1、目錄（一）機械原理課程設(shè)計的目的和任務(wù) 2（二）設(shè)計題目及設(shè)計思路 3（三）凸輪基圓半徑及滾子尺寸的確定 5（四）從動桿的運動規(guī)律及凸輪輪廓線方程7（五）計算程序框圖 8（六）計算機源程序 11（七）計算機程序結(jié)果及分析14（八）凸輪機構(gòu)示意簡圖20（九）體會心得20（十）參考資料21（一）機械原理課程設(shè)計的目的和任務(wù)一、機械原理課程設(shè)計的目的：1、機械原理課程設(shè)計是一個重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于：進一步鞏固和加深所學(xué)知識；2、培養(yǎng)學(xué)生運用理論知識獨立分析問題、解決問題的能力；3、使學(xué)生在機械的運動學(xué)和動力分析方面初步建立一個完整的概念；4、進一步提高學(xué)生計算和制圖能力，及運用電子計算機的

2、運算能力。二、機械原理課程設(shè)計的任務(wù)：1、偏置直動滾子從動桿盤型凸輪機構(gòu)2、采用圖解法設(shè)計：凸輪中心到擺桿中心 A的距離為160mm,凸輪以順時針方向等速回轉(zhuǎn)，擺桿的運動規(guī)律如表：符號 方案h5015025 035 04從動桿運動規(guī)律推程回程I70150o10o120o80o簡諧正弦加速度3、設(shè)計要求： 升程過程中，限制最大壓力角 a maxw 30o,確定凸輪基園半徑r0 合理選擇滾子半徑rr 選擇適當(dāng)比例尺，用幾何作圖法繪制從動件位移曲線， 并畫于圖紙 上;A2 用反轉(zhuǎn)法繪制凸輪理論廓線和實際廓線，并標(biāo)注全部尺寸（用圖紙） 將機構(gòu)簡圖、原始數(shù)據(jù)、尺寸綜合方法寫入說明書4、用解析法設(shè)計該凸輪

3、輪廓，原始數(shù)據(jù)條件不變，要寫出數(shù)學(xué)模型,編制程序并打印出結(jié)果備注：凸輪輪廓曲率半徑與曲率中心X = d2x/d 2X二d2y/d 2x = x（ ）X = dx/dy（x2 y2）xy- xyx（x2 y2）xy-xy< $ （ 理論輪廓方程，其中.y = dy/d3P（xy2）2其曲率半徑為：帥-xy ；曲率中心位于: 三、課程設(shè)計采用方法:對于此次任務(wù)，要用圖解法和解析法兩種方法。圖解法形象，直 觀，應(yīng)用圖解法可進一步提高學(xué)生繪圖能力，在某些方面，如凸輪設(shè) 計中，圖解法是解析法的出發(fā)點和基礎(chǔ)；但圖解法精度低，而解析法 則可應(yīng)用計算機進行運算，精度高，速度快。在本次課程設(shè)計中，可 將兩

4、種方法所得的結(jié)果加以對照。四、編寫說明書:1、設(shè)計題目（包括設(shè)計條件和要求）；2、機構(gòu)運動簡圖及設(shè)計方案的確定，原始數(shù)據(jù);3、機構(gòu)運動學(xué)綜合；4、列出必要的計算公式，寫出圖解法的向量方程，寫出解析法的數(shù)學(xué)模型，計算流程和計算程序，打印結(jié)果；5、分析討論。（二）設(shè)計題目及設(shè)計思路一、設(shè)計題目偏置直動滾子從動桿盤型凸輪機構(gòu)工作要求當(dāng)凸輪逆時針轉(zhuǎn)過140o時，從動件上升50mm；當(dāng)凸輪 繼續(xù)轉(zhuǎn)過20o時，從動件停歇不動；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)100o時，從動件返回 原處。已知凸輪以等角速度 3 =1rad/s轉(zhuǎn)動，工作要求機構(gòu)為柔性沖 擊。凸輪機構(gòu)以等角速度逆時針方向旋轉(zhuǎn)， 推桿軸線在凸輪回轉(zhuǎn)中心 右側(cè)，偏距e

5、=20mm。二、設(shè)計思路1、要求從動件作往復(fù)移動，因此可選擇偏置直動滾子從動件盤 型凸輪機構(gòu)。2、根據(jù)工作要求選擇從動件的運動規(guī)律。為了保證機構(gòu)為柔性 沖擊，從動件推程和回程可分別選用等加速等減速運動規(guī)律和簡諧運動規(guī)律。推程運動角© =1400,回程運動角O' = 1000,停歇角© s=200。3、 根據(jù)滾子的結(jié)構(gòu)和強度等條件，滾子半徑r=10mm。4、根據(jù)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)空間，選基圓半徑 r=50mm。5、進行計算機輔助設(shè)計。為保證機構(gòu)有良好的受力狀況，推程許用壓力角a =38o,回程許用壓力角a' =700,設(shè)計過程中 要保證a推程<a =380, a

6、回程<a=700，為保證機構(gòu)不產(chǎn)生運動失真和避免凸輪廓線應(yīng)力集中，取凸輪實際廓線的許用曲率 半徑p a =3mm,設(shè)計過程中要保證凸輪理論廓線外凸部分的曲 率半徑 p > p a +rr =3+8=11mmo（三）凸輪基圓半徑及滾子尺寸的確定、確定凸輪基園半徑由尖端移動從動件凸輪機構(gòu)壓力角的表達式可知為r0同a的關(guān)系ro(ds/d ) - etan :-s)e2如果升程過程中，限制最大壓力角 a max< 38o,此時對應(yīng)的基 圓半徑即為最小基圓半徑r min。假設(shè)機構(gòu)在a max位置是對應(yīng)的從動件位移為sp,類速度為(込工，那么rOmin的表達式為(ds /- e “2sy

7、 +曠 tan<z在應(yīng)用上式計算r0min時，要精確求解到© p值有時較為困難，為此可用經(jīng)驗值近似替代© p,如從動件作等加等減速運動、簡諧運 動時均可取© p為0.4處的©值（為凸輪 推升程運動角）。再按上述計算出的rOmin作為初值，然后校核各位置的壓力角a是否滿足a 的要求，否則應(yīng)加大r0再重新校核在此，取r0 =50mm。二、滾子半徑r r的選擇我們用p 1表示凸輪工作廓線的曲率半徑，用p表示理論廓線的 曲率半徑.所以有p 1= p 士 r1;為了避免發(fā)生失真現(xiàn)象，我們應(yīng)該使p的最小值大于0,即使p >r1 ;另一方面，滾子的尺寸還受

8、其強度， 結(jié)構(gòu)的限制，不能太小，通常我們?nèi)L子半徑；r1= (0.1 0.5) * r0依題意，原始數(shù)據(jù)如下：1已知量：(未標(biāo)明的單位為 mm)d仁150°推程運動結(jié)束的凸輪總轉(zhuǎn)角，其中(d1- d0)為推程角501d2=160°遠休止運動結(jié)束時總轉(zhuǎn)角，其中(d2-d1)為遠程休止角5 02d3=280°回程運動結(jié)束的凸輪總轉(zhuǎn)角，其中(d3- d2)為回程角503d4=360°遠休止運動結(jié)束總轉(zhuǎn)角，其中(d4-d3)為遠程休止角5 04e=20mm 偏距 20mmh=50mm推桿的行程50mmw=1 rad / s 此處設(shè)凸輪角速度為1 rad /sr0

9、 =50mm此處設(shè)凸輪基園半徑50mmrr=10mm此處設(shè)滾子半徑為10mm2、設(shè)計所求量：F：偏置直動滾子從動桿的角位移V:偏置直動滾子從動桿的角速度a：偏置直動滾子從動桿的角加速度以凸輪的中心為原點，豎直和水平方向分別為x,y軸，建立平面直角坐標(biāo)系如圖(四) 從動桿的運動規(guī)律及凸輪輪廓線方程從動桿運動規(guī)律： 推程過程：0°v d< 1502hsincosn660cos 遠休止過程：150°v d< 160°偏置桿角位移s= h偏置桿角速度：v=0偏置桿角加速度：a= 0在推程和遠休止過程中凸輪的理論輪廓軌跡:x=( s0 +s)sin S -esi

10、n Sy=( s0 +s)cosS -ecosS其中e為偏距，s0=Vr02-e2 回程過程：160°v d<280°-6s = hI 6sin0丿0I 丿02sin-0 近休止過程：280°v d< 360偏置桿角位移：s=0偏置桿角速度：v=0 偏置桿角加速度：a= 0在回程和近休止過程中凸輪輪廓軌跡:x=( s0 +s)sin 3 -ecosSy=( s0 +s)cosS -esinS 其中e為偏距，s0=Vro2-e2y為凸輪輪廓的軌跡的y坐標(biāo)點（五）計算程序框圖轉(zhuǎn)下頁續(xù)前頁T 2輸入?yún)?shù):h（從動件行程）rb（凸輪基圓半徑）rr（滾子半徑）a

11、（推程許用壓力角）:a '（回程許用壓力角）P a（凸輪實際廓線的曲率半徑）（凸輪旋轉(zhuǎn)角速度）（推程運動角）'（遠休止角）s（回程運動角） rb （基圓修正量） e （機構(gòu)偏心距）輸出參數(shù):S（從動件位移）V（從動件運動速度）A（從動件運動加速度）（機構(gòu)壓力角） （理論廓線曲率半徑）（x, y）（理論輪廓坐標(biāo)） （x' , y'）（實際輪廓坐標(biāo)）（六）計算機源程序#in clude<stdio.h> #in clude<math.h> #in clude<stdlib.h> #i ncludevstri ng.h> ma

12、i n()FILE *fp;int a,step;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 file name20;prin tf("please in put file name you want to save date:");/ 輸入需要保存 數(shù)據(jù)結(jié)果的文件名(不需要加類型后綴)gets(file name);strcat(file name,".txt");fp=fope n(file nam

13、e,"w");printf("input start angle and step angle:"); 輸入起始角度和計算間隔 即步進角度sca nf("%d%d",&a,& step);for(a;a<=360;a=a+step)a 仁 a*pi/180;s0=sqrt(r0*r0-e*e); prin tf("s0= %fn",s0);if(a>=0&&a<=360)if(a>=0&&a<=150)a0=150*pi/180;s=h*

14、(1-cos(pi*(a1/a0)/2;pr in tf("s= %fn",s);b=pi*h*si n(pi* (a1/a0)/(2*a0);pri ntf("ds/d S = %fn",b);if(a>15 0&&a<=160)a0=10*pi/180;s=70;pri ntf("s= %fn",s);b=0;printf("ds/d S = %fn",b);if(a>160&&a<=280)a0=120*pi/180;a2=(a-180)*pi/180;

15、s=h*(1-(a2/a0)+si n( 2*pi*a2/a0)/(2*pi);pri ntf("s= %fn",s); b=h*(cos(2*pi*a2/a0)-1)/a0;printf("ds/d S = %fn",b);if(a>280&&a<=360)a0=80*pi/180;s=0;pri ntf("s= %fn",s);b=0;printf("ds/d S = %fn",b);x=(sO+s)*si n( a1)+e*cos(a1);pri ntf("x= %fn&

16、quot;,x);y=(sO+s)*cos(a1)-e*si n(a1);pri ntf("y二 fn",y);b1=(b-e)*sin(a1)+(sO+s)*cos(a1);printf("dx/d S = %fn",b1); b2=(b-e)*cos(a1)-(s0+s)*sin(a1);printf("dy/d S = %fn",b2); c1=b1/sqrt(b1*b1+b2*b2);printf("sin 0 = %fn",c1);c2=-b2/sqrt(b1*b1+b2*b2);printf("

17、;cos 0 = %fn",c2); x1=x-rr*c2;pri ntf("x'二 %fn ",x1);y1=y-rr*c1;pri ntf("y'二 %fn ",y1);fprintf(fp," S =%d,s=%7.3f, x=%7.3f,y=%7.3f,x'=%7.3f,y'=%7.3fn",a,s,x,y,x1,y1);else printf("輸出錯誤 n");fclose(fp);(七) 程序計算結(jié)果及其分析S =0, s= 0.000, x= 20.000,

18、 y= 34.641, x'= 15.000, y'=25.981S =5, s= 0.192, x= 22.960, y= 32.957, x'= 18.090, y'= 24.223S =10, s= 0.765, x= 25.844, y= 31.395, x'= 21.203, y'= 22.537S =15, s= 1.713, x= 28.728, y= 29.939, x'= 24.355, y'= 20.946S =20,s=3.026,x= 31.677,y=28.555,x'= 27.541,y'

19、;=19.450S =25,s=4.689,x= 34.748,y=27.193,x'= 30.753,y'=:18.025S =30,s=6.684,x= 37.983,y=25.789,x'= 33.991,y'=:16.620S =35,s=8.990,x= 41.409,y=24.269,x'= 37.265,y'=:15.168S =40,s=11.580,x= 45.031,y=22.552,x'= 40.591,y'=13.592S =45,s=14.427,x= 48.839,y=20.555,x'= 43

20、.976,y'=11.817S =50,s=17.500,x= 52.798,y=18.195,x'= 47.415,y'=9.767S =55,s=20.764,x= 56.857,y=15.396,x'= 50.886,y'=7.374S =60,s=24.184,x= 60.944,y=12.092,x'= 54.348,y'=4.576S =65, s= 27.723, x= 64.973, y= 8.230,x'= 57.741,y'=1.324S =70,s= 31.341,x=68.844,y= 3.774,

21、x'= 60.992,y'= -2.419S =75,s= 35.000,x=72.444,y= -1.294,x'= 64.013,y'= -6.672S =80,s= 38.658,x=75.659,y= -6.968,x'= 66.713,y'=-11.436S =85,s= 42.277,x=78.368,y=-13.220,x'= 68.991,y'=-16.694S =90,s= 45.816,x=80.457,y=-20.000,x'= 70.750,y'=-22.406S =95,s= 49.236

22、,x=81.814,y=-27.234,x'= 71.897,y'=-28.514S =100,s= 52.500,x=82.344,y=-34.828,x'= 72.345,y'=-34.940S =105,s= 55.572,x=81.963,y=-42.667,x'= 72.022,y'=-41.589S =110,s=58.420,x=80.608,y=-50.622,x'=70.869,y'=-48.351S =115,s=61.010,x=78.237,y=-58.550,x'=68.850,y'=-5

23、5.104S =120,s=63.316,x=74.833,y=-66.299,x'=65.944,y'=-61.718S =125,s=65.311,x=70.404,y=-73.713,x'=62.156,y'=-68.059S =130,s=66.974,x=64.986,y=-80.638,x'=57.513,y'=-73.993S =135,s=68.287,x=58.639,y=-86.923,x'=52.066,y'=-79.387S =140,s=69.235,x=51.450,y=-92.429,x'=4

24、5.885,y'=-84.120S =145,s=69.808,x=43.527,y=-97.031,x'=39.065,y'=-88.082S =150,s=70.000,x=35.000,y=-100.622,x'=31.715,y'=-91.177S =155,s=70.000,x=26.097,y=-103.289,x'=23.648,y'=-93.594S =160,s=70.000,x=16.996,y=-105.171,x'=15.400,y'=-95.299S =165,s= 70.872,x= 7.991

25、,y=-107.094,x'=8.124,y'=-97.095S =170,s=70.263,x= -1.480,y=-106.783,x'= -0.933,y'=-96.798S =175,s=70.033,x=-10.801,y=-106.019,x'= -9.683,y'=-96.082S =180,s=70.000,x=-20.000,y=-104.641,x'=-18.122,y'=-94.819S =185,s=69.967,x=-29.041,y=-102.467,x'=-26.213,y'=-92.

26、875S =190,s=69.737,x=-37.821,y=-99.320,x'=-33.882,y'=-90.128S =195,s=69.128,x=-46.176,y=-95.057,x'=-41.023,y'=-86.487S =200,s=67.982,x=-53.893,y=-89.593,x'=-47.507,y'=-81.898S =205,s=66.178,x=-60.734,y=-82.921,x'=-53.193,y'=-76.353S =210,s=63.641,x=-66.461,y=-75.115,x

27、'=-57.932,y'=-69.894S =215,s=60.345,x=-70.864,y=-66.336,x'=-61.582,y'=-62.617S =220, s= 56.315,x=-73.786,y=-56.821,x'=-64.018.y'=-54.679S =225,s= 51.628,x=-75.143,y=-46.859,x'=-65.159,y'=-46.296S =230,s=46.404,x=-74.940,y=-36.774,x'=-64.985,y'=-37.726S =235,s=

28、40.800,x=-73.269,y=-26.888,x'=-63.551,y'=-29.247S =240,s=35.000,x=-70.311,y=-17.500,x'=-60.992,y'=-21.128S =245,s=29.200,x=-66.312,y= -8.854,x'=-57.509,y'=-13.598S =250,s=23.596,x=-61.566,y=-1.125,x'=-53.348,y'=-6.823S =255,s=18.372,x=-56.383,y=5.597,x'=-48.776,y&

29、#39;=-0.893S =260,s=13.685,x=-51.065,y=11.304,x'=-44.047,y'=4.180S =265,s=9.655,x=-45.871,y=16.063,x'=-39.375,y'=8.460S =270,s=6.359,x=-41.000,y=20.000,x'=-34.912,y'=12.067S =275,s=3.822,x=-36.574,y=23.276,x'=-30.743,y'=15.152S =280,s=2.018,x=-32.630,y=26.062,x'=-

30、26.900,y'=17.866S =285,s=0.000,x=-28.284,y=28.284,x'=-21.213,y'=21.213S =290,s=0.000,x=-25.712,y=30.642,x'=-19.284,y'=22.981S =295,s=0.000,x=-22.943,y=32.766,x'=-17.207,y'=24.574S =300,s=0.000,x=-20.000,y=34.641,x'=-15.000,y'=25.981S =305,s=0.000,x=-16.905,y=36.252,x'=-12.679,y'=27.189S =310,s=0.000,x=-13.681,y=37.588,x'=-10.261,y'=28.191S =315,s=0.000,x=-10.353,y=38.637,x'= -7.765,y'=28.978S =320,s=0.000,x= -6.946,y=39.392,x'= -5.210,y'=29.544S =325,s=0.000,x= -3.486,y=39.848,x'= -2.615,y'