【大作业2】凸轮机构设计
凸轮机构是一种常见的机械传动装置，广泛应用于各种机械设备中，用于实现复杂的运动转换。本次设计任务是设计一个凸轮机构，具体要求包括推杆的升程和回程运动方程的确定，以及运动线图的绘制。设计者许士海在2011年5月3日至7日期间完成了这个设计项目，指导教师为林林。
1. **运动方程式及运动线图**
- 在这个设计中，凸轮被假设为逆时针旋转。升程阶段（0 < θ < 25/3 rad）的运动方程为：
- 位移s = h/2[1 - cos(1.5θ)]，其中h为升程高度。
- 速度v = πh3/(2ω0)sin(1.5θ)，ω0为角速度。
- 加速度a = π2h2/(2ω0)cos(1.5θ)。
- 回程阶段（35π/36 < θ < 53π/36）的运动方程为：
- 位移s = h[1 - θ/ω0 + 1/(2ω0)sin(2θ/ω0)]。
- 速度v = -hω0'[1 - cos(2θ/ω0)]。
- 加速度a = -2h2ω0'/ω02sin(2θ/ω0)，其中θ0 = θ - ω0。
- 运动方程通过编程（MATLAB）得到了位移、速度和加速度的曲线图。
2. **凸轮轮廓的描绘**
- 凸轮机构的“位移导数”(ds/dθ)曲线和位移s曲线已绘制出来，用于确定基圆半径和偏距。
- 基圆半径to = 142mm，偏距e = 20mm。
3. **滚子半径的确定**
- 理论轮廓曲线被计算出来，最小曲率半径rmin = 90.0051mm，选取滚子半径r = 10mm。
4. **凸轮轮廓绘制**
- 分别绘制了凸轮的外包络线和内包络线，最终选择内包络线作为工作轮廓曲线。
5. **MATLAB程序**
- 提供的MATLAB代码用于计算位移、速度和加速度，并绘制相应的曲线图。
在这个设计中，学生通过运用机械原理，结合数学建模和编程技能，成功地设计了一个凸轮机构，能够精确控制推杆的运动。这个设计展示了凸轮机构在工程实践中的应用，同时涵盖了数学、物理和计算机科学等多个领域，是一次综合性的学习体验。
