机械原理大作业——凸轮


作业（二）
凸轮机构设计
题号： 6







班 级 ：
姓 名 ：
学 号 ：
组者 ：
成 绩 ：
完成时间 ：



目录
凸轮机构题目求 1
二 摆杆运动规律凸轮轮廓线方程 2
三 计算程序 3
四 运算结果凸轮机构图 9
41 第组（A组）机构图计算结果 9
42 第二组（B组）机构图计算结果 14
43 第三组（C组）机构图计算结果 19
五 心体会 24
第组（A组） 24
第二组（B组） 24
第三组（C组） 24
六 参考资料 25
附录 程序框图 26




凸轮机构题目求（摆动滚子推杆盘形凸轮机构）

题目求：
试计算机辅助设计完成列偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构摆动滚子推杆盘形凸轮机构设计已知数表示凸轮逆时针方作匀速转动

表 摆动滚子推杆盘形凸轮机构已知参数
题号
初选基圆半径R0mm
机架长度Loamm
摆杆长度Labmm
滚子半径Rrmm
推杆摆角φ
许压力角
许曲率半径[ρamin]
[α1]
[α2]
A
15
60
55
10
24°
35°
70°
03Rr
B
20
70
65
14
26°
40°
70°
03Rr
C
22
72
68
18
28°
45°
65°
035Rr
求：
1） 凸轮理轮廓实际轮廓坐标值
2） 推程回程压力角凸轮应转角
3） 凸轮实际轮廓曲线曲率
4） 半径相应凸轮转角
5） 基圆半径
6） 绘制凸轮理廓线实际廓线
7）计算点数：N：72～120
推杆运动规律：
1)推程运动规律：等加速等减速运动
2)回程运动规律：余弦加速度运动

二 摆杆运动规律凸轮轮廓线方程
1） 推程：
1运动规律：等加速等减速运动
2轮廓线方程：

A：等加速推程段
设定推程加速段边界条件：
始点处 δ0s0v0
终点处
整理：
（ 注意：δ变化范围0~δ02）


B：等减速推程段
设定推程减速段边界条件：
始点处
终点处 s hv0
整理：
（注意：δ变化范围δ02~δ0）


2） 回程
（1）运动规律：余弦加速度运动
（2）轮廓线方程：


三 计算程序（matlab）
function pushbutton1_Callback(hObject eventdata handles)
hObject handle to pushbutton1 (see GCBO)
eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB
handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
t10t5360
输入
disp(＇凸轮运动规律：休等加速等减速运动远休余弦加速度运动＇)

r0str2num(get(handlesedit1＇string＇))初选基圆半径
L1str2num(get(handlesedit2＇string＇))机架长度

L2str2num(get(handlesedit3＇string＇))摆杆长度
Rrstr2num(get(handlesedit4＇string＇))滚子半径
Q0str2num(get(handlesedit5＇string＇))摆杆摆角
a1str2num(get(handlesedit6＇string＇))a2str2num(get(handlesedit7＇string＇))
ppkstr2num(get(handlesedit8＇string＇))
Pkppk*Rr
t2str2num(get(handlesedit9＇string＇))t3str2num(get(handlesedit10＇string＇))t4str2num(get(handlesedit11＇string＇))
rmstr2num(get(handlesedit12＇string＇))
nstr2num(get(handlesedit12＇string＇))

fprintf(＇初选基圆半径R0d＼n机架长度Load＼n摆杆长度Labd＼n滚子半径Rrd＼n推杆摆角ψd＼n推程许压力角a1d°＼n回程许压力角a2d°＼n许曲率半径Pmind＼n＇r0L1L2RrQ0a1a2Pk)
fprintf(＇凸轮休起始转角：d°＼n凸轮休结束转角：d°＼n凸轮推程结束转角：d°＼n凸轮远休结束转角：d°＼n凸轮回程结束转角：d°＼n＇t1t2t3t4t5)

a1a1*pi180
a2a2*pi180
Q0(Q0*pi)180
xzeros(1n+1)yzeros(1n+1)xxzeros(1n+1)yyzeros(1n+1)
W2*pinzxzeros(1n+1)zyzeros(1n+1)zxxzeros(1n+1)zyyzeros(1n+1)
max90
for R0r0rm
Q01acos((L1^2+L2^2R0^2)(2*L1*L2))q01机架摆杆夹角
i0
for th(t1*pi180)(2*pin)(t2*pi180)
ii+1
x(i)L1*sin(th)L2*sin(th+Q01)
y(i)L1*cos(th)L2*cos(th+Q01)
xx(i)(R0Rr)R0*x(i)yy(i)(R0Rr)R0*y(i)
end
ii1max10th10k100thk0
tt2
if rem(t360n)>0
ii+1
end
while rem(t360n)>0
tt+1
end

for th(t2*pi180)(2*pin)(((t3t2)2+t2)*pi180)
ii+1
Q2*Q0*(tht2*pi180)^2((t3t2)*pi180)^2
x(i)L1*sin(th)L2*sin(th+Q+Q01)y(i)L1*cos(th)L2*cos(th+Q+Q01)
DX1L1*cos(th)L2*cos(th+64800*Q0*(th1180*t2*pi)^2(t3t2)^2pi^2+Q01)*(1+129600*Q0*(th1180*t2*pi)(t3t2)^2pi^2)x轴角速度
DY1L1*sin(th)+L2*sin(th+64800*Q0*(th1180*t2*pi)^2(t3t2)^2pi^2+Q01)*(1+129600*Q0*(th1180*t2*pi)(t3t2)^2pi^2)y轴角速度
ths1DX1sqrt(DX1^2+DY1^2)
thc1DY1sqrt(DX1^2+DY1^2)
xx(i)x(i)Rr*thc1yy(i)y(i)Rr*ths1
dQ1129600*Q0*(th1180*t2*pi)(t3t2)^2pi^2角速度
aatan((L2*abs(dQ1)(L1*cos(Q01+Q)L2))(L1*sin(Q01+Q)))
if a>max1
max1a
th1th
end
K1subs(K1)
K1((L1*cos(th)L2*cos(th+64800*Q0*(th1180*t2*pi)^2(t3t2)^2pi^2+Q01)*(1+129600*Q0*(th1180*t2*pi)(t3t2)^2pi^2))*(L1*cos(th)+L2*cos(th+64800*Q0*(th1180*t2*pi)^2(t3t2)^2pi^2+Q01)*(1+129600*Q0*(th1180*t2*pi)(t3t2)^2pi^2)^2+129600*L2*sin(th+64800*Q0*(th1180*t2*pi)^2(t3t2)^2pi^2+Q01)*Q0(t3t2)^2pi^2)(L1*sin(th)+L2*sin(th+64800*Q0*(th1180*t2*pi)^2(t3t2)^2pi^2+Q01)*(1+129600*Q0*(th1180*t2*pi)(t3t2)^2pi^2)^2129600*L2*cos(th+64800*Q0*(th1180*t2*pi)^2(t3t2)^2pi^2+Q01)*Q0(t3t2)^2pi^2)*(L1*sin(th)+L2*sin(th+64800*Q0*(th1180*t2*pi)^2(t3t2)^2pi^2+Q01)*(1+129600*Q0*(th1180*t2*pi)(t3t2)^2pi^2)))((L1*cos(th)L2*cos(th+64800*Q0*(th1180*t2*pi)^2(t3t2)^2pi^2+Q01)*(1+129600*Q0*(th1180*t2*pi)(t3t2)^2pi^2))^2+(L1*sin(th)+L2*sin(th+64800*Q0*(th1180*t2*pi)^2(t3t2)^2pi^2+Q01)*(1+129600*Q0*(th1180*t2*pi)(t3t2)^2pi^2))^2)^(32)
kr1abs(K1)
if k>kr
kkr
thkth
end
end
ii1
tround((t3t2)2+t2)
if(t<(t3t2)2+t2)
tt+1
ii+1
end
if(t<(t3t2)2+t2||t>(t3t2)2+t2||rem(t360n)>0)
ii+1
end
while rem(t360n)>0
tt+1
end
for th(t*pi180)(2*pin)(t3*pi180)
ii+1
QQ02*Q0*(t3*pi180th)^2((t3t2)*pi180)^2
x(i)L1*sin(th)L2*sin(th+Q+Q01)y(i)L1*cos(th)L2*cos(th+Q+Q01)
DX2L1*cos(th)+L2*cos(thQ0+64800*Q0*(1180*t3*pith)^2(t3t2)^2pi^2Q01)*(1129600*Q0*(1180*t3*pith)(t3t2)^2pi^2)
DY2L1*sin(th)+L2*sin(thQ0+64800*Q0*(1180*t3*pith)^2(t3t2)^2pi^2Q01)*(1129600*Q0*(1180*t3*pith)(t3t2)^2pi^2)
ths2DX2sqrt(DX2^2+DY2^2)
thc2DY2sqrt(DX2^2+DY2^2)
xx(i)x(i)Rr*thc2yy(i)y(i)Rr*ths2
dQ2129600*Q0*(1180*t3*pith)(t3t2)^2pi^2
aatan((L2*abs(dQ2)(L1*cos(Q01+Q)L2))(L1*sin(Q01+Q)))
if a>max1
max1a
th1th
end
K2subs(K2)
K2((L1*cos(th)+L2*cos(thQ0+64800*Q0*(1180*t3*pith)^2(t3t2)^2pi^2Q01)*(1129600*Q0*(1180*t3*pith)(t3t2)^2pi^2))*(L1*cos(th)+L2*cos(thQ0+64800*Q0*(1180*t3*pith)^2(t3t2)^2pi^2Q01)*(1129600*Q0*(1180*t3*pith)(t3t2)^2pi^2)^2+129600*L2*sin(thQ0+64800*Q0*(1180*t3*pith)^2(t3t2)^2pi^2Q01)*Q0(t3t2)^2pi^2)(L1*sin(th)L2*sin(thQ0+64800*Q0*(1180*t3*pith)^2(t3t2)^2pi^2Q01)*(1129600*Q0*(1180*t3*pith)(t3t2)^2pi^2)^2+129600*L2*cos(thQ0+64800*Q0*(1180*t3*pith)^2(t3t2)^2pi^2Q01)*Q0(t3t2)^2pi^2)*(L1*sin(th)+L2*sin(thQ0+64800*Q0*(1180*t3*pith)^2(t3t2)^2pi^2Q01)*(1129600*Q0*(1180*t3*pith)(t3t2)^2pi^2)))((L1*cos(th)+L2*cos(thQ0+64800*Q0*(1180*t3*pith)^2(t3t2)^2pi^2Q01)*(1129600*Q0*(1180*t3*pith)(t3t2)^2pi^2))^2+(L1*sin(th)+L2*sin(thQ0+64800*Q0*(1180*t3*pith)^2(t3t2)^2pi^2Q01)*(1129600*Q0*(1180*t3*pith)(t3t2)^2pi^2))^2)^(32)
kr1abs(K2)
if k>kr
kkr
thkth
end
end
if max>max1||max maxmax1
rhsqrt(x(i)^2+y(i)^2)
ii1max20th20
tround(t3)
while rem(t360n)>0
tt1
end
for th(t*pi180)2*pin(t4*pi180)
ii+1
x(i)L1*sin(th)L2*sin(th+Q0+Q01)y(i)L1*cos(th)L2*cos(th+Q0+Q01)
xx(i)(rhRr)rh*x(i)yy(i)(rhRr)rh*y(i)
end
ii1
tround(t4)
if rem(t360n)>0
ii+1
end
while rem(t360n)>0
tt+1
end
for th(t*pi180)(2*pin)(t5*pi180)
ii+1

QQ0*(1+cos(pi*(th(t*pi180))(2*pit4*pi180)))2
Q1pi*(Q0)*sin(pi*(th(t*pi180))(2*pit4*pi180))2(2*pit4*pi180)
Q2pi^2*(Q0)*cos(pi*(th(t*pi180))(2*pit4*pi180))2(2*pit4*pi180)^2
x(i)L1*sin(th)L2*sin(th+Q+Q01)y(i)L1*cos(th)L2*cos(th+Q+Q01)
DX3L1*cos(th)L2*cos(th+Q+Q01)*(1+Q1)
DY3L1*sin(th)+L2*sin(th+Q+Q01)*(1+Q1)
ths3DX3sqrt(DX3^2+DY3^2)
thc3DY3sqrt(DX3^2+DY3^2)
xx(i)x(i)Rr*thc3yy(i)y(i)Rr*ths3
dQ3Q1
aatan((L2*abs(dQ3)+(L1*cos(Q01+Q)L2))(L1*sin(Q01+Q)))
if a>max2
max2a
th2th
end
K3subs(K3)
K3(DX3*(L1*cos(th)+L2*cos(th+Q+Q01)*(1+Q1)^2+L2*sin(th+Q+Q01)*(Q2))(L1*sin(th)+L2*sin(th+Q+Q01)*(1+Q1)^2L2*cos(th+Q+Q01)*(Q2))*(L1*sin(th)+L2*sin(th+Q+Q01)*(1+Q1)))((L1*cos(th)L2*cos(th+Q+Q01)*(1+Q1))^2+(L1*sin(th)+L2*sin(th+Q+Q01)*(1+Q1))^2)^(32)
kr1abs(K3)
if k>kr
kkr
thkth
end
end
th1th1*180pi
th2th2*180pi
thkthk*180pi
d(1)max1*180pid(2)th1d(3)max2*180pid(4)th2d(5)kd(6)thkd(7)R0
data(1)x
data(2)y
data(3)xx
data(4)yy
if max1>a1||max2>a2||(kRr) continue
else
break
end
end
end

绘图
axes(handlesaxes1)
h3
xdata(1)
ydata(2)
xxdata(3)
yydata(4)
rod(7)
while h
for k1n
z0360
rxx(k)+Rr*cos(z*pi180)
ryy(k)+Rr*sin(z*pi180)
roxro*cos(z*pi180)
royro*sin(z*pi180)
lx[x(k) 0]ly[y(k) L1]
lxx[0 0]lyy[L1 0]
plot(xyrxrylxlyxxyyroxroy＇＇lxxlyy＇＇)
axis([100 100 100 100])
axis(＇square＇)
pause(001)
drawnow
for i1n+1
zx(i)x(i)*cos(W) y(i)*sin(W)
zy(i)x(i)*sin(W) + y(i)*cos(W)
zxx(i)xx(i)*cos(W) yy(i)*sin(W)
zyy(i)xx(i)*sin(W) + yy(i)*cos(W)
end
xzxyzy
xxzxxyyzyy
end
hh1
end

导出数结果
disp(＇________________________＇)
disp(＇—————————— 计算结果 ——————————＇)
disp(＇________________________＇)
if max>a1
disp(＇法满足条件求出结果推程压力角时解＇)
end
fprintf(＇推程压力角f°＼n应转角f°＼n回程压力角f°＼n应转角f°＼n曲率半径Pminf＼n应转角f°＼n确定基圆半径f＼n＇d(1)d(2)d(3)d(4)d(5)d(6)d(7))
disp(＇正导出数请稍候……＇)
title{＇凸轮转角＇＇理轮廓X＇＇理轮廓Y＇＇实际轮廓X＇＇实际轮廓Y＇}
xlswrite(＇dataxls＇ title＇)
dd0360n360
dd[dd＇ data＇]
xlswrite(＇dataxls＇ dd＇A2E362＇)
disp(＇数导出完毕请查前目录dataxls文件＇)

四 运算结果凸轮机构图
41 A组
411 交互界面图凸轮机构图


412 轮廓线坐标

凸轮转角
理轮廓X
理轮廓Y
实际轮廓X
实际轮廓Y
0
247167
1086667
155624
6841975
3
241141
1214535
15183
764707
6
234454
1339074
147619
8431205
9
227125
1459942
143005
919223
12
219173
157681
137998
992806
15
21062
1689355
132613
1063668
18
20149
179727
126864
1131614
21
191808
1900258
120768
1196459
24
1816
1998038
114341
1258024
27
170894
2090342
1076
1316141
30
15972
2176916
100564
1370651
33
148108
2257524
93253
1421404
36
13609
2331943
856861
1468261
39
123699
2399971
778844
1511093
42
110969
2461421
698692
1549784
45
979346
2516124
616625
1584226
48
84632
2563931
532868
1614327
51
710974
260471
44765
1640003
54
57368
263835
361206
1661183
57
434813
2664758
273771
1677811
60
294754
2683863
185586
168984
63
153902
2698491
056552
170324
66
012044
2711476
0727886
1715081
69
1313603
2722713
2025764
1725252
72
2768573
2732013
3329741
1733589
75
4249906
2739101
4641756
1739869
78
5762909
2743612
5964091
1743815
81
7312666
2745093
7299372
1745094
84
8903924
2742997
8650514
1743318
87
1054098
2736685
1002064
173804
90
1222757
2725427
1141296
1728751
93
1396674
2708405
1283062
171488
96
1576072
2684717
1427653
1695792
99
176108
2653379
1575324
1670783
102
1951722
2613336
1726269
1639082
105
21479
2563469
188061
1599853
108
2349389
2502604
2038379
1552197
111
2555819
2429523
2199501
1495158
114
2766667
234298
2363776
1427732
117
2981248
2241715
2530872
1348876
120
3198705
2124471
2700307
1257522
123
3412494
1988317
2838052
1169772
126
3615454
1831997
2971048
1067313
129
3805791
1656886
3097643
9508217
132
3981889
1464495
3216311
8211514
135
4142319
1256444
3325672
6793073
138
428584
1034448
3424498
5264231
141
44114
8002889
351172
3637381
144
4518137
5558034
3586436
1925755
147
4605375
3028603
3647907
0143214
150
4672626
0433441
369556
169595
153
4719575
220861
3728985
357718
156
4746086
487887
374793
548587
159
4752185
755895
37523
740747
162
4738056
102309
3742144
932768
165
4704034
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6841975

























413 计算初值计算结果















42 B组
421 交互界面图凸轮机构图


422 轮廓线坐标

凸轮转角
理轮廓X
理轮廓Y
实际轮廓X
实际轮廓Y
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360596
1953023



























423 计算初值计算结果















43 C组
431 交互界面图凸轮机构图


432 轮廓线坐标

凸轮转角
理轮廓X
理轮廓Y
实际轮廓X
实际轮廓Y
0
588415
3791667
437109
2816667
3
567765
4094423
421768
3041571
6
545558
4385957
405272
325814
9
521856
4665469
387665
3465777
12
496724
4932194
368995
3663916
15
47023
51854
349314
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18
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5424393
328675
4029549
21
413452
5648518
307136
4196042
24
383323
5857161
284754
4351034
27
352144
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261593
44941
30
319999
6225756
237714
4624848
33
286968
6386543
211732
4751322
36
253093
6533486
185105
4866824
39
218408
6666108
157859
4971
42
182949
6783913
130024
5063481
45
146758
6886396
101628
514389
48
109875
6973036
72703
5211837
51
723479
7043302
432846
526692
54
342255
7096652
134095
5308729
57
044381
7132538
1688247
5336845
60
4358456
7150404
4754788
535084
63
8315076
7149692
7853996
5350283
66
1230684
7129846
1098081
5334737
69
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7090311
1412975
5303765
72
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7030544
172949
5256932
75
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2046989
519381
78
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2364785
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81
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5017026
84
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4902568
87
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3312295
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90
4449499
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3623346
4619692
93
4839754
6004068
3930449
4450631
96
5223311
5765606
4232585
4262789
99
5598783
5503312
4528673
4055947
102
5964714
5217053
4817579
3829941
105
6319587
4906782
5098108
3584666
108
6661826
4572539
5369015
3320086
111
69898
4214467
5628999
3036239
114
7301828
3832812
5876713
2733245
117
7596184
3427938
6110763
2411315
120
787111
3000333
6329717
2070758
123
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2551747
6520556
1728569
126
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1371192
129
8531374
1602437
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1000359
132
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1106319
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6178667
135
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7053441
2255646
138
8906185
0830137
7124724
17466
141
8964476
439364
7170049
580895
144
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965678
7189098
991217
147
897946
149354
7181703
14037
150
8936234
202058
7147848
181643
153
8859536
254447
7087659
222753
156
8749825
306296
7001407
263513
159
8607716
357382
6889494
303743
162
843397
407493
6752452
343267
165
822949
456424
6590938
381916
168
7995309
503979
6405721
419527
171
7732581
54997
619768
455945
174
7442575
594224
5967794
491024
177
7126662
636574
5717135
524626
180
6786307
676868
5446857
556624
183
6423061
714965
5158192
586898
186
6038546
750736
4852439
615342
189
5634452
784064
4530955
641856
192
5212522
814847
4195148
666356
195
4774544
842993
3846468
688764
198
4322344
868426
3486399
709015
201
3857773
891081
3116451
727056
204
3382699
910907
2738149
742843
207
2899001
927865
2353031
756345
210
2408557
941929
1962636
76754
213
1912289
953243
1558247
776759
216
1410779
961945
1149587
78385
219
9054025
96801
737776
788792
222
3975444
971422
3239429
791573
225
111403
972171
090778
792183
228
620046
970256
50525
790622
231
112699
965681
918338
786895
234
163084
958459
132891
78101
237
213023
948611
173584
772985
240
262377
936162
213801
762841
243
311013
921147
253432
750606
246
358795
903608
292368
736313
249
405595
883591
330503
720003
252
451283
861153
367732
701719
255
495733
836355
403953
681512
258
538825
809264
439067
659437
261
580441
779955
472978
635554
264
620465
748508
505592
609929
267
658788
71501
53682
582633
270
695306
679551
566577
553739
273
729918
642231
594781
523328
276
76253
60315
621355
491482
279
793051
562415
646225
458289
282
821399
520139
669325
423841
285
846372
476694
68658
39383
288
86685
432675
700496
363925
291
882914
388497
711229
334419
294
894704
34453
718979
30553
297
902401
301095
723969
277392
300
906227
258455
726423
250053
303
90643
216827
726553
223484
306
903281
176373
724537
197596
309
897071
137208
720517
17226
312
888098
994031
714597
147331
315
876671
629882
706851
122666
318
863097
279571
697342
981385
321
847685
0572971
686129
73642
324
830736
3814041
673284
490891
327
812542
6936931
658898
244044
330
793381
9953369
643084
004844
333
773509
1287713
625974
2565283
336
75316
1572381
607721
5118382
339
732536
1851056
58849
7716674
342
711803
2125586
568458
1036914
345
691088
2397919
547809
1308375
348
670469
2670064
526729
1586608
351
649974
2944046
505396
1871792
354
629576
3221842
483966
2163639
357
609189
3505309
462553
2461382
360
588672
37961
44121
2763873


























433 计算初值计算结果














六 心体会

（1）通牛头刨床解析法编程分析熟悉连杆机构（牛头刨床）杆运动规律分析牛头刨床运动规律：位移速度加速度
（2）掌握解析法面连杆机构运动分析方法
（3）加深Matlab语言熟悉运

A组作者：次课程设计中充分利学机械原理知识根设计求运动分析选合理分析方案设计出较合理机构次课程设计仅学知识运实际生活中设计社会机构深刻体会团体合作重性力量远远够积聚家智慧成功
B组作者：作业提供良实践台做作业程中切理寻切实际构想永远构想永远法升级设计理知识实际结合起更快进步做作业程中更学更软件编程知识力更提升
C组作者：机械原理课程设计程中收获非常开始设计策划写程序调试期间遇数难题解决种问题花费时间图书馆课网找资料接触学前解知识学间讨必少中更吸取相错思想方法领略处理专业技问题时优秀想法更深切体会间种相互协调合作机制重问题法产生良性变化
努力完成作业喜悦成感发现实践真重尤学生掌握理知识学会理应实践实践中检验真理希学校采取类似实践性强教学活动


七 参考资料
葛文杰 陈作模等机械原理M7版北京：高等教育出版社20009
陈作模机械原理学指南M5版高等教育出版社2007
张瑞丰精通matlab 65 中国水利水电出版社2004
罗建军杨琦精讲练MATLAB西安交通学出版社2002
黄忠霖等MATLAB符号运算应国防工业出版社2004
师忠秀 王继荣机械原理课程设计机械工业出版社2003








附：程序框图















R0 >Loa
R0 R0+1
结束
输出数
α1max>[α1]α2max>[α2]
Ραmin Rr≤Ραmin
保存：xyx’y’α1maxδ1maxδ2maxδ2maxΡ
ΡaminΡ相应转角δminα2maxα相应转角δ2max
回程计算sxydsdδdxdδdydδαρx’y’

α1α1max
α1max≤α1
α1≤[α1]
α1maxα 相应转角δ1max
推程计算sxydsdδdxdδdydδαρx’y’
α190°
读入 R0 Loa Lab Rr φ [α1] [α2] ρamin N
开始
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