课程设计--柴油机凸轮机构

1机械原理课程设计编程说明书设计题目：柴油机凸轮机构的设计指导教师：郝志勇、席本强设计者：杨忠平学号：0907240122班级：液压09-12011年6月29日辽宁工程技术大学2机械原理课程设计任务书姓名杨忠平专业液压传动与控制班级液压09-1学号0907240122一、设计题目：单缸四冲程柴油机凸轮机构设计二、系统简图：A冲程带轮B(S)3O413zz12O1φsθ(S)1Dn12φφ'Dhnφφ'φsds2dψ2ψ三、工作条件已知：从动件冲程为20hmm，推程的许用压力角30o，回程的许用压力角75o，推程运动角50o，远休止角10os，回程运动角50o，从动件的运动规律。四、要求：1）计算从动件位移和速度。绘制线图（坐标纸或计算机绘制）。2）用计算机语言按照许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸，选滚子半径，画凸轮的实际轮廓曲线，并按比例绘出机构运动简图。3）编写出计算说明书。指导教师：郝志勇席本强开始日期：2011年6月26日完成日期：2011年6月303目录1、设计任务及要求………………………………………32、设计思想及数学模型的建立…………………………43、程序框图………………………………………………84、程序清单及运行结果…………………………………95、总结……………………………………………………196、参考文献………………………………………………194一、设计任务及要求已知：从动件冲程为h=20mm，推程的许用压力角[α]=30°，回程的许用压力角[α]′=75°，推程运动角φ=50°，远休止角φs=10°，回程运动角φ′=50°，从动件相应的运动规律。要求：1）计算从动件位移和速度。绘制线图。2）用计算机语言按照许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸，选滚子半径，画凸轮的实际轮廓曲线，并按比例绘出机构的运动简图，同时做出凸轮机构动态显示图。3）编写出计算说明书。5二、设计过程及数学模型的建立2．1、设计思想首先，任取一个基圆半径r0，计算出位移s、速度v、加速度a、画出位移s、速度v、加速度a随旋转角δ变化的曲线图；其次，把圆周分为72等份，算出静态时的凸轮理论和实际轮廓线各点坐标值，将其分别放入x[]、y[]、xx[]、yy[]数组中；然后，在利用坐标旋转（x=x*cosθ+y*sinθ；y=x*sinθ-y*cosθ），从而模拟出凸轮的运动。2．2基圆半径选择因为基圆半径r0≥35mm，所以选基圆半径r0=40mm。2．3数学模型推程时：等加速：0≤δ≤5π/36222hs24hv6φω22h4=a等减速：5π/36≤δ≤5π/18222hhs2)(4hv224ha远休止：s=hv=0a=0回程时：等加速：0≤δ≤5π/36′222hhs724hv24ha等减速：5π/36≤δ≤5π/18222hs24hv224ha近休止：s=0v=0a=08如图所示，已知从动件运动规律为s=s（δ），基圆半径为r0，滚子半径为Rt，偏心距为e，设计盘行凸轮机构。如图，选取xOy坐标系，B0点为凸轮轮廓线起点。开始时滚子中心处于B0点处，当凸轮转过δ角度时，推杆位移为s。由反转法作图可看出，此时滚子中心处于B点，其坐标为x=(r0+s)sinδ,y=(r0+s)cosδ（1）即凸轮的理论轮廓线方程。因为实际轮廓线与理论轮廓线为等距线，即法向距离处处相等，都为滚子半径Rt。故将理论轮廓线上的点沿法向内侧移动距离Rt，即得实际轮廓线上的点B′（x′，y′）。由高等数学知，理论轮廓线B点处法线nn的斜率（与切线斜率互为负倒数）应为θθδδθcossin=ddyddx－=dydx－=tan（2）根据（1）式子有cossrsinddsddxo（3）sinsrcosddsddy0(3)可得22ddyddxddxsin（4）ddxddy22ddycos（4）实际轮廓线上对应点B′(x′,y′)的坐标为COSrxxT，sinryyT（5）9三、程序框图凸轮工作一周时，δ从0到2π变化，每一个δ对应一个轮廓上的点，所以有无穷多点，计算机编程时不能都计算出来，只能计算出有限多个点，首先应将0到2π离散为N个点，δi=2π/N,(I=0,1,2……，N-1)，N越大，则精度越高。输入从动件运动规律s=s（δ）输入精度控制数N输入基圆半径r0，滚子半径Rt,偏置距e作循环，for(I=0;j=N-1;j++)求B(x,y)坐标，注意到δi=2π/N,(I=0,1,2……，N-1)手算ds/dδ表达式，并带入（4）式求B′(x′,y′)存储计算结果输出计算结果建立坐标轴绘制凸轮轮廓曲线10四、程序清单及运行结果#includemath.h#includedos.h#includegraphics.h#includeconio.h#includestdio.h#definep3.1415926#defineh20#definer040.0#definert10.0intplot(s,x,y,xx,yy)floats[75],x[75],y[75],xx[75],yy[75];{inti,j,n=73,gd=DETECT,gmode=0,linestyle,k;floatdt;initgraph(&gd,&gmode,c:\\tc);for(k=0;k3;k++){for(j=0;jn;j++){delay(1000);dt=1.0/36.0*p*j;cleardevice();setlinestyle(2,4,1);line(200,250,400,250);line(300,150,300,350);setlinestyle(0,4,1);setcolor(4);circle(2*(x[0])+300,2*(-y[0])+250-2*s[j],2*10);line(2*(x[0])+300,150,2*(x[0])+300,40*(-y[0])+25040*s[j]);setcolor(1);setcolor(11);11circle(300,250,2*40);moveto(2*(xx[0]*cos(dt)+yy[0]*sin(-dt))+300,2*(-(yy[0]*cos(dt)-xx[0]*sin(-dt)))+250);setcolor(4);for(i=0;in;i++){lineto(2*(xx[i]*cos(dt)+yy[i]*sin(dt))+300,2*(yy[i]*cos(dt)-xx[i]*sin(-dt))+250);}moveto(2*(x[0]*cos(dt)+y[0]*sin(-dt))+300,2*(-(y[0]*cos(dt)-x[0]*sin(-dt)))+250);setcolor(5);for(i=0;in;i++){lineto(2*(x[i]*cos(dt)+y[i]*sin(-dt))+300,2*(-(y[i]*cos(dt)-x[i]*sin(-dt)))+250);}moveto(2*(x[0]*cos(dt)+y[0]*sin(-dt))+300,2*(-(y[0]*cos(dt)-x[0]*sin(-dt)))+250);}}getch();}main(){intgd=DETECT,gm;inti,j,mm;floats[75],t1,x[75],y[75],dx[75],dy[75],xx[75],yy[75],si[75],co[75],v[75],a[75],w=0.5;initgraph(&gd,&gm,);t1=0.0;for(i=0;i6;i++){s[i]=2*h*t1*t1/((5*p/18)*(5*p/18));x[i]=(r0+s[i])*sin(t1);12y[i]=(r0+s[i])*cos(t1);dx[i]=(4*h*t1/((5*p/18)*(5*p/18)))*sin(t1)+(r0+s[i])*cos(t1);dy[i]=(4*h*t1/((5*p/18)*(5*p/18)))*cos(t1)-(r0+s[i])*sin(t1);si[i]=dx[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);co[i]=-dy[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);xx[i]=x[i]-rt*co[i];yy[i]=-(y[i]-rt*si[i]);v[i]=4*h*w*t1/((5*p/18)*(5*p/18));a[i]=4*h*w*w/((5*p/18)*(5*p/18));t1=t1+1.0/36.0*p;}for(i=6;i11;i++){s[i]=h-2*h*(5*p/18-t1)*(5*p/18-t1)/((5*p/18)*(5*p/18));x[i]=(r0+s[i])*sin(t1);y[i]=(r0+s[i])*cos(t1);dx[i]=(4*h*(5*p/18-t1)/((5*p/18)*(5*p/18)))*sin(t1)+(r0+s[i])*cos(t1);dy[i]=(4*h*(5*p/18-t1)/((5*p/18)*(5*p/18)))*cos(t1)-(r0+s[i])*sin(t1);si[i]=dx[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);co[i]=-dy[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);xx[i]=x[i]-rt*co[i];yy[i]=-(y[i]-rt*si[i]);v[i]=4*h*w*(5*p/18-t1)/((5*p/18)*(5*p/18));a[i]=-4*h*w*w/((5*p/18)*(5*p/18));t1=t1+1.0/36.0*p;}for(i=11;i13;i++){s[i]=h;x[i]=(r0+s[i])*sin(t1);y[i]=(r0+s[i])*cos(t1);13dx[i]=(r0+s[i])*cos(t1);dy[i]=-(r0+s[i])*sin(t1);si[i]=dx[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);co[i]=-dy[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);xx[i]=x[i]-rt*co[i];yy[i]=-(y[i]-rt*si[i]);v[i]=0;a[i]=0;t1=t1+1.0/36.0*p;}for(i=13;i18;i++){s[i]=h-2*h*(t1-p/3)*(t1-p/3)/((5*p/18)*(5*p/18));x[i]=(r0+s[i])*sin(t1);y[i]=(r0+s[i])*cos(t1);dx[i]=(-4*h*(t1-p/3)/((5*p/18)*(5*p/18)))*sin(+t1)+(r0+s[i])*cos(t1);dy[i]=(-4*h*(t1-p/3)/((5*p/18)*(5*p/18)))*cos(t1)-(r0+s[i])*sin(t1);si[i]=dx[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);co[i]=-dy[i]/sqrt(dx[i]*dx[i]+dy[i]*dy[i]);xx[i]=x[i]-rt*co[i];yy[i]=-(y[i]-rt*si[i]);v[i]=-4*h*w*(t1-p/3)/((5*p/18)*(5*p/18));a[i]=-4*h*w*w/((5*p/18)*(5*p/18));t1=t1+1.0/36.0*p;}for(i=18;i23;i++){s[