2022年机械课程方案偏置直动滚子从动杆盘型凸轮机构.docx

精品学习资源目录（一）机械原理课程设计的目的和任务2（二）设计题目及设计思路3（三）凸轮基圆半径及滚子尺寸的确定5（四）从动杆的运动规律及凸轮轮廓线方程7（五）运算程序框图8（六）运算机源程序11（七）运算机程序结果及分析14（八）凸轮机构示意简图20（九）体会心得20（十）参考资料21欢迎下载精品学习资源（一）机械原理课程设计的目的和任务一、机械原理课程设计的目的：1、机械原理课程设计是一个重要实践性教案环节；其目的在于： 进一步巩固和加深所学学问；2、培育同学运用理论学问独立分析问题、解决问题的才能；3、使同学在机械的运动学和动力分析方面初步建立一个完整的概念；4、进一步提高同学运算和制图才能，及运用电子运算机的运算才能；二、机械原理课程设计的任务：1、偏置直动滚子从动杆盘型凸轮机构2、采纳图解法设计：凸轮中心到摆杆中心A 的距离为 160mm，凸轮以顺时针方向等速回转，摆杆的运动规律如表：欢迎下载精品学习资源符号h01 方案020304从动杆运动规律推程回程欢迎下载精品学习资源70150o10o120o80o简谐正弦加速度3、设计要求：升程过程中，限制最大压力角 max30o,确定凸轮基园半径 r0合理挑选滚子半径 rr挑选适当比例尺，用几何作图法绘制从动件位移曲线，并画于图纸上；用反转法绘制凸轮理论廓线和实际廓线，并标注全部尺寸（用A2欢迎下载精品学习资源图纸）将机构简图、原始数据、尺寸综合方法写入说明书4、用解读法设计该凸轮轮廓，原始数据条件不变，要写出数学模型，编制程序并打印出结果备注：欢迎下载精品学习资源凸轮轮廓曲率半径与曲率中心xxxdx / dxd 2 x / d2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源理论轮廓方程yy，其中ydy / dxd 2 y / d2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源 x23y2 2欢迎下载精品学习资源其 曲 率 半 径 为 ：xyxy； 曲 率 中 心 位 于 ：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源y x 2x xy 2 欢迎下载精品学习资源xyxy欢迎下载精品学习资源x x 2y xy 2 欢迎下载精品学习资源xyxy三、课程设计采纳方法：对于此次任务，要用图解法和解读法两种方法；图解法形象， 直观，应用图解法可进一步提高同学绘图才能，在某些方面，如凸轮设计中，图解法是解读法的动身点和基础；但图解法精度低，而解读法就可应用运算机进行运算，精度高，速度快；在本次课程设计中，可将两种方法所得的结果加以对比；四、编写说明书：1、设计题目（包括设计条件和要求）；欢迎下载精品学习资源2、机构运动简图及设计方案的确定，原始数据；3、机构运动学综合；4、列出必要的运算公式，写出图解法的向量方程，写出解读法的数学模型，运算流程和运算程序，打印结果；5、分析争论；（二）设计题目及设计思路一、设计题目偏置直动滚子从动杆盘型凸轮机构工作要求当凸轮逆时针转过140o时，从动件上升 50mm；当凸轮连续转过 20o时，从动件停留不动；当凸轮再转100o时，从动件返回原处；已知凸轮以等角速度 =1rad/s 转动，工作要求机构为柔性冲击；凸轮机构以等角速度逆时针方向旋转，推杆轴线在凸轮回转中心右侧，偏距 e=20mm；二、设计思路1、要求从动件作往复移动，因此可挑选偏置直动滚子从动件盘型凸轮机构；2、依据工作要求挑选从动件的运动规律；为了保证机构为柔性冲击，从动件推程和回程可分别选用等加速等减速运动规律和简谐运动规律；推程运动角 =140o，回程运动角 = 100o，停留角 s=20o；3、依据滚子的结构和强度等条件，滚子半径r r =10mm；欢迎下载精品学习资源4、依据机构的结构空间，选基圆半径r r =50mm；5、进行运算机帮助设计；为保证机构有良好的受力状况，推程 许用压力角 =38o，回程许用压力角 =70o，设计过程中要保证 推程 =38o， 回程 =70o，为保证机构不产生运动失真和防止凸轮廓线应力集中，取凸轮实际廓线的许用曲率半径 a =3mm，设计过程中要保证凸轮理论廓线外凸部分的曲率半径 a +r r =3+8=11mm；（三）凸轮基圆半径及滚子尺寸的确定一、确定凸轮基园半径由尖端移动从动件凸轮机构压力角的表达式可知r0同 的关系为欢迎下载精品学习资源0rds / des2e2欢迎下载精品学习资源tan假如升程过程中，限制最大压力角 max38o，此时对应的基圆半径即为最小基圆半径 r min ；假设机构在 max 位置是对应的从动件位移为sp，类速度为，那么 r0min 的表达式为在应用上式运算 r0min 时，要精确求解到 p 值有时较为困难， 为此可用体会值近似替代 p，如从动件作等加等减速运动、简谐运欢迎下载精品学习资源动时均可取 p 为0.4 处的值（ 为凸轮 推升程运动角）；再按上述运算出的 r0min 作为初值，然后校核各位置的压力角是否满足的要求，否就应加大 r0 再重新校核；在此，取 r0 =50mm；二、滚子半径 r r 的挑选我们用 1 表示凸轮工作廓线的曲率半径 ,用表示理论廓线的曲率半径 .所以有 1=± r1；为了防止发生失真现象，我们应当使p 的最小值大于 0，即使 r1；另一方面，滚子的尺寸仍受其强度，结构的限制，不能太小，通常我们取滚子半径；r1= （ 0.10.5） * r0依题意，原始数据如下：1、已知量 ：（未标明的单位为 mm）d1=150°推程运动终止的凸轮总转角，其中 d1- d0为推程角 01d2=160°远休止运动终止时总转角，其中d2-d1为远程休止角 02d3=280°回程运动终止的凸轮总转角，其中 d3- d2为回程角 03d4=360°远休止运动终止总转角，其中d4-d3为远程休止角 04e=20mm偏距 20mm h=50mm推杆的行程 50mmw=1 rad / s 此处设凸轮角速度为1 rad / s欢迎下载精品学习资源r0 =50mm 此处设凸轮基园半径 50mm rr=10mm此处设滚子半径为 10mm2、设计所求量 ：F： 偏置直动滚子从动杆的角位移V： 偏置直动滚子从动杆的角速度a： 偏置直动滚子从动杆的角加速度以凸轮的中心为原点，竖直和水平方向分别为 x,y 轴，建立平面直角坐标系如图（四）从动杆的运动规律及凸轮轮廓线方程从动杆运动规律：欢迎下载精品学习资源推s 程过h程2：10°cods 150°0欢迎下载精品学习资源vhsin200欢迎下载精品学习资源2 h2a22cos欢迎下载精品学习资源00远休止过程： 150° d 160° 偏置杆角位移 s= h偏置杆角速度： v=0偏置杆角加速度： a= 0在推程和远休止过程中凸轮的理论轮廓轨迹：x= s0 +ssin -esin y= s0 +scos -ecos欢迎下载精品学习资源其中 e 为偏距， s0= r02-e2回程过程： 160° d280°h01 sin 220h1cos 2002 h202sin20sva近休止过程： 280° d 360° 偏置杆角位移： s=0偏置杆角速度： v=0偏置杆角加速度： a= 0在回程和近休止过程中凸轮轮廓轨迹：x= s0 +ssin-ecos y= s0 +scos-esin其中 e 为偏距， s0= r 0 2-e2y为凸轮轮廓的轨迹的 y 坐标点（五）运算程序框图欢迎下载精品学习资源开头读入数据 h， rb ， rr ， ， ， a， ， ， ， s，r ， e=0？NY .Y + s.N选 择 推 程类 型 ， 调用 子 程 序计 算 s ， v，a， ds/d ，s=0 v=0 a=0N + sd s/d22s=0 v=0 a=0Y选 择 回 程 类型，调用子程序运算 s， v，a， ds/d， d2 s/d 2运算压力角 修正基圆rb =rb+ rbN修正基圆 rb=rb+ rbNY + s.N .Y Y123转下页续前页欢迎下载精品学习资源123求 x， y求 x/， y/运算理论廓线曲率半径N a +r .YN <0.Y打印 s， v， a， ， ， x， y， x ，y = +5o 360o.NY终止输入参数：h（从动件行程）r b（凸轮基圆半径）r r（滚子半径） （推程许用压力角） （回程许用压力角） a（凸轮实际廓线的曲率半径） （凸轮旋转角速度） （推程运动角） （远休止角） s（回程运动角）欢迎下载精品学习资源r b （基圆修正量）e （ 机构偏心距）输出参数：S（从动件位移）V（从动件运动速度） A（从动件运动加速度） （机构压力角） （理论廓线曲率半径）（ x，y） （理论轮廓坐标）（ x' ， y'） （实际轮廓坐标）（六）运算机源程序#include<stdio.h> #include<math.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> mainFILE *fp ；int a,step；欢迎下载精品学习资源float r0=40,rr=10,e=20,h=70；double pi=3.14159,s,s0,x,y,x1,y1,a0,a1,a2,a；3double b,b1,b2,c1,c2；char filename20；printf"please input filename you want to save date:"；/输入需要储存数据结果的文件名（不需要加类型后缀）getsfilename；strcatfilename,".txt"；fp=fopenfilename,"w" ；printf"input start angle and step angle:"；/输入起始角度和运算间隔即步进角度scanf"%d%d",&a,&step；fora；a<=360；a=a+stepa1=a*pi/180 ；s0=sqrtr0*r0-e*e； printf"s0= %fn",s0 ；ifa>=0&&a<=360ifa>=0&&a<=150a0=150*pi/180；s=h*1-cospi*a1/a0/2；printf"s= %fn",s ；b=pi*h*sinpi* a1/a0/2*a0 ；printf"ds/d = %fn",b ；欢迎下载精品学习资源ifa>150&&a<=160a0=10*pi/180；s=70；printf"s= %fn",s ；b=0；printf"ds/d = %fn",b ；ifa>160&&a<=280a0=120*pi/180；a2=a-180*pi/180；s=h*1-a2/a0+sin2*pi*a2/a0/2*pi ；printf"s= %fn",s ；b=h*cos2*pi*a2/a0-1/a0 ；printf"ds/d = %fn",b ；ifa>280&&a<=360a0=80*pi/180；s=0；printf"s= %fn",s ；b=0；printf"ds/d = %fn",b ；x=s0+s*sina1+e*cosa1；printf"x= %fn",x ；欢迎下载精品学习资源y=s0+s*cosa1-e*sina1；printf"y= %fn",y ；b1=b-e*sina1+s0+s*cosa1；printf"dx/d = %fn",b1 ；b2=b-e*cosa1-s0+s*sina1；printf"dy/d = %fn",b2 ；c1=b1/sqrtb1*b1+b2*b2；printf"sin = %fn",c1 ；c2=-b2/sqrtb1*b1+b2*b2；printf"cos = %fn",c2 ；x1=x-rr*c2 ；printf"x'= %fn",x1 ；y1=y-rr*c1 ；printf"y'= %fn",y1 ；fprintffp," =%d, s=%7.3f, x=%7.3f, y=%7.3f, x'=%7.3f, y'=%7.3fn",a,s,x,y,x1,y1；else printf"输出错误 n" ；fclosefp ；（七）程序运算结果及其分析=0, s= 0.000, x= 20.000, y= 34.641, x'= 15.000, y'= 25.981=5, s= 0.192, x= 22.960, y= 32.957, x'= 18.090, y'= 24.223=10, s= 0.765, x= 25.844, y= 31.395, x'= 21.203, y'= 22.537=15, s= 1.713, x= 28.728, y= 29.939, x'= 24.355, y'= 20.946欢迎下载精品学习资源=20,s=3.026,x= 31.677,y= 28.555,x'= 27.541,y'= 19.450=25,s=4.689,x= 34.748,y= 27.193,x'= 30.753,y'= 18.025=30,s=6.684,x= 37.983,y= 25.789,x'= 33.991,y'= 16.620=35,s=8.990,x= 41.409,y= 24.269,x'= 37.265,y'= 15.168=40,s=11.580,x= 45.031,y= 22.552,x'= 40.591,y'= 13.592=45,s=14.427,x= 48.839,y= 20.555,x'= 43.976,y'= 11.817=50,s=17.500,x= 52.798,y= 18.195,x'= 47.415,y'= 9.767=55,s=20.764,x= 56.857,y= 15.396,x'= 50.886,y'= 7.374=60,s=24.184,x= 60.944,y= 12.092,x'= 54.348,y'= 4.576=65,s=27.723,x= 64.973,y= 8.230,x'= 57.741,y'= 1.324=70,s=31.341,x= 68.844,y= 3.774,x'= 60.992,y'= -2.419=75,s=35.000,x= 72.444,y= -1.294,x'= 64.013,y'= -6.672=80,s=38.658,x= 75.659,y= -6.968,x'= 66.713,y'=-11.436=85,s=42.277,x= 78.368,y=-13.220,x'= 68.991,y'=-16.694=90,s= 45.816,x= 80.457,y=-20.000, x'= 70.750, y'=-22.406=95,s= 49.236,x= 81.814,y=-27.234, x'= 71.897, y'=-28.514=100,s= 52.500,x= 82.344,y=-34.828,x'= 72.345,y'=-34.940=105,s= 55.572,x= 81.963,y=-42.667,x'= 72.022,y'=-41.589=110,s= 58.420,x= 80.608,y=-50.622,x'= 70.869,y'=-48.351=115,s= 61.010,x= 78.237,y=-58.550,x'= 68.850,y'=-55.104=120,s= 63.316,x= 74.833,y=-66.299,x'= 65.944,y'=-61.718=125,s= 65.311,x= 70.404,y=-73.713,x'= 62.156,y'=-68.059欢迎下载精品学习资源=130,s= 66.974,x= 64.986,y=-80.638,x'= 57.513,y'=-73.993=135,s= 68.287,x= 58.639,y=-86.923,x'= 52.066,y'=-79.387=140,s= 69.235,x= 51.450,y=-92.429,x'= 45.885,y'=-84.120=145,s= 69.808,x= 43.527,y=-97.031,x'= 39.065,y'=-88.082=150,s= 70.000,x= 35.000,y=-100.622,x'= 31.715,y'=-91.177=155,s= 70.000,x= 26.097,y=-103.289,x'= 23.648,y'=-93.594=160,s= 70.000,x= 16.996,y=-105.171,x'= 15.400,y'=-95.299=165,s= 70.872,x= 7.991,y=-107.094,x'= 8.124,y'=-97.095=170,s= 70.263,x= -1.480,y=-106.783,x'= -0.933,y'=-96.798=175,s= 70.033,x=-10.801,y=-106.019,x'= -9.683,y'=-96.082=180,s= 70.000,x=-20.000,y=-104.641, x'=-18.122,y'=-94.819=185,s= 69.967,x=-29.041,y=-102.467, x'=-26.213,y'=-92.875=190,s= 69.737,x=-37.821,y=-99.320, x'=-33.882,y'=-90.128=195,s= 69.128,x=-46.176,y=-95.057, x'=-41.023,y'=-86.487=200,s= 67.982,x=-53.893,y=-89.593, x'=-47.507,y'=-81.898=205,s= 66.178,x=-60.734,y=-82.921, x'=-53.193,y'=-76.353=210,s= 63.641,x=-66.461,y=-75.115, x'=-57.932,y'=-69.894=215,s= 60.345,x=-70.864,y=-66.336, x'=-61.582,y'=-62.617=220,s= 56.315,x=-73.786,y=-56.821, x'=-64.018,y'=-54.679=225,s= 51.628,x=-75.143,y=-46.859, x'=-65.159,y'=-46.296=230,s= 46.404,x=-74.940,y=-36.774, x'=-64.985,y'=-37.726=235,s= 40.800,x=-73.269,y=-26.888, x'=-63.551,y'=-29.247欢迎下载精品学习资源=240,s=35.000,x=-70.311,y=-17.500, x'=-60.992, y'=-21.128=245,s=29.200,x=-66.312,y= -8.854,x'=-57.509, y'=-13.598=250,s=23.596,x=-61.566,y= -1.125,x'=-53.348, y'= -6.823=255,s=18.372,x=-56.383,y= 5.597,x'=-48.776, y'= -0.893=260,s=13.685,x=-51.065,y= 11.304,x'=-44.047, y'= 4.180=265,s=9.655,x=-45.871,y= 16.063,x'=-39.375, y'= 8.460=270,s=6.359,x=-41.000,y= 20.000,x'=-34.912, y'= 12.067=275,s=3.822,x=-36.574,y= 23.276,x'=-30.743, y'= 15.152=280,s=2.018,x=-32.630,y= 26.062,x'=-26.900, y'= 17.866=285,s=0.000,x=-28.284,y= 28.284,x'=-21.213, y'= 21.213=290,s=0.000,x=-25.712,y= 30.642,x'=-19.284, y'= 22.981=295,s=0.000,x=-22.943,y= 32.766,x'=-17.207, y'= 24.574=300,s=0.000,x=-20.000,y= 34.641,x'=-15.000, y'= 25.981=305,s=0.000,x=-16.905,y= 36.252,x'=-12.679, y'= 27.189=310,s=0.000,x=-13.681,y= 37.588,x'=-10.261, y'= 28.191=315,s=0.000,x=-10.353,y= 38.637,x'= -7.765, y'= 28.978=320,s=0.000,x= -6.946,y= 39.392,x'= -5.210, y'= 29.544=325,s=0.000,x= -3.486,y= 39.848,x'= -2.615, y'= 29.886=330,s=0.000,x= -0.000,y= 40.000,x'= -0.000, y'= 30.000=335,s=0.000,x= 3.486,y= 39.848,x'=2.615,y'= 29.886=340,s=0.000,x= 6.946, y= 39.392, x'=5.209, y'= 29.544=345,s=0.000,x= 10.353, y= 38.637, x'=7.764, y'= 28.978欢迎下载精品学习资源=350,s=0.000,x= 13.681,y= 37.588,x'= 10.260,y'= 28.191=355,s=0.000,x= 16.905,y= 36.252,x'= 12.678,y'= 27.189=360,s=0.000,x= 20.000,y= 34.641,x'= 15.000,y'= 25.981（八）凸轮机构示意简图（见右图）（九）体会心得漂亮的花朵必需要通过辛勤的汗水浇灌.有开花才有结果 ,有付出才有收成 .通过几天日日夜夜的奋斗，在老师亲切地指导下，在同学们的亲密协作下，当然也有自己的努力和辛酸,这份课程设计最终完成了 ,心里无比的兴奋 ,由于这是我们 努力的结晶 .在这几天中，我有很多的体验，同时也有我也找到很多的毛病，仅就运算机帮助绘图而言，操作的就远远不够娴熟，专业学问也不能娴熟应用；但是通过这次实践设计，我觉得我有了很打的提高；其次，通过这次设计我学会了查找一些相关的工具书，并初步把握了欢迎下载精品学习资源一些设计数据的运算方法；再次，自己的运算机绘图水平也有了肯定的提高，并对所学学问有了进一步的懂得；当然，作为自己的第一次设计，其中确定有太多的不足，期望在今后的设计中，能够得到改正，使自己日益臻于成熟，专业学问日益深厚；我在这次设计中感到了合作的力气，增强了自己的团队精神；这将使我受益终生；“功到自然成 .”只有通过不锤炼 ,自己才能迎接更大的挑战和机遇 ,我信任我自己肯定能够在锤炼成长 .（十）参考资料1. 机械原理（第七版）孙恒 ,陈作模 等主编2. 材料力学（第四版）刘鸿文主编3. 机械设计课程设计图册（第三版）哈尔滨工业高校 龚桂义,潘沛霖等主编4. 机械零件设计手册金工业出版社欢迎下载精品学习资源5. 互换性与技术测量 第四版中国计量出版社 廖念钊,莫雨松等主编6. 机械原理课程设计高英武 ,杨文敏编著欢迎下载