮廓的坐标值； （3）打印出推程和回程的最大压力角，以及出现最大压力角时凸轮的相应转角； （4）打印出凸轮实际轮廓曲线的最小曲率半径，以及相应的凸轮转角； （5）打印最后所确定的凸轮的基圆半径。 计算点数：100 πδ0δ 二、推杆运动规律及凸轮廓线方程 1、推杆运动规律 （1）近休阶段：0°≤δ< 60° 0=s 0/=δd ds 0/22=δd s d （2）推程阶段：60°≤δ<° 等加速段运动方程 s=2h （3）远休阶段：210°≤δ< 280° 30==h s 0/=δd ds 0/22=δd s d （4）回程阶段：280°≤δ< 360° 2、凸轮廓线方程 (1)理论廓线方程 2200e r s -= δδcos sin )(0e s s x ++= δδsin cos )(0e s s y -+= (2)工作廓线方程 x′=θcos r r x - y′=θsin r r y - 三、计算程序 #include 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：2010012447 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 00????δ ? α+-+= 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： AB OA AB OA l l r l l 2cos 2 0220++= ? 2、 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 δδ??=-++ 0cos cos()OA AB y l l δδ??=-++ 222 00arccos 2OA AB OA AB l l r l l ?+-= π? 15 2max = δ应分段计算 近休止阶段： 一、题目要求及机构运动简图 如图1所示直动从动件盘形凸轮机构。其原始参数见表1。 图一凸轮运动简图 表一凸轮原始参数 二、计算流程框图 凸轮机构分析 建立数学模型 位移方程 速度方程加速度方程 速度线图位移线图加速线图 ds/dΨ-s曲线 升程压力角回程压力角 确定轴向 及基圆半径压力角图 确定滚子半径实际轮廓理论轮廓轮廓图 结束 三、建立数学模型 1.从动件运动规律方程 首先，由于设计凸轮轮廓与凸轮角速度无关，所以不妨设凸轮运动角速度为w = 1rad/s。 （1）推程运动规律(0 < φ < 90°) s=h 2×[1?cos?(π φ0 ×φ）] v=πhw 2φ0×sin?(π φ0 ×φ） a=?π2?w2 2φ02×cos?(π φ0 ×φ） 式中：h=65mm，Φ0=π/2 （2）远休程运动规律(90°< φ < 190°) s?=?65mm v?=?0 a?=?0 （3）回程运动规律(190°< φ < 240°) s1?=?h?? h 4+π ?(π? (φ??φ0???φs) φ0′ ? sin(4?π?φ??φ0???φs φ0′ ) 4 )???? (190°< φ < 196.25°) s2?=?h?? h 4+π ?(2+π? (φ??φ0???φs) φ0′ ? 9?sin(π 3 +4?π?φ??φ0???φs 3?φ0′ ) 4 )??? (196.25°< φ < 233.75°) s3?=?h?? h 4+π ?(4+π? (φ??φ0???φs) φ0′ ? sin(4?π?φ??φ0???φs φ0′ ) 4 )??? (233.75°< φ < 240°) 回程运动中的速度和加速度为位移对时间t的倒数： v=ds dt a=dv dt （4）近休程运动规律(240°< φ < 360°) s?=?0 v?=?0 a?=?0 2.从动件位移、速度、加速度线图（1）位移线图 哈工大机械原理大作业凸轮设计 Harb inIn stituteofTech no logy 大作业设计说明书 课程名称：设计题目：院班学 级：机械原理凸轮机构设计1208103系：机械设计制造及其自动化 设计指导教师：设计时间： 林琳2019425 哈尔滨工业大学 一、运动分析题目 如图所示直动从动件盘形凸轮机构，其原始数据参数见表2-1,。从表2-1中选择一组凸轮机构原始参数，据此设计该凸轮机构。 二、凸轮运动规律 升程运动角（°）90 升程运动规律 生程许回程运用压力动角角（°） 等加等4080减速 回程运动规律 回程许远休用压力止角角（°） 余弦加7040速度 近休止角（°）150 升程（mm）150 1 、升程运动规律（0 /4）位移s=2h（速度v 2 /2 4*150*w ( /2)A24*150*w A2( /2)人2 加速度a 2 、升程运动规律(/4 /2) 位移s 150 2*150 ( /2 )A2 ( /2)A2 速度v 4*60*w ( /2 ) ( /2)A2 4*60*wA2( /2)A2 加速度a 3 、回程运动规律(/2 2 /2 2 ) 93 位移s 75*{1 cos [ (/2 2 )]} 94 9 速度v hw *sin*[ ( /2 2 )] 92*4 4 99 加速度a A2hw A2 cos[ ( /2 2 )] 94 2*(4 )A2 99 根据运动规律做出的曲线以及源代码如图所示 位移线图 速度线图 加速度线图 位移线图源代码 fl=pi/180;x0=0:fl:pi/4;x1=pi/4:fl:pi/2; x2=pi/2:fl:13*pi/18;x3=13*pi/18:fl:7*pi/6;x4=7*pi/6:fl:2*pi;s0=300*(2*x0/pi)A 2； s1=150-1200*(pi/2-x1).*(pi/2-x1)/(pi.*pi);s2=150+x2*0; s3=75*(1+cos(9/4*(x3-13*pi/18)));s4=x4*0; Plot(x0,s0,x1,s1,'b',x2,s2,'b',x3,s3,'b',x4,s4,'b')axis([070200])title(' 杆位移线图')xlabel(' 0 (rad)')ylabel('V(mm⑸')gridon 速度源代码fl=pi/180;x0=0:fl:pi/4;x1=pi/4:fl:pi/2; x2=pi/2:fl:13*pi/18;x3=13*pi/18: fl:7*pi/6;x4=7*pi/6:fl:2*pi;w=30; v0=600.*w.*x0/(pi/2)A2; v1=600.*w.*(pi/2-x1)/(pi/2)A2;v2=0*x2; v3=-150*30*pi/(2*4*pi/9).*si n(9/4*(x3-13*pi/18));v4=0*x4; Plot(x0,v0,'b',x1,v1,'b',x2,v2,'b',x3,v3,'b',x4,v4,'b')title(' 推杆速度')xlabel(' 0 (rad)')ylabel('v(mm/s')gridon 机械原理大作业一 课程名称：机械原理 设计题目：直从动件盘形凸轮机构设计 院系： 班级： 完成者： 学号： 指导教师： 设计时间： 哈尔滨工业大学 直动从动件盘形凸轮机构设计说明书（题目33）一、凸轮轮廓设计计算数学模型 行程（mm)升程运 动角 （o） 升程运 动规律 升程许 用压力 角（o） 回程运 动角 （o） 回程运 动规律 回程许 用压力 角（o） 远休止 角 （o） 近休止 角 （o） 55 70 3-4-5 多项式35 70 摆-直- 摆 70 100 120 位移方程： s=h*(10*(Φ/Φ0)^3-15*(Φ/Φ0)^4+6*(Φ/Φ0)^5), 0≤Φ≤Φ0 55, Φ0<Φ≤Φ0+Φs h-(h/(2*2.5))*(3.5*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02-sin(3.5*pi*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02)/pi), Φ0+Φs<Φ≤Φ0+Φs+Φ02/3.5 h-h/2.5*(3.5*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02-0.5), Φ0+Φs+Φ02/3.5<Φ≤Φ0+Φs+Φ02*2.5/3.5 h-h/5*(1.5+3.5*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02-sin(3.5*pi*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02-1.5*pi)/pi), Φ0+Φs+Φ02*2.5/3.5<Φ≤Φ0+Φs+Φ02 0, Φ>Φ0+Φs+Φ02 速度方程： v=h*w/Φ0*(30*(Φ/Φ0)^2-60*(Φ/Φ0)^3+30*(Φ/Φ0))^4), 0≤Φ≤Φ0 0, Φ0<Φ≤Φ0+Φs -h*3.5*w/5/Φ02*(1-cos(3.5*pi*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02)), Φ0+Φs<Φ≤Φ0+Φs+Φ02/3.5 -h*3.5*w/2.5/Φ02, Φ0+Φs+Φ02/3.5<Φ≤Φ0+Φs+Φ02*2.5/3.5 -h*3.5*w/5/Φ02*(1-cos(3.5*pi*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02-1.5*pi)), Φ0+Φs+Φ02*2.5/3.5<Φ≤Φ0+Φs+Φ02 0, Φ>Φ0+Φs+Φ02 加速度方程： a=h*w^2/Φ0^2*(60*(Φ/Φ0)-180*(Φ/Φ0)^2+120*(Φ/Φ0)^3), fa0≤Φ≤Φ0 0, Φ0<Φ≤Φ0+Φs -h*3.5*3.5*pi*w*w/5/Φ02^2*sin(3.5*pi*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02), Φ0+Φs<Φ≤Φ0+Φs+Φ02/3.5 0, Φ0+Φs+Φ02/3.5<Φ≤Φ0+Φs+Φ02*2.5/3.5 -h*3.5*3.5*pi*w*w/5/Φ02^2*sin(3.5*pi*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02-1.5*pi), Φ0+Φs+Φ02*2.5/3.5<Φ≤Φ0+Φs+Φ02 0, Φ>Φ0+Φs+Φ02 大作业（二）凸轮机构设计（题号：8）班级： 姓名、学号： 成绩： 完成日期： 目录 1.凸轮机构大作业题目 (2) 2.推杆运动规律及凸轮廓线方程 (3) 3.程序流程图 (3) 4.源程序…………………………………………………^5 5.计算结果 (14) 6.凸轮机构图 (16) 7.体会及建议 (19) 8.参考资料 (20) 一、凸轮机构大作业题目 试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，已知数据如下表所示，凸轮沿着逆时针方向做匀速转动。 表1 凸轮机构的推杆运动规律 表2 两种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：每组（每三人为一组，每人一题）至少打印出一份源程序，每人打印出原始数据；凸轮理论轮廓和实际轮廓的坐标值；推程和回程的最大压力角，以及出现最大压力角时凸轮的相应转角；凸轮实际轮廓曲线的最小曲率半径，以及相应的凸轮转角；和最后说确定的基圆半径。计算点数N=72~120。 绘出凸轮的理论轮廓和实际轮廓（可用计算机绘图）。 二、推杆运动规律及凸轮廓线方程： 推程（正弦加速度）：s=h[(δ/δ0)-sin(2πδ/δ0)/(2π)] 回程（等加速段）：s=h-2hδ2/δ'02 回程（等减速段）：s=2h(δ'0-δ)2/δ'02 凸轮理论廓线方程：x=l OA sinδ-l AB sin(δ+φ+φ0) y=l OA cosδ-l AB cos(δ+φ+φ0) 式中，φ0为推杆的初始位置角，其值为: φ0 四、源程序 clear； r0=22;%初选的基圆半径 dr0=0.05; a=72; %机架长度 L=68;%摆杆长度 rr=18;%滚子半径 fai=28*pi/180;%推杆摆角 PI=3.141592653; alpha1=45;%许用压力角α1 alpha2=65;%许用压力角阿尔法2 lambda=6.3;%许用最小曲率半径 N=120;%取用点的个数 delta1=180*pi/180;%推程凸轮最大转角 delta2=70*pi/180; %远休凸轮最大转角 delta3=80*pi/180;%回程凸轮最大转角 delta4=30*pi/180;%近休凸轮最大转角 alphamax1=0;% 推程最大压力角初值 alphamax2=0; %回程最大压力角初值 roumin=100; %凸轮最小曲率半径初值凸轮机构大作业___西工大机械原理要点
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