机械原理课程设计任务书（九）
姓名 赵冬 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机自13-2 学号 29
一、设计题目：插床凸轮机构的设计 二、系统简图：
三、工作条件
等减速运动，凸轮与曲柄共轴。
四、原始数据
五、要求：
1）按许用压力角[α]确定凸轮机构的基本尺寸。 2）求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径ρmin 。 3）选取滚子半径r T 绘制凸轮机构简图（A2图纸）。 4）编写说明书。 指导教师：席本强 曲辉
开始日期： 2015 年 7 月 5 日 完成日期： 2015 年 7 月 10 日
目录
1. 设计任务及要求·····················3
2. 数学模型的建立·····················3
3. 程序框图···························6
4. 程序清单及运行结果·················7
5. 设计总结···························15
6. 参考文献···························16
1、设计任务及要求
已知：从动件的最大摆角Ψmax ，许用压力角[α]，从动件长度LO4D, 从动件运动规律为余弦运动，凸轮与曲柄共轴。 要求：
1）按许用压力角 确定凸轮机构的基本尺寸。 2）求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径 。 3）选取滚子半径 绘制凸轮机构简图（A2图纸）。 4）编写说明书。
2、数学模型
tan θ=
dx dy sin θ
=-=
dy d δcos θ
根据式有
⎧dx
=a cos δ-l cos(δ+ϕ+ϕ0) ⎪⎪d δ
⎨
⎪-dy =-a sin δ+l cos(δ+ϕ+ϕ)
0⎪⎩d δ
得：
⎧dx dx 2dy 2
) /() +() ⎪sin θ=(d δd δd δ⎪⎪
⎨
⎪
⎪cos θ=-(dx ) /(dx ) 2+(dy ) 2⎪d δd δd δ⎩
实际廓线上对应点B ’(x’,y ’) 点的坐标为
⎧⎪x ' =x +r T cos θ
⎨
⎪⎩y ' =y +r T sin θ
曲率半径：ρ= K=[acosδ
1
K
-l cos(δ+ϕ+ϕ0) ][-a cos δ+l cos(δ+ϕ+ϕ0) ]-[-asinδ+lsin(
2
δ+ϕ+ϕ0)][-a sin δ+sin(δ+ϕ+ϕ0) ]/{[a cos δ-l cos(δ+ϕ+ϕ0) ]
sin δ+lsin （δ+ϕ+ϕ0）]}=
式中：a =
如果 ρ
如果 ρ>r 0，则：ρmin =r 0；
2
32
+[-a
1
a +l -2a cos(ϕ+ϕ0)
2
2
l 2+r 0-2lr cos θ
2
a 2+l 2-2a (cos(ϕ+ϕ0)) ；
（1）推程阶段：
δπ
01=600=3
δ=[0, π13
]
s 1=h [1-cos 3δ1]/2
（2）远休止阶段：
δπ
02=100=18
δπ
2=[0,
18
]s 2=h v 2=0a 2=0
（3）回程阶段：
δ03=600=π
3
δ0, π
3=[3
]
s 3=h [1+cos 3δ3]/2
v 3
3=-2
h sin 3δ3
（4）近休止阶段：
δ23π04=2300=18
δ04=[0,
23π
18
]s 4=0
v 4=0a 4=0
基本数值
a =l 2+r 2
0-2lr 0cos θ
⎛ ⎫ϕ=arctan sin [α]⎪⎪0 ⎛l ⎫⎪ ⎝ ⎪
⎪⎝r 0⎪⎭+cos [α]⎪⎭
3．程序框图
盘型凸轮机构的设计N-S 流程图
4、程序清单及运行结果
（1）．程序清单 #include"conio.h" #include"graphics.h" #include"math.h" #include"stdio.h" #define PI 3.1415926 #define M PI/180 #define l1 125 #define l2 150 #define Q1 (60*M) #define Qs (10*M) #define Q2 (60*M) #define W (2*PI) #define AA 40 #define Qm (15*M)
#define h (2*l1*sin(Qm/2)) #define Rb 40
#define Q0 (acos((l1*l1+l2*l2-Rb*Rb)/(2*l1*l2))) #define Rr 0.1*Rb #define w 1.0
void dtmn();
void pirot(float x0,float y0,float l); void sgd(); void tulun(); void cur(); main()
{int i=0,j=0;
float Q9,Q91,w9,Q911,a9,A,xc,yc,xn,yn,Q; float Q_[360],Q_9[360],w_9[360],a_9[360];
FILE *fl;
if((fl=fopen("mydata.txt","w"))==NULL) {printf("mydata.txt cannot open!\n"); exit(0); }
/*int gd=DETECT,gm;
initgraph(&gd,&gm,"c:\\tuboc2"); cleardevice();*/ clrscr();
printf(" jiaodu jiaoweiyi jiaoshudu jiaojiashudu \n");
for(Q=0.000000;Q
printf(" jiaodu jiaoweiyi jiaoshudu jiaojiashudu\n"); }
if(Q>=0.000000&&Q
{Q9=2*asin(h*(1-cos(PI*Q/Q1))/(2*2*l1));
Q91=PI*h*W*sin(PI*Q/Q1)/(2*Q1*l1*(cos(Q9/2.0))); w9=Q91;
Q911=PI*h*W*W*cos(PI*Q/Q1)/(2*Q1*l1*cos(Q9/2.0)); a9=Q911; }
else if(Q>Q1&&Q
else if(Q>(Q1+Qs)&&Q
Q9=2*asin(h*(1+cos(PI*Qx/Q2))/(2*2*l1)); Q91=-PI*h*W*sin(PI*Qx/Q2)/(2*l1*Q2*cos(Q9*M/2)); w9=Q91;
Q911=(-PI*h*W*W*cos(PI*Q/Q1))/(2*Q2*l1*cos(Q9/2)); a9=Q911; }
else if(Q>(Q1+Qs+Q2)&&Q
A=atan((l1*(1-w9))/(l2*sin(13*M+Q9))-1.000/tan(13*M+Q9)); if(A>AA)
{printf(" "); exit(0); }
a9=Q911; Q_[j]=Q; Q_9[j]=Q9; w_9[j]=w9; a_9[j]=a9;
printf("%f %-6.3f %-6.3f %-6.3f\n",Q_[j],Q_9[j],w_9[j],a_9[j]);
fprintf(fl,"%f %-6.3f %-6.3f %-6.3f\n",Q_[j],Q_9[j], w_9[j],a_9[j]); j++;
fclose(fl); cur(); }
void cur()
{ float Q9,Q91,w9,Q911,a9,A,xc,yc,xn,yn,Q; int gd=DETECT,gmode;
initgraph(&gd,&gmode,"c:\\turboc2"); clrscr();
for(Q=0.000000;Q=0.000000&&Q
{Q9=2*asin(h*(1-cos(PI*Q/Q1))/(2*2*l1)); /* printf("%f",Q9);*/
Q91=PI*h*W*sin(PI*Q/Q1)/(2*Q1*l1*(cos(Q9/2.0))); w9=Q91; /* printf("%f",w9);*/ Q911=PI*h*W*W*cos(PI*Q/Q1)/(2*Q1*l1*cos(Q9/2.0)); a9=Q911; /* printf("%f",a9);*/
}
else if(Q>Q1&&Q
}
else if(Q>(Q1+Qs)&&Q
Q9=2*asin(h*(1+cos(PI*Qx/Q2))/(2*2*l1));
printf("%f",Q9);*/
/*
Q91=-PI*h*W*sin(PI*Qx/Q2)/(2*l1*Q2*cos(Q9*M/2)); w9=Q91; /* printf("%f",w9);*/ Q911=(-PI*h*W*W*cos(PI*Q/Q1))/(2*Q2*l1*cos(Q9/2)); a9=Q911; /* printf("%f",a9);*/ } else if(Q>(Q1+Qs+Q2)&&Q
line(100,200,500,200);
setcolor(5);
line(492,201,500,200);
line(492,199,500,200);
line(100,10,100,350);
setcolor(5);
line(99,18,100,10);
line(101,18,100,10);
putpixel(100+Q*20000/M,200-Q9*200,1);
putpixel(100+Q*20000/M,200-w9*20,2);
putpixel(100+Q*20000/M,200-a9*2,4);
setcolor(4);
}
setcolor(10);
settextjustify(CENTER_TEXT,0);
outtextxy(300,300,"RED---jiaoweiyi");
outtextxy(300,330,"GREEN---jiaosudu");
outtextxy(300,360,"BLUE---jiaojiasudu");
outtextxy(300,390,"JIAOWEIYI,JIAOSUDU,JIAOJIADUDUQUXIAN"); getch();
closegraph();
}
（2）运行结果
jiaodu jiaoweiyi jiaoshudu jiaojiashudu
0.000000 0.000 0.000 15.459
0.087266 0.004 0.637 14.932
0.174533 0.017 1.230 13.388
0.261799 0.038 1.740 10.933
0.349066 0.065 2.132 7.734
0.436332 0.097 2.379 4.006
0.523599 0.131 2.466 -0.000
0.610865
0.698132
0.785398
0.872665
jiaodu
0.959931
1.047197
1.134464
1.221730
1.308997
1.396263
1.483530
1.570796
1.658063
1.745329
1.832595
1.919862
jiaodu
2.007128
2.094395
2.181661
2.268928
2.356194
2.443461
2.530727
2.617994
2.705260
2.792526
2.879793
2.967059
jiaodu
0.164 0.196 0.223 0.244 jiaoweiyi 0.257 0.262 0.262 0.262 0.257 0.244 0.223 0.196 0.164 0.131 0.097 0.065 jiaoweiyi 0.038 0.017 0.004 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 jiaoweiyi 2.385 2.141 1.751 1.239 jiaoshudu 0.642 0.000 0.000 0.000 -0.637 -1.230 -1.740 -2.131 -2.377 -2.460 -2.377 -2.131 jiaoshudu -1.740 -1.230 -0.637 -0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 jiaoshudu -4.015 -7.767 -11.000 -13.488 jiaojiashudu -15.057 -15.592 0.000 0.000 11.022 7.787 4.026 0.000 -4.015 -7.746 -10.944 -13.395 jiaojiashudu -14.935 -15.459 -14.932 -13.388 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 jiaojiashudu
3.054326 0.000 0.000 0.000
3.141592 0.000 0.000 0.000
3.228859 0.000 0.000 0.000
3.316125 0.000 0.000 0.000
3.403392 0.000 0.000 0.000
3.490658 0.000 0.000 0.000
3.577924 0.000 0.000 0.000
3.665191 0.000 0.000 0.000
3.752457
3.839724
3.926990
4.014257
jiaodu
4.101523
4.188790
4.276056
4.363323
4.450589
4.537856
4.625122
4.712389
4.799655
4.886921
4.974188
5.061454
jiaodu
5.148721
5.235987
5.323254
5.410520
5.497787
5.585053
5.672319
5.759586
5.846852
5.934119
6.021385
6.108652
0.000 0.000 0.000 0.000 jiaoweiyi 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 jiaoweiyi 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 jiaoshudu 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 jiaoshudu 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 jiaojiashudu 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 jiaojiashudu 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
5、设计总结
通过为期一周的机械原理课程设计，使得我对机械原理这门课程有了更深层次的理解。同时在C 语言方面也可谓是温故知新。
对我个人而言，本次机械原理课程设计主要是将理论与实际相结合，提高了自己的动手与实践能力，能让我更好的去理解和掌握这门课程。为下学期机械设计这门课程打下坚实的基础。通过一周的机械原理课程设计，使我对《机械原理》这个学科中的图解法与解析法之间的区别有了更为深刻的理解，培养了我综合运用所学过的知识；综合实际解决机械工程问题的能力；进一步掌握机构分析：结构分析，运动分析，动力学分析与综合的基本知识，熟悉运用解析法进行精确计算与简单机构设计的一般方法，培养创新意识，通过对解析法进行机构设计的练习，训练从实际模型中提炼数学模型的能力，以及利用计算机程序等一系列具体方法解决数学问题，培养我们独立思考，独立探索和创新的能力。并且使我对这门课程有了更具体、更细致、更全面的了解与认识。以便满足在以后的实际设计工作中的要求。
在这次课程设计过程中虽然遇到很多问题 ，但在老师的和同学们的帮助下顺利的完成了任务，在此表示感谢。通过这次机械原理课程设计我知道了团结合作的重要性，只要认真细心的去想、去做，所有的困难都会迎刃而解。总之，这次机械原理课程设计使我收获了很多。
6、参考文献
《机械原理》孙恒、陈作模，高等教育出版社，1995.8
《机械原理程序设计指导书》 徐萃萍、冷兴聚
《机械原理电算课程设计指导书》 冷兴聚
《C 程序设计》 谭浩强，清华大学出版社，1995.3
《C 语言典型零件CAD 》 王占勇，东北大学出版社，2000.9
《计算机图形学》 罗笑南、王若梅，中山大学出版社，1996.10
机械原理课程设计任务书（九）
姓名 赵冬 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机自13-2 学号 29
一、设计题目：插床凸轮机构的设计 二、系统简图：
三、工作条件
等减速运动，凸轮与曲柄共轴。
四、原始数据
五、要求：
1）按许用压力角[α]确定凸轮机构的基本尺寸。 2）求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径ρmin 。 3）选取滚子半径r T 绘制凸轮机构简图（A2图纸）。 4）编写说明书。 指导教师：席本强 曲辉
开始日期： 2015 年 7 月 5 日 完成日期： 2015 年 7 月 10 日
目录
1. 设计任务及要求·····················3
2. 数学模型的建立·····················3
3. 程序框图···························6
4. 程序清单及运行结果·················7
5. 设计总结···························15
6. 参考文献···························16
1、设计任务及要求
已知：从动件的最大摆角Ψmax ，许用压力角[α]，从动件长度LO4D, 从动件运动规律为余弦运动，凸轮与曲柄共轴。 要求：
1）按许用压力角 确定凸轮机构的基本尺寸。 2）求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径 。 3）选取滚子半径 绘制凸轮机构简图（A2图纸）。 4）编写说明书。
2、数学模型
tan θ=
dx dy sin θ
=-=
dy d δcos θ
根据式有
⎧dx
=a cos δ-l cos(δ+ϕ+ϕ0) ⎪⎪d δ
⎨
⎪-dy =-a sin δ+l cos(δ+ϕ+ϕ)
0⎪⎩d δ
得：
⎧dx dx 2dy 2
) /() +() ⎪sin θ=(d δd δd δ⎪⎪
⎨
⎪
⎪cos θ=-(dx ) /(dx ) 2+(dy ) 2⎪d δd δd δ⎩
实际廓线上对应点B ’(x’,y ’) 点的坐标为
⎧⎪x ' =x +r T cos θ
⎨
⎪⎩y ' =y +r T sin θ
曲率半径：ρ= K=[acosδ
1
K
-l cos(δ+ϕ+ϕ0) ][-a cos δ+l cos(δ+ϕ+ϕ0) ]-[-asinδ+lsin(
2
δ+ϕ+ϕ0)][-a sin δ+sin(δ+ϕ+ϕ0) ]/{[a cos δ-l cos(δ+ϕ+ϕ0) ]
sin δ+lsin （δ+ϕ+ϕ0）]}=
式中：a =
如果 ρ
如果 ρ>r 0，则：ρmin =r 0；
2
32
+[-a
1
a +l -2a cos(ϕ+ϕ0)
2
2
l 2+r 0-2lr cos θ
2
a 2+l 2-2a (cos(ϕ+ϕ0)) ；
（1）推程阶段：
δπ
01=600=3
δ=[0, π13
]
s 1=h [1-cos 3δ1]/2
（2）远休止阶段：
δπ
02=100=18
δπ
2=[0,
18
]s 2=h v 2=0a 2=0
（3）回程阶段：
δ03=600=π
3
δ0, π
3=[3
]
s 3=h [1+cos 3δ3]/2
v 3
3=-2
h sin 3δ3
（4）近休止阶段：
δ23π04=2300=18
δ04=[0,
23π
18
]s 4=0
v 4=0a 4=0
基本数值
a =l 2+r 2
0-2lr 0cos θ
⎛ ⎫ϕ=arctan sin [α]⎪⎪0 ⎛l ⎫⎪ ⎝ ⎪
⎪⎝r 0⎪⎭+cos [α]⎪⎭
3．程序框图
盘型凸轮机构的设计N-S 流程图
4、程序清单及运行结果
（1）．程序清单 #include"conio.h" #include"graphics.h" #include"math.h" #include"stdio.h" #define PI 3.1415926 #define M PI/180 #define l1 125 #define l2 150 #define Q1 (60*M) #define Qs (10*M) #define Q2 (60*M) #define W (2*PI) #define AA 40 #define Qm (15*M)
#define h (2*l1*sin(Qm/2)) #define Rb 40
#define Q0 (acos((l1*l1+l2*l2-Rb*Rb)/(2*l1*l2))) #define Rr 0.1*Rb #define w 1.0
void dtmn();
void pirot(float x0,float y0,float l); void sgd(); void tulun(); void cur(); main()
{int i=0,j=0;
float Q9,Q91,w9,Q911,a9,A,xc,yc,xn,yn,Q; float Q_[360],Q_9[360],w_9[360],a_9[360];
FILE *fl;
if((fl=fopen("mydata.txt","w"))==NULL) {printf("mydata.txt cannot open!\n"); exit(0); }
/*int gd=DETECT,gm;
initgraph(&gd,&gm,"c:\\tuboc2"); cleardevice();*/ clrscr();
printf(" jiaodu jiaoweiyi jiaoshudu jiaojiashudu \n");
for(Q=0.000000;Q
printf(" jiaodu jiaoweiyi jiaoshudu jiaojiashudu\n"); }
if(Q>=0.000000&&Q
{Q9=2*asin(h*(1-cos(PI*Q/Q1))/(2*2*l1));
Q91=PI*h*W*sin(PI*Q/Q1)/(2*Q1*l1*(cos(Q9/2.0))); w9=Q91;
Q911=PI*h*W*W*cos(PI*Q/Q1)/(2*Q1*l1*cos(Q9/2.0)); a9=Q911; }
else if(Q>Q1&&Q
else if(Q>(Q1+Qs)&&Q
Q9=2*asin(h*(1+cos(PI*Qx/Q2))/(2*2*l1)); Q91=-PI*h*W*sin(PI*Qx/Q2)/(2*l1*Q2*cos(Q9*M/2)); w9=Q91;
Q911=(-PI*h*W*W*cos(PI*Q/Q1))/(2*Q2*l1*cos(Q9/2)); a9=Q911; }
else if(Q>(Q1+Qs+Q2)&&Q
A=atan((l1*(1-w9))/(l2*sin(13*M+Q9))-1.000/tan(13*M+Q9)); if(A>AA)
{printf(" "); exit(0); }
a9=Q911; Q_[j]=Q; Q_9[j]=Q9; w_9[j]=w9; a_9[j]=a9;
printf("%f %-6.3f %-6.3f %-6.3f\n",Q_[j],Q_9[j],w_9[j],a_9[j]);
fprintf(fl,"%f %-6.3f %-6.3f %-6.3f\n",Q_[j],Q_9[j], w_9[j],a_9[j]); j++;
fclose(fl); cur(); }
void cur()
{ float Q9,Q91,w9,Q911,a9,A,xc,yc,xn,yn,Q; int gd=DETECT,gmode;
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for(Q=0.000000;Q=0.000000&&Q
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Q91=PI*h*W*sin(PI*Q/Q1)/(2*Q1*l1*(cos(Q9/2.0))); w9=Q91; /* printf("%f",w9);*/ Q911=PI*h*W*W*cos(PI*Q/Q1)/(2*Q1*l1*cos(Q9/2.0)); a9=Q911; /* printf("%f",a9);*/
}
else if(Q>Q1&&Q
}
else if(Q>(Q1+Qs)&&Q
Q9=2*asin(h*(1+cos(PI*Qx/Q2))/(2*2*l1));
printf("%f",Q9);*/
/*
Q91=-PI*h*W*sin(PI*Qx/Q2)/(2*l1*Q2*cos(Q9*M/2)); w9=Q91; /* printf("%f",w9);*/ Q911=(-PI*h*W*W*cos(PI*Q/Q1))/(2*Q2*l1*cos(Q9/2)); a9=Q911; /* printf("%f",a9);*/ } else if(Q>(Q1+Qs+Q2)&&Q
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line(492,199,500,200);
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}
（2）运行结果
jiaodu jiaoweiyi jiaoshudu jiaojiashudu
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jiaodu
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1.570796
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1.919862
jiaodu
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jiaodu
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jiaodu
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5.061454
jiaodu
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5.497787
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6.108652
0.000 0.000 0.000 0.000 jiaoweiyi 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 jiaoweiyi 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 jiaoshudu 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 jiaoshudu 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 jiaojiashudu 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 jiaojiashudu 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
5、设计总结
通过为期一周的机械原理课程设计，使得我对机械原理这门课程有了更深层次的理解。同时在C 语言方面也可谓是温故知新。
对我个人而言，本次机械原理课程设计主要是将理论与实际相结合，提高了自己的动手与实践能力，能让我更好的去理解和掌握这门课程。为下学期机械设计这门课程打下坚实的基础。通过一周的机械原理课程设计，使我对《机械原理》这个学科中的图解法与解析法之间的区别有了更为深刻的理解，培养了我综合运用所学过的知识；综合实际解决机械工程问题的能力；进一步掌握机构分析：结构分析，运动分析，动力学分析与综合的基本知识，熟悉运用解析法进行精确计算与简单机构设计的一般方法，培养创新意识，通过对解析法进行机构设计的练习，训练从实际模型中提炼数学模型的能力，以及利用计算机程序等一系列具体方法解决数学问题，培养我们独立思考，独立探索和创新的能力。并且使我对这门课程有了更具体、更细致、更全面的了解与认识。以便满足在以后的实际设计工作中的要求。
在这次课程设计过程中虽然遇到很多问题 ，但在老师的和同学们的帮助下顺利的完成了任务，在此表示感谢。通过这次机械原理课程设计我知道了团结合作的重要性，只要认真细心的去想、去做，所有的困难都会迎刃而解。总之，这次机械原理课程设计使我收获了很多。
6、参考文献
《机械原理》孙恒、陈作模，高等教育出版社，1995.8
《机械原理程序设计指导书》 徐萃萍、冷兴聚
《机械原理电算课程设计指导书》 冷兴聚
《C 程序设计》 谭浩强，清华大学出版社，1995.3
《C 语言典型零件CAD 》 王占勇，东北大学出版社，2000.9
《计算机图形学》 罗笑南、王若梅，中山大学出版社，1996.10