第九章凸轮机构及其设计
§9．1 凸轮机构的应用及分类
一、凸轮机构的应用
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。
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。（尤其是需要从动件准确地实现某种预期的运动规律时）
常用于将“简单转动”→“复杂移动”、“复杂摆动”、“与其它机构组合得到复杂的运动”。
图示为内燃机配气凸轮机构。具有曲线轮廓的构件1叫做凸轮，当它作等速转动时，其曲线轮廓通过与推杆2的平底接触，使气阀有规律地开启和闭合。工作对气阀的动作程序及其速度和加速度都有严格的要求，这些要求都是通过凸轮的轮廓曲线来实现的。
组成：凸轮、从动件、机架（高副机构）。
二、凸轮机构的特点
1）只需改变凸轮廓线，就可以得到复杂的运动规律；
2）设计方法简便；
3）构件少、结构紧凑；
4）与其它机构组合可以得到很复杂的运动规律
5）凸轮机构不宜传递很大的动力；
6）从动件的行程不宜过大；
7）特殊的凸轮廓线有时加工困难。
三、凸轮机构的类型
凸轮机构的分类：
1）盘形凸轮
按凸轮形状分：2）移动凸轮
3）柱体凸轮
1）尖底从动件；
按从动件型式分：2）滚子从动件；
3）平底从动件
1）力封闭→弹簧力、重力等
按维持高副接触分（封闭）槽形凸轮
2）几何封闭等宽凸轮
等径凸轮
共轭凸轮
§9．2 从动件常用运动规律
设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律，然后再按照这一运动规律设计凸轮廓线。
以尖底直动从动件盘形凸轮机构为例，说明从动件的运动规律与凸轮廓线之间的相互关系。 基本概念：
基圆——凸轮理论轮廓曲线最小向径.r 0所作的圆。
行程——从动件由最远点到最近点的位移量h （或摆角 ） 推程——从动件远离凸轮轴心的过程。 回程——从动件靠近凸轮轴心的过程。
推程运动角——从动件远离凸轮轴心过程，凸轮所转过的角度。
名称
图形 说明
尖 端 从 动 件
从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接
触，从而使从动件实现任意的运动规律。这种从动件 结构最简单，但尖端处易磨损，故只适用于速度较低 和传力不大的场合（实用性较差，但理论意义强）。
曲 面 从 动 件
为了克服尖端从动件的缺点，可以把从动件的端
部做成曲面，称为曲面从动件。这种结构形式的从动 件在生产中应用较多。
滚 子 从 动 件
为减小摩擦磨损，在从动件端部安装一个滚轮，
把从动件与凸轮之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，因 此摩擦磨损较小，可用来传递较大的动力，故这种形 式的从动件应用很广（并不适宜高速）。
平 底 从 动 件
从动件与凸轮轮廓之间为线接触，接触处易形成
油膜，润滑状况好。此外，在不计摩擦时，凸轮对从 动件的作用力始终垂直于从动件的平底，受力平稳， 传动效率高，常用于高速场合。缺点是与之配合的 凸轮轮廓必须全部为外凸形状。
回程运动角——从动件靠近凸轮轴心过程，凸轮所转过的角度。
远休止角——从动件在最远位置停留过程中凸轮所转过的角度。
近休止角——从动件在最近位置停留过程中凸轮所转过的角度。
从动件的运动规律：指从动件的位移s、速度v、加速度a 及加速度等随时间t 和凸轮转角 变化的规律。
从动件的运动线图：从动件的s、v、a、j 随时间t 或凸轮转角δ变化的曲线。
一．常用的运动规律：
1)多项式类s(δ)=c0+c1δ+ c2δ2+ c1δ3+?????+c nδn
2）三角函数类;
几种常见运动规律的运动线图和特点
名称运动线图特点及应用
等速运动规律
取n =1的多项式类方程：s=c0+c1δ;v=ωc1;a=0 边界条件：δ=0，s=0; δ=Ф，s=h;
得：c0=0; c1=h/Ф;
得方程：s= （h/Ф）δ ; v=ωh/Ф=c ；a=0 从动件速度为常量，其位移曲线为一条斜率为常数的斜直线，故又称直线运动规律。
特点：速度曲线不连续，从动件运动起始和终止位置速度有突变，会产生刚性冲击。
适用场合：低速轻载。
等加速等减速运动规律
取n =2的多项式类方程：
s==c0+c1δ+ c2δ2; v= c1+ 2c2ωδ; a=2c2ω2
边界条件：δ=0，s=0;δ=Ф，s=h/2; δ=0，v=0;
得待定系数：c0=0; c1=0; c2=2h/Ф2;
等加速段方程：
s=（2h/Ф）δ2 ;v=(4hω/Ф2) δ；a=4hω2/Ф2从动件在推程或回程的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动。通常加速度和减速度绝对值相等，位移曲线关于O点对称。
特点：速度曲线连续，不会产生刚性冲击；因加速度曲线在运动的起始、中间和终止位置有突变，会产生柔性冲击。
适用场合：中速轻载。
简谐运动规律
当质点在（半径R）圆周上作匀速运动时，其在该圆直径上的投影所构成的运动称为简谐运动，由于其加速度曲线为余弦曲线，故又称为余弦加速度运动规律。
特点：速度曲线连续，故不会产生刚性冲击，但在运动的起始和终止位置加速度曲线不连续，故会产生柔性冲击。
适用场合：中速中载。当从动件作无停歇的升--降--升连续停歇运动时，加速度曲线变成连续曲线，可用于高速场合。
位移方程：（取R=h/2）
S=h(1-cosθ)/2 ; θ/π=φ/Φ
S=h[1-cos(πφ/Φ)]/2
微分后可求出速度、加速度方程
摆线运动规律
当滚圆沿纵坐标轴作匀速纯滚动时，圆周上一点的轨迹为一摆线。此时该点在纵坐标轴上的投影随时间变化的规律称摆线运动规律，由于其加速度曲线为正弦曲线，故又称为正弦加速度运动规律。
特点：速度曲线和加速度曲线均连续无突变，故既无刚性冲击也无柔性冲击。
适用场合：高速轻载。
位移方程：取R=h/2π
S=A0B-Rsinθ= AB-Rsinθ=Rθ-Rsinθ
=R(θ-sinθ)
另外：
θ/2π=φ/Φ
所以：S= h [φ/Φ-sin(2πφ/Φ)/2π]
3－4－5
次
多
项
式
运
动
规
律
取n =5的多项式类方程：
s( )=c0+c1δ+ c2δ2+ c3δ3+?c4δ4+c5δ5
边界条件：δ=0，s=0、v=0、a=0;
δ=Ф，s=h、v=0、a=0
位移方程式：
s=（10h/Ф3）δ3-（15h/Ф4）δ4+（6h/Ф5）δ5位移方程式中多项式剩余项的次数为3、4、5，故称3－4－5次多项式运动规律。也称五次多项式运动规律。
特点：速度曲线和加速度曲线均连续无突变，故既无刚性冲击也无柔性冲击。
适用场合：高速中载。
二、组合型运动规律
在工程实际中，常会遇到机械对从动件的运动和动力特性有多种要求，而只用一种常用运动规律又难于完全满足这些要求的情况。这时，为了获得更好的运动和动力特性，可把几种常用运动规律组合起来加以使用，这种组合称为运动曲线的拼接。
●组合后的从动件运动规律应满足的条件：
（1）满足实际工作对从动件特殊的运动要求。
（2）保证各段不同运动规律的位移、速度和加速度曲线在拼接点处的值连续相等，避免刚性冲击和柔性冲击，即：应满足的边界条件。
（3）应使最大速度v max和最大加速度a max的值尽可能小，以避免过大的动量和惯性力对机构运转造成不利的影响
●典型的运动规律组合：
1）等加、等减+正弦加速度（摆线）--改进的梯形加速度运动规律；
2）等速+正弦加速度；
3）等速+余弦加速度
4）正弦加速度+正弦加速度
三、如何确定从动件运动规律
在选择或设计从动件运动规律时，应考虑：
a.是否满足机械的具体工作要求？
b.凸轮机构是否具有良好的动力特性？（V max、a max、J max、刚性冲击、柔性冲击）
c.所设计的凸轮廓线是否便于加工？
另外还有一些其它因素。而这些因素又往往是互相制约的。因此，在选择或设计从动件运动规律时，必须根据使用场合、工作条件等分清主次综合考虑，确定选择或设计运动规律的主要根据。
§9．3 凸轮廓线设计的基本原理
一、基本原理
凸轮廓线的设计方法有作图法和解析法，其基本原理相同。本节首先介绍凸轮廓线设计的基本原理，然后分别介绍作图法和解析法设计凸轮廓线的方法和步骤。
为了便于在图纸上绘制出凸轮的轮廓曲线，可采用反转法。下面以图示的对心直动尖底从动件盘形凸轮机构为例来说明其基本原理。
●真实运动：凸轮以等角速度ω绕轴 O 逆时针转动，推动从动件在导路中上、下往复移动。
●反转法：
整个机构加上一个（－ω）的转动→凸轮静止固定不动→→从动件随导路一起以角速度（－ω）转动，同时又按原来的运动规律相对导路作移动→→→从动件尖端参与复合运动所划出的轨迹即为凸轮廓线。
凸轮机构的形式多种多样，反转法原理适用于各种凸轮轮廓曲线的设计。 二、 用作图法设计凸轮廓线
1．对心直动尖底从动件盘形凸轮廓线的设计
已知：基圆半径r o 、从动件的运动规律、凸轮逆时针方向转动；试设计凸轮廓线。
依据反转法原理，具体设计步骤 如下：
a ）选取适当的比例尺，作出从动件的位移线图。将位移曲线的横坐标分成若干等份，得分点1，2,…。
b
c 2-2′，…。 e ）将点1′、2廓曲线。 2 ●滚子从动件
设计步骤： （1）按照上述尖端从动件凸轮轮廓曲线设计方法作出的凸轮廓线，称之为理论廓线。 （2）以理论廓线上各点为圆心，以滚子半径r r 为半径,作一系列滚子圆，然后作这族滚子圆的内包络线,它就是采用滚子从动件后凸轮的实际廓线。
若同时作出这族滚子圆的内、外包络线，则形成槽形凸轮的轮廓曲线。 由上述作图过程可知：
1）理论廓线与实际廓线互为法向等距曲线。 2）基圆半径应在理论廓线上度量。
3）滚子的大小将影响凸轮的形状。
●平底从动件
平底从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计思路与上述滚子从动件盘形凸轮机构相似，不同的是：应画出一系列平底，作平底直线族的包络线，即得到凸轮的实际廓线。
注意：
1）为了保证在所有位置从动件平底都能与凸轮轮廓曲线相切，凸轮的所有廓线必须都是外凸的；2）平底左、右两则的宽度应分别大于导路中心线至左、右最远切点的距离b'和b"；
3）若出现某一平底与实际廓线不相切的情况，可以增大基圆半径。
3．摆动从动件盘形凸轮廓线的设计
图示为一尖端摆动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮轴心与从动件转轴之间的中心距为a，凸轮基圆半径为r b，从动件长度为l，凸轮以等角速度ω逆时针转动，从动件的运动规律如图示。设计该凸轮的轮廓曲线。
注意：图中凸轮廓线与摆杆AB在某些位置已经相交。故在考虑机构的具体结构时，应将从动件做成
C
12C 3C C 4
5C C 67C C 8
B (c)
m
2πr 1
B'
O
B B 0
(a)
1
B B
m r 120°
120°
120°
1v B B 2
B 3
B 4
B'2B'B 8
7
B 1
l
B'6
B 53B'4
(b)
A ψ
max
ω
O
A
ψl
2
2'ψ1'
31
24
6
5m a x
3'
4'6'
5'
a
7'
?
8'
870
圆柱凸轮机构是一种空间凸轮机构。其轮廓曲线为一条空间曲线，不能直接在平面上表示。但是圆柱面可以展开成平面，圆柱凸轮展开后便成为平面移动凸轮。平面移动凸轮是盘形凸轮的一个特例。因此可用前述盘形凸轮轮廓曲线设计的原理和方法，来绘制圆柱凸轮轮廓曲线的展开图。
1） 直动推杆圆柱端面凸轮设计
实际上，在作推杆位移线图时，若取横轴长为圆柱体周长的话，即画出该凸轮的理论廓线。
2
●反转法的灵活运用
凸轮廓线设计的反转法原理是本章的重点内容，通过以下几方面的练习灵活运用这一原理。
1）已知从动件的运动规律，能熟练地运用反转法原理绘制出凸轮廓线。
2）已知凸轮廓线，能熟练地运用反转法原理反求出从动件运动规律的位移曲线。
3）已知凸轮廓线，能熟练地运用反转法原理求出凸轮从图示位置转过某一给定角度时，从动件走过的位移量、机构压力角。
4）已知凸轮廓线，能熟练地运用反转法原理求当凸轮与从动件从某一点接触到另一点接触时，凸轮转过的角度。 三、 用解析法设计凸轮廓线
用解析法设计凸轮廓线，就是根据从动件的运动规律和已知的机构参数，求出凸轮廓线的方程式，并精确地计算出凸轮廓线上各点的坐标值。
1．偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构
图示为一偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构。选取直角坐标系x O y如图所示。图中，B0点为从动件处于起始位置时滚子中心所处的位置；B点为对应凸轮转过δ角后，从动件任意一反转位置。
建立矢量封闭方程式: r = e + ( s0 + s )
向xy轴的投影→B点的xy坐标→凸轮的理论廓线：
实际廓线方程：
由高等数学可知，曲线上任一点的法线斜率与该点的切线斜率互为负倒数，故理论廓线上B点处的法线nn的斜率为：
可得凸轮的实际廓线方程：
讨论：
1）偏距e为代数量，从对心情况导路向凸轮上与推杆接触点速度反向偏移为‘+’（推程时凸轮与推杆的速度瞬心侧）。
2）对于刀具轨迹中心方程，只需将式中r r的用│r c-r r│替代即可得。
2．对心平底推杆盘形凸轮机构
取平底与推杆的运动方向相同，偏距e=0（此种机构，e对推杆的运动规律无影响）
3．摆动滚子推杆盘形凸轮机构
§9．3凸轮机构基本尺寸的确定
无论是用作图法还是解析法，在设计凸轮廓线前，除了
需要根据工作要求选定从动件的运动规律外,还需确定凸轮机构
的一些基本参数，如基圆半径r 0、偏距e 、滚子半径r r 等。这些
参数的选择除应保证使从动件能准确地实现预期的运动规律外，
还应使机构具有良好的受力状况和紧凑的尺寸。
下面以常用的移动从动件和平底从动件盘形凸轮机构为
例，来讨论凸轮机构基本尺寸的设计原则和方法。 一、 压力角及其许用值
压力角是衡量凸轮机构传力特性好坏的一个重要参数。
压力角定义：在不计摩擦的情况下，凸轮对从动件作用
力的方向线与从动件上力作用点的速度方向之间所夹的锐角。
如图所示的移动尖顶从动件盘形凸轮机构，过滚子中心所作理论廓线的法线nn 与从动件的运动方向线之间的夹角α就是其压力角。
根据力平衡条件可得：
G
φ2
φ2 φ1 α
d ι b B
n
n
经整理后得
讨论：
1）压力角越大，克服载荷所需的驱动力越大（设φ1=0，φ2=0，即可看出）
2）该凸轮机构的瞬时效率η：
3）另η=0；机构自锁→机构的临界压力角：。
可以看出：l↑, b↓,a c↑(对传动更有利)
4）机构位置不同，压力角不同，通常应使a max≤[a]
对直动从动件凸轮机构[a]=30°
摆动从动件凸轮机构[a]=35~45°
回程[a]=70~80°(虽不存在自锁问题，但需考虑惯性力和和弹跳等问题)
二、凸轮基圆半径的确定
凸轮的基圆半径应在α≤[α]的前提下选择。由于在机构的运转过程中，压力角的值是随凸轮与从动件的接触点的不同而变化的，即压力角是机构位置的函数，因此，只要使αmax=[α]，就可以确定出凸轮的最小基圆半径。对移动滚子从动件盘型凸轮机构，压力角与基圆半径的关系如下：
r0≥2
2
δ
d
ds+
-α
e
-
[(e
]
]
s
tan[
/)
/
分析：
1）在机构参数和机构运动规律已知的情况下，可以采用上式求出凸轮处于任意位置的压力
角，从中找出最大值，使a max≤[a]。或给定[a]求r min,但均需对整个运动循环进行求解。
2）在其他条件不变的情况下，基圆半径越大，压力角越小，凸轮机构外廓尺寸越大。对传力有利，但结构不紧凑。（反之，则相反）
3）适当地选择偏距的大小和偏置的方向均可以使机构的压力角减小。（偏于速度瞬心侧）4）
基圆半径的选取原则是：在保证压力角不超过许用值的前提下，寻求尽量小的基圆半径。在实际设计工作中，凸轮基圆半径r0的确定，不仅要受到αmax ≤[α]的限制，还要考虑到凸轮的结构及强度的要求等，这是因为根据αmax ≤[α]的条件所确定的凸轮基圆半径一般都比较小。所以，在实际设计工作中，凸轮基圆半径是根
据具体结构条件来选择的（例如：取轴径的1.5—2倍），必要时再检查凸轮机构是否满足αmax ≤[α]的要求。
三．滚子半径的选择
滚子从动件盘形凸轮的实际廓线，是以理论廓线上各点为圆心作一系列滚子圆，然后作该圆
族的包络线得到的。因此，凸轮实际廓线的形状将受滚子半径大小的影响。
若滚子半径选择不当，有时可能使从动件不能准确地实现预期的运动规律。
设：ρa—实际廓线的曲率半径；ρ--理论廓线的曲率半径；r r—滚子半径；
1)对于凸轮内凹：ρa=ρ+r r r (实际廓线总可以作出)
2) 对于凸轮外凸：ρa=ρ-r r
ρ> r r ρa >0 实际廓线可以作出
ρ= r r ρa=0 实际廓线变尖
ρ< r r ρa <0 交叉部分被切去，运动失真。
凸轮工作廓线的最小曲率半径ρa min一般不应小于1～5mm。如果不能满足此要求时，就应增大基圆半径或适当减小滚子半径；有时必须修改推杆的运动规律，使凸轮工作廓线上出现尖点的地方代以合适的曲线。通常取滚子半径r r=（0.1 ～0.5）r0。(r r≤0.8ρmin )
四、平底从动件平底的确定
在设计平底从动件盘形凸轮机构时，为了保证机构在运转过程中，从动件平底与凸轮廓线始终正常接触，还必须确定平底的宽度。
由式前面公式可知，在任一瞬时，凸轮与平底的接触点偏离凸轮轴心的距离为ds/dδ。因此，平底尺寸：l =2l max+(5～7) mm
凸轮机构及其设计
教学环节与主要内容具体教学目标教学活动 平底式：结构紧凑，润滑性能好，摩擦阻力小， 适用于高速。但不能与内凹的轮廓接触，因此运 动规律受到一定限制，易形成油膜，受力最平稳。 曲面式：介于滚子和平底之间 4、移动式：主动件连续回转→从动件往复直线移 动 摆动式：主动件连续回转→从动件往复摆动 5、等速运动规律：凸轮低速回转、从动件质量小 和轻载的场合。 等加速等减速运动规律：凸轮中速回转，从动件 质量不大和轻载（承载能力大于等速运动规律） 的场合。 6、等速运动规律： 刚性冲击、产生原因：加速度突变 产生位置：0°、90°、180°、270° 为了避免刚性冲击，采用修正弧法避免。 4、从动件两个运动 规律。 教师：点评 学生：讲解
课堂教学安排
等加速等减速运动规律 产生原因：加速度有限突变 产生位置：0°、90°、270°、360° 例：1）指出有刚性冲击位置的点：__________，柔性冲击位置的点：__________； （2）若改为滚子式从动件，则运动规律__________（改变，不改变）； （3）在推程运动过程中，若不发生自锁，则必须有___________5、通过所学知识解答 习题。 教师：巡回指导 学生：解题 课堂教学安排 教学环节与主要内容具体教学目标教学活动
小结： 小结从动件运动规律的分析和作图。 作业： 单招练习。6、通过所学知识解答 习题。 教师：巡回指导 学生：解题 教学后记1、反思教学内容与高考的联系。本知识点在高考中多年未考，值得引起关注。 2、反思教学习题的设置。 ---精心整理，希望对您有所帮助
目录 一、设计题目 (2) 1、牛头刨床的机构运动简图 (2) 2、工作原理 (2) 二、原始数据 (3) 三、机构的设计与分析 (4) 1、齿轮机构的设计 (4) 2、凸轮机构的设计 (10) 3、导杆机构的设计 (16) 四、设计过程中用到的方法和原理 (26) 1、设计过程中用到的方法 (26) 2、设计过程中用到的原理 (26) 五、参考文献 (27) 六、小结 (28)
一、设计题目 ——牛头刨床传动机构 1、牛头刨床的机构运动简图 2、工作原理 牛头刨床是对工件进行平面切削加工的一种通用机床，其传动部分由电动机经 带传动和齿轮传动z 0—z 1 、z 1 、—z 2 ，带动曲柄2作等角速回转。刨床工作时，由导 杆机构2、3、4、5、6带动刨刀作往复运动，刨头右行时，刨刀进行切削，称为工 作行程；刨头左行时，刨刀不进行切削，称为空回行程，刨刀每切削完一次，利用 空回行程的时间，固结在曲柄O 2 轴上的凸轮7通过四杆机构8、9、10与棘轮11和棘爪12带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。
二、原始数据 设计数据分别见表1、表2、表3. 表1 齿轮机构设计数据 设计内容齿轮机构设计 符号n01d01 d02 z0 z1 z1’m01 m1’2n2 单位r/min mm mm mm mm r/min 方案Ⅰ1440 100 300 20 40 10 3.5 8 60 方案Ⅱ1440 100 300 16 40 13 4 10 64 方案Ⅲ1440 100 300 19 50 15 3.5 8 72 表2 凸轮机构设计数据 设计内容凸轮机构设计 符号L O2O4 L O4D φ[α]δ02 δ0 δ01δ0/ r0 r r 摆杆运动规 律单位mm mm °°°°°°mm mm 方案Ⅰ150 130 18 45 205 75 10 70 85 15 等加速等减 速 方案Ⅱ165 150 15 45 210 70 10 70 95 20 余弦加速度方案Ⅲ160 140 18 45 215 75 0 70 90 18 正弦加速度方案Ⅳ155 135 20 45 205 70 10 75 90 20 五次多项式 表3 导杆机构设计数据 设计内容导杆机构尺度综合和运动分析 符号K n2L O2A H L BC 单位r/min mm 方案Ⅰ 1.46 60 110 320 0.25L O3B 方案Ⅱ 1.39 64 90 290 0.3L O3B 方案Ⅲ 1.42 72 115 410 0.36L O3B 表4 机构位置分配表 位置号位置 组 号 学生号 A B C D 1 1 3 6 8/ 10 2 5 8 10 7/ 1/ 4 7 8 10 1 5 7/ 9 12 2 1/ 4 7 8 11 1 3 6 8/ 11 2 5 7/ 9 11 1/ 3 6 8/ 11 3 2 5 7/ 9 12 1/ 4 7 9 12 1 3 6 8/ 12 2 4 7 8 10
机械原理课程设计 说明书 题目：双联凸轮写“C”机构 学院：xxxxxxxxxxxxxxxxx 班级：xxxxxxxxxxxxx 姓名：xxxxxxxxxxx 学号：xxxxxxxxxxxxx 指导教师：xxxxxxxxx 2015年1月23日
一．设计任务…………………………………………二．原始数据设计及设计要求………………………三．设计方案分析……………………………………四．设计内容…………………………………………五．设计小结…………………………………………六．参考文献…………………………………………
一．设计任务 设计能写出英文字母C的凸轮写字机构。且该机构由两凸轮连续回转的协调配合及相应的连杆，控制绘图部件画出英文字母C。 二．原始数据设计及设计要求 1. C字高60mm(y方向)。 2. C字宽45mm(x方向)。 3. 机构体积小，质量轻，工作可靠，启动或停顿时冲击小。 三．设计方案分析 1. 方案一：两对心直动尖顶推杆盘形凸轮写字机构。 尖顶推杆虽然构造简单，但易磨损，且启动或停顿时冲击大。 2. 方案二：两对心直动滚子推杆盘形凸轮写字机构。 滚子与凸轮间为滚动摩擦，磨损小，传动精度高，冲击小。 3. 方案选择：通过对上述两种方案分析比较，选用方案二。
四、设计内容 目标C曲线 通过作图工具，得到想要的C曲线如下图所示 该“C”曲线为一段半径是30mm的圆弧的一部分。由于双联凸轮机构的特性，作出的曲线应为封闭图形。所以要用一条线段将“C”的首尾相连，即得到如图所示的曲线。
数据处理 通过建立如图所示的坐标系，得到X的相对偏移量和X=X(Φ)和Y的相对偏移量和Y=Y(Φ)。并建立如下的表格。
Harbin Institute of Technology 机械原理课程设计说明书 课程名称：机械原理 设计题目：产品包装生产线（方案1） 院系：机电学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：
一、绪论 机械原理课程设计是在我们学习了机械原理之后的实践项目，通过老师和书本的传授，我们了解了机构的结构，掌握了机构的简化方式与运动规律，理论知识需要与实践相结合，这便是课程设计的重要性。我们每个人都需要独立完成一个简单机构的设计，计算各机构的尺寸，同时还需要编写符合规范的设计说明书，正确绘制相关图纸。 通过这个项目，我们应学会如何收集与分析资料，如何正确阅读与书写说明书，如何利用现代化的设备辅助工作。这种真正动手动脑的设计有效的增强我们对该课程的理解与领会，同时培养了我们的创新能力，为以后机械设计课程打下了坚实的基础。 二、设计题目 产品包装生产线使用功能描述 图中所示，输送线1上为小包装产品，其尺寸为长?宽?高=600?200?200，小包装产品送至A处达到2包时，被送到下一个工位进行包装。原动机转速为1430rpm，每分钟向下一工位可以分别输送14，22，30件小包装产品。 产品包装生产线（方案一）功能简图 三、设计机械系统运动循环图 由设计题目可以看出，推动产品在输送线1上运动的是执行构件1，在A处把产品推到下一工位的是执行构件2，这两个执行构件的运动协调关系如图所示。 ?1?1 执行构件一 执行构件二 ?01?02 运动循环图
图中?1 是执行构件1的工作周期，?01 是执行构件2的工作周期，?02是执行构件2的动作周期。因此，执行构件1是做连续往复运动，执行构件2是间歇运动，执行构件2的工作周期?01 是执行构件1的工作周期T1的2倍。执行构件2的动作周期?02则只有执行构件1的工作周期T1的二分之一左右。 四、 设计机械系统运动功能系统图 根据分析，驱动执行构件1工作的执行机构应该具有的运动功能如图所示。运动功能单元把一个连续的单向传动转换为连续的往复运动，主动件每转动一周，从动件（执行构件1）往复运动一次，主动件转速分别为14,22,30rpm 14,22,30rpm 执行机构1的运动功能 由于电动机的转速为1430rpm ，为了在执行机构1的主动件上分别得到14、22、30rpm 的转速，则由电动机到执行机构1之间的总传动比i z 有3种，分别为 i z1= 141430 =102.14 i z2=221430=65.00 i z3=30 1430=47.67 总传动比由定传动比i c 和变传动比i v 两部分构成，即 i z1=i c i v1 i z2=i c i v2 i z3=i c i v3 3种总传动比中i z1最大，i z3最小。由于定传动比i c 是常数，因此，3种变传动比中i v1最大，i v3最小。为满足最大传动比不超过4，选择i v1 =4 。 定传动比为 i c = v1 z1i i =4102.14=25.54 变传动比为 i v2= c z2i i =54.2565=2.55 i v3= c z3i i =54 .2547.67=1.87 传动系统的有级变速功能单元如图所示。 i=4,2.55,1.87 有级变速运动功能单元
第六讲凸轮机构及其设计 （一）凸轮机构的应用和分类 一、凸轮机构 1．组成：凸轮，推杆，机架。 2．优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。 二、凸轮机构的分类 1．按凸轮的形状分：盘形凸轮圆柱凸轮 2．按推杆的形状分 尖顶推杆：结构简单，能与复杂的凸轮轮廓保持接触，实现任意预期运动。易遭磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合 滚子推杆：滚动摩擦力小，承载力大，可用于传递较大的动力。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。 平底推杆：不考虑摩擦时，凸轮对推杆的作用力与从动件平底垂直，受力平稳；易形成油膜，润滑好；效率高。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。 3．按从动件的运动形式分（1）往复直线运动：直动推杆，又有对心和偏心式两种。（2）往复摆动运动：摆动推杆，也有对心和偏心式两种。 4．根据凸轮与推杆接触方法不同分： （1）力封闭的凸轮机构：通过其它外力（如重力，弹性力）使推杆始终与凸轮保持接触，（2）几何形状封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。①等宽凸轮机构②等径凸轮机构③共轭凸轮 （二）推杆的运动规律 一、基本名词：以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮的最小半径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0称为基圆半径。推程：当凸轮以角速度转动时，推杆被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。推杆上升的最大距离称为推杆的行程，相应的凸轮转角称为推程运动角。回程：推杆由最远位置回到起始位置的过程称为回程，对应的凸轮转角称为回程运动角。休止：推杆处于静止不动的阶段。推杆在最远处静止不动，对应的凸轮转角称为远休止角；推杆在最近处静止不动，对应的凸轮转角称为近休止角 二、推杆常用的运动规律 1．刚性冲击：推杆在运动开始和终止时，速度突变，加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值，致使推杆产生非常大的惯性力，因而使凸轮受到极大冲击，这种冲击叫刚性冲击。 2.柔性冲击：加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，因而引起有限
机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮设计 院系：机电学院 班级：1208103 完成者：xxxxxxx 学号：11208103xx 指导教师：林琳 设计时间：2014.5.2
工业大学 凸轮设计 、设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮，其原始参数见表，据此设计该凸轮 二、凸轮推杆升程、回程运动方程及其线图 1 、凸轮推杆升程运动方程（0 5） 6 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件h 50mm ，05带入正弦 6 加速度运动规律的升程段方程式中得： 6 1 12 S 50 sin ； 5 2 5
cos 5 144 12 12 a sin 5 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（ 5 ） 6 s h 50mm ； v a 0 ； 3、凸轮推杆回程运动方程（ 14 ） 9 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件 h 50mm ， '0 5 9 6 带入余弦加速度运动规律的回程段方程式中得： 14 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（ 14 2 ） 9 s v a 0； 5、凸轮推杆位移、速度、加速度线图 根据以上所列的运动方程，利用 matlab 绘制出位移、速度、加速度线图 ①位移线图 编程如下： %用 t 代替转角 t=0:0.01:5*pi/6; s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5)); hold on plot(t,s); t=5*pi/6:0.01:pi; s=50; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5)); hold on plot(t,s); t=14*pi/9:0.001:2*pi; s=0; 60 12 cos 9 ( 5 ）； v 45 9 1 sin a -81 29 1 cos 25
机械原理课程设计 编程说明书 设计题目：牛头刨床凸轮机构指导教师：王琦王春华设计者：雷选龙 学号：0807100309 班级：机械08-3 2010年7月15日 辽宁工程技术大学
机械原理课程设计任务书（二） 姓名雷选龙专业机械工程及自动化班级机械08-3班学号 五、要求： 1）计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图。 2）确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线，并按比例绘出机构运动简图。以上内容作在A2或A3图纸上。 3）编写出计算说明书。 指导教师： 开始日期：2010年07月10日完成日期：2010年07月16日
目录 一设计任务及要求-----------------------------------------------2二数学模型的建立-----------------------------------------------2三程序框图--------------------------------------------------------5四程序清单及运行结果-----------------------------------------6五设计总结-------------------------------------------------------14六参考文献-----------------------------------------------------15
一 设计任务与要求 已知摆杆9为等加速等减速运动规律，其推程运动角φ=70，远休止角φs =10，回程运动角φ?=70，摆杆长度l 09D =125,最大摆角φmax =15，许用压力角[α]=40，凸轮与曲线共轴。 （1） 要求：计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图（用方格纸 绘制），也可做动态显示。 （2） 确定凸轮的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮的实际廓线， 并按比例绘出机构运动简图。 （3） 编写计算说明书。 二 机构的数学模型 1 推程等加速区 当2/0?δ≤≤时 角位移 22max /21?δ?=m 角速度 2max /4?δ?ω= 角加速度 2max /4??ε= 2 推程等减速区 当?δ?≤<2/时 角位移 22max max /)(21?δ???--=m 角速度 2max /)(4?δ??ω-= 角加速度 2max /4??ε-= 3 远休止区 当s ??δ?+≤<时 角位移 max 1?=m 角速度 0=ω 角加速度 0=ε 4 回程等加速区
机械原理 课程设计说明书 设计题目：牛头刨床 设计日期：20011年07 月09 日 目录 1.设计题目 (3)
2. 牛头刨床机构简介 (3) 3.机构简介与设计数据 (4) 4. 设计内容 (5) 5. 体会心得 (15) 6. 参考资料 (16) 附图1：导杆机构的运动分析与动态静力分析 附图2：摆动从计动件凸轮机构的设计 附图3：牛头刨床飞轮转动惯量的确定 1设计题目：牛头刨床 1.）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急会运动，行程速比系数在1.4左右。 2.）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。 3.）曲柄转速在60r/min,刨刀的行程H在300mm左右为好，切削阻力约为7000N，其变化规律如图所示。
2、牛头刨床机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量，刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约5H的空刀距离，见图4-1，b），而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。 3、机构简介与设计数据 3.1.机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固 结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。
凸轮理论轮廓线与实际轮廓线数据 x y x1 y1 0 0 35 0 30 5 -3.06104 34.9879 -2.98506 29.9885 10 -6.16038 34.9373 -5.96929 29.9409 15 -9.32665 34.8075 -8.95079 29.8217 20 -12.5705 34.5372 -11.9229 29.5794 25 -15.8791 34.0528 -14.8684 29.156 30 -19.2135 33.2787 -17.756 28.4959 35 -22.5107 32.1486 -20.5396 27.5536 40 -25.6887 30.6146 -23.163 26.2995 45 -28.6546 28.6546 -25.5658 24.7228 50 -31.3147 26.2762 -27.6908 22.8313 55 -33.5852 23.5166 -29.4895 20.6488 60 -35.4018 20.4392 -30.9252 18.2121 65 -36.727 17.1261 -31.9759 15.5683 70 -37.5544 13.6687 -32.6356 12.7712 75 -37.909 10.1577 -32.9168 9.87707 80 -37.8432 6.67277 -32.8502 6.93899 85 -37.4301 3.27471 -32.4829 3.99979 90 -36.7538 9.84813e-007 -31.8734 1.08708 95 -35.8983 -3.14069 -31.0846 -1.78862 100 -34.9373 -6.16038 -30.1769 -4.6311 105 -33.9248 -9.09012 -29.2009 -7.45161 110 -32.8892 -11.9707 -28.1908 -10.2606 115 -31.7208 -14.7916 -27.1892 -12.6785 120 -30.3109 -17.5 -25.9808 -15 125 -28.6703 -20.0752 -24.5746 -17.2073 130 -26.8116 -22.4976 -22.9813 -19.2836 135 -24.7487 -24.7487 -21.2132 -21.2132 140 -22.4976 -26.8116 -19.2836 -22.9813 145 -20.0752 -28.6703 -17.2073 -24.5746 150 -17.5 -30.3109 -15 -25.9808 155 -14.7916 -31.7208 -12.6785 -27.1892 160 -11.9707 -32.8892 -10.2606 -28.1908 165 -9.05867 -33.8074 -7.76457 -28.9778 170 -6.07769 -34.4683 -5.20945 -29.5442 175 -3.05045 -34.8668 -2.61467 -29.8858 180 -1.87564e-006 -35 -1.60769e-006 -30 185 3.05045 -34.8668 2.61467 -29.8858 190 6.07768 -34.4683 5.20944 -29.5442 195 9.05866 -33.8074 7.76457 -28.9778 200 11.9707 -32.8892 10.2606 -28.1908
机械原理课程设计报告专业班级机械**** 班级序号** 学生姓名*** 2012 —2013 学年第2 学期 长江大学机械工程学院
一、原始数据： 二、往复泵传动方案设计： （1）齿轮设计采用压力角为20°的直齿圆柱齿轮，根据相关资料查得：齿轮的最小齿数不得小于17， 否则会发生根切，且直齿圆柱齿轮的传动比一般在 3-6，最大不会超过8 （2）齿轮传动的基本简图：
（3）传动比的具体分配方案： 依题意有：n1=1300r/min，n4=115r/min I14=(-1)m Z2Z3Z4/Z1Z2Z3=Z4/Z1=n1/n4=1300/115=260/23 因为传动比大于8，所以应采取如图分级传动，在此，取齿轮1的齿数为23，则齿轮4的齿数为260，具体传动比分配如下： I12=Z2/Z1=5=n1/n2→Z2=115,n2=260r/min 2和3在同一根轴上，则有：n3=n2=260r/min I34=Z4/Z3==n3/n=2.261→Z3=115，n4=115r/min 综上所述：传动比的分配方案为，I12=5，I34=2.261 三、曲柄滑块机构的设计（使用到VB） 如图所示：点B运动到B1、B2位置是曲柄滑块机构运动的两极限位置，当点B运动到B3位置(B3在A点正下方)，压力角α取最大值。 由几何关系有： Sin(αmax)=( L AB+e)/ L BC (L AB+ L BC)2-e2={[( L BC - L AB)2-e2]1/2+s}2
整理得： L BC=( L AB+e)/ sin(αmax) L BC=[(4S2L AB2-4S2e2- S4)/(16L AB2-4S2)]1/2 VB程序编写 Private Sub Command1_Click() Const PI = 3.141592 e = 20 s = 305 a = 56 Text1 = Val(Text2) * Sin(a * PI / 180) - e Text2 = Sqr((4 * s * s * Val(Text1) * Val(Text1) - 4 * s * s * e * e - s * s * s * s) / (16 * Val(Text1) *
哈工大机械原理大作业-凸轮机构设计(第题)
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机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计 院系：机电学院 班级：1208103 完成者：xxxxxxx 学号：11208103xx 指导教师：林琳 设计时间：2014.5.2 哈尔滨工业大学
凸轮机构设计 一、设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表，据此设计该凸轮机构。 序号 升程（mm ） 升程运动角（°） 升程运动规律 升程许用压力角（°） 回程运动角（°） 回程运动规律 回程许用压力角 （°） 远休止角（°） 近休止角 （°） 3 50 150 正弦加速度 30 100 余弦加速度 60 30 80 二、凸轮推杆升程、回程运动方程及其线图 1 、凸轮推杆升程运动方程(6 50π?≤ ≤) 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，6 50π =Φ带入正弦加速度运动规律的升程段方程式中得： ??? ?????? ??-=512sin 215650?ππ?S ； ??? ?? ???? ??-= 512cos 1601ππωv ； ω
?? ? ??= 512sin 1442 1?π ωa ； 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（ π?π ≤≤6 5） mm h s 50==； 0==a v ； 3、凸轮推杆回程运动方程（9 14π ?π≤≤） 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，9 5'0π= Φ，6 s π = Φ带入余弦加速度运动规律的回程段方程式中得： ?? ? ???-+=)(59cos 125π?s ； ()π?ω--=59 sin 451v ； ()π?ω-=59 cos 81-a 21； 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（π?π 29 14≤≤） 0===a v s ； 5、凸轮推杆位移、速度、加速度线图 根据以上所列的运动方程，利用matlab 绘制出位移、速度、加速度线图。 ①位移线图 编程如下： %用t 代替转角 t=0:0.01:5*pi/6; s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5)); hold on plot(t,s); t=5*pi/6:0.01:pi; s=50; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5)); hold on plot(t,s); t=14*pi/9:0.001:2*pi;
铰链四杆机构的基本特性和凸轮机构 一、判断题 （）1、曲柄摇杆机构的急回特性是用行程速度比系数K来表征，K值越小，急回作用越明显。 （）2、当K＞1，θ＞0时，机构具有急回特性。 （）3、曲柄摇杆机构以曲柄为原动件时就一定存在急回运动特性。 （）4、偏心曲柄滑块机构以曲柄为原动件时一定存在急回运动特性。 （）5、对心曲柄滑块机构无急回特性。 （）6、摆动导杆机构以曲柄为原动件时不一定存在急回运动特性。 （）7、在曲柄和连杆同时存在的平面四杆机构中，只要曲柄和连杆处于共线位置，就是曲柄的“死点”位置。 （）8、曲柄摇杆机构一定存在死点位置。 （）9、缝纫机踏板机构有时会出现踩不动或倒机的现象，这是因为死点位置造成的。 （）10、缝纫机踏板机构是利用飞轮惯性使其通过死点位置的。 （）11、曲柄摇杆机构以摇杆为原动件时存在两个死点位置。 （）12、内燃机中的曲柄滑块机构不存在死点位置。 （）13、滚子从动件凸轮机构中，从动件与凸轮之间的滚动摩擦阻力小，适于高速传动场合。 （）14、从动件的运动规律取决于凸轮轮廓的形状。 （）15、在柱体凸轮机构中，从动件可以通过直径不大的圆柱凸轮或端面凸轮获得较大的行程。 （）16、尖顶从动件易于磨损，而平底从动件磨损则较小，这是因为前者与凸轮组成高副，而后者与凸轮组成低副的原因。 （）17、凸轮机构能将原动件的旋转运动转化为从动件的往复直线运动。（）18、尖顶从动件盘形凸轮机构，基圆与实际工作轮廓线相切。 （）19、凸轮机构的压力角是指凸轮轮廓线某点的法线方向与从动杆速度方向之间的夹角，一般情况下，在工作过程中它是恒定不变的。 （）20、凸轮机构中，升程一定时，基圆半径增大，压力角也随之增大。（）21、移动从动件盘形凸轮机构，当从动件不动时，对应的凸轮轮廓线为一直线。 （）22、压力角影响机构的传力特性，压力角越大，传力特性越好。 二、选择题 （）1、当行程速度比系数为时，曲柄摇杆机构才有急回特性。 A. K＞1 B. K＜1 C. K＝0 D. K＜0 （）2、下列关于急回特性的描述，错误的是。 A. 机构有无急回特性取决于行程速度比系数 B. 急回特性可使空回行程的时间缩短，有利于提高生产率 C. 极位夹角值越大，机构的急回特性越显著 D. 只有曲柄摇杆机构具有急回特性 （）3、下列机构中存在急回特性的是。 A. 对心曲柄滑块机构且以曲柄为原动件 B. 偏心曲柄滑块机构且以滑块为原动件 C. 摆动导杆机构且以曲柄为原动件 D. 摆动导杆机构且以导杆为原动件 （）4、当四杆机构出现死点位置时，可在从动件上使其顺利通过。 A. 加设飞轮 B. 加大驱动力 C. 减小阻力 D. 更换原动件（）5、关于缝纫机踏板机构，以下论述错误的是。
冲床冲压机构、送料机构及传动系统的设计 一、设计题目 设计冲制薄壁零件冲床的冲压机构、送料机构及其传动系统。冲床的工艺动作如图5—1a所示，上模先以比较大的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成型工作，此后上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置，完成一个工作循环。 图1 冲床工艺动作与上模运动、受力情况 要求设计能使上模按上述运动要求加工零件的冲压机构和从侧面将坯料推送至下模上方的送料机构，以及冲床的传动系统，并绘制减速器装配图。 二、原始数据与设计要求 1．动力源是电动机，下模固定，上模作上下往复直线运动，其大致运动规律如图b）所示，具有快速下沉、等速工作进给和快速返回的特性； 2．机构应具有较好的传力性能，特别是工作段的压力角应尽可能小；传动角γ大于或等于许用传动角[γ]=40°； 3．上模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置（下模上方）；4．生产率约每分钟70件； 5．上模的工作段长度L=30~100mm，对应曲柄转角 0=（1/3~1/2）π；上模总行程长度必须大于工作段长度的两倍以上； 6．上模在一个运动循环内的受力如图c）所示，在工作段所受的阻力F0＝5000N，在其他阶段所受的阻力F1＝50N；
7．行程速比系数K≥1.5； 8．送料距离H=60~250mm； 9．机器运转不均匀系数δ不超过0.05。 若对机构进行运动和动力分析，为方便起见，其所需参数值建议如下选取：1）设连杆机构中各构件均为等截面均质杆，其质心在杆长的中点，而曲柄的质心则与回转轴线重合； 2）设各构件的质量按每米40kg计算，绕质心的转动惯量按每米2kg·m2计算；3）转动滑块的质量和转动惯量忽略不计，移动滑块的质量设为36kg； 4）传动装置的等效转动惯量（以曲柄为等效构件）设为30kg·m2； 5 ) 机器运转不均匀系数δ不超过0.05。 三、传动系统方案设计 冲床传动系统如图5－2所示。电动机转速经带传动、齿轮传动降低后驱动机器主轴运转。原动机为三相交流异步电动机，其同步转速选为1500r/min，可选用如下型号： 电机型号额定功率（kw）额定转速（r/min） Y100L2—4 3.0 1420 Y112M—4 4.0 1440 Y132S—4 5.5 1440 由生产率可知主轴转速约为70r/min，若电动机暂选为Y112M—4，则传动系统总传动比约为。取带传动的传动比i b=2，则齿轮减速器的传动比i g=10.285，故可选用两级齿轮减速器。 图2 冲床传动系统 四、执行机构运动方案设计及讨论 该冲压机械包含两个执行机构，即冲压机构和送料机构。冲压机构的主动件是曲柄，从动件（执行构件）为滑块（上模），行程中有等速运动段（称工作段），并具有急回特性；机构还应有较好的动力特性。要满足这些要求，用单一的基本机构如偏置曲柄滑块机构是难以实现的。因此，需要将几个基本机构恰当地组合在一起来满足上述要求。送料机构要求作间歇送进，比较简单。实现上述要求的机构组合方案可以有许多种。下面介绍几个较为合理的方案。
机械设计 课程设计说明书 设计题目：搅拌机 学院：机械与运载学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级学号：20110401823 设计者：柯曾杰（组长）
同组员：许鹏、黄晨晖、李南 指导教师：吴长德 2010年1月14日 目录 一、机构简介 (2) 二、设计数据 (2) 三、设计内容 (3) 四、设计方案及过程 (4) 1.做拌勺E的运动轨迹 (4) 2.做构件两个位置的运动简图 (4) 3.对构件处于位置3和8时进行速度和加速度分析 (6) 五、心得体会 (9)
六、参考文献 (10) 一、机构简介 搅拌机常应用于化学工业和食品工业中对拌料进行搅拌工作如附图1-1（a）所示，电动机经过齿轮减速，通过联轴节（电动机与联轴节图中未画）带动曲柄2顺时针旋转，驱使曲柄摇杆机构1-2-3-4运动，同时通过蜗轮蜗杆带动容器绕垂直轴缓慢旋转。当连杆3运动时，固联在其上的拌勺E 即沿图中虚线所示轨迹运动而将容器中的拌料均匀拨动。
工作时，假定拌料对拌勺的压力与深度成正比，即产生的阻力按直线变化，如附图1-1（b）所示。 附图1-1 搅拌机构（a）阻力线图（b）机构简图 二、设计数据 设计数据如附表1-1所示。 附表1-1 设计数据 三、设计内容 连杆机构的运动分析 x y l AB l BC l CD l BE S3S4 n 2 mm r/min Ⅰ5254002405754051360位于 BE 中点 位于 CD 中点 70 Ⅱ530405240580410138065 Ⅲ535420245590420139060 Ⅳ545425245600430140060
机械原理课程设计任务书（二） 柳柏魁专业液压传动与控制班级液压09-1 学号0907240110 五、要求： 1）计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图。 2）确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线，并按比例绘出机构运动简图。以上容作在A2或A3图纸上。 3）编写出计算说明书。 指导教师： . .
开始日期：2011 年 6 月26 日完成日期：2011 年7 月 1 日 目录 1．设计任务及要求------------------------------ 2．数学模型的建立------------------------------ 3．程序框图--------------------------------------- 4．程序清单及运行结果------------------------ 5．设计总结--------------------------------------- 6．参考文献-------------------------------------- . .
. . 1设计任务与要求 已知摆杆9为等加速等减速运动规律，其推程运动角φ=75，远休止角φs =10，回程运动角φ?=70，摆杆长度l 09D =135,最大摆角φmax =15，许用压力角[α]=42，凸轮与曲线共轴。 要求： （1） 计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图（用方格纸绘制）， 也可做动态显示。 （2） 确定凸轮的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮的实际廓线， 并按比例绘出机构运动简图。 （3） 编写计算说明书。 2数学模型 （1） 推程等加速区 当2/0?δ≤≤时 22max /21?δ?=m （角位移） 2max /4?δ?ω=（角速度） 2max /4??ε=（角加速度） （2） 推程等减速区
机械原理课程设计——凸轮机构设计（一） 目录 (1) ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（一）、题目及原始数据 (2) （二）、推杆运动规律及凸轮廓线方程 (3) （三）、计算程序方框图 (5) （四）、计算源程序 (6) （五）、程序计算结果及分析 (10) （六）、凸轮机构图 (15)
（七）、心得体会 (16) （八）、参考书 (16)
（一）、题目及原始数据 试用计算机辅助设计完成偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，凸轮以 1rad/s的角速度沿逆时针方向转动。要求： （1）、推程运动规律为等加速等减速运动，回程运动规律为五次多项式运动规律； （2）、打印出原始数据； （3）、打印出理论轮廓和实际轮廓的坐标值； （4）、打印出推程和回程的最大压力角，以及出现最大压力角时凸轮的相应转角； （5）、打印出凸轮实际轮廓曲线的最小曲率半径，以及相应的凸轮转角； （6）、打印出凸轮运动的位移； （7）、打印最后所确定的凸轮的基圆半径。 原始数据如下： r0=0.015; 初选的基圆半径r0 Deltar0=0.0005; 当许用压力角或许用最小曲率半径不满足时，r0以Δr0 为步长增加重新计算 rr=0.010; 滚子半径r r h=0.028; 推杆行程h e=0.005; 偏距e omega=1; 原动件凸轮运动角速度，逆时针ω delta1=pi/3; 近休止角δ1 delta2=2*pi/3; 推程运动角δ2 delta3=pi/2; 远休止角δ3 delta4=pi/2; 回程运动角δ4 alpha1=pi/6; 推程许用压力角[α1] alpha2=(70/180)*pi; 回程许用压力角[α2] rho0min=0.3*rr; 许用最小曲率半径ραmin （二）、推杆运动规律及凸轮廓线方程 推杆运动规律： （1）近休阶段：0o≤δ<60 o s=0 v=0 a=0 （2）推程阶段：60o≤δ<180 o 等加速运动规律：60o≤δ<120 o s=2h(δ-60o)2/(120 o)2 v=4hω(δ-60o)/(120 o)2 a=4hω2/(120 o)2 等减速运动规律：120o≤δ<180 o
《机械原理课程设计》 学院: 行知学院专业: 机械设计制造及其自动 化 姓名：陈宇学号: 10556109 授课教师:王笑提交时间: 2012 年 7 月1日 成绩:
目录 1.设计工作原理-----------------------------------------------------2 2.方案的分析--------------------------------------------------------4 3. 机构的参数设计几计算-----------------------------------------7 4. 机构运动总体方案图及循环图-------------------------------11 5.机构总体分析----------------------------------------------------13 6. 参考资料----------------------------------------------------------13
半自动钻床机构 一、设计工作原理 1.1、工作原理及工艺动作过程 该系统由电机驱动，通过变速传动将电机的1080r/min降到主轴的5r/min，与传动轴相连的各机构控制送料，定位，和进刀等工艺动作，最后由凸轮机通过齿轮传动带动齿条上下平稳地运动,这样动力头也就能带动刀具平稳地上下移动从而保证了较高的加工质量。 设计加工图（一）所示工件ф12mm孔的半自动钻床。进刀机构负责动力头的升降，送料机构将被加工工件推入加工位置，并由定位机构使被加工工件可靠固定。 1.2、设计原始数据及设计要求 半自动钻床设计数据参看表（一） 表（一）半自动钻床凸轮设计数据
第三章凸轮机构 题3-1欲设计图示的直动滚子从动件盘形凸轮机构,要求在凸轮转角为00～900时,推杆以余弦加速度运动规律上升h= 20 mm,且取r0= 25 mm,e= 10 mm,r r= 5 mm。试求： （1）选定凸轮的转向ω,并简要说明选定的原因； （2）用反转法画出当凸轮转角φ=00～900时凸轮的工作廓线（画图的分度要求小于150）； （3）在图上标注出φ1=450时凸轮机构的压力角α。 解答： 1．选位移比例尺 m/m m 001 .0 = S μ ，转角比例尺 /mm 04 .0弧度 = ? μ ，绘制从动件 位移曲线，见题解3-1图 (a)。 2. 逆时针方向，使凸轮机构为正偏置，减小推程段凸轮机构的压力角。 3．将圆弧顶推杆视为滚子推杆，取尺寸比例尺 m/m m 001 .0 = l μ 作图，凸轮廓线如图 所示。 4．如图所示，当φ1=450时，α=14.50。 题3-1图 (a)(b)
题3-2 图示为一摆动平底推杆盘形凸轮机构（ 001.0=l μm/mm ），已知凸轮的 轮廓是一个偏心圆，其圆心为C ，试用图解法求： （1）凸轮从初始位置到达图示位置时转角φ0及推杆的角位移ψ0； （2）推杆的最大角位移ψmax 及凸轮的推程运动角Φ； （3）凸轮从初始位置回转900 时，推杆的角位移ψ90。 解题分析：作推杆的摆动中心所在的圆η→作基圆→作推杆的初始位置→按题目要求逐步求解。 解答： 1．求φ0及ψ0 （1）以O 为圆心，OA 长为半径作圆η；以O 为圆心作圆切于凸轮，该圆即为基圆；作推杆与基圆和凸轮同时相切，得切点B 0，A 0B 0即为推杆的初始位置。 （2）凸轮从初始位置到达图示位置时的转角就是A 0O 沿-ω方向转到AO 时的角度，即 φ0=330，推杆的角位移ψ0=20。 题3-2图 题解3-2图
机械原理课程设计 说明书 设计题目：盘形凸轮写字机构D 工程机械xxxxxxxxxxxxxxxxx 设计者：xxxxxxxx
学号：xxxxxxxxxxx 指导教师：xxxxxxxxxxx 2015 年 1 月23 日一．设计任务 (1) 二．原始数据设计及设计要求 (1) 三．设计方案分析 (1) 四．设计容 (2) 五．设计小结 (6) 六．参考文献 (7)
一．设计任务 设计能写出英文字母D的凸轮写字机构。且该机构由两凸轮连续回转的协调配合及相应的连杆，控制绘图部件画出英文字母D。 二．原始数据设计及设计要求 1.D字高60mm(y方向)。 2.D字宽30mm(x方向)。 3.机构体积小，质量轻，工作可靠，启动或停顿时冲击小。 三．设计方案分析
1.方案一：两对心直动尖顶推杆盘形凸轮写字机构。 尖顶推杆虽然构造简单，但易磨损，且启动或 停顿时冲击大。 2.方案二：两对心直动滚子推杆盘形凸轮写字机构。 滚子与凸轮间为滚动摩擦，磨损小，传动精度 高，冲击小。 3.方案选择：通过对上述两种方案分析比较，选用方案二。取凸轮A的基圆半径R=50mm 凸轮A的理论廓线如图所示
取滚子半径r=3mm得凸轮A的实际廓线 取凸轮B的基圆半径r=50mm Φ /° 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Y/m m 50.0 53.3 56.7 60.0 63.3 66.7 70.0 73.3 76.7 80.0 83.3 86.7 90.0 Φ /° 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 Y/m m 93.3 96.7 100. 103. 3 106. 7 110. 109. 5 108. 5 105. 9 102. 9 99.3 95.0 90.3