机械原理专业课程设计凸轮机构.doc

目 录 （一）机械原理课程设计目和任务2（二）从动件（摆杆）及滚子尺寸拟定4（三）原始数据分析5（四）摆杆运动规律及凸轮轮廓线方程6（五）程序方框图8（六）计算机源程序9（七）程序计算成果及其分析14（八）凸轮机构示意简图16（九）心得体会16（十）参照书籍18（一）机械原理课程设计目和任务一、机械原理课程设计目：1、机械原理课程设计是一种重要实践性教学环节。其目在于：进一步巩固和加深所学知识；2、培养学生运用理论知识独立分析问题、解决问题能力；3、使学生在机械运动学和动力分析方面初步建立一种完整概念；4、进一步提高学生计算和制图能力，及运用电子计算机运算能力。二、机械原理课程设计任务：1、摆动从动件杆盘型凸轮机构2、采用图解法设计：凸轮中心到摆杆中心A距离为160mm，凸轮以顺时针方向等速回转，摆杆运动规律如表：符号摆杆角行程h推程运动角01远休止角02回程运动角03近休止角04基圆半径r0从动杆运动规律推程回程数据25120401109050简谐等加减速3、设计规定：拟定适当摆杆长度合理选取滚子半径rr选取恰当比例，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，并标注所有尺寸（用A2图纸）将机构简图、原始数据、尺寸综合办法写入阐明书4、用解析法设计该凸轮轮廓，原始数据条件不变，要写出数学模型，编制程序并打印出成果备注：1、尖底（滚子）摆动从动件盘形凸轮机构压力角:在推程中，当主从动件角速度方向不同步取“-”号，相似时取“+”号。1、三、课程设计采用办法：对于本次任务，要用图解法和解析法两种办法。图解法形象，直观，应用图解法可进一步提高学生绘图能力，在某些方面，如凸轮设计中，图解法是解析法出发点和基本；但图解法精度低，而解析法则可应用计算机进行运算，精度高，速度快。在本次课程设计中，可将两种办法所得成果加以对照。四、编写阐明书：1、设计题目（涉及设计条件和规定）；2、机构运动简图及设计方案拟定，原始数据；3、机构运动学综合；4、列出必要计算公式，写出图解法向量方程，写出解析法数学模型，计算流程和计算程序，打印成果；5、分析讨论。（二）从动件（摆杆）及滚子尺寸拟定1、摆杆长度l拟定：依照右图建立坐标系Oxy。B0点为推程段摆杆起始点，开始时推杆滚子中心处在B0点处，依几何关系有：B0坐标:X0=sin(0)/lY0=a-l* cos (0)f0=arcos(a+l-r0)/2a*l又由于摆动盘形凸轮机构在运动时许用压力角为：=35 45依照压力角公式： 注：当主从动件角速度方向不同步取“-”号，相似时取“+”号。由此咱们可以取到：l=120mm；此时摆杆初始摆角：012.4292、滚子半径r1选取咱们用1表达凸轮工作廓线曲率半径,用表达理论廓线曲率半径.因此有1=r1;为了避免发生失真现象，咱们应当使p最小值不不大于0，虽然r1；另一方面，滚子尺寸还受其强度，构造限制，不能太小，普通咱们取滚子半径；r1=（0.1 0.5）* r0在此，咱们可以取r1=0.2*r0=10mm。（三）原始数据及分析依题意，原始数据如下：1、已知量：（未标明单位为mm）d1=120 o 推程运动结束凸轮总转角，其中(d1-d0)为推程角01d2=160 o 远休止运动结束时总转角，其中(d2-d1)为远程休止角02d3=270 o 回程运动结束凸轮总转角，其中(d3-d2)为回程角03d4=360 o 远休止运动结束总转角，其中(d4-d3)为远程休止角04r =160 凸轮中心到摆杆中心A距离r0=50 基圆半径l =120 此处设摆动从动杆长度为120 mmh=25 o 从动杆总角行程w=1 rad / s 此处设凸轮角速度为1 rad / srr=10 此处设滚子半径为102、设计所求量：f 摆动从动杆角位移v 摆动从动杆角速度a 摆动从动杆角加速度以凸轮中心为原点，竖直和水平方向分别为x,y轴，建立平面直角坐标系x 为凸轮轮廓轨迹x坐标点y 为凸轮轮廓轨迹y坐标点（四）摆杆运动规律及凸轮轮廓线方程1、摆杆运动规律：推程过程：0od120o摆杆角位移：f=h(1-cos(/01) )/ 2即f=h(1-cos(d/d1)/ 2摆杆角速度：v=hw sin(/01)/(201)即v=h w sin(d/d1)/(2d1)摆杆角加速度：a=2h w2cos(/01)/(2012)即a=2h w2cos(d/d1) /(2d12)远休止过程：120od160o摆杆角位移：f= h摆杆角速度：v=0摆杆角加速度：a= 0在推程和远休止过程中凸轮轮廓轨迹： x=r sin d-l sin(d+f+f0 ) y=r cos d-lcos(d+f +f0)其中f0为摆杆初始位置角 f0=arcos(r2+l2-r02)/2(r l)回程过程：160od270oa. 等加速回程阶段：160od215o摆杆角位移：f=h-2h(-01-02)2/(03)2 即f=h-2h(d-d2)2/(d3-d2) 2摆杆角速度：v=-4hw(-01-02)/(03)2即v=-4hw(d- d2)/(d3-d2)2摆杆角加速度：a=-4hw2/(03)2即a=-4hw2/(d3-d2)2b. 等减速回程阶段：215od270o摆杆角位移：f=2h(03-(-01-02-03/2 )2/(03) 2即f=2h( (d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)2/(d3-d2)2摆杆角速度：v=-4hw(03-(-01-02-03/2) /(03)2即v=-4 hw( (d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)/(d3-d2)2摆杆角加速度：a=4hw2/(03)2即a=4hw2/(d3-d2)2近休止过程：720od360o摆杆角位移：f=0摆杆角速度：v=0摆杆角加速度：a= 0在回程和近休止过程中凸轮轮廓轨迹： x=r sin d-l sin(d+f+f0) y=r cos d-l cos(d+f+f0)其中f0为摆杆初始位置角 f0=arcos(r2+l2-r02)/2(r l)（五）程序方框图开始读入数据d，d1，d2，d3，d4，pi，r，r0，l，h，wd初值为0以10度累加选取推程类型，调用子程序计算f，v，a，dd1?dd2?s=0v=0a=0dd3?s=0v=0a=0选取推程类型，调用子程序计算f，v，a，计算轮廓轨迹坐标（x,y）YYNYN屏幕输出，文本输出f，v，a，x，y结束（六）计算机源程序#include #include main() double d，d0,d1,d2,d3,d4,r,r0， f,f0,h,pi,v,w,a,l,x,y;int n;FILE *fp; /*定义文献指针*/fp = fopen(aa.txt,w); /*打开以写方式文献（aa.txt不存在则新建）*/ d=0； /*d为凸轮总转角*/ d0=5； /*d0为转角分度值，此处设为5 o每次*/ d1=120； /*(d1-0)为推程角*/ d2=160； /*(d2-d1)为远程休止角*/ d3=270； /*(d3-d2)为回程角*/ d4=360； /*(d4-d3)为近休止角*/ pi=3.1415926； r=160； /*凸轮圆心到从动杆固定点距离*/ r0=50； /*基圆半径*/ l=120； /*从动杆长度*/ h=25； /*行程角度*/ w=1； /*凸轮角速度*/ f0=acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi； /*从动杆初始角*/printf(初始角：f0=%1.3fn,acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi);fprintf(fp,初始角：%1.3fn,acos(r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l)*180/pi); for(n=0;n=36;n+)d=d0*n;if(d=d1) /*当d=120度时，为推程过程*/f=h*(1-cos(pi*(d/d1)/2； /*从动杆角位移*/v=pi*h*w*sin(pi* (d/d1)/(2*d1)； /*从动杆角速度*/a=pi*pi*h*w*w*cos(pi*(d/d1)/(2*d1*d1)； /*从动杆角加速度*/x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180)；/*拟定凸轮轨迹x坐标*/y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180)；/*拟定凸轮轨迹y坐标*/printf(nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ,d,f,v,a,x,y);fprintf(fp,nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn,d,f,v,a,x,y);elseif(d=d2) /*当120=d=160度时，为远休止过程*/f=h； /*从动杆角位移*/ v=0； /*从动杆角速度*/ a=0； /*从动杆角加速度*/ x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180)；/*拟定凸轮轨迹x坐标*/ y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);/*拟定凸轮轨迹y坐标*/printf(nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ,d,f,v,a,x,y);fprintf(fp,nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn,d,f,v,a,x,y); else if(d=215) /*当160=d=215度时，为等加速回程过程*/ f=h-2*h*(d-d2)*(d-d2)/(d3-d2)*(d3-d2)；/*从动杆角位移*/ v=(-1)*4*h*w*(d-d2)/(d3-d2)*(d3-d2)；/*从动杆角速度*/a=(-1)*4*h*w*w/(d3-d2)*(d3-d2)； /*从动杆角加速度*/ x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180);/*拟定凸轮轨迹x坐标*/ y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);/*拟定凸轮轨迹y坐标*/printf(nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ,d,f,v,a,x,y);fprintf(fp,nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn,d,f,v,a,x,y);else if(d=270) /*当215=d=270度时，为等减速回程过程*/ f=2*h*(d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)*(d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)/(d3-d2)*(d3-d2)； /*从动杆角位移*/v=(-1)*4*h*w*(d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2)/(d3-d2)*(d3-d2)；/*从动杆角速度*/a=4*h*w*w/(d3-d2)*(d3-d2)； /*从动杆角加速度*/x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180); y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);printf(nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ,d,f,v,a,x,y);fprintf(fp,nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn,d,f,v,a,x,y); else /*当270=d=360度时，为近休止过程*/ if(d=d4) f=0； /*从动杆角位移*/ v=0； /*从动杆角速度*/ a=0； /*从动杆角加速度*/ x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180); y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);printf(nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn ,d,f,v,a,x,y);fprintf(fp,nd=%1.3fnf=%1.3fnv=%1.3fna=%1.3fnx=%1.3fny=%1.3fn,d,f,v,a,x,y); fclose(fp); /*关闭文献*/（七）程序计算成果及其分析初始角：f0=12.429dfvaxy0.0000.0000.0000.009-25.82842.8135.0000.1070.0430.008-22.21244.96810.0000.4260.0850.008-18.82546.99115.0000.9520.1250.008-15.62848.97120.0001.6750.1640.007-12.56050.98825.0002.5830.1990.007-9.53553.10130.0003.6610.2310.006-6.45255.34135.0004.8900.2600.005-3.20057.71440.0006.2500.2830.0040.33460.18845.0007.7160.3020.0034.25262.70050.0009.2650.3160.0028.64065.15555.00010.8680.3240.00113.55967.43360.00012.5000.3270.00019.03469.39465.00014.1320.324-0.00125.05470.88870.00015.7350.316-0.00231.56771.76575.00017.2840.302-0.00338.48371.88880.00018.7500.283-0.00445.67571.13885.00020.1100.260-0.00552.98769.42790.00021.3390.231-0.00660.24566.70095.00022.4170.199-0.00767.25962.943100.00023.3250.164-0.00773.84158.179105.00024.0480.125-0.00879.81052.473110.00024.5740.085-0.00885.00045.921115.00024.8930.043-0.00889.27038.650120.00025.0000.000-0.00992.50530.809125.00025.0000.0000.00094.83822.629130.00025.0000.0000.00096.45014.277135.00025.0000.0000.00097.3275.817140.00025.0000.0000.00097.464-2.688145.00025.0000.0000.00096.859-11.172150.00025.0000.0000.00095.516-19.571155.00025.0000.0000.00093.447-27.822160.00025.0000.0000.00090.667-35.860165.00024.897-0.041-0.00886.996-43.544170.00024.587-0.083-0.00882.292-50.664175.00024.070-0.124-0.00876.644-57.074180.00023.347-0.165-0.00870.155-62.643dfvaxy185.00022.417-0.207-0.00862.943-67.260190.00021.281-0.248-0.00855.138-70.828195.00019.938-0.289-0.00846.874-73.273200.00018.388-0.331-0.00838.294-74.536205.00016.632-0.372-0.00829.539-74.579210.00014.669-0.413-0.00820.753-73.381215.00012.500-0.455-0.00812.077-70.936220.00045.558-0.8680.00815.990-139.241225.00041.322-0.8260.0085.466-131.395230.00037.293-0.7850.008-4.291-123.111235.00033.471-0.7440.008-13.229-114.464240.00029.855-0.7020.008-21.312-105.532245.00026.446-0.6610.008-28.511-96.397250.00023.244-0.6200.008-34.813-87.141255.00020.248-0.5790.008-40.214-77.850260.00017.459-0.5370.008-44.726-68.605265.00014.876-0.4960.008-48.370-59.490270.00012.500-0.4550.008-51.181-50.580275.0000.0000.0000.000-44.901-21.998280.0000.0000.0000.000-46.647-18.001285.0000.0000.0000.000-48.038-13.867290.0000.0000.0000.000-49.064-9.628295.0000.0000.0000.000-49.717-5.315300.0000.0000.0000.000-49.991-0.962305.0000.0000.0000.000-49.8843.399310.0000.0000.0000.000-49.3987.734315.0000.0000.0000.000-48.53612.010320.0000.0000.0000.000-47.30516.194325.0000.0000.0000.000-45.71320.256330.0000.0000.0000.000-43.77424.163335.0000.0000.0000.000-41.50227.886340.0000.0000.0000.000-38.91331.397345.0000.0000.0000.000-36.02934.669350.0000.0000.0000.000-32.87037.677355.0000.0000.0000.000-29.46140.399360.0000.0000.0000.000-25.82842.812(八）凸轮机构示意简图(九）心得体会这是咱们步入大学之后第一次做课程设计，虽然有些茫然和不知所措，但在教师指引和同窗互相协助下还是准时完毕了设计。这次课程设计让我体会很深，也学到了诸多新东西。作为一名机械系，机械设计制造及自动化专业大三学生，我觉得能做类似课程设计是十分故意义，并且是十分必要。在已度过大学时间里咱们大多数接触是专业基本课。咱们在课堂上掌握仅仅是专业基本课理论面，如何去锻炼咱们实践面？如何把咱们所学到专业基本理论知识用到实践中去呢？我想做类似大作业就为咱们提供了良好实践平台。在做本次大作业过程中，我感触最深当数查阅大量设计手册了。为了让自己设计更加完善，更加符合工程原则，一次次翻阅机械设计手册是十分必要，同步也是必不可少。咱们是在作设计，但咱们不是艺术家。她们可以抛开实际，尽情在幻想世界里飞翔，咱们是工程师，一切都要有据可依.有理可寻，不切实际构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。在这次课程设计中，充分运用了所学机械原理知识，依照设计规定和运动分析，选用合理分析方案，从而设计出比较合理机构来。这次课程设计，不但让咱们把自己所学知识运用到实际生活中去，设计某些对社会有用机构，也让咱们深刻体会到团队合伙重要性，由于在后来学习和工作中，但靠咱们自己个人力量是远远不够，必要积聚人们智慧，才干创造出令人满意产品来。创新也是一种国家、一种社会、一种公司必不可少，设计中创新需要高度和丰富创造性思维，没有创造性构思，就没有产品创新，产品也就不具备市场竞争性。在设计过程中，虽然咱们创新是肤浅，但咱们在设计过程中发现了自己局限性，分析和解决问题办法与能力不够强.尚有在整个过程中我发现像咱们这些学生最最缺少是经验没有感性结识空有理论知识有些东西很也许与实际脱节.总体来说我觉得做这种类型作业对咱们协助还是很大它需要咱们将学过有关知识都系统地联系起来从中暴露出自身局限性以待改进.有时候一种人力量是有限合众人智慧我相信咱们作品会更完美!这也锻炼了咱们能力，更指明了咱们努力方向；这次课程设计也为咱们后来毕业设计打下了一种基本，我相信，通过这次设计，咱们毕业设计时候不再会象当前这样茫然了，也一定能做好它。（十）参照书籍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）哈尔滨工业大学 龚桂义,潘沛霖等主编4.机械零件设计手册金工业出版社5.互换性与技术测量(第四版)中华人民共和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