单缸四冲程柴油机凸轮机构设计

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1、目录目录1，设计任务及要求，设计任务及要求12，设计思想及数学模型的建立，设计思想及数学模型的建立23，程序框图，程序框图64，程序清单及运行结果，程序清单及运行结果75，总结，总结186，参考文献，参考文献18一、设计任务及要求一、设计任务及要求机械原理课程设计任务书（六）机械原理课程设计任务书（六）姓名XXX专业机械电子工程班级机电 XX-X学号XX一、设计题目一、设计题目：单缸四冲程柴油机凸轮机构设计二、系统简图二、系统简图：A冲程带轮B( S )3O413zz12O1s(S)1Dn12Dhnsd s2d2三、工作条件三、工作条件已知：从动件冲程为20hmm，推程的许用压力角 30o，回

2、程的许用压力角 75o，推程运动角50o，远休止角10os，回程运动角50o，从动件的运动规律。四、四、要求：1） 计算从动件位移和速度。 绘制线图 （坐标纸或计算机绘制） 。2）用计算机语言按照许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸，选滚子半径，画凸轮的实际轮廓曲线，并按比例绘出机构运动简图（A2 图纸） 。3）编写出计算说明书。指导教师：YYYYY开始日期： XX 年 XX 月 XX 日完成日期： XX 年 XX 月 XX 日。二、设计过程及数学模型的建立二、设计过程及数学模型的建立21、设计思想1）首先，任取一个基圆半径 r0，计算出位移 s、速度 v、加速度 a,画出位移 s、速度 v、 加

3、速度 a 随旋转角变化的曲线图；其次，把圆周分为 72 等份，算出静态时的凸轮理论和实际轮廓线各点坐标值，将其分别放入 x、y、xx、yy数组中；然后，再利用坐标旋转（x=x*cos+y*sin；y=x*sin-y*cos） ，从而模拟出凸轮的运动。22 基圆半径选择因为基圆半径 r035mm，所以选基圆半径 r0=40mm。23 数学模型推程时：等加速：05/36222hs ，24hv ，22h4=a等减速：5/365/18222hhs，2)(4hv，224ha远休止：s=h，v=0，a=0回程时：等加速：05/36222-hhs ，24 hv，24ha等减速：5/365/18222hs，2

4、4hv，224ha近休止：s=0，v=0，a=0如图所示，已 知 从 动件 运 动 规律 为s=s（） ，基圆 半 径 为r0，滚子半径为 Rt， 偏心距为 e，设计盘行凸轮机构。如图，选取 xOy 坐标系，B0 点为凸轮轮廓线起点。开始时滚子中心处于 B0 点处，当凸轮转过角度时，推杆位移为 s。由反转法作图可看出，此时滚子中心处于 B 点，其坐标为x=(r0+s)sin,y=(r0+s)cos（1）即凸轮的理论轮廓线方程。因为实际轮廓线与理论轮廓线为等距线，即法向距离处处相等，都为滚子半径 Rt。故将理论轮廓线上的点沿法向内侧移动距离 Rt，即得实际轮廓线上的点 B（x，y） 。由高等数学

5、知，理论轮廓线 B点处法线 nn 的斜率（与切线斜率互为负倒数）应为cossintanddyddxdydx（2）根据（1）式子有 cossrsinddsddxo（3） sinsrcosddsddy0(3)可得22ddyddxddxsin （4） ddxddy22ddycos（4）实际轮廓线上对应点 B(x,y)的坐标为 COSrxxT（5） sinryyT三、程序框图凸轮工作一周时凸轮工作一周时，从从 0 到到 2变化变化，每一个每一个对应一个轮廓上对应一个轮廓上的点的点，所以有无穷多点所以有无穷多点，计算机编程时不能都计算出来计算机编程时不能都计算出来，只能计算出只能计算出有 限 多 个 点

6、 ， 首 先 应 将有 限 多 个 点 ， 首 先 应 将 0 到到 2 离 散 为离 散 为 N 个 点 ，个 点 ， i=2 /N,(I=0,1,2，N-1)，N 越大，则精度越高。越大，则精度越高。输入从动件运动规律输入从动件运动规律 s=s（）输入精度控制数输入精度控制数 N输入基圆半径输入基圆半径 r0，滚子半径，滚子半径 Rt,偏置距偏置距 e作循环，作循环，for(I=0;j=N-1;j+)求求 B(x,y)坐标，注意到坐标，注意到i=2/N,(I=0,1,2，N-1)手算手算 ds/d表达式，并带入（表达式，并带入（4）式）式求求 B(x,y)存储计算结果存储计算结果输出计算结

7、果输出计算结果建立坐标轴建立坐标轴绘制凸轮轮廓曲线绘制凸轮轮廓曲线四、程序清单及运行结果四、程序清单及运行结果#include#include#include#include#include#define p 3.1415926#define h 20#define r0 40.0#define rt 10.0int plot(s,x,y,xx,yy)float s75,x75,y75,xx75,yy75; int i,j,n=73,gd=DETECT,gmode=0,linestyle,k;float dt;initgraph(&gd,&gmode,c:tc);for(k=0

8、;k3;k+) for(j=0;jn;j+) delay(1000);dt=1.0/36.0*p*j;cleardevice();setlinestyle(2,4,1);line(200,250,400,250);line(300,150,300,350);setlinestyle(0,4,1);setcolor(4);circle(2*(x0)+300,2*(-y0)+250-2*sj,2*10);line(2*(x0)+300,150,2*(x0)+300,40*(-y0)+25040*sj);setcolor(1);setcolor(11);circle(300,250,2*40);mo

9、veto(2*(xx0*cos(dt)+yy0*sin(-dt)+300,2*(-(yy0*cos(dt)-xx0*sin(-dt)+250);setcolor(4);for(i=0;in;i+)lineto(2*(xxi*cos(dt)+yyi*sin(dt)+300,2*(yyi*cos(dt)-xxi*sin(-dt)+250);moveto(2*(x0*cos(dt)+y0*sin(-dt)+300,2*(-(y0*cos(dt)-x0*sin(-dt)+250);setcolor(5);for(i=0;in;i+)lineto(2*(xi*cos(dt)+yi*sin(-dt)+30

10、0,2*(-(yi*cos(dt)-xi*sin(-dt)+250);moveto(2*(x0*cos(dt)+y0*sin(-dt)+300,2*(-(y0*cos(dt)-x0*sin(-dt)+250);getch();main() int gd=DETECT,gm;int i,j,mm;floats75,t1,x75,y75,dx75,dy75,xx75,yy75,si75,co75,v75,a75,w=0.5;initgraph (&gd,&gm,);t1=0.0;for(i=0;i6;i+) si=2*h*t1*t1/(5*p/18)*(5*p/18);xi=(r0

11、+si)*sin(t1);yi=(r0+si)*cos(t1);dxi=(4*h*t1/(5*p/18)*(5*p/18)*sin(t1)+(r0+si)*cos(t1);dyi=(4*h*t1/(5*p/18)*(5*p/18)*cos(t1)-(r0+si)*sin(t1);sii=dxi/sqrt(dxi*dxi+dyi*dyi);coi=-dyi/sqrt(dxi*dxi+dyi*dyi);xxi=xi-rt*coi;yyi=-(yi-rt*sii);vi=4*h*w*t1/(5*p/18)*(5*p/18);ai=4*h*w*w/(5*p/18)*(5*p/18);t1=t1+1.0

12、/36.0*p;for(i=6;i11;i+) si=h-2*h*(5*p/18-t1)*(5*p/18-t1)/(5*p/18)*(5*p/18);xi=(r0+si)*sin(t1);yi=(r0+si)*cos(t1);dxi=(4*h*(5*p/18-t1)/(5*p/18)*(5*p/18)*sin(t1)+(r0+si)*cos(t1);dyi=(4*h*(5*p/18-t1)/(5*p/18)*(5*p/18)*cos(t1)-(r0+si)*sin(t1);sii=dxi/sqrt(dxi*dxi+dyi*dyi);coi=-dyi/sqrt(dxi*dxi+dyi*dyi);

13、xxi=xi-rt*coi;yyi=-(yi-rt*sii);vi=4*h*w*(5*p/18-t1)/(5*p/18)*(5*p/18);ai=-4*h*w*w/(5*p/18)*(5*p/18);t1=t1+1.0/36.0*p;for(i=11;i13;i+) si=h;xi=(r0+si)*sin(t1);yi=(r0+si)*cos(t1);dxi=(r0+si)*cos(t1);dyi=-(r0+si)*sin(t1);sii=dxi/sqrt(dxi*dxi+dyi*dyi);coi=-dyi/sqrt(dxi*dxi+dyi*dyi);xxi=xi-rt*coi;yyi=-(y

14、i-rt*sii);vi=0;ai=0;t1=t1+1.0/36.0*p;for(i=13;i18;i+) si=h-2*h*(t1-p/3)*(t1-p/3)/(5*p/18)*(5*p/18);xi=(r0+si)*sin(t1);yi=(r0+si)*cos(t1);dxi=(-4*h*(t1-p/3)/(5*p/18)*(5*p/18)*sin(+t1)+(r0+si)*cos(t1);dyi=(-4*h*(t1-p/3)/(5*p/18)*(5*p/18)*cos(t1)-(r0+si)*sin(t1);sii=dxi/sqrt(dxi*dxi+dyi*dyi);coi=-dyi/s

15、qrt(dxi*dxi+dyi*dyi);xxi=xi-rt*coi;yyi=-(yi-rt*sii);vi=-4*h*w*(t1-p/3)/(5*p/18)*(5*p/18);ai=-4*h*w*w/(5*p/18)*(5*p/18);t1=t1+1.0/36.0*p;for(i=18;i23;i+) si=2*h*(5*p/18-t1+p/3)*(5*p/18-t1+p/3)/(5*p/18)*(5*p/18);xi=(r0+si)*sin(t1);yi=(r0+si)*cos(t1);dxi=(-4*h*(11*p/18-t1)/(5*p/18)*(5*p/18)*sin(t1)+(r0

16、+si)*cos(t1);dyi=(-4*h*(11*p/18-t1)/(5*p/18)*(5*p/18)*cos(t1)-(r0+si)*sin(t1);sii=dxi/sqrt(dxi*dxi+dyi*dyi);coi=-dyi/sqrt(dxi*dxi+dyi*dyi);xxi=xi-rt*coi;yyi=-(yi-rt*sii);vi=-4*h*w*(5*p/18-t1+p/3)/(5*p/18)*(5*p/18);ai=4*h*w*w/(5*p/18)*(5*p/18);t1=t1+1.0/36.0*p;for(i=23;i73;i+)si=0.0;xi=(r0+si)*sin(t1

17、);yi=(r0+si)*cos(t1);dxi=(r0+si)*cos(t1);dyi=-(r0+si)*sin(t1);sii=dxi/sqrt(dxi*dxi+dyi*dyi);coi=-dyi/sqrt(dxi*dxi+dyi*dyi);xxi=xi-rt*coi;yyi=-(yi-rt*sii);vi=0;ai=0;t1=t1+1.0/36.0*p;j=0;printf(s(mm)v(s/m)a(s/m/m);for(i=0;i32;i+)if(j%16=0) printf(n);getch();printf(s%d=%4.2fv%d=%5.2fa%d=%5.2fn,i,si,i,v

18、i,i,ai);j+;getch();clearviewport();for(i=0;i72;i+)line(100+i*5,150-si*6,100+(i+1)*5,150-si+1*6);line(100+i*5,250-vi*2,100+(i+1)*5,250-vi+1*2);for(i=0;i5;i+)line(100+i*5,420-ai,100+(i+1)*5,420-ai+1);line(125,420-a5,125,420-a6);line(125,420-a6,130,420-a6);for(i=6;i10;i+)line(100+(i)*5,420-ai,100+(i+1)

19、*5,420-ai+1);line(150,420-a10,150,420);line(150,420,165,420-a12);line(165,420,165,420-a13);line(165,420-a13,170,420-a14);for(i=13;i17;i+)line(100+i*5,420-ai,100+(i+1)*5,420-ai+1);line(185,420-a17,185,420-a18);line(185,420-a18,190,420-a18);for(i=18;i22;i+)line(100+(i)*5,420-ai,100+(i+1)*5,420-ai+1);l

20、ine(210,420-a22,210,420);line(210,420,215,420);for(i=23;i72;i+)line(100+i*5,420-ai,100+(i+1)*5,420-ai+1);line(90,150,400,150);line(90,250,400,250);line(90,420,400,420);line(100,10,100,450);delay(30000);getch();plot(s,x,y,xx,yy);getch();getch();closegraph();五、总结五、总结通过这一个星期的课程设计，我对所要完成的任务有了比较深刻的认识，通过这

21、一个星期的课程设计，我对所要完成的任务有了比较深刻的认识，也进一步加深和巩固了所学的相关知识。也进一步加深和巩固了所学的相关知识。我的任务是柴油机凸轮机构的设计，因此我首先把与凸轮机构相关的内容我的任务是柴油机凸轮机构的设计，因此我首先把与凸轮机构相关的内容复习了一遍，把设计的整个流程先大致搞清楚。复习了一遍，把设计的整个流程先大致搞清楚。课程设计要讲有关的内容都要看了，我先把有关要求与问题弄明白，然后课程设计要讲有关的内容都要看了，我先把有关要求与问题弄明白，然后再构思设计思想，建立数学模型。在建立数学模型时，由于公式计算较复杂，再构思设计思想，建立数学模型。在建立数学模型时，由于公式计算较

22、复杂，因此大量借助了计算机来完成运算；我觉得对于对心直动滚子推杆来说，建立因此大量借助了计算机来完成运算；我觉得对于对心直动滚子推杆来说，建立极坐标系更容易找出实际廓线的方程式并求解。对于滚子半径的选择与确定，极坐标系更容易找出实际廓线的方程式并求解。对于滚子半径的选择与确定，我也产生了一些疑惑，不过最终还是明白了具体的方法。以上工作完成之后，我也产生了一些疑惑，不过最终还是明白了具体的方法。以上工作完成之后，就是编程了，编程要用到就是编程了，编程要用到 C 语言，由于语言，由于 c 语言课程没有涉及画图部分，并且软语言课程没有涉及画图部分，并且软件工作环境受限，因此向学长请教了一番。自己也通过网络查找了相关资料。件工作环境受限，因此向学长请教了一番。自己也通过网络查找了相关资料。在这次课程设计中在这次课程设计中，我认识到自己知识储备仍然太少我认识到自己知识储备仍然太少，遇到好多实际问题遇到好多实际问题，而且将知识与实践结合的能力还有待提高。总之，发现的问题有很多，通过解而且将知识与实践结合的能力还有待提高。总之，发现的问题有很多，通过解决这些问题我的知识与能力都得到了提高。决这些问题我的知识与能力都得到了提高。六、参考文献六、参考文献1、 C 语言程序设计语言程序设计2、 机械原理机械原理 主编：陈作模主编：陈作模 葛文杰葛文杰略。略。