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
机械原理大作业说明书
课程名称：机械原理
设计题目：凸轮机构设计
院系：能源科学与工程
班级：1302403
设计者：闫昭琦
学号：1130240312
指导教师：陈照波焦映厚
设计时间：2015年6月
哈尔滨工业大学
一、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。
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：)]5
12sin(
2156[130s ϕ
ππϕ-= )
5
12sin(4.374)]5
12cos(1[156
v 211ϕπϕπωω=-=
a
clear;
clc;
hu=pi/180; %输入题目要求的参数 h=130; %从动件最大线位移 w1=10; %假设的凸轮 fi0=150*hu; %推程运动角 fis=100*hu; %远休止角 fi02=70*hu; %回程运动角 fis2=40*hu; %近休止角 %开始计算 %推程计算
xfi1=0:0.01:fi0; %凸轮转角 T1=xfi1/fi0;
s1=h*(10*T1.^3-15*T1.^4+6*T1.^5);
v1=30*h*w1*T1.^2.*(1-2*T1+T1.^2)/fi0;
a1=60*h*w1^2*T1.*(1-3*T1+2*T1.^2)/fi0^2; xfi2=(fi0+fis):0.01:(fi0+fis+fi02);
%远休程计算
xfi3=fi0:0.01:(fi0+fis);
s3=h*ones(1,length(xfi3));
v3=zeros(1,length(xfi3));
a3=zeros(1,length(xfi3));
%回程计算
T=xfi2-fi0-fis;
s2=h*(1-T/fi02+1/(2*pi)*sin(2*pi*T/fi02)); v2=-h*w1*(1-cos(2*pi*T/fi02))/fi02;
a2=-2^pi*h*w1^2*sin(2*pi*T/fi02)/fi02^2;
%近休程计算
xfi4=(2*pi-fis2):0.01:2*pi;
s4=zeros(1,length(xfi4));
v4=zeros(1,length(xfi4));
a4=zeros(1,length(xfi4));
% t表示转角，令ω1=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
v=0
hold on
plot(t,v);
t=pi:0.01:14*pi/9;
%回程阶段
v=-117*1*sin(9*(t-pi)/5) hold on
plot(t,v);
t=14*pi/9:0.01:2*pi;
%近休止阶段
v=0
hold on
t=0:0.001:5*pi/6;
a=374.4*sin(12*t/5)/pi;
hold on
plot(t,a);
t=5*pi/6:0.01:pi;
a=0;
hold on
plot(t,a);
t=pi:0.001:14*pi/9;
a=-210.6*cos(9*(t-pi)/5); hold on
plot(t,a);
t=14*pi/9:0.001:2*pi;
a=0;
hold on
三. 绘制凸轮机构的
s
d
ds
-
ϕ
线图
% t表示转角，x(横坐标)表示速度ds/dφ，y（纵坐标）表示位移s t=0:0.001:5*pi/6;
% 升程阶段
x= 156*1*(1-cos(12*t/5))/pi;
y= 130*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5));
hold on
plot(x,y,'-r');
t= 5*pi/6:0.01:pi;
%远休止阶段
x=0;
y=130;
hold on
plot(x,y,'-r');
t=pi:0.001:14*pi/9;
% 回程阶段
x=-117*1*sin(9*(t-pi)/5); y=65*(1+cos(9*(t-pi)/5)); hold on
plot(x,y,'-r');
t=14*pi/9:0.01:2*pi;
%近休止阶段
x=0;
y=0;
hold on
plot(x,y,'-r');
grid on
hold off
四.按许用压力角确定凸轮基圆半径和偏距
1. 求切点转角
（1）在图-4中，右侧曲线为升程阶段的类速度-位移图，作直线D t d t与其相切，且位移轴正方向呈夹角[α1]=300,则切点处的斜率与直线D t d t的斜率相等，因为k Dtdt=tan300,右侧曲线斜率可以表示为错误！未找到引用源。,所以，错误！未找到引用源。，通过编程求其角度。编码：
求得转角t =1.1123
进而求的切点坐标（x,y）=(93.8817, 45.8243)
（2）在图-4中，左侧曲线为回程阶段的类速度-位移图，作直线D’t d’t与其相切，且位移轴正方向呈夹角[α1]=600,则切点处的斜率与直线D’t d’t的斜率相等，因为k Dtdt=tan300
同理求得切点坐标（x,y）=( -110.0654, 42.3144)
2. 确定直线方程
直线D t d t：y =tan(pi/3)(x-93.8817)=45.8243;
直线D t’d t’: y =-tan(pi/3)(x+84.3144)+110.0654;
3. 绘图确定基圆半径和偏距
% 直线Dtdt
x=-125:1:150;
y= tan(pi/3)*(x-93.8798)+45.8243;
hold on
plot(x,y);
% 直线Dt’dt’
x=-125:1:150;
y=-tan(pi/6)*(x+110.0654)+34.3144;
hold on
plot(x,y);
%直线Dd
x=0:1:150;
