擺動(dòng)式固定凸輪與連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

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1、湖南工業(yè)大學(xué) 擺動(dòng)式固定凸輪與連 桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 姓名：xxx 學(xué)校：湖南工業(yè)大學(xué) 專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)：機(jī)設(shè)1002班 學(xué)號(hào)：xxxxxxxxxx 指導(dǎo)老師：賀兵 時(shí)間：2013年12月20日 湖南工業(yè)大學(xué) 耳錄 一、課程設(shè)計(jì)的目的 3 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟 3 1、設(shè)計(jì)內(nèi)容 3 2、設(shè)計(jì)步驟 3 三、設(shè)計(jì)要求 3 四、設(shè)計(jì)指導(dǎo) 4 1、概述 4 2、基本參數(shù) 5 3、設(shè)計(jì)步聚 6 1）確定驅(qū)動(dòng)方案 6 2）確定e 7 3）確定h 7 4）確定: 7 5）確定、 7 6）求算 bi

2、、b2 7 7）設(shè)計(jì)凸輪廊線 9 8）檢驗(yàn)壓力角 12 五、結(jié)論 14 六、參考文獻(xiàn) 14 七、附圖 14 14 摘要 包裝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是在完成機(jī)械設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)后， 一次重要的實(shí) 踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是高等工科院校大多數(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生第一次較全面的設(shè)計(jì) 能力訓(xùn)練，也是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的全面復(fù)習(xí)和實(shí)踐。 其目的是培養(yǎng)理 論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)選修課程的理 論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，鞏固、加深和擴(kuò) 展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。 本次設(shè)計(jì)的題目是直動(dòng)式固定凸輪與連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 根據(jù)題目 要求和機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)作者做了以下幾個(gè)方面的工

3、作： ①根據(jù)有關(guān)參 數(shù)進(jìn)行計(jì)算或編寫(xiě)有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算程序；②利用程序設(shè)計(jì)的方法輸出結(jié) 果并自動(dòng)生成圖形；③畫(huà)出裝配圖及其主要零件圖；④完成設(shè)計(jì)計(jì)算 說(shuō)明書(shū)。 、課程設(shè)計(jì)的目的 《包裝機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)是本課程各教學(xué)環(huán)節(jié)中重要的一環(huán) ，它讓學(xué)習(xí)者聯(lián) 系實(shí)際進(jìn)一步深入理解、掌握所學(xué)的理論知識(shí)。其基本目的是： (1)培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用包裝機(jī)械和有關(guān)先修課程 的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力， 鞏固、加深和擴(kuò)展有關(guān) 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。 (2)通過(guò)制訂設(shè)計(jì)方案，合理選擇裹包機(jī)中塊狀物品推送機(jī)構(gòu)和零件類(lèi)型， 正確計(jì)算零件工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較

4、全面地考慮制造工藝、 使 用和維護(hù)等要求，之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到了解和掌握機(jī)械零件、包裝機(jī)械經(jīng)常 采用的機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法。 (3)進(jìn)行設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。例如計(jì)算、繪圖、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料(手 冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等)以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和處理數(shù)據(jù)的能力。 、設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟 (一)設(shè)計(jì)內(nèi)容 以裹包機(jī)中塊狀物品推送機(jī)構(gòu)的典型機(jī)構(gòu)一一固定凸輪與連桿組合機(jī)構(gòu)為 題。課程設(shè)計(jì)通常包括如下內(nèi)容：讀懂塊狀物品推送機(jī)構(gòu)典型機(jī)構(gòu)一一固定凸輪 與連桿組合機(jī)構(gòu)，了解設(shè)計(jì)題目要求；分析該塊狀物品推送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的可能方案； 具體計(jì)算和設(shè)計(jì)該方案中機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)； 進(jìn)行機(jī)體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì)；繪制

5、裝配圖及零件工作圖；編寫(xiě)計(jì)算說(shuō)明書(shū)以及進(jìn)行設(shè)計(jì)答辯。 (二)設(shè)計(jì)步驟： (1)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 認(rèn)真研究設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確設(shè)計(jì)要求、條件、內(nèi)容和步驟；通過(guò)閱讀有關(guān)資 料、圖紙、參觀實(shí)物或模型、觀看電視教學(xué)片、掛圖以及推送機(jī)構(gòu)進(jìn)行拆裝實(shí)驗(yàn) 等，了解設(shè)計(jì)對(duì)象；復(fù)習(xí)有關(guān)課程內(nèi)容，熟悉零部件的設(shè)計(jì)方法和步驟；準(zhǔn)備好 設(shè)計(jì)需要的圖書(shū)、資料和用具；擬定設(shè)計(jì)計(jì)劃等。 (2)推送機(jī)構(gòu)裝置的總體設(shè)計(jì) 決定推送機(jī)構(gòu)裝置的方案；選擇機(jī)構(gòu)的類(lèi)型，計(jì)算機(jī)構(gòu)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。 (3)裝配圖設(shè)計(jì) 計(jì)算和選擇機(jī)構(gòu)的參數(shù)；確定機(jī)體結(jié)構(gòu)和有關(guān)尺寸；繪制裝配圖草圖；選擇 計(jì)算軸承和進(jìn)行支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；進(jìn)行機(jī)體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì)；完

6、成裝配圖的其 他要求；審核圖紙。 (4)零件工作圖設(shè)計(jì) (5)整理和編寫(xiě)計(jì)算說(shuō)明書(shū) (6)設(shè)計(jì)總結(jié)和答辯 (三)、設(shè)計(jì)要求 在課程設(shè)計(jì)之前，準(zhǔn)備好必要的設(shè)計(jì)手冊(cè)或參考資料， 以便在設(shè)計(jì)過(guò)程中逐 步去學(xué)習(xí)查閱資料。確定設(shè)計(jì)題目后，至少應(yīng)復(fù)習(xí)在課程中學(xué)過(guò)的相關(guān)內(nèi)容。 完 成本課程設(shè)計(jì)的具體要求如下： 1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要全面反映設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)過(guò)程和結(jié)論性認(rèn)識(shí)。其工藝設(shè)計(jì)要有 文字、計(jì)算、公式來(lái)源、參數(shù)選取的資料名稱(chēng)或代號(hào)、圖表（草圖） 。說(shuō)明書(shū)用 A4紙打印，約20頁(yè)左右，并裝訂成冊(cè)。 2、設(shè)計(jì)圖樣按“機(jī)械制圖”、“公差與配合”等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)完成。 3、零件圖按生產(chǎn)圖樣要求完成，零件的有關(guān)

7、精度和技術(shù)要求要有合理的標(biāo)注或 說(shuō)明。 設(shè)計(jì)過(guò)程中，提倡獨(dú)立思考、深入鉆研，主動(dòng)地、創(chuàng)造性地進(jìn)行設(shè)計(jì)，反對(duì) 不求甚解、照抄照搬或依賴(lài)?yán)蠋煛Ｒ笤O(shè)計(jì)態(tài)度嚴(yán)肅認(rèn)真、有錯(cuò)必改，反對(duì)敷衍 塞責(zé)，容忍錯(cuò)誤的存在。只有這樣，才能保證課程設(shè)計(jì)達(dá)到教學(xué)基本要求，在設(shè) 計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技能等方面得到良好的訓(xùn)練。 （四）、設(shè)計(jì)指導(dǎo) 裹包機(jī)所包裝的產(chǎn)品，絕大多數(shù)是單件或多件集合而成的塊狀物品。 包裝作 業(yè)線中前后機(jī)之間物品的輸送、換向、排列組合，及單機(jī)內(nèi)部的物品移動(dòng)等，需 要用各種各樣的機(jī)構(gòu)或裝置完成。以下是幾種典型的推送塊狀物品的組合機(jī)構(gòu)一 一固定凸輪與連桿組合機(jī)構(gòu)。 1、概述 圖1所示，是該機(jī)

8、構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，用于香皂、糖果等裹包機(jī)中，將物品向上 推送較大距離。原動(dòng)桿件 AB按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)較銷(xiāo) C上的滾動(dòng)軸承6在 固定槽凸輪4的槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)連桿CD使推送桿（即滑塊）2按預(yù)定規(guī)律作 上下往復(fù)移動(dòng)。這種直動(dòng)從桿類(lèi)型的固定凸輪與連桿組合機(jī)構(gòu)相當(dāng)于連桿長(zhǎng)度可 變的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄為 AB,滑塊為推送桿，連桿為BR在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中連桿 BD的長(zhǎng)度是變化的。 圖1擺動(dòng)從動(dòng)桿類(lèi)型的固定凸輪和連桿組合的推送機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1—轉(zhuǎn)動(dòng)軸 2—固定槽凸輪 3—曲柄 4—銷(xiāo)釘 5一連桿 6一連桿2 7一連桿3 8 一錢(qián)鏈 圖2擺動(dòng)從動(dòng)桿類(lèi)型的固定凸輪與連桿組合機(jī)構(gòu)示意圖 圖

9、2所示是擺動(dòng)從動(dòng)桿型固定凸輪與連桿組合機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 它相當(dāng)于連桿長(zhǎng)度 可變的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，原動(dòng)件為曲柄AB,從動(dòng)件為搖桿DE連桿BD長(zhǎng)是變化的， 其值由桿件BG CD的長(zhǎng)度和它們的夾角（由凸輪確定）決定。 以上兩圖所示推送機(jī)構(gòu)，除了從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)形式不同之外，還有一個(gè)重要差 別：前者是曲柄AB推著桿件BC運(yùn)動(dòng)，桿件BC承受壓力；后者是曲柄 AB拉著 BC桿運(yùn)動(dòng)，桿件BC承受拉力。這是兩種不同的驅(qū)動(dòng)方案。當(dāng)然，無(wú)論是前者還 是后者，都可以在兩種驅(qū)動(dòng)方案中任意選擇， 本題我們選擇擺從動(dòng)桿類(lèi)型的固定 凸輪和連桿組合機(jī)構(gòu)。 2、基本參數(shù) 為研究方便，特規(guī)定：以曲柄回轉(zhuǎn)中心 A為坐標(biāo)的原點(diǎn)，并作x、y

10、軸。對(duì) 于直動(dòng)從動(dòng)類(lèi)型（見(jiàn)圖1所示），y軸與從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)方向平行；對(duì)于擺動(dòng)從動(dòng) 桿類(lèi)型（見(jiàn)圖3所示）y軸與錢(qián)銷(xiāo)D的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)極限位置之連線 D0D平行?？紤] 到曲柄有兩種轉(zhuǎn)向，又規(guī)定y軸的正軸逆著曲柄轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)900后所得軸為x軸的 正軸，于是，前者x軸的正扉向右，而手者則向左。 基本參數(shù)有： e—y軸與D0D線的間距，簡(jiǎn)稱(chēng)偏心距； h一錢(qián)銷(xiāo)D至x軸的最小距離； a一曲柄AB長(zhǎng)； bi、七一桿件BC CD長(zhǎng)； 6—從動(dòng)桿升程運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻的曲柄位置 AB和y軸負(fù)軸的夾角，6=180 — / B0AY 錢(qián)銷(xiāo)B和D的距離用b表示，b=BD它的最大值和最小值分別用 bmax、bmin 表

11、示。 已知參數(shù): 從動(dòng)桿的行程 *1 *3 升程和降程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 60o 140 二 0 二 120 二 100 二 降程按余弦加速度運(yùn)動(dòng) 表1初始參數(shù)表 固定凸輪與連桿組合機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是，從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)可以像凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)桿 那樣實(shí)現(xiàn)停留和按照定規(guī)律（如五次多項(xiàng)式）運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)桿的行程、動(dòng)停時(shí)間、 運(yùn)動(dòng)速度由工藝要求預(yù)先給定。這樣，當(dāng)參數(shù) e、h、a、6 ,確定后，每一運(yùn) 動(dòng)時(shí)刻的b值及bmax、bmin值也隨之確定。顯然，bl、b2應(yīng)滿足下式 bi b2 = bmax b2 - bl = bmin 因此，應(yīng)根據(jù)從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和確定的 （1） c

12、、h、Ct、6、l 值，先計(jì)算出 bmax、 bmin,然后用下式求算 ，, 1 ,, bi =二(bmax 2 ，- 1 ,, b2 = -(bmax 2 bi b2 值: 一 bmin ) bmin ) (2) 3、設(shè)計(jì)步聚 1）確定驅(qū)動(dòng)方案 它對(duì)凸輪的壓力角機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率影響較大。 應(yīng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)要求確定之。用下 列符號(hào)表示運(yùn)動(dòng)要求： 中m一為擺動(dòng)總行程； 平1一升程運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角； 平2一最高位置停留對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角； 中3 一降程運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角； 中4 一最低位置停留對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角； Q十中2十%十中4=360,當(dāng)中1 >93時(shí)，先用曲

13、柄AB拉著桿件BC運(yùn)動(dòng)的方 案；當(dāng)Q 時(shí)，應(yīng)選用曲柄AB推著B(niǎo)C桿運(yùn)動(dòng)的方案。平1 =平3時(shí)，可任選其 中一種方案。因?yàn)镼 >93用曲柄AB拉著桿件BC運(yùn)動(dòng)的方案 2）、確定l 擺動(dòng)從動(dòng)桿長(zhǎng)l由執(zhí)行構(gòu)件所完成的推送物品要求而定。擺動(dòng)從動(dòng)桿支點(diǎn) E 位置對(duì)傳動(dòng)效率也有較大影響，應(yīng)選用 xE>e的方案，xE為支點(diǎn)E的x軸坐標(biāo)。 取 l=120mm 32）確定e 〔in 1 6。： 擺動(dòng)從動(dòng)桿，取 e=0?0.4lsin 旨=0.3 --- …?一 二18mm 4）確定h 從結(jié)構(gòu)緊湊和減小凸輪壓力角考慮， 應(yīng)將h值取小些。但h值愈小，對(duì)從動(dòng) 桿驅(qū)動(dòng)力的壓力角也愈大。h>2lsin —=

14、 =l=120mm 5）確定a 若a值過(guò)小，會(huì)使凸輪壓力角明顯增大，甚至不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng) Uf a=1.2 ?1.8lsin 寸=1.5乂 120 X sitt300 二 90mm 6）確定5 其值對(duì)凸輪的壓力角影響極大，6過(guò)小，尤其是過(guò)大，會(huì)使壓力角急劇增加。 在前述參數(shù)確定后，最好將6優(yōu)化，目標(biāo)函數(shù)為 am（、）> am min 式中aim為凸輪的最大壓力角。先試取==200 7）求算 bi、b2 須先求算bmax、bmin （1）擺動(dòng)從動(dòng)桿類(lèi)型 搖桿運(yùn)動(dòng)分為升程（中=0?邛1）、最高位置停留（邛二中i?邛i +中2）、降程 （平=平1+平2?中1+平2+邛3）、最低位

15、置停留（邛二平1 +邛2+邛3?360 ）四個(gè)階段求 算 B的坐標(biāo)為 xb =asin（6 + 中）: > \ 3 / yB = —acos。+ 中）， 錢(qián)銷(xiāo)D的坐標(biāo)為 「 川 m 2 m 2 (4) W 5 yD = h 2l sin —cos- 2 ?中.匕 xd = e 二21 sin — sin — 2 式中山——從動(dòng)桿的角位移 xd式的正負(fù)運(yùn)算符號(hào)取決于支點(diǎn) E的位置。 當(dāng) xee 時(shí)取“一”。 b、 bmax、 bmin o b值為 2 "2 b= . （Xb -xd） （yB - 丫口） （5） 將式（3

16、）、（4）代入式（5）,求算bnax、bmin,然后用式（2）算得bl、bz。 因此，應(yīng)根據(jù)從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和確定的 e , h , a值，先計(jì)算出bmax, bmin , 利用MATLAB^用軟件進(jìn)行編程繪圖，見(jiàn)圖。 fa1=140*pi/180;fa2=0;fa3=120*pi/180;fa4=100*pi/180; a=90;sita=20*pi/180;e=18; l=120;h=120; fim=60*pi/180; faO1=0:0.001:fa1; fi=fim*sin((fa01/fa1)*(pi/2)); xb=a.*sin(sita+fa01); yb=-

17、a.*cos(sita+fa01); xd=e-2*l.*sin(fi/2).*sin(fim-fi) /2)； yd=h+2*l.*sin(fi/2).*cos((fim-fi) /2)； b01=sqrt((xb-xd).A2+(yb-yd).A2); fa02=fa2+fa1:0.001:fa3+fa2+fa1; fi= fim*(1+cos(pi*(fa02-fa1-fa2)/fa3))/2; xb=a.*sin(sita+fa02); yb=-a.*cos(sita+fa02); xd=e-2*l.*sinfi/2).*sin((fimfi)/2); yd=

18、h+2*l.*sin(fi/2).*cos(fim-fi)/2); b02=sqrt((xb-xd).A2+(yb-yd).A2); plot(fa01,b01,fa02,b02); BD跟邛的角度關(guān)系曲線圖 可以很方便地得至1J : bmax = 237.2219 mm , bmin =118.2678mm bl =59.4770 mm , b2 =177.7449 mm 8）設(shè)計(jì)凸輪廊線 xb xd (6) 固定凸輪的理論廊線就是滾子中心 C的運(yùn)動(dòng)軌跡線，根據(jù)較銷(xiāo)B、D的位置 及4、b2值可確定C的位置。令較銷(xiāo)B , D的連線B D與D0 D1線（或y軸）的 夾

19、角為日，B D與CD的夾角為B,則： xb xd □ - arcsin = arctan b b2 b； - b12 2bb2 顯然，xB > x D 時(shí)8為正值，反之則為負(fù)值，而B(niǎo)始終為正值。錢(qián)銷(xiāo)C的坐 標(biāo)為： Xc =Xd +b2Sin(e P)] ⑶ Nc = b2 cose - -) 該式運(yùn)算符號(hào)“ + ”和“一”的確定原則是：令b = bmax時(shí)的中為心， =bmin時(shí)的小為m ,在e=m?m區(qū)間，取“-”號(hào);在e=0?m和 360區(qū)間，取“ + ”。 運(yùn)用MATLA耐用軟件編程畫(huà)出C點(diǎn)的軌跡坐標(biāo)即得到凸輪的輪廓曲線，程 序如下： famax=0.811

20、; famin=3.482;b1=52.0708;b2=178.1895; fa1=140*pi/180;fa2=0*pi/180;fa3=120*pi/180;fa4=100*pi/180;fim=60*pi/1 80; a=90;sita=20*pi/180;e=18; l=120;h=120; fa01=0:0.002:famax; fi=fim*sin((fa01/fa1)*(pi/2)); xb=a.*sin(sita+fa01); yb=-a.*cos(sita+fa01); xd=e-2*l.*sin(fi/2).*sin((fim-fi)/2); yd=h+

21、2*l.*sin(fi/2).*cos(fim-fi)/2); b=sqrt((xb-xd).A2+(yb-yd).A2); theta1=asin((xb-xd)./b); beta1=acos((b.A2+b2 A2-b1.A2)./(2*b.*b2)); xc=xd+b2*sin(theta1+beta1); yc=yd-b2*cos(theta1+beta1); plot(xc,yc);hold on; fa02=famax+0.002:0.002:fa1; fi=fim*sin((fa02/fa1)*(pi/2)); xb=a.*sin(sita+fa02); y

22、b=-a.*cos(sita+fa02); xd=e-2*l.*sin(fi/2).*sin((fim-fi)/2); yd=h+2*l.*sin(fi/2).*cos(fim-fi)/2); b=sqrt((xb-xd).A2+(yb-yd).A2); theta2=asin((xb-xd)./b); beta2=acos((b.A2+b2 A2-b1.A2)./(2*b.*b2)); xc=xd+b2*sin(theta2-beta2); yc=yd-b2*cos(theta2-beta2); plot(xc,yc);hold on; fa03=fa2+fa1:0.002

23、:famin; fi= fim*(1+cos(pi*(fa03-fa1-fa2)/fa3))/2; xb=a.*sin(sita+fa03); yb=-a.*cos(sita+fa03); xd=e-2*l.*sinfi/2).*sin((fimfi)/2); yd=h+2*l.*sin(fi/2).*cos(fim-fi)/2); b=sqrt((xb-xd).A2+(yb-yd).A2); theta=asin((xb-xd)./b); beta3=acos((b.A2+b2 A2-b1.A2)./(2*b.*b2)); xc=xd+b2*sin(theta-beta3);

24、 yc=yd-b2*cos(theta-beta3); plot(xc,yc);hold on; fa04=famin:0.002:fa1+fa2+fa3; fi= fim*(1+cos(pi*(fa04-fa1-fa2)/fa3))/2; xb=a.*sin(sita+fa04); yb=-a.*cos(sita+fa04); xd=e-2*l.*sin(fi/2).*sin((fim-fi)/2); yd=h+2*l.*sin(fi/2).*cos(fim-fi)/2); b=sqrt((xb-xd).A2+(yb-yd).A2); theta=asin((xb-xd)

25、./b); beta4=acos((b.A2+b2 A2-b1.A2)./(2*b.*b2)); xc=xd+b2*sin(theta+beta4); yc=yd-b2*cos(theta+beta4); plot(xc,yc);hold on; fa05=fa1+fa2+fa3:0.002:2*pi; fi= 0; xb=a.*sin(sita+fa05); yb=-a.*cos(sita+fa05); xd=e-2*l.*sin(fi/2).*sin((fim-fi)/2); yd=h+2*l.*sin(fi/2).*cos(fim-fi)/2); b=sqrt((x

26、b-xd).A2+(yb-yd).A2); theta=asin((xb-xd)./b); beta5=acos((b.A2+b2 A2-b1.A2)./(2*b.*b2)); xc=xd+b2*sin(theta+beta5); yc=yd-b2*cos(theta+beta5); plot(xc,yc);hold on; 9)檢驗(yàn)壓力角 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，初始參數(shù)選擇不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致凸輪輪廓設(shè)計(jì)不合理 ，從而導(dǎo)致 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)不能按預(yù)定規(guī)律進(jìn)行，或者運(yùn)行中動(dòng)力學(xué)性能欠佳。 (1)凸輪的壓力角a1 參閱圖2, a1為PC和VC的夾角。Pc為驅(qū)動(dòng)校銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)的力(不考慮摩擦力)，B

27、C 重合，Vc為錢(qián)鏈C的運(yùn)動(dòng)方向，，與C點(diǎn)的凸輪廊線切線重合。用 Ki、K2分別表 示PC Vc的斜率，則 (9) Ki = Xc - Xb K2 dxc dxc - d (10) (11) a1 = arctg K2 - K1 1 + K1K2 計(jì)算式&時(shí)需求函數(shù)yc(xc)或ycT), xcT)的一階導(dǎo)數(shù)，這些函數(shù)很難用 顯性方程表示，求解一階導(dǎo)數(shù)更加繁瑣，因此本文利用MA TL AB方便的向量運(yùn)算 功能來(lái)求解K2 。將凸輪細(xì)分為若干個(gè)點(diǎn)，第i點(diǎn)的斜率可采用式(12)來(lái)求解。 (12) K2(i)^c(i-1)-yc(i M) xc(i -1)-

28、Xc(i 1) 在MATLAB^用程序中對(duì)式(12)進(jìn)行求解，如下: For i=2:length(fa)-1 %fa 凸輪某一段的轉(zhuǎn)角 K2 (i )=( yc (i-1))- yc (i+1)/( Xc (i-1))- Xc (i+1) end 應(yīng)保證ai的最大值不超過(guò)許用值，即am M (&)?？扇?aj = 45o通過(guò)計(jì)算得 到該機(jī)構(gòu)的aim = 43. 6648 0 < 45 0 ,設(shè)計(jì)合理。 (2)從動(dòng)桿的壓力角a? a2為CD桿對(duì)較銷(xiāo)D的驅(qū)動(dòng)力(不考慮摩擦力)與 D的運(yùn)動(dòng)方向的夾角。對(duì) 于直動(dòng)從動(dòng)桿，顯然 6 =|6 P| (13) 對(duì)于ab拉動(dòng)bc的驅(qū)動(dòng)方案

29、，在平=^m?中m區(qū)間取“一”號(hào)，其它區(qū)間取 “+”號(hào)。應(yīng)使a2的最大值a2max ^2]o擺動(dòng)從動(dòng)桿(a2) =45 0通過(guò)計(jì)算得 到該機(jī)構(gòu)的 a2max = 20.0170 M 45 通過(guò)對(duì)壓力角的檢驗(yàn)可知，以上參數(shù)的設(shè)計(jì)合理。 六、結(jié)論 1)運(yùn)用MATLAB^用軟件的編程功能，運(yùn)用MATLAB?序?qū)崿F(xiàn)了凸輪連桿機(jī) 構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算，得到了連桿的長(zhǎng)度和凸輪曲線的軌跡，方便地檢驗(yàn)了 凸輪壓力角和從動(dòng)桿壓力角，并分析了關(guān)鍵參數(shù)6值與壓力角的關(guān)系，最后找到 最優(yōu)方案，從而提高了機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能。 2)借用MATLAB單的數(shù)組計(jì)算功能，提出了凸輪壓力角有效的計(jì)算方法。 七、參考文

30、獻(xiàn) ［1］許林成 彭國(guó)勛.包裝機(jī)械［M］.長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社，1989 . ［2］許林成.包裝機(jī)械設(shè)計(jì)與原理［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1988 . ［3］孫智慧 晏祖根.包裝機(jī)械概論［M］.北京：印刷工業(yè)出版社，2012,(7). ［4］肖乾周新建.凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真分析［J］華東交通大學(xué) 學(xué)報(bào),2006 ,23 (4) :103 - 105 . ［5］周開(kāi)利 鄧春暉.MATLA廊用教程［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2007,3 ［6］張義智 郭連考.給紙機(jī)遞紙吸嘴機(jī)構(gòu)共腕凸輪設(shè)計(jì)［J］.包裝工程,2007 ,28 ⑴：104 - 105 . ［7］王家文 王皓 劉海.MATLAB7.0編程基礎(chǔ)［M ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005 . ［8］孫智慧 高德.包裝機(jī)械［M］.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社,2010,(1). ［9］劉筱霞.包裝機(jī)械［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2007,(1). ［10］高德.包裝機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005,(8). ［11］劉月花 郭諄欽.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［M］.長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)出版社，2010, (3). 八、附圖