哈工大機械原理大作業 凸輪結構設計

harbin institute of technology

大作業設計說明書

課程名稱： 機械原理

設計題目： 凸輪結構設計

院系： 機電工程學院

班級： 1008111

設計者： 耿德強

學號： 1100801001

指導教師： 丁剛

設計時間： 2023年6月23日

哈爾濱工業大學

1、設計題目

2、凸輪機構推桿公升程、回程運動方程，推桿位移、速度、加速度線圖。

（1）推桿各行程運動方程（設定角速度為ω= π/3.）

從動件推程運動方程

從動件遠休程運動方程

從動件回程運動方程

從動件進休程運動方程

2、推桿位移、速度、加速度線圖

推桿的位移線圖如下

推桿的速度線圖如下

推桿的加速度線圖如下

3、凸輪機構的線圖，並依次確定凸輪的基圓半徑和偏距

凸輪機構的線圖如下圖所示

根據線圖確定凸輪基圓半徑與偏距：基圓半徑為r0 = 130mm，偏距e = 50mm。

4、滾子半徑的確定及凸輪理論廓線和實際廓線的繪製

求得其最小曲率半徑 =為86.42mm，確定滾子半徑為rr=20mm;

凸輪理論廓線和實際廓線如下

matlab程式如下：

w = pi/3;

p1 = 0:(pi/1000):(2*pi/3);

p2 = (2*pi/3):(pi/1000):pi;

p3 = pi:(pi/1000):(5*pi/4);

p4 = (5*pi/4):(pi/1000):(3*pi/2);

p5 = (3*pi/2):(pi/1000):(2*pi);

s1 = 25 * (1 - cos(3*p1./2));

s2 = 50;

s3 = 50 - 400/(pi^2).*(p3 - pi).^2;

s4 = 400/(pi^2)*(3*pi/2-p4).^2;

s5 = 0;

figure(1)

plot(p1,s1,'b',p2,s2,'b',p3,s3,'b',p4,s4,'b',p5,s5,'b')

axis([0 2*pi -5 55]);

grid on

xlabel('轉角/rad')

ylabel('位移/(mm)')

title('位移與轉角曲線')

v1 = 75/2 * w * sin(3*p1./2);

v2 = 0;

v3 = - 800 * w/(pi^2)*(p3 - pi);

v4 = - 800 * w/(pi^2)*(3*pi/2-p4);

v5 = 0;

figure(2)

plot(p1,v1,'b',p2,v2,'b',p3,v3,'b',p4,v4,'b',p5,v5,'b')

axis([0 2*pi -80 50]);

grid on

xlabel('轉角/rad')

ylabel('速度/(mm/s)')

title('速度與轉角曲線')

a1 = 225/4 * w^2 * cos(3*p1./2);

a2 = 0;

a3 = - 800 * w^2/(pi^2);

a4 = 800 * w^2/(pi^2);

a5 = 0;

figure(3)

plot(p1,a1,'b',p2,a2,'b',p3,a3,'b',p4,a4,'b',p5,a5,'b')

axis([0 2*pi -100 100]);

grid on

xlabel('轉角/rad')

ylabel('加速度/(mm/s^2)')

title('加速度與轉角曲線')

z1 = 75/2 * sin(3*p1./2);

z2 = 0;

z3 = - 800 /(pi^2)*(p3 - pi);

z4 = - 800 /(pi^2)*(3*pi/2-p4);

z5 = 0;

xa=-100:0.01:100;

ya=xa.*-tan(55*pi/180)-34;

xb=-100:0.01:100;

yb=xb.*tan(25*pi/180)-9;

xc=-100:0.01:0;

yc=xc.*tan(55*pi/180);

figure(4)

plot(-z1,s1,'b',-z2,s2,'b',-z3,s3,'b',-z4,s4,'b',-z5,s5,'b',xa,ya,'g',xb,yb,'g',xc,yc,'g');

axis([-60 90 -70 60]);

grid on

xlabel('ds/dφ mm/rad')

ylabel('s / mm')

title('ds/dφ-s')

s0=120;

e=50;

r0=sqrt(s0^2+e^2);

x1=(s0+s1).*cos(p1)-e*sin(p1);

y1=(s0+s1).*sin(p1)+e*cos(p1);

x2=(s0+s2).*cos(p2)-e*sin(p2);

y2=(s0+s2).*sin(p2)+e*cos(p2);

x3=(s0+s3).*cos(p3)-e*sin(p3);

y3=(s0+s3).*sin(p3)+e*cos(p3);

x4=(s0+s4).*cos(p4)-e*sin(p4);

y4=(s0+s4).*sin(p4)+e*cos(p4);

x5=(s0+s5).*cos(p5)-e*sin(p5);

y5=(s0+s5).*sin(p5)+e*cos(p5);

figure(5)

plot(x1,y1,'r',x2,y2,'r',x3,y3,'r',x4,y4,'r',x5,y5,'r');

axis([-200 150 -200 200]);

grid on

xlabel('x/mm');

ylabel('y/mm');

title('理論輪廓');

v=;tx1=diff(x1,p1);

txx1=diff(x1,p1,2);

yx1=diff(y1,p1);

yxx1=diff(y1,p1,2);

k1=subs(abs((tx1*yxx1-txx1*yx1)/(tx1^2+yx1^2)^1.5),,);

v=[v,1/k1];

tx2=diff(x2,p2);

txx2=diff(x2,p2,2);

yx2=diff(y2,p2);

yxx2=diff(y2,p2,2);

k2=subs(abs((tx2*yxx2-txx2*yx2)/(tx2^2+yx2^2)^1.5),,);

v=[v,1/k2];

tx3=diff(x3,p3);

txx3=diff(x3,p3,2);

yx3=diff(y3,p3);

yxx3=diff(y3,p3,3);

k3=subs(abs((tx3*yxx3-txx3*yx3)/(tx3^2+yx3^2)^1.5),,);

v=[v,1/k3];

tx4=diff(x4,p4);

txx4=diff(x4,p4,2);

yx4=diff(y4,p4);

yxx4=diff(y4,p4,2);

k4=subs(abs((tx4*yxx4-txx4*yx4)/(tx4^2+yx4^2)^1.5),,);

v=[v,1/k4];

tx5=diff(x5,p5);

txx5=diff(x5,p5,2); yx5=diff(y5,p5);

yxx5=diff(y5,p5,2);

k5=subs(abs((tx5*yxx5-txx5*yx5)/(tx5^2+yx5^2)^1.5),,);

v=[v,1/k5];

min(v)

rr=20;

a1=v1./w-e;

b1=s0+s1;

x1=x1-rr*(a1.*sin(p1)+b1.*cos(p1))./(a1.^2+b1.^2).^(1/2);

y1=y1+rr*(a1.*cos(p1)-b1.*sin(p1))./(a1.^2+b1.^2).^(1/2);

a2=v2./w-e;

b2=s0+s2;

x2=x2-rr*(a2.*sin(p2)+b2.*cos(p2))./(a2.^2+b2.^2).^(1/2);

y2=y2+rr*(a2.*cos(p2)-b2.*sin(p2))./(a2.^2+b2.^2).^(1/2);

a3=v3./w-e;

b3=s0+s3;

x3=x3-rr*(a3.*sin(p3)+b3.*cos(p3))./(a3.^2+b3.^2).^(1/2);

y3=y3+rr*(a3.*cos(p3)-b3.*sin(p3))./(a3.^2+b3.^2).^(1/2);

a4=v4./w-e;

b4=s0+s4;

x4=x4-rr*(a4.*sin(p4)+b4.*cos(p4))./(a4.^2+b4.^2).^(1/2);

y4=y4+rr*(a4.*cos(p4)-b4.*sin(p4))./(a4.^2+b4.^2).^(1/2);

a5=v5./w-e;

b5=s0+s5;

x5=x5-rr*(a5.*sin(p5)+b5.*cos(p5))./(a5.^2+b5.^2).^(1/2);

y5=y5+rr*(a5.*cos(p5)-b5.*sin(p5))./(a5.^2+b5.^2).^(1/2);

figure(6)

plot(x1,y1,'r',x2,y2,'r',x3,y3,'r',x4,y4,'r',x5,y5,'r',x1,y1,'g',x2,y2,'g',x3,y3,'g',x4,y4,'g',x5,y5,'g');

axis([-200 150 -200 200]);

grid on

xlabel('x/mm');

ylabel('y/mm');

title('理論輪廓與實際輪廓');

哈工大機械學原理大作業 凸輪結構設計

harbin institute of technology 機械原理大作業 課程名稱 機械學原理 設計題目 凸輪結構mat lab設計 院系班級 設計者學號 設計時間 2013.10.7 哈爾濱工業大學 一 運動分析題目 如圖 運用凸輪原理建立直角座標模型 x e cos j n s0 s sin...

哈工大機械原理大作業

harbin institute of technology 機械原理大作業一 課程名稱 機械原理 設計題目 連桿機構運動分析 院系 機電學院 班級 1208105 分析者殷琪 學號 1120810529 指導教師 丁剛 設計時間 2014.05.20 哈爾濱工業大學 設計說明書 1 題目 如圖所示...

哈工大機械原理大作業齒輪 5號

harbin institute of technology 機械原理大作業三 課程名稱 機械原理 設計題目 齒輪傳動設計 院系 機電工程學院 1.設計題目如圖所示乙個機械傳動系統，運動由電動機1輸入，經過機械傳動系統變速後由圓錐齒輪16輸出三種不同轉速。原則一組傳動系統的原始引數，據此設計該傳動系...