凸轮大作业

凸轮机构设计

（题号：5-C ）

班级：05011302

姓名：李博 2013301170 同组者：何文俊 王鲁豫

目 录

一、题目及原始数据

二、推杆运动规律及凸轮廓线方程

三、计算程序

四、运行结果

五、结果处理

六、凸轮廓线图

七、心得体会

八、参考书

1．题目及原始数据

使用计算机辅助设计完成题目要求的摆动滚子推杆判刑凸轮机构的设计，已知数据如下表，凸轮沿逆时针方向运动。

表1 摆动推杆凸轮机构的推杆运动规律

题号 5—A，5—B，5—C 推程运动规律 等加速等减速运动 回程运动规律 余弦加速度运动 表2摆动推杆凸轮机构的推杆在近休、推程、远休及回程段的凸轮转角 题号 A B C 表3

题号 A B C 近休凸轮转角 推程凸轮转角 0～60 0～45 0-30

60-180 45-210 30-210 远休凸轮转角 回程凸轮转角 180-270 210-260 20-280 270-360 260-360 280-360 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数

滚子半径rr 推杆行程h +5 +10 +14 10 14 18 28 30 35 许用压力角 许用最小[?1]初选基圆半偏距e/mm 径r0/mm 15 20 22 [?2] 曲率半径rr 0.3 0.3 0.35 30 30 35 70 75 65

2．推杆运动规律及图轮廓线方程

推程阶段：等加速等减速运动（??为推程角）

?

s?2h?2??s?h?2h(????)2??2?????2??s?(?)?4h? ???2 ?s?(?)?4h????????2??0???????2????2?????回程阶段：五次多项式运动（?为回程角）

s?10h?3/?3/?450?15h?40?6h?5/?0（2）理论廓线方程

?

?x?lOAsin??lABsin(?????0)?y?l OAcos??lABcos(?????0)???sin??(dx/d?)/(dxd?)2?(dxd?)2 ??cos???(dy/d?)/(dxd?)2?(dxd?)2（3）工作廓线方程

??x'?x?rrcos??y'?y?rrsin?

3．计算程序

#include #include void main(){ double r0,or,rr,h,e,c1,c2,c3,c4,a,a11,a22,n,pi,pa,paa,NN,A1,A2,B1,B2,C1,C2; 量*/ double xz[90],yz[90],sz[90],x1z[90],y1z[90],n1,n2; double s0,s,x,y,y1,x1,dx,dxx,dy,dyy,ds,dss,sino,coso,p;

/*定义变 int N,i,j; r0=22;e=14;h=35;rr=18;c1=30;c2=180;c3=70;c4=80;a11=30;a22=70;or=1;pi=3.141592653;pa=6.3; /*给已知量赋值*/ N=90;A1=0;B1=0;C1=1000; for(; ;){ n=0; C1=1000; NN=180/pi; r0=r0+or; s0=sqrt(r0*r0-e*e); for(i=1,j=0;i<=N;i++,j++){ if(n<30){ /*近休阶段*/ s=0; ds=0; dss=0; a=atan(e/sqrt(r0*r0-e*e)); /*求压力角*/ if(a>a11/NN){ break; } else{ if(a>A1) A1=a; A2=n; } } else if(n>=30&&n<120){ /*等加速运动*/ n1=n-30;

s=2*h*n1*n1/(c2*c2); ds=4*h*n1*NN/(c2*c2); dss=4*h*NN*NN/(c2*c2);

a=atan(fabs(ds-e)/(sqrt(r0*r0-e*e)+s)); if(a>a11/NN){ break; }

else{ /*远休阶段*/ if(a>A1) A1=a; A2=n; } }

else if( n>=120&&n<210){ /*等减速运动*/

n1=210-n;

s=h-2*h*n1*n1/(c2*c2); ds=4*h*n1*NN/(c2*c2); dss=-4*h*NN*NN/(c2*c2);

a=atan(fabs(ds-e)/(sqrt(r0*r0-e*e)+s)); if(a>a11/NN){ break; }

else{ /*远休阶段*/ if(a>A1) A1=a; A2=n; } }

else if(n>=210&&n<280){ s=35;

ds=0;dss=0;

a=atan(fabs(ds-e)/(sqrt(r0*r0-e*e)+s)); if(a>a22/NN){ break; } else{ if(a>B1) B1=a; B2=n; } }

else if(n>=280&&n<360){ /*五次多项式运动*/ n2=n-280;

s=h-10*h*n2*n2*n2/(c4*c4*c4)+15*h*n2*n2*n2*n2/(c4*c4*c4*c4)-6*h*n2*n2*n2*n2*n2/(c4*c4*c4*c4*c4);

ds=-30*h*n2*n2*NN/(c4*c4*c4)+60*h*n2*n2*n2*NN/(c4*c4*c4*c4)-30*h*n2*n2*n2*n2*NN/(c4*c4*c4*c4*c4);

dss=-60*h*n2*NN*NN/(c4*c4*c4)+180*h*n2*n2*NN*NN/((c4*c4*c4*c4))-120*h*n2*n2*n2*NN*NN/((c4*c4*c4*c4*c4));

a=atan(fabs(ds-e)/(sqrt(r0*r0-e*e)+s)); if(a>a22/NN){ break; } else{ if(a>B1) B1=a; B2=n;

} }

dx=(ds-e)*sin(n/NN)+(s0+s)*cos(n/NN); dy=(ds-e)*cos(n/NN)-(s0+s)*sin(n/NN);

dxx=dss*sin(n/NN)+(ds-e)*cos(n/NN)+ds*cos(n/NN)-(s0+s)*sin(n/NN); dyy=dss*cos(n/NN)-(ds-e)*sin(n/NN)-ds*sin(n/NN)-(s0+s)*cos(n/NN); sino=dx/(sqrt(dx*dx+dy*dy)); coso=-dy/(sqrt(dx*dx+dy*dy)); x=(s0+s)*sin(n/NN)+e*cos(n/NN); y=(s0+s)*cos(n/NN)-e*sin(n/NN); x1=x-rr*coso;y1=y-rr*sino; sz[j]=s; yz[j]=y; xz[j]=x; x1z[j]=x1; y1z[j]=y1;

p=pow(dx*dx+dy*dy,1.5)/(dx*dyy-dy*dxx); /*求理论轮廓曲率半径*/ if(p<0){

paa=(fabs(p)-rr); if(paa

if(paa

if(i==91){break;} } for(j=0;j<90;j++){ printf(\第%d组数据 \ /*输出数据*/ printf(\ \printf(\

printf(\ }

printf(\

printf(\推程最大压力角(弧度)=%f,相应凸轮转角=%f\\n\printf(\回程最大压力角(弧度)=%f,相应凸轮转角=%f\\n\printf(\最小曲率半径=%f,相应凸轮转角=%f\\n\}

4.运行结果

S

第1组数

据 0

第2组

数据 0

第3组

数据 0

第4组

数据 0

第5组

数据 0

第6组

数据 0

第7组

数据 0

第8组

数据

0

第9组

数据

0.008642

第10

组数据

0.077778

第11

组数据

0.216049

第12

组数据 0.423457

第13

组数据

0.7

第14

组数据

1.045679

第15

组数据

1.460494

第16

组数据

1.944444

第17

组数据

2.497531

第18

组数据

3.119753

第19

组数据

3.811111

第204.571605

X 14 15.737491 17.398311 18.974368 20.457984 21.841931 23.119466 24.284365 25.335533 26.299849 27.188277 28.00705 28.761568 29.456258 30.094448 30.678256 31.2085 31.684626 32.10466 32.46517

Y

X1

Y1

25.39685 5.310345 9.633288 24.358394 5.969393 9.239391 23.201266 6.599359 8.80048 21.931104 7.197174 8.318695 20.554096 7.759925 7.796381 19.076951 8.28487

7.236085

17.506864 8.769453 6.640535 15.851486 9.211311 6.012633 14.12621 9.748039 5.124541 12.380413 10.382839 3.975128 10.621593 10.979141 2.794467 8.848357 11.538526 1.58284 7.058174 12.061974 0.340765 5.247496 12.549882 -0.93105 3.41191

13.002099 -2.231812

1.546292 13.417962 -3.560789 -0.355025 13.796323 -4.917491 -2.298066 14.135558 -6.301839 -4.289035 14.433567 -7.714306 -6.334115 14.687744 -9.156011

组数据

第21

组数据 5.401235

第22

组数据

6.3

第23

组数据

7.267901

第24

组数据

8.304938

第25

组数据

9.411111

第26

组数据

10.58642

第27

组数据

11.830864 第28

组数据

13.144444 第29

组数据

14.52716

第30

组数据 15.979012 第31

组数据

17.5

第32

组数据

19.020988 第33

组数据

20.47284

第34

组数据

21.855556 第35

组数据

23.169136 第36

组数据

24.41358

第37

组数据

25.588889 第38

组数据

26.695062 第39

组数据 27.732099 第40

组数据

28.7

第4129.598765 32.761267 32.98661 33.133446 33.192665 33.153881 33.005529

32.734986

32.328712

31.772406

31.051183

30.149762

28.995356

27.526548

25.747552

23.666012

21.292905

18.642428

15.731834

12.581264

9.213535

5.653912

-8.439277 14.894924 -10.628747 -10.610083 15.051314 -12.134933 -12.851488 15.152409 -13.677509 -15.167647 15.192901 -15.259765 -17.561729 15.166602 -16.885135 -20.035738 15.066376 -18.556958 -22.590339 14.8841

-20.278221

-25.224706 14.610656 -22.051302 -27.936372 14.235948 -23.877719 -30.721101 13.748971 -25.75789 -33.572781 13.137895 -27.690911 -36.444666 12.639292 -28.929403 -39.272351 11.966167 -30.223896 -42.022058 11.109419 -31.547086 -44.660664 10.063995 -32.871467 -47.15603 8.828669 -34.169776 -49.477323 7.405807 -35.415376 -51.595316 5.801134 -36.582615 -53.482679 4.023487 -37.647136 -55.114245 2.084561 -38.586156 -56.467256 -0.001352 -39.378722

组数据

第42

30.428395 1.929859

组数据

第43

31.188889 -1.92923

组数据

第44

31.880247 -5.892322

组数据

第45

32.502469 -9.927044

-57.521593 -2.217633 -40.005934 -58.259969 -4.545621 -40.451137 -58.668104 -6.964896 -40.700088 -58.73487 -9.45358 -40.741098 组数据

第46

组数据

33.055556 第47

组数据

33.539506 第48

组数据 33.954321 第49

组数据

34.3

第50

组数据

34.576543 第51

组数据

34.783951 第52

组数据

34.922222 第53

组数据 34.991358 第54

组数据 35

第55

组数据 35

第56

组数据 35

第57

组数据 35

第58

组数据 35

第59

组数据 35

第60

组数据 35

第61

组数据 35

第62 35

-14

-18.077089 -22.123839 -26.105739 -29.988571 -33.738743 -37.323613 -40.711813 -43.878128 -46.826616 -49.546969 -52.025935 -54.251435 -56.212628 -57.899959 -59.305207 -60.421525 -58.452406 -11.988639 -40.565136

-57.8162 -14.546185 -40.16591

-56.825146 -17.101791 -39.53992

-55.481567 -19.630796 -38.686475

-53.791203 -22.108612 -37.607685

-51.763172 -24.511029 -36.308422

-49.409902 -26.814511 -34.796252

-46.747021 -28.996479 -33.081336

-43.800564 -31.138951 -31.083907 -40.633085 -33.231402 -28.836044 -37.267645 -35.161953 -26.447696 -33.720641 -36.921198 -23.930497 -30.009353 -38.500567 -21.296711 -26.151863 -39.892365 -18.559169 -22.166964 -41.089811 -15.731209 -18.074069 -42.087072 -12.826608 -13.89312 -42.879289 -9.859518

组数据 第63

35

组数据 第64

35

组数据 第65

35

组数据 第66

35

-61.243477 -9.644484 -43.462603 -6.844392 -61.767056 -5.348862 -43.83417 -3.795922 -61.989712 -1.02718 -43.992183 -0.728958 -61.910361 3.299506 -43.93587 2.341557 组数据 第67

组数据 35

第68

组数据 35

第69

组数据 35

第70

组数据 35

第71

组数据

35

第72

组数据

34.959466 第73

组数据

34.7004

第74

组数据

34.068584 第75

组数据

32.9728

第76

组数据

31.376953 第77

组数据

29.2922

第78

组数据

26.769072 第79

组数据

23.8896

第80

组数据 20.759441 第81

组数据

17.5

第82

组数据

14.240559 第8311.1104

-61.529388 -60.848651 -59.871465 -58.602591 -57.048212 -55.176569 -52.829644 -49.890899 -46.325098 -42.167556 -37.510577 -32.488047 -27.259142 -21.992097 -16.848942 -11.972047 -7.473222

7.610117 -43.665505 5.400665 11.883652 -43.182407 8.43346 16.099291 -42.488928 11.425169 20.236496 -41.588448 14.361216 24.275111 -40.485353 17.227296

28.185654 -39.369544 19.575314

31.885863 -38.357496 21.182734

35.256718 -37.341461 22.35278

38.170687 -36.17354 23.306439

40.511257 -34.691867 24.137068

42.188255 -32.783378 24.820077

43.148699 -30.422834 25.267567

43.3831

-27.669815 25.387785

42.927274 -24.640231 25.123135

41.85992 -21.472557 24.463881

40.296331 -18.29899 23.444928

38.378774 -15.223797 22.132895

组数据

第84

8.230928

组数据

第85

5.7078

组数据

第86

3.623047

组数据

第87

2.0272

组数据

第88

0.931416

组数据

第89

0.2996

组数据

-3.426019 0.138235 3.230307 5.898571 8.220112 10.287498

36.264168 -12.307899 20.608108 34.109825 -9.558285 18.944816 32.058065 -6.922275 17.194517 30.220612 -4.293096 15.383836 28.663694 -1.553655 13.548355 27.394798 1.281854 11.809601

第90

0.040534 12.191474 26.352011 3.830548 10.411656

组数据

r0=29.000000

推程最大压力角(弧度)=0.503802,相应凸轮转角=204.000000 回程最大压力角(弧度)=1.004730,相应凸轮转角=352.000000 最小曲率半径=8.752447,相应凸轮转角=336.000000

5.计算结果

数据 推程最大（mm） 压力角rad 5—C 0.503802 204 对应回程最大对应角度 最小曲率半径 对应角度 基圆半径 角度 压力角rad 1.004730 352 8.75 336 29

6.凸轮廓线图

图1

7．心得体会

通过对凸轮机构大作业的学习，认真了解了凸轮机构的工作原理，加深了对知识的了解。掌握了已知推杆运动规律用解析法对凸轮轮廓曲线的进行设计的方法以及设计时应该注意的各个性能要求。 更重要的是我不仅对专业知识进行了更好的学习，认识到了学好专业知识的重要性，同时也锻炼了我其他方面的能力。例如编程能力，团队合作能力等等。对以后的学习起到了非常大的作用。

8. 参考书

[1] 孙恒,陈作模 .机械原理第七版. 北京:高等教育出版社,2005 [2] 葛文杰 主编 .机械原理作业集第二版. 北京:高等教育出版社,2001

[3] 甘勤涛 主编 .MATLAB 2012数学计算与工程分析从入门到精通. 北京:机械工业出版社,2012

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