2022年机械课程方案偏置直动滚子从动杆盘型凸轮机构 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 目录（一）机械原理课程设计的目的和任务 2 名师归纳总结 （二）设计题目及设计思路 3 第 1 页,共 20 页（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 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （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

2、：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能 力；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：符号 h 01 03 04 从动杆运动规律方案70 02 推程回程150o120o80o10o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

3、例尺,用几何作图法绘制从动件位移曲线,并画于图 纸上；名师归纳总结 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第 2 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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：凸轮轮廓曲率半径与曲率中心xx xdx dx2 d x d2,其中ydy dx2 d y d2理论轮廓方程yy 其 曲 率 半 径 为 ：x23y22xyxy； 曲 率 中 心 位 于 ：xxy x2y2xyxyyxx x2y2xy

4、xy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）；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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

5、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

6、简谐运动规律；推程运动角 s=20o； =140o,回程运动角 = 100o,停留角 名师归纳总结 3、依据滚子的结构和强度等条件,滚子半径rr =10mm；第 4 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4、依据机构的结构空间,选基圆半径 rr=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

7、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 ds d e 2 2r 0 s etan 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,名师归纳总结 为此可用体会值近似替代 p,如从动件作等加等减速运动、简谐运第 5 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - -

8、 - - - - - 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 r 0 =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=（ 0.1 0.5）* 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

9、止的凸轮总转角,其中 d1- d0为推程角 01 d2=160远休止运动终止时总转角,其中d2-d1为远程休止角 02 d3=280回程运动终止的凸轮总转角,其中 d3- d2为回程角 03 d4=360远休止运动终止总转角,其中d4-d3为远程休止角 04 e=20mm 偏距 20mm h=50mm 推杆的行程 50mm 名师归纳总结 w=1 rad / s 此处设凸轮角速度为1 rad / s 第 6 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - r0 =50mm 此处设凸轮基园半径 50mm rr=10mm 此处设滚子半径为 10mm 2、设

10、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 直角坐标系如图x,y 轴,建立平面（四）从动杆的运动规律及凸轮轮廓线方程 从动杆运动规律：推程过程： 0 d150s h 1 cos2 00v2h0sin0a2h22cos20远休止过程： 150 d160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名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共

11、 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其中 e 为偏距, s0=r02-e2 回程过程： 160 d280sh1sin02020vh1cos2a0202 h2sin20近休止过程： 280 d360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）运算程序框图名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - -

12、- - - 开头读入数据h,rb,rr, , , a, , , ,s,r ,e =0？N 选 择 推 程Y .Y + s. N 类 型 , 调s=0 v=0 a=0 N + + s用 子 程 序计 算s ,v,a,ds/d ,d 2s/d 2Y s=0 v=0 a=0 选 择 回 程 类 型,调用子程序运算s,v,a,ds/d ,d 2s/d 2运算压力角 修正基圆 rb=rb+ rbY + s.N 修正基圆rb=rb+ rb3 N N . Y 2 Y 1 转下页续前页名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 2 3

13、求 x,y N 求 x/,y /N = +5o运算理论廓线曲率半径 aN 0. +r . Y Y 打印 s,v, a, , ,x, y,x,y 360o.Y 终止输入参数：h （从动件行程）rb（凸轮基圆半径） rr（滚子半径） （推程许用压力角） （回程许用压力角）名师归纳总结 a（凸轮实际廓线的曲率半径）第 10 页,共 20 页（凸轮旋转角速度）（推程运动角） （远休止角） s（回程运动角）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - rb （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

14、）（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 #include #include #include main FILE *fp ； int a,step；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - float r0=40,rr=10,e=20,h=70； double pi=3.14159,s,s0,x,y,x1,y1,a0,a1,a2,a3； double b,b1,b2,c1,c2； char filename20； printfplease inp

15、ut 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 ； printfinput 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=0&a=0&a150&a160&a280&a=360 a0=80*pi/180； s=0；printfs= %fn,s ； b=0；printfds/d = %fn,b ； x=s0+s*si

16、na1+e*cosa1；printfx= %fn,x ；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - y=s0+s*cosa1-e*sina1；printfy= %fn,y ； b1=b-e*sina1+s0+s*cosa1；printfdx/d = %fn,b1； b2=b-e*cosa1-s0+s*sina1；printfdy/d = %fn,b2； c1=b1/sqrtb1*b1+b2*b2；printfsin = %fn,c1 ； c2=-b2/sqrtb1*b1+b2*b2；printfcos = %fn,c2；

17、x1=x-rr*c2 ；printfx= %fn,x1 ； y1=y-rr*c1 ；printfy= %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=

18、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 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - =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=

19、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,

20、 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

21、, 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

22、= 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 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 20 页精选学习资料

23、- - - - - - - - - =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=

24、 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,

25、 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=-89.59

26、3, 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=-46.85

27、9, 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 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - =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,

28、 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=-3

29、4.912, 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

30、, 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=

31、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 名师归

32、纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - =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 才有收成 . .有开花才有结果 ,有付出通过几天日日夜

33、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,并初步把握了名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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

34、；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；,我相“ 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 信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名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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,杨文敏编著名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 20 页