机械原理大作业2凸轮（18题）

机械原理大作业 课程名称： 机械原理 设计题目： 凸轮机构运动分析 院 系：机械设计制造及其自动化 班 级： 1013102 姓 名： 张锦标 学 号： 101310218 指导教师： 刘会英 时 间： 2012年6月10日 哈尔滨工业大学（威海）1、运动分析题目如图1所示直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表1。图 1表 1序号升程（mm）升程运动角（）升程运动规律升程许用压力角（）回程运动角（）回程运动规律回程许用压力角（）远休止角（）近休止角（）18100150正弦加速度30100等减等加速6040702、 凸轮推杆升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图：2.1从动件运动方程：（1）从动件升程运动方程升程段采用正弦加速度运动规律，运动方程为：（2） 从动件远休止运动方程在远休止段，即时，,。（3）从动件回程运动方程升程段采用等减等加运动规律，运动方程为： （4）从动件近休止运动方程在近休止段，即时，,。2.2推杆位移、速度、加速度线图：（1）推杆位移线图图 2 推杆位移线图（2） 推杆速度线图图 3 推杆速度线图（3） 推杆加速度线图图 4 推杆加速度线图3、 凸轮机构的线图，并由此确定凸轮的基圆半径和偏距：图 5 凸轮机构的线图4滚子半径的确定及凸轮理论廓线和实际廓线的绘制凸轮的理论轮廓方程为：式中，（1） 推程凸轮轮廓方程：（2） 远休止凸轮轮廓方程：（3） 回程凸轮轮廓方程：（4） 近休止凸轮轮廓方程：4.2凸轮理论轮廓曲线为：图 6 凸轮理论轮廓由上图可编程可求其最小曲率半径为，所以滚子半径。4.3凸轮轮廓绘制外包络线：图 7 外包络线内包络线：图 8 内包络线图这里取内包络线图，此即为凸轮的工作轮廓曲线。附录：程序清单%速度，位移，加速度图线%编程人：张锦标 o1=0:(pi/100):5*pi/6;%推程阶段(正弦加速度)s1=100*(6*o1)/(5*pi)-sin(12*o1/5)/(2*pi);v1=600*(1-cos(12*o1/5)/(5*pi);a1=200*pi*sin(12*o1/5)./(5*pi/6)2.;o2=5*pi/6:(pi/100):19*pi/18;%远休止阶段s2=100;v2=0;a2=0;o3=19*pi/18:(pi/100):4*pi/3;%回程阶段（等减速）s3=100-200*(o3-(19*pi)/18).2/(5*pi/9)2;v3=-400./(5*pi/9)2.*(o3-19*pi/18);a3=-400./(5*pi/9)2.;o4=4*pi/3:(pi/100):29*pi/18;%回程阶段（等加速）s4=200*(29*pi)/18-o4).2/(5*pi/9)2;v4=-400./(5*pi/9)2.*(29*pi/18-o4);a4=400./(5*pi/9)2.;o5=29*pi/18:(pi/100):2*pi;%近休止阶段s5=0;v5=0;a5=0;%plot(o1,s1,'b',o2,s2,'b',o3,s3,'b',o4,s4,'b',o5,s5,'b')%画位移图线%xlabel('转角/rad')%ylabel('位移/m')%title('位移与转角曲线')%grid%plot(o1,v1,'b',o2,v2,'b',o3,v3,'b',o4,v4,'b',o5,v5,'b')%画速度图线%xlabel('转角/rad')%ylabel('速度/(m/s)')%title('速度与转角曲线')%gridplot(o1,a1,'b',o2,a2,'b',o3,a3,'b',o4,a4,'b',o5,a5,'b')%画加速度图线xlabel('转角/rad')ylabel('加速度/(m*m/s)')title('加速度与转角曲线')grid%位移-速度图线%编程人：张锦标 o1=0:0.01:5*pi/6;s1=100*(6*o1)/(5*pi)-sin(12*o1/5)/(2*pi);v1=600*(1-cos(12*o1/5)/(5*pi);o2=5*pi/6:0.01:19*pi/18;s2=100;v2=0;o3=19*pi/18:0.01:4*pi/3;s3=100-200*(o3-(19*pi)/18).2/(5*pi/9)2;v3=-400./(5*pi/9)2.*(o3-19*pi/18);o4=4*pi/3:0.01:29*pi/18;s4=200*(29*pi)/18-o4).2/(5*pi/9)2;v4=-400./(5*pi/9)2.*(29*pi/18-o4);o5=29*pi/18:0.01:2*pi;s5=0;v5=0;plot(v1,s1,'b',v2,s2,'b',v3,s3,'b',v4,s4,'b',v5,s5,'b')xlabel('s')ylabel('ds/do')title('ds/do-s图线')grid%理论轮廓%编程人：张锦标 o1=0:pi/100:5*pi/6;s1=100*(6*o1)/(5*pi)-sin(12*o1/5)/(2*pi);x1=(31+s1).*cos(o1)-18*sin(o1);y1=(31+s1).*sin(o1)+18*cos(o1);o2=5*pi/6:0.01:19*pi/18;x2=131*cos(o2)-18*sin(o2);y2=131*sin(o2)+18*cos(o2);o3=19*pi/18:0.01:4*pi/3;s3=100-200*(o3-(19*pi)/18).2/(5*pi/9)2;x3=(31+s3).*cos(o3)-18*sin(o3);y3=(31+s3).*sin(o3)+18*cos(o3);o4=4*pi/3:0.01:29*pi/18;s4=200*(29*pi)/18-o4).2/(5*pi/9)2;x4=(31+s4).*cos(o4)-18*sin(o4);y4=(31+s4).*sin(o4)+18*cos(o4);o5=29*pi/18:0.01:2*pi;x5=31*cos(o5)-18*sin(o5);y5=31*sin(o5)+18*cos(o5);plot(x1,y1,'b',x2,y2,'b',x3,y3,'b',x4,y4,'b',x5,y5,'b')title('理论轮廓')grid%求最小曲率半径%编程人：张锦标 v=;syms x1 x2 x3 x4 x5 s0 = 31; e = 18; s1=100*(6*x1)/(5*pi)-sin(12*x1/5)/(2*pi); t1 = (s1 + s0)*cos(x1)-e*sin(x1); y1 = (s0 + s1)*sin(x1) +e*cos(x1); tx1=diff(t1,x1); txx1=diff(t1,x1,2); yx1=diff(y1,x1); yxx1=diff(y1,x1,2);for xx1= 0:(pi/100):(2*pi/3); k1=subs(abs(tx1*yxx1-txx1*yx1)/(tx12+yx12)1.5),x1,xx1); v=v,1/k1;end s2 = 100; t2 = (s2 + s0)*cos(x2)-e*sin(x2); y2 = (s0 + s2)*sin(x2) +e*cos(x2); tx2=diff(t2,x2); txx2=diff(t2,x2,2); yx2=diff(y2,x2); yxx2=diff(y2,x2,2);for xx2=(2*pi/3):(pi/100):(35*pi/36); k2=subs(abs(tx2*yxx2-txx2*yx2)/(tx22+yx22)1.5),x2,xx2); v=v,1/k2;end s3=100-200*(x3-(19*pi)/18).2/(5*pi/9)2; t3 = (s3 + s0)*cos(x3)-e*sin(x3); y3 = (s0 + s3)*sin(x3) + e*cos(x3); tx3=diff(t3,x3); txx3=diff(t3,x3,2); yx3=diff(y3,x3); yxx3=diff(y3,x3,2);for xx3=(35*pi/36 ):(pi/100):(53*pi/36); k3=subs(abs(tx3*yxx3-txx3*yx3)/(tx32+yx32)1.5),x3,xx3); v=v,1/k3;end s4=200*(29*pi)/18-x4).2/(5*pi/9)2; t4 = (s4 + s0)*cos(x4)-e*sin(x4); y4 = (s0 + s4)*sin(x4)+e*cos(x4); tx4=diff(t4,x4); txx4=diff(t4,x4,2); yx4=diff(y4,x4); yxx4=diff(y4,x4,2);for xx4=(53*pi/36):(pi/100):( 2*pi); k4=subs(abs(tx4*yxx4-txx4*yx4)/(tx42+yx42)1.5),x4,xx4); v=v,1/k4;end s5=0; t5 = (s5 + s0)*cos(x4)-e*sin(x4); y5 = (s0 + s5)*sin(x4)+e*cos(x4); tx5=diff(t5,x5); txx5=diff(t5,x5,2); yx5=diff(y5,x5); yxx5=diff(y5,x5,2);for xx5=(53*pi/36):(pi/100):( 2*pi); k5=subs(abs(tx5*yxx5-txx5*yx5)/(tx52+yx52)1.5),x5,xx5); v=v,1/k5;endmin(v)%工作轮廓图线%编程人：张锦标 r0=36.31;e = 18;s0=sqrt(r02+e2);r = 7;o1=0:0.01:5*pi/6;s1=100*(6*o1)/(5*pi)-sin(12*o1/5)/(2*pi);t1=120*(1-cos(12*o1/5)/pi;x1 = (s1 + s0).*cos(o1) - e*sin(o1);y1 = (s0 + s1).*sin(o1) + e*cos(o1);n1 = t1.*cos(o1)-(s1+s0).*sin(o1)-e*cos(o1);m1 = t1.*cos(o1)+(s1+s0).*cos(o1)-e*sin(o1);xt1 = x1+(r*m1)./(sqrt(n1.2+m1.2);yt1 = y1 - (r*n1)./sqrt(m1.2 +n1.2);xw1 = x1 - (r*m1)./sqrt(m1.2 +n1.2);yw1 = y1 + (r*n1)./sqrt(m1.2 +n1.2);o2=5*pi/6:0.01:19*pi/18;s2=100;t2=0;x2 = (s2 + s0).*cos(o2)-e*sin(o2);y2 = (s0 + s2).*sin(o2)+e*cos(o2);n2 =t2.*cos(o2)-(s2+s0).*sin(o2)-e*cos(o2);m2 = t2.*cos(o2)+(s2+s0).*cos(o2)-e*sin(o2);xt2 = x2 + (r*m2)./sqrt(m2.2+n2.2);yt2 = y2 - (r*n2)./sqrt(m2.2+n2.2);xw2 = x2 - (r*m2)./sqrt(m2.2+n2.2);yw2 = y2 + (r*n2)./sqrt(m2.2+n2.2);o3=19*pi/18:0.01:4*pi/3;s3=100-200*(o3-(19*pi)/18).2/(5*pi/9)2;t3=-16*81*(o3-19*pi/18)/(pi)2;x3 = (s3 + s0).*cos(o3)-e*sin(o3);y3 = (s0 + s3).*sin(o3)+e*cos(o3);n3 = t3.*cos(o3)-(s3+s0).*sin(o3)-e*cos(o3);m3 = t3.*cos(o3)+(s3+s0).*cos(o3)-e*sin(o3);xt3= x3 + (r*m3)./sqrt(m3.2+n3.2);yt3 = y3 - (r*n3)./sqrt(m3.2+n3.2);xw3 = x3 -(r* m3)./sqrt(n3.2+m3.2);yw3 = y3 + (r*n3)./sqrt(n3.2+m3.2);o4=4*pi/3:0.01:29*pi/18;s4=200*(29*pi)/18-o4).2/(5*pi/9)2;t4=-16*81*(29*pi/18-o4)/(pi)2;x4 = (s4 + s0).*cos(o4)-e*sin(o4);y4 = (s4 + s0).*sin(o4)+e*cos(o4);n4 =t4.*cos(o4)-(s4+s0).*sin(o4)-e*cos(o4);m4 = t4.*cos(o4)+(s4+s0).*cos(o4)-e*sin(o4);xt4= x4 + (r*m4)./sqrt(m4.2+n4.2);yt4 = y4 - (r*n4)./sqrt(m4.2+n4.2);xw4 = x4 - (r*m4)./sqrt(n4.2+m4.2);yw4 = y4 + (r*n4)./sqrt(n4.2+m4.2);o5=29*pi/18:0.01:2*pi;s5=0;t5=0;x5=(s5 + s0).*cos(o5)-e*sin(o5);y5=(s5+ s0).*sin(o5)+e*cos(o5);n5 =t5.*cos(o5)-(s5+s0).*sin(o5)-e*cos(o5);m5= t5.*cos(o5)+(s5+s0).*cos(o5)-e*sin(o5);xt5= x5 + (r*m5)./sqrt(m5.2+n5.2);yt5 = y5 - (r*n5)./sqrt(m5.2+n5.2);xw5 = x5 - (r*m5)./sqrt(n5.2+m5.2);yw5 = y5 + (r*n5)./sqrt(n5.2+m5.2);%plot(xw1,yw1,'b',xw2,yw2,'b',xw3,yw3,'b',xw4,yw4,'b',xw5,yw5,'b');%xlabel('x/mm')%ylabel('y/mm')%title('凸轮工作曲线')%grid %得到内包络线plot(xt1,yt1,'b',xt2,yt2,'b',xt3,yt3,'b',xt4,yt4,'b',xt5,yt5,'b');xlabel('x/mm')ylabel('y/mm')title('凸轮工作曲线')grid %外包络轮廓