基于matlab软件的凸轮轮廓曲线设计-

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时间:2018-08-03

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1、基于MATLAB软件的凸轮轮廓曲线设计摘 要:以偏置移动从动件盘形凸轮为例,基于MATLAB软件对凸轮轮廓曲线进行了解析法设计.绘制出轮廓曲线。运行结果表明:在从动件运动规律确定的情况下,利用MATLAB软件以很方便、快捷地得到凸轮的轮廓曲线。关 键 词:凸轮机构;凸轮轮廓曲线;MATLAB;解析法前言凸轮轮廓曲线的设计,一般可分为图解法和解析法.利用图解法能比较方便地绘制出各种平面凸轮的轮廓曲线.但这种方法仅适用于比较简单的结构,用它对复杂结构进行设计则比较困难,而且利用图解法进行结构设计,作图误差较大,对一些精度要求高的结构不能满足设计要求

2、。解析法可以根据设计要求,通过推导机构中各部分之间的几何关系,建立相应的方程,精确地计算出轮廓线上各点的坐标,然后把凸轮的轮廓曲线精确地绘制出来.但是,当从动件运动规律比较复杂时,利用解析法获得凸轮的轮廓曲线的工作量比较大.而MATLAB软件提供了强大的矩阵处理和绘图功能,具有核心函数和工具箱.其编程代码接近数学推导公式,简洁直观,操作简易,人机交互性能好,且可以方便迅速地用三维图形、图像、声音、动画等表达计算结果、拓展思路[1]。因此,基于MATLAB软件进行凸轮机构的解析法设计,可以解决设计工作量大的问题。本文基于MATLAB软件进行凸轮轮

3、廓曲线的解析法设计,利用《机械原理》课程的计算机辅助教学,及常用机构的计算机辅助设计.其具体方法为首先精确地计算出轮廓线上各点的坐标,然后运用MATLAB绘制比较精确的凸轮轮廓曲线。151设计的意义与已知条件1.1意义凸轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件,通过高副接触带动从动件实现预期运动规律的一种高副机构,它广泛地应用于各种机械,特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中,是工程实际中用于实现机械化和自动化的一种常用机构。所以,在凸轮的加工中,精确的确定凸轮的轮廓,这对于保证凸轮所带动从动件的运动规律是尤为重要的。1.2已知条件偏置移动从动件

4、盘形凸轮设计已知条件(图1):凸轮作逆时针方向转动,从动件偏置在凸轮轴心的右边从动件在推程作等加速/等减速运动,在回程作余弦加速度运动基圆半径rb=40mm,滚子半径rt=10mm,推杆偏距e=15mm,推程升程h=50mm,推程运动角ft=100度,远休止角fs=60度回程运动角fh=90度,推程许用压力角alp=35度。15图1偏移动从动件盘形凸轮机构2.利用解析法设计凸轮轮廓线所谓的用解析法设计凸轮轮廓线,就是根据工作要求的从动件的运动规律和已知的机构参数,求出凸轮轮廓线的方程式,并精确地计算出凸轮轮廓线上各点的坐标值。随着机械不断朝着高

5、速、精密、自动化方向发展,以及计算机和各种数控加工机床在生产中的广泛应用,用解析法设计凸轮轮廓线具有了更大的现实意义,并且正在越来越广泛地用于生产。查阅文献[1],得到偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构确定凸轮轮廓相关的方程式。3利用MATLAB软件编程并运行程序3.1MATLAB程序disp'********偏置移动从动件盘形凸轮设计********'disp'已知条件:'15disp'凸轮作逆时针方向转动,从动件偏置在凸轮轴心的右边'disp'从动件在推程作等加速/等减速运动,在回程作余弦加速度运动'rb=40;rt=10;e=15;h=50;

6、ft=100;fs=60;fh=90;alp=35;fprintf(1,'基圆半径rb=%3.4fmm',rb)fprintf(1,'滚子半径rt=%3.4fmm',rt)fprintf(1,'推杆偏距e=%3.4fmm',e)fprintf(1,'推程升程h=%3.4fmm',h)fprintf(1,'推程运动角ft=%3.4f度',ft)fprintf(1,'远休止角fs=%3.4f度',fs)fprintf(1,'回程运动角fh=%3.4f度',fh)fprintf(1,'推程许用压力角alp=%3.4f度

7、',alp)hd=pi/180;du=180/pi;se=sqrt(rb^2-e^2);d1=ft+fs;d2=ft+fs+fh;disp''disp'计算过程和输出结果:'disp'1-计算凸轮理论轮廓的压力角和曲率半径'disp'1-1推程(等加速/等减速运动)'s=zeros(ft);ds=zeros(ft);d2s=zeros(ft);at=zeros(ft);atd=zeros(ft);forf=1:ft15iff<=ft/2s(f)=2*h*f^2/ft^2;s=s(f);ds(f)=4*h*f*hd/(ft*hd)^2;ds=ds

8、(f);d2s(f)=4*h/(ft*hd)^2;d2s=d2s(f);elses(f)=h-2*h*(ft-f)^2/ft^2;s=s(f);ds(

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