机械原理大作业-凸轮机构

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1、Harbin Institute of Technology大作业设计说明书大作业设计说明书课程名称： 机械原理 设计题目： 凸轮机构 院 系： 机电工程学院 班 级： 设 计 者： 马舜 学 号： 指导教师： 陈明 丁刚 设计时间： 2013.06.12 哈尔滨工业大学一、 设计题目图 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（）16 100 90 正弦加速度30 80 3-4-5多项式70 110 80二、 推杆升程，回程运动方程1. 推杆升程方程（式中 ）00012sin()sh100co()v2100si

2、n()ha2. 推杆回程方程（式中 ）00ss345106shT220()v22106(3)haT其中 ， ， ， 。9m018s049并且取 =11三、 推杆的位移、速度和加速度图像（1）推杆位移图图 2（2）推杆速度图图 3 （3）推杆加速度图图 4三、 确定凸轮基圆半径和偏距（1）凸轮机构的 线图ds图 5（2）确定凸轮的基圆半径 r0 和偏距 e理论依据设以从动件的位移 s 为纵坐标（相当于从动件运动导路） ，以类速度 为横坐标。当ds给定一系列的凸轮转角 ，则根据已知的运动规律，可以求得 s 和 的值，从而作出曲线。由于题目为左偏置凸轮机构，故推程在 s 轴左边，回程在 s 轴右边。

3、分()ds别再作出升程压力角对应的极限直线和回程压力角对应的极限直线，有图像可得偏距 e 和s0 的取值范围。从中选取最合理的偏距，从而得到基圆半径 r0。0tan()dsemr 0 和 e 取值综合考虑取偏距 e=50mm，s 0=100mm。故可得到基圆半径 r0=111.80mm。用 matlab 进行编程时选取 e=50.54mm，r 0=101.09mm四、滚子半径 rr 的选择（1）理论依据为保证凸轮正常工作，其工作轮廓线曲率半径 a、理论轮廓线 和滚子 rr 半径三者应满足: 只有当 r r 时， a0,这时可以作出凸轮的工作轮廓线。r-a综上所述，滚子半径 rr 不宜过大。但因

4、为滚子装在销轴上，故亦不宜过小。一般推荐：-minr式中， 为凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径； =35mm。min （2）滚子半径的取值由 可求得在极坐标下曲线曲率半径的表达式：23y1）（ 322(xy)-用 VB 编程求得理论轮廓曲线上最小的曲率半径为 =78.56mm。min故综合考虑取 rr=20mm。五、绘制理论轮廓线图 6六、绘制实际轮廓线图 7附录 1：VB 程序界面该程序有良好的人机交互界面,可以计算表中列出的所有凸轮参数值,只需要选择运动规律并输入值即可完成运算和绘图,易于更改参数,从而观察不同参数对凸轮轮廓的影响。对于偏距和基圆半径的确定，采用有限搜寻法，画出了偏距和基

5、圆半径的取值区域，可根据不同环境下选择参数。最小曲率半径的计算用到了高等代数的弧微分知识，同样用搜寻法找出最小曲率半径的位置。根据曲率半径即所应用的场合确定棍子半径，进而可以画出凸轮实际轮廓线和滚子运动的模拟图。附录 2：V B 源程序（1）窗体部分Private Sub cmdCancle_Click()Unload MeEnd SubPrivate Sub cmdLL_Click()If tetR0.Text = ThenMsgBox 请输入偏距 e 和 s0！Exit SubEnd IfCall Module3.LframeEnd SubPrivate Sub cmdOk_Click()

6、Dim i As Longpi = 3.h = Val(tetH.Text)w = Val(tetW.Text)a1 = Val(tetA1.Text) * pi / 180a0 = Val(tetA0.Text) * pi / 180b1 = Val(tetB1.Text) * pi / 180b0 = Val(tetB0.Text) * pi / 180s1 = Val(tetS1.Text) * pi / 180s2 = Val(tetS2.Text) * pi / 180If h 360 ThenMsgBox 你输入的角度值不正确，请重新输入！Exit SubEnd IfFor i =

7、 0 To 3600Module1.f = i * pi / 1800Call Module1.actionSS(i) = Module1.SDDsf(i) = Module1.DsfDDDDsf(i) = Module1.DDDsfVV(i) = Module1.VAA(i) = Module1.ANext iCall Module2.PaintEnd SubPrivate Sub cmdOk1_Click()Dim i As Longe = Val(tetE.Text)s0 = Val(tetS0.Text)r0 = Sqr(e 2 + s0 2)tetR0.Text = r0For i

8、= 0 To 10 * (Val(Form1.tetA1.Text)If Tan(a0) (Module4.pm - 3) ThenMsgBox 您输入的滚子半径不满足要求，一般推荐 rr -20 ThenForm1.picV.Line (0, i)-(3600, i)End IfForm1.picV.CurrentX = -450: Form1.picV.CurrentY = i: Form1.picV.Print iNext i加速度图像定义Form1.picA.Scale (-400, 400)-(4000, -400)Form1.picA.Line (0, -390)-(0, 400)

9、Form1.picA.Line (-300, 0)-(3900, 0)Form1.picA.Line (-100, 370)-(0, 400)Form1.picA.Line -(100, 370)Form1.picA.Line (3800, -20)-(3900, 0)Form1.picA.Line -(3800, 20)Form1.picA.DrawStyle = 2For i = 450 To 3600 Step 450Form1.picA.Line (i, -320)-(i, 320)Form1.picA.CurrentX = i - 450: Form1.picA.CurrentY =

10、 -10: Form1.picA.Print i / 10Next iFor i = -320 To 320 Step 80Form1.picA.Line (0, i)-(3600, i)Form1.picA.CurrentX = -450: Form1.picA.CurrentY = i: Form1.picA.Print iNext i类速度图像定义Form1.picDsf.Scale (-200, 150)-(200, -200)Form1.picDsf.Line (0, -200)-(0, 150)Form1.picDsf.Line (-200, 0)-(200, 0)Form1.pi

11、cDsf.Line (-8, 130)-(0, 150)Form1.picDsf.Line -(8, 130)Form1.picDsf.Line (190, -10)-(200, 0)Form1.picDsf.Line -(190, 10)Form1.picDsf.DrawStyle = 2For i = -150 To 150 Step 50Form1.picDsf.Line (i, -200)-(i, 100)Form1.picDsf.CurrentX = i - 30: Form1.picDsf.CurrentY = -5: Form1.picDsf.Print i Next iFor

12、i = -200 To 100 Step 50If i 0 ThenForm1.picDsf.Line (-150, i)-(150, i)Form1.picDsf.CurrentX = -40: Form1.picDsf.CurrentY = i: Form1.picDsf.Print iEnd IfNext i凸轮轮廓图像定义Form1.picT.Scale (-200, 200)-(250, -250)Form1.picT.Line (0, -240)-(0, 200)Form1.picT.Line (-200, 0)-(250, 0)Form1.picT.Line (-10, 190)

13、-(0, 200)Form1.picT.Line -(10, 190)Form1.picT.Line (240, -8)-(250, 0)Form1.picT.Line -(240, 8)Form1.picT.DrawStyle = 2For i = -180 To 240 Step 60Form1.picT.Line (i, -240)-(i, 180)Form1.picT.CurrentX = i - 20: Form1.picT.CurrentY = -5: Form1.picT.Print iNext iFor i = -240 To 180 Step 60If i 0 ThenFor

14、m1.picT.Line (-180, i)-(240, i)Form1.picT.CurrentX = -50: Form1.picT.CurrentY = i + 20: Form1.picT.Print iEnd IfNext iEnd Sub（2）运动分析模块Option ExplicitPublic pi As DoublePublic a1 As Double 升程运动角Public a0 As Double 升程许用压力角Public h As Double 行程Public b1 As Double 回程运动角Public b0 As Double 回程许用压力角Public

15、s1 As Double 远休止角Public s2 As Double 近休止角Public f As Double 转角Public w As Double 角速度Public S As Double 位移Public Dsf As Double 类速度Public DDDsf As Double 类速度一阶导数Public V As Double 速度Public A As Double 加速度Public SS(3600) As Double 每点的位移Public DDsf(3600) As Double 每点的类速度Public DDDDsf(3600) As Double 每点的类速度的一阶导数Public VV(3600) As Double 每点的速度Public AA(3600) As Double 每点的加速度Public Sub action()pi = 3. If f = a1 / 2 And f = a1 And f = a1 + s1 And f = a1 + s1 And f = a1 + s1 + b1 / 2 And f = a1 + s1 + b1 And f dm