机械原理
课程设计说明书
设计题目：移动从动件凸轮机构
院系：工程机械学院
专业：机械设计制造及其自动化
班级学号：2504090827
设计者：陆鹏震
指导教师：张帆
2012 年 01月 05日
目录
1.设计目的 (3)
2.设计背景 (4)
2.1设计题目 (4)
2.2设计数据与要求 (5)
3.设计方案 (5)
3.2机构设计 (5)
3.2方案拟定 (5)
4.方案实施
4.1实施方案过程 (5)
4.2数据计算 (6)
5. 速度及加速度分析 (7)
6. 动态静力分析 (9)
7. 结果与结论 (10)
7.1 设计结果 (10)
7.2设计结论 (10)
8.收获与致谢 (11)
9.参考文献 (12)
10.附件 (12)
1设计目的
机械原理课程设计的目的：
1、机械原理课程设计是一个重要实践性教学环节。其目的在于：
进一步巩固和加深所学知识；
2、培养学生运用理论知识独立分析问题、解决问题的能力；
3、使学生在机械的运动学和动力分析方面初步建立一个完整的概念；
4、进一步提高学生计算和制图能力，及运用电子计算机的运算能力。
2. 设计背景
2.1设计题目
如下图所示为常用于各种机器润滑系统供油装置的活塞式油泵。电动机经齿轮带动凸轮1，从而推动活塞杆2（从动件）作往复运动，杆2下行时将油从管道中压出，称为工作行程；上行时自油箱中将油吸入，称空行程。其运动规律常用等加减速运动、余弦加速度与正弦加速度运动等。
2.2设计数据与要求
符号
方案
h
(mm)
n
1
(r/min)
[
a]
[
a]
Φ
Φ
s
Φ
’
Φ
s
’
从动件运动规律
1 6
0 300 3
6
9
1
9
1
70
等加、减速
2 8
0 300 3
6
9
1
9
1
70
加速度按余弦变
化
3 8
0 300 3
6
9
1
9
1
70
加速度按正弦变
化
已知：已知凸轮每分钟转数，从动件行程h及运动规（律见附图25），推程、回程的许用压力角。
要求：绘制从动件运动线图，根据许用压力角确定基圆半径，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线。以上内容画在2号图纸上。
3.设计方案
3.1机构设计
实现可以使用对心直动滚子盘形凸轮机构的工作配置，采用图解法运用等加、减速度的运动规律进行设计。
3.2（方案的拟定）
对于此次任务，要用图解法和解析法两种方法。图解法形象，直观，应用图解法可进一步提高学生绘图能力，在某些方面，如凸轮设计中，图解法是解析法的出发点和基础；单图解法精度低，而解析法则可应用计算机进行运算，精度高，速度快。
4. 方案实施
4.1（实施方案过程）
运用图解法作出凸轮机构，1明确凸轮机构的作用力和凸轮机构的压力角。2确定基圆半径大小。3滚子推杆滚子半径的选择和平底推杆尺寸的确定。了解推杆运动位移图。
4.2（数据计算）
1基圆直径尺寸的确定
根据许用压力角、转数和行程，画出S-φ图,如上图所示,
(1) 画出从动件的位置B 0B 1*μ=S,画出V 和ω的方向;
位移-角度图
-20
204060
800
30
60
90
115145175205235265295330360
φs /m m
系列1
(2)由S=S(φ)求出L
BD =V/ω=ds/dφ,将V按ω转900,画出BD
1
=L
BD
/μ;
(3)自D
1点作直线D
1
d
1
,使 1 d 1 =900-[α]; (4)依次作出D 2 D 3 D 4 ……并作出 2 d 2 =900-[α]、 3 d 3 =900-[α]、 4d 4 =900-[α]最后确定O点； (5)连接OB 则为最短基圆半径。 则对心直动滚子盘形凸轮的基圆半径为AB=100mm。 2、滚子半径r1的选择 我们用ρ表示凸轮工作廓线的曲率半径,用ρ表示理论廓线的曲率半径.所以有ρ=ρ±r1;为了避免发生失真现象，我们应该使p的最小值大于0，即使ρ＞r1；另一方面，滚子的尺寸还受其强度，结构的限制，不能太小，通常我们取滚子半径；r1=（0.1~ 0.5）* r0 在此，我们可以取r1=0.1*r0=10mm。 4.3原始数据及分析 依题意，原始数据如下： Φ =90度推程运动结束前的凸轮总转角，其中Φ为推程角 Φ s =10度远休止运动结束时总转角，其中为Φ s 远休止角 Φ ’=90度回程运动结束的凸轮总转角，其中Φ’为回程角 Φ s ’ =170度远休止运动结束总转角，其中Φ s ’为远休止角基圆半径为100mm 滚子半径为10mm 位移计算公式： 推程：s=2hΦ2/Φ 02 r=s+r （00≤Φ≤450） s=h-2h(Φ0-Φ)2/Φ02（450≤Φ≤900） 远休止：s=60,r= r 0+s= r +h (900≤Φ≤1000) 回程：s=h-2h[Φ-(Φ 0+Φ s ) 2 ]/ Φ ’ 2 r=s+r (1000≤Φ≤1450) S=2h[Φ 0+Φ s +Φ ’-φ]2(1450≤Φ≤1900) 近休止:s=0 r= r (1900≤Φ≤3600) 5速度及加速度分析 摆动式固定凸轮与连杆机构的设计 姓名：xxx 学校：湖南工业大学 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机设1002班 学号：xxxxxxxxxx 指导老师：贺兵 时间：2013年12月20日 目录 一、课程设计的目的 (3) 二、设计内容与步骤 (3) 1、设计内容 (3) 2、设计步骤 (3) 三、设计要求 (3) 四、设计指导 (4) 1、概述 (4) 2、基本参数 (5) 3、设计步聚 (6) 1）确定驱动方案 (6) 2）确定e (7) 3）确定h (7) 4）确定α (7) 5）确定δ (7) 6）求算b1、b2 (7) 7）设计凸轮廊线 (9) 8）检验压力角 (12) 五、结论 (14) 六、参考文献 (14) 七、附图 (14) 摘要 包装设计课程设计是在完成机械设计课程学习后，一次重要的实践性教学环节。是高等工科院校大多数专业学生第一次较全面的设计能力训练，也是对机械设计课程的全面复习和实践。其目的是培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计和有关选修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识。 本次设计的题目是直动式固定凸轮与连杆机构的设计。根据题目要求和机械设计的特点作者做了以下几个方面的工作：①根据有关参数进行计算或编写有关设计计算程序；②利用程序设计的方法输出结果并自动生成图形；③画出装配图及其主要零件图；④完成设计计算说明书。 一、课程设计的目的 《包装机械设计》课程设计是本课程各教学环节中重要的一环,它让学习者联系实际进一步深入理解、掌握所学的理论知识。其基本目的是： （1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用包装机械和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关包装机械设计方面的知识。 （2）通过制订设计方案，合理选择裹包机中块状物品推送机构和零件类型，正确计算零件工作能力、确定尺寸和选择材料，以及较全面地考虑制造工艺、使用和维护等要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件、包装机械经常采用的机构的设计过程和方法。 （3）进行设计基本技能的训练。例如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力。 二、设计内容与步骤 （一）设计内容 以裹包机中块状物品推送机构的典型机构——固定凸轮与连杆组合机构为题。课程设计通常包括如下内容：读懂块状物品推送机构典型机构——固定凸轮与连杆组合机构，了解设计题目要求；分析该块状物品推送机构设计的可能方案；具体计算和设计该方案中机构的基本参数；进行机体结构及其附件的设计；绘制装配图及零件工作图；编写计算说明书以及进行设计答辩。 （二）设计步骤： （1）设计准备 认真研究设计任务书，明确设计要求、条件、内容和步骤；通过阅读有关资料、图纸、参观实物或模型、观看电视教学片、挂图以及推送机构进行拆装实验等，了解设计对象；复习有关课程内容，熟悉零部件的设计方法和步骤；准备好设计需要的图书、资料和用具；拟定设计计划等。 （2）推送机构装置的总体设计 决定推送机构装置的方案；选择机构的类型，计算机构装置的运动参数。 （3）装配图设计 计算和选择机构的参数；确定机体结构和有关尺寸；绘制装配图草图；选择计算轴承和进行支承结构设计；进行机体结构及其附件的设计；完成装配图的其他要求；审核图纸。 （4）零件工作图设计 （5）整理和编写计算说明书 （6）设计总结和答辩 (三)、设计要求 在课程设计之前，准备好必要的设计手册或参考资料，以便在设计过程中逐步去学习查阅资料。确定设计题目后，至少应复习在课程中学过的相关内容。完成本课程设计的具体要求如下： Harbin Institute of Technology 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 姓名：李清蔚 学号：1140810304 班级：1408103 指导教师：林琳 一.设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表 1 表一：凸轮机构原始参数 升程（mm ) 升程 运动 角（o） 升程 运动 规律 升程 许用 压力 角（o） 回程 运动 角（o） 回程 运动 规律 回程 许用 压力 角（o） 远休 止角 （o） 近休 止角 （o） 40 90 等加 等减 速30 50 4-5-6- 7多 项式 60 100 120 二.凸轮推杆运动规律 （1）推程运动规律（等加速等减速运动） 推程F0=90° ①位移方程如下： ②速度方程如下： ③加速度方程如下： （2）回程运动规律（4-5-6-7多项式） 回程，F0=90°，F s=100°，F0’=50°其中回程过程的位移方程，速度方程，加速度方程如下： 三.运动线图及凸轮线图 本题目采用Matlab编程，写出凸轮每一段的运动方程，运用Matlab模拟将凸轮的运动曲线以及凸轮形状表现出来。代码见报告的结尾。 1、程序流程框图 开始 输入凸轮推程回 程的运动方程 输入凸轮基圆偏 距等基本参数 输出ds,dv,da图像 输出压力角、曲率半径图像 输出凸轮的构件形状 结束 2、运动规律ds图像如下： 速度规律dv图像如下： 加速度da规律如下图： 3.凸轮的基圆半径和偏距 以ds/dfψ-s图为基础，可分别作出三条限制线（推程许用压力角的切界限D t d t,回程许用压力角的限制线D t'd t'，起始点压力角许用线B0d'')，以这三条线可确定最小基圆半径及所对应的偏距e,在其下方选择一合适点，即可满足压力角的限制条件。 得图如下：得最小基圆对应的坐标位置O点坐标大约为（13，-50）经计算取偏距e=13mm，r0=51.67mm. 1．图示凸轮机构从动件推程运动线图是由哪两种常用的基本运动规律组合而成？并指出有无冲击。如果有冲击，哪些位置上有何种冲击？从动件运动形式为停-升-停。 (1) 由等速运动规律和等加速等减速运动规律组合而成。 (2) 有冲击。 (3) ABCD 处有柔性冲击。 2. 有一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，为改善从动件尖端的磨损情况，将其尖端改为滚子，仍使用原来的凸轮，这时该凸轮机构中从动件的运动规律有无变化？简述理 由。 (1) 运动规律发生了变化。 (见下图 ) (2)采用尖顶从动件时，图示位置从动件的速度v O P 2111=ω，采用滚子从动件时，图示位置的速度 '='v O P 2111ω，由于O P O P v v 1111 22≠'≠',；故其运动规律发生改变。 3. 在图示的凸轮机构中，画出凸轮从图示位置转过60?时从动件的位置及从动件的位移s。 总分5分。(1)3 分；(2)2 分 (1) 找出转过60?的位置。 (2) 标出位移s。 4. 画出图示凸轮机构从动件升到最高时的位置，标出从动件行程h ，说明推程运动角和回程运动角的大小。 总分5分。(1)2 分；(2)1 分；(3)1 分；(4)1 分 (1) 从动件升到最高点位置如图示。 (2) 行程h 如图示。 (3)Φ＝δ0－θ (4)Φ'＝δ' 0＋θ 5.图示直动尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮等角速转动，凸轮轮廓在推程运动角Φ=? 从动件行程h=30 mm，要求： （1）画出推程时从动件的位移线图s-?； （2）分析推程时有无冲击，发生在何处？是哪种冲击？ - 总分10分。(1)6 分；(2)4 分 (1)因推程时凸轮轮廓是渐开线，其从动件速度为常数v=r0?ω，其位移为直线， 如图示。 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φ max =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 第一章 固定凸轮连杆机构参数选取 1.确定驱动方案 图1 如上图所示，设：与从动杆升程运动相对应的曲柄转角为1?，即101AB B ∠=?;而与降程运动相对应的曲柄转角为，即3?323AB B =?,则： （1）当21??＞时，选用曲柄AB 拉着BC 杆运动的方案。 （2）当21??＜时，选用曲柄AB 推着BC 杆运动的方案。 （3）当21??=时，任选其中一种驱动方案。 已知数据?=1101?，?=1503?，很明显21??＜，所以选用方案2。 2.确定e 直动从动杆，取m S e 2.0~0=，取0=e 3.确定h 从结构紧凑和减小凸轮压力角考虑，应将h 值取小些。但h 值愈小，对从动杆驱动力的压力角也愈大。通常取m S h ≥，去mm h 120= 4.确定a 若a 值过小，会使凸轮压力角明显增大，甚至不能实现预期动动。可取a=0.6~0.9S m 或a=1.2~1.8lsin 2m ψ。取a=70mm 6、确定δ 其值对凸轮的压力角影响极大，δ过小，尤其是过大，会使压力角急剧增加。在前述参数确定后，最好将δ优化，目标函数为 a 1m (δ) （a 1m ）min 式中a 1m 为凸轮的最大压力角。 暂时取?=8δ 7. 求算b 1、b 2 须先求算b max 、b min 。 依据铰销B 、D 的坐标，可建立它们之间距离的公式。B 的坐标为 ? ??+-=+=)cos() sin(?δ?δa y a X B B D 的坐标为 ???+==S h y e X D D 式中 ?——曲柄转角，取升程起始时的? =0°； S ——与?相对应的从动杆位移，即铰销D 至其最低位置的距离。S 值分为升程（?=0～?1）、最高位置停留（?=?1～?1+?2）、降程（?=?1+?2～?1+?2+?3）、最低位置停留（?=?1+?2+?3～360°）四个阶段求算。b 值为 b=2 2)()(D B D B y y x x -+- （1）用matlab 编程画出b 与?曲线图，并算出min max b b 、： clear sm=100; h=120; e=0; a=70; d=8*pi/180; fa1=110*pi/180; fa2=0*pi/180; fa3=150*pi/180; fa4=100*pi/180; fa01=0:0.001:fa1; s=sm/2*(1-cos(pi*fa01/fa1)); 第九章凸轮机构及其设计 第一节凸轮机构的应用、特点及分类 1.凸轮机构的应用 在各种机械，特别是自动机械和自动控制装置中，广泛地应用着各种形式的凸轮机构。 例1内燃机的配气机构 当凸轮回转时，其轮廓将迫使推杆作往复摆动，从而使气阀开启或关闭(关闭是借弹簧的作用)，以控制可燃物质在适当的时间进入气缸或排出废气。至于气阀开启和关闭时间的长短及其速度和加速度的变化规律，则取决于凸轮轮廓曲线的形状。 例2自动机床的进刀机构 当具有凹槽的圆柱凸轮回转时，其凹槽的侧面通过嵌于凹槽中的滚子迫使推杆绕其轴作往复摆动，从而控制刀架的进刀和退刀运动。至于进刀和退刀的运动规律如何，则决定于凹槽曲线的形状。 2.凸轮机构及其特点 (1)凸轮机构的组成 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮通常作等速转动，但也有作往复摆动或移动的。推杆是被凸轮直接推动的构件。因为在凸轮机构中推杆多是从动件，故又常称其为从动件。凸轮机构就是由凸轮、推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构。 (2)凸轮机构的特点 1）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。 2）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。 3.凸轮机构的分类 凸轮机构的类型很多，常就凸轮和推杆的形状及其运动形式的不同来分类。 （1）按凸轮的形状分 1）盘形凸轮（移动凸轮） 2）圆柱凸轮 盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转。移动 凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它作往复直线移动。圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上作 出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。盘形凸轮机构和移动凸轮机构为平面凸轮机构，而圆柱凸轮机构是一种 空间凸轮机构。盘形凸轮机构的结构比较简单，应用也最广泛，但其推杆的行程不能太大，否则将使凸轮的尺寸过大。 （2）按推杆的形状分 1）尖顶推杆。这种推杆的构造最简单，但易磨损，所以只适用于作用力不大和速度较低的场合（如用于仪表等机构中）。 2）滚子推杆。滚子推杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，所以磨损较小，故可用来传递较大的动力，因而应用较广。 目录 （一）机械原理课程设计的目的和任务 (2) （二）设计题目及设计思路 (3) （三）凸轮基圆半径及滚子尺寸的确定 (5) （四）从动杆的运动规律及凸轮轮廓线方程 (7) （五）计算程序框图 (8) （六）计算机源程序 (11) （七）计算机程序结果及分析 (14) （八）凸轮机构示意简图 (20) （九）体会心得 (20) （十）参考资料 (21) （一）机械原理课程设计的目的和任务 一、机械原理课程设计的目的： 1、机械原理课程设计是一个重要实践性教学环节。其目的在于： 进一步巩固和加深所学知识； 2、培养学生运用理论知识独立分析问题、解决问题的能力； 3、使学生在机械的运动学和动力分析方面初步建立一个完整的概念； 4、进一步提高学生计算和制图能力，及运用电子计算机的运算能力。 二、机械原理课程设计的任务： 1、偏置直动滚子从动杆盘型凸轮机构 2、采用图解法设计：凸轮中心到摆杆中心A的距离为160mm，凸轮以顺时针方向等速回转，摆杆的运动规律如表： 3、设计要求： ①升程过程中，限制最大压力角αmax≤30o,确定凸轮基园半径r0 ②合理选择滚子半径rr ③选择适当比例尺，用几何作图法绘制从动件位移曲线，并画于图纸上； ④用反转法绘制凸轮理论廓线和实际廓线，并标注全部尺寸（用A2 图纸） ⑤将机构简图、原始数据、尺寸综合方法写入说明书 4、用解析法设计该凸轮轮廓，原始数据条件不变，要写出数学模型，编制程序并打印出结果 备注： 凸轮轮廓曲率半径与曲率中心 理论轮廓方程 () () x x y y ? ? = ? ? = ?，其中 22 22 // // x dx d x d x d y dy d x d y d ?? ?? ?== ? ? == ?? 其曲率半径为： 3 222 () x y xy xy ρ + =- -；曲率中心位于： 22 22 () () y x y x x xy xy x x y y x xy xy ρ ρ ?+ =- ?- ? ? + ?=- ?- ? 三、课程设计采用方法： 对于此次任务，要用图解法和解析法两种方法。图解法形象，直观，应用图解法可进一步提高学生绘图能力，在某些方面，如凸轮设计中，图解法是解析法的出发点和基础；但图解法精度低，而解析法则可应用计算机进行运算，精度高，速度快。在本次课程设计中，可将两种方法所得的结果加以对照。 四、编写说明书： 1、设计题目（包括设计条件和要求）； 2、机构运动简图及设计方案的确定，原始数据； 3、机构运动学综合； 竭诚为您提供优质文档/双击可除典型机构认知实验报告 篇一：实验一典型机构认识与分析实验 实验九凸轮机构运动分析实验 一、实验目的： 1、熟悉掌握理论与实践相结合的学习方式； 2、培养动手能力和创新意识，培养对现代虚拟设计和现代测试手段的灵活运用能力； 3、通过实测和软件仿真了解不同运动规律的盘形凸轮的运动，了解圆柱凸轮的运动； 4、掌握凸轮廓线的测试方法； 5、通过实测曲线和仿真曲线的对比，分析两者之间差异的原因。 二、JTJs-Ⅲ实验台简介： 1、结构组成 1－安装底座2－凸轮支座3－同步带轮4－同步带5－电机支座6－步进电机 7－齿轮齿条支座8－尖顶从动件9－导轨10－被测凸轮 （盘形）11－圆柱凸轮 12－轴承座13－齿条14－小齿轮15－齿轮支架16－角位移传感器 图1JTJs-Ⅲ实验台结构组成 2、主要技术参数 1）凸轮原始参数： 盘形凸轮机构 1#凸轮：等速运动规律 凸轮基圆半径ro=40mm；尖顶从动件； 推杆升程h=15mm； 推程转角Ф=150o、远休止角Фs=60o、回程转角Ф，=1620； 凸轮质量m1=0.765㎏。 2#凸轮：等加速等减速运动规律 凸轮基圆半径ro=40mm；尖顶从动件。 推杆升程h=15mm； 推程转角Ф=180o、回程转角Ф，=180o； 凸轮质量m1=0.765㎏。 3#凸轮：3-4-5多项式运动规律 凸轮基圆半径ro=40mm；从动件滚子半径rt=7.5mm； 推杆升程h=15mm； 推程转角Ф=180o、回程转角Ф，=180o； 凸轮质量m1=0.852㎏。 4#凸轮：余弦加速度运动规律 凸轮基圆半径ro=40mm；尖顶从动件； 推杆升程h=15mm； 推程转角Ф=180o、回程转角Ф，=180o；凸轮质量m1=0.768㎏。 5＃凸轮：正弦加速度运动规律 凸轮基圆半径ro=40mm；尖顶从动件； 推杆升程h=15mm； 推程转角Ф=150o、远休止角Фs=30o、 回程转角Ф，=150o、近休止角Ф，s=30o；凸轮质量m1=0.768㎏。 6＃凸轮：改进等速运动规律 凸轮基圆半径ro=40mm；尖顶从动件； 推杆升程h=15mm； 推程转角Ф=150o、远休止角Фs=30o、 回程转角Ф，=150o、近休止角Ф，s=30o；凸轮质量m1=0.768㎏。 7＃凸轮：改进正弦运动规律 凸轮基圆半径ro=40mm；尖顶从动件； 推杆升程h=15mm； 推程转角Ф=150o、 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 第3章凸轮结构 §3－1 凸轮机构的应用和类型 凸轮结构的构成:凸轮、从动件（推杆）、机架三个基本构件组成。 凸轮结构的类型： （1）按凸轮形状分：盘形、移动、圆柱凸轮 ( 端面 ) 。 （2）按动件（推杆）形状分：尖顶、滚子、平底从动件。 特点：尖顶－－构造简单、易磨损、用于仪表机构； 滚子――磨损小，应用广； 平底――受力好、润滑好，用于高速传动。 （3) 按推杆运动分：直动(对心、偏置)、摆动。 §3－2 从动件的常用运动规律 凸轮机构设计的基本任务: （1）根据工作要求选定凸轮机构的形式; （2）推杆运动规律; （3）合理确定结构尺寸; （4）设计轮廓曲线。 名词术语： 基圆、基圆半径、推程、推程运动角、远休止角、回程、回程运动角、近休止角、行程。 §3－3 凸轮机构的压力角 定义：作用在推杆上驱动力与力作用点B速度方向间的夹角α 若α大到一定程度时，会有： Ff > F’→机构发生自锁。 压力角与凸轮机构尺寸之间的关系 “+”用于导路和瞬心位于中心两侧； “-”用于导路和瞬心位于中心同侧； 由此公式说明，在其他条件不变的情况下，基圆r min越小，压 力角α越大。基圆半径过小，压力角就会超过许用值。 为了减少推程压力角，应当从动件导路向推程相对速度瞬心的同侧偏置 用导路偏置法虽可使推程压力角减小，但同时却使回程压力角增大，所以偏距e 不宜过大 §3－4 图解法设计凸轮轮廓 一、凸轮廓线设计方法的基本原理：反转原理 二、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 1.对心直动尖顶从动件盘形凸轮 。 ①选比例尺μl作基圆r min ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。 2.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮（有偏距e） 。 ①选比例尺μl作基圆r min (注意直动从动件和偏置直动尖顶从动件的画法区别，后者是切线方向的交点) ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。 Matlab 课程设计 李俊机自091 设计题目一：凸轮机构设计 已知轮廓为圆形的凸轮（圆的半径为100mm、偏心距为20mm），推杆与凸轮运动中心的距离20mm，滚子半径为10mm，请利用matlab仿真出凸轮推杆的运动轨迹和运动特性（速度，加速度），并利用动画演示出相关轨迹和运动特性。 %总程序代码 clc; clf; clear; p=figure('position',[100 100 1200 600]); for i=1:360 %画圆形凸轮 R=100; %圆形凸轮半径 A=0:0.006:2*pi; B=i*pi/180; e=20; %偏心距 a=e*cos(B); b=e*sin(B); x=R*cos(A)+a; y=R*sin(A)+b; subplot(1,2,1) plot(x,y,'b','LineWidth',3); %填充 fill(x,y,'y') axis([-R-e,R+e,-R-e,R+e+100]); set(gca,'Xlim',[-R-e,R+e]) set(gca,'Ylim',[-R-e,R+e+100]) axis equal; axis manual; axis off; hold on; plot(a,b,'og') plot(e,0,'or') plot(0,0,'or','LineWidth',3) %画滚子 gcx=0; %滚子中心X坐标r=10; %滚子半径 gcy=sqrt((R+r)^2-a^2)+b; %滚子中心Y坐标 gx=r*cos(A)+gcx; %滚子X坐标 gy=r*sin(A)+gcy; %滚子Y坐标 plot(gx,gy,'b','LineWidth',2); %画其它部分 plot([0 a],[0 b],'k','LineWidth',4) plot([3 3],[170 190],'m','LineWidth',4) plot([-3 -3],[170 190],'m','LineWidth',4) %画顶杆 gc=120; dgx=[0 0]; dgy=[gcy gcy+gc]; plot(dgx,dgy,'LineWidth',4); hold off 第7章 按给定运动轨迹反求凸轮轮廓机构 按给定运动轨迹反求零件模型，是机构设计的一种常用方法，采用SolidWorks 完成设计，相对于传统计算方法，简单实用，并且可以模拟再现轨迹的实现。本章以应用广泛的凸轮连杆组合机构为例，根据连杆一端点预定轨迹，利用反求法得到凸轮的理论廓线及实际轮廓，并通过运动仿真验证了凸轮连杆组合机构的实际运动轨迹与预定轨迹相符。 7.1工作原理 凸轮连杆组合机构简图如图7.1所示，凸轮1固定，原动件曲柄2匀速转动，带动连杆3运动，此时固定凸轮约束着与连杆端点B 通过铰链结合的滚子4，使连杆的端点C 沿着给定的运动轨迹5运动，从而达到该机构的工作要求。 设计参数： 预定轨迹：长为400mm ，宽为300mm 的长方形，经半径R=100mm 的边角倒圆；各杆长度：OA l =150mm, AB l =80mm, AC l =150mm ；∠BAC=120°，滚子半径Rg =10mm ，曲柄OA 转速n=60r/min 。 图 7.1 凸轮连杆组合机构简图 7.2 零件造型 启动SolidWorks2012，选择【文件】/【新建】/【零件】命令，创建新的零件文件。选择【插入】/【草图绘制】命令，选择一基准面为草绘平面。 根据图7.2～7.5所示，分别绘制机架、曲柄、连杆和滚子的轮廓草图。然后选择【插入】 /【凸台/基体】/【拉伸】命令，分别以距离10mm拉伸机架、曲柄和连杆轮廓草图分别得到其实体零件。选择【插入】/【凸台/基体】/【旋转】命令，以滚子轴线为旋转轴，以360°为旋转角度，旋转后得到滚子实体零件。零件的材质均设置为“普通碳钢”，分别以文件名“机架”、“曲柄”、“连杆”和“滚子”保存。 图7.2 机架草图图7.3 曲柄草图 图7.4 连杆草图图7.5 滚子草图 为了满足装配时的“路径配合”要求，在连杆零件图中，选择【插入】/【参考几何体】/【点】命令，在图7.1所示连杆中的端点C处创建一个参考点。如图7.6所示，在弹出的属 性管理器【选择】栏中，点击【圆弧中心】按钮，然后点击【参考实体】按钮，在视图区选择连杆C端的圆孔边线，点击确定按钮，完成连杆参考点的创建。 《机械原理》讨论课总结报告 一、目的：通过课堂讨论，使学生掌握和扩展课堂所学知识，学会概念、方 法的灵活运用，深刻理解各种题目中蕴含的基本概念，培养学生的思维方式和方法，提高对课程的学习兴趣。 二、方法：1教师提前将讨论题目公布，让学生自由组合分组做准备，每组在 上讨论课前将各题目的求解过程准备充分。在讨论课上，由教师引导,学生就自己的阅读和思考各抒己见，让他们的创造力和智慧相互激励。在这种环境下，学生的作用是双重的，既学习新知识，又传授新知识，每位学生都有对讨论课做贡献的责任，增加了与教师深入讨论的机会。培养学生对问题的研讨习惯，学会了如何讨论一些科学问题。 2将学生分成若干小组针对课程内容进行讨论和争论。 三、题目：图示偏心圆盘凸轮机构运动简图，要求在图上画出： 1)凸轮的理论廓线β； 2)凸轮基圆并标出半径r0； 3)图示位置压力角α； 4)从动件AB从最低位置到图示位置所摆过的角度ψ. 四、过程：上图所示偏心圆盘凸轮机构运动简图： 1)凸轮的理论廓线β2)凸轮基圆并标出半径r0：以OB为半径O为圆心作圆是 理论轮廓线（将滚子中心B假想为尖端摆动从动件的尖端，按照尖端摆动从动件凸轮轮廓曲线的设计方法做出曲线，这条曲线是反转过程中滚子中心的运动轨迹，我们称之为凸轮的理论轮廓线），以C为圆心作圆切于理论轮廓线O为基圆(凸轮理论轮廓线的最小向径rb为半径所作的圆称为基圆，rb称为 基圆半径)。 3)图示位置压力角α(凸轮对从动件作用力的方向线与从动件上力作用点的 速度方向所夹的锐角)：作圆B与圆O的切法线，再作AB的垂线，两线的锐 夹角为压力角a 4)从动件AB从最低位置到图示位置所摆过的角度ψ：做出最低位置图与图示位置图，最低点的位置即B点到C点的最近点，又因为r0+AB>CB所以以A为圆心，AB为半径做圆与基圆C的交点，则图示为摆过的角度 机械原理课程设计答辩参考选题 1.机构选型？ 2.何谓何谓机构尺度综合？ 3.平面连杆机构的主要性能和特点是什么？ 4.何谓机构运动循环图？ 5.机构运动循环图有哪几种类型？ 6.在机构组合中什么是串联式组合？ 7.在机构组合中什么是并联式组合？ 8.在机构组合中什么是反馈式组合？ 9.平面机构的构件常见的运动形式有哪几种？ 10.举例说明有哪些机构可以实现将转动变成直线移动。 11.举例说明有哪些机构可以实现将转动变成摆动。 12.举例说明有哪些机构能满足机构的急回运动特性？ 13.对于外凸凸轮,为了保证有正常的实际轮廓,其滚子半径选取有什么要求？ 14.要求一对外啮合直齿圆柱齿轮传动的中心距略小 于标准中心距,并保持无侧隙啮合,此时应采用什么传动？ 15.在凸轮机构中,从动件按等加速、等减速运动规律运动时,有何冲击？ 16.蜗杆的标准参数在何处,蜗轮的标准参数在何处？ 17.平面四杆机构共有几个瞬心,其中有几个绝对瞬心、几个相对瞬心？ 18.在平面机构中,每个高副引入几个约束、每个低副引入几个约束？； 19.当两构件组成转动副时,其瞬心位于何处？当构件组成移动副时,其瞬心位于何处？ 20.机械效率可以表达为什么值的比值？ 21.标准渐开线斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件 是什么？ 22.标准渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数是哪几个？ 23.从机械效率的观点看,机械的自锁条件是什么？ 24.试叙机构与运动链的区别？ 25.试计算所设计机构的自由度。 26.试说明所设计机构的工作原理。 27.四杆机构同样可以将旋转运动的输入变为直线运 动的输出，为什么有的摇摆式输送机要采用6杆机构？ 28.机械原理课程设计的任务一般可分为几个部分？ 29.机械原理课程设计的方法原则上可分为几类？ 30.机械运动方案设计主要包括哪些容？ 31.执行机构按运动方式及功能可分为几类？ 直动式固定凸轮与连杆机构的设计 设计者 所在院(系)：湖南工业大学 专业：机械设计制造及其自动化 班级 学号： 指导老师： 时间：2015年12月27日 目录 一、课程设计的目的 (3) 二、设计内容与步骤 (4) 1、设计内容 (4) 2.设计步骤 (4) 三、设计要求 (6) 四、设计指导 (7) 1、概述 (7) 2、基本参数 (9) 3、设计步聚 (11) 1）确定驱动方案 (11) 2）确定e (11) 3）确定h (12) 4）确定α ...................................................................................... 错误！未定义书签。 5）确定δ ...................................................................................... 错误！未定义书签。 6）求算b1、b2 (12) 7）设计凸轮廊线 (14) 8）检验压力角 (16) 五、参数优化 (18) 六、结论 (19) 七、参考文献 (20) 八、附图 (21) 摘要 包装设计课程设计是在完成机械设计课程学习后，一次重要的实践性教学环节。是高等工科院校大多数专业学生第一次较全面的设计能力训练，也是对机械设计课程的全面复习和实践。其目的是培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计和有关选修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识。 本次设计的题目是直动式固定凸轮与连杆机构的设计。根据题目要求和机械设计的特点作者做了以下几个方面的工作：①根据有关参数进行计算或编写有关设计计算程序； ②利用程序设计的方法输出结果并自动生成图形；③画出装配图及其主要零件图；④完成设计计算说明书。 机构与零部件设计（Ⅰ）实验报告姓名 凸轮机构运动学仿真班号 成绩 凸轮机构的运动学仿真 一、实验目的： 1.理解凸轮轮廓线与从动件运动之间的相互关系，巩固凸轮机构设计及运动分析的理论知识。 2.用虚拟样机技术模拟仿真凸轮机构的设计。 二、实验内容： 1．凸轮轮廓线的构建； 2．凸轮机构的三维建模； 3．凸轮机构的运动学仿真。 具体要求：设计对心直动滚子从动件凸轮机构 已知从动件的运动规律为：当凸轮转过Φ=600时，从动件以等加速等减速运动规律上升h=10mm；凸轮再转过Φ'=1200，从动件停止不动；当凸轮再转过Φ=600时，从动件以等加速等减速运动规律下降h=10mm；其余Φs'=1200，从动件静止不动。 已知基圆r b=50mm，滚子半径r=10mm，凸轮厚度10mm。凸轮以等角速度顺时针转动，试设计凸轮机构，并输出从动件运动规律。 实验步骤： 三、实验报告： 将所建立的凸轮廓线、凸轮机构的三维模型、凸轮机构的从运件运动规律附在实验报告中。 机构与零部件设计（Ⅰ）实验报告 凸轮机构运动学仿真 对设计结果进行分析 思考题： 1．在构建凸轮轮廓线的曲线应注意哪些事项？在建立凸轮机构的三维建模时又应注意哪些事项？ 建凸轮轮廓曲线时首先该凸轮轮廓曲线分为四段推程阶段（等加速、等减速）、远休止阶段、回程阶段、近休止阶段。建立表达式时较复杂，例如要将上诉规律分为六小段，即b1=30,b2=60,b3=180,b4=210,b5=240,b6=360且a1=0,a2=b1,a3=b2,a4=b3,a5=b4,a6=b5(单位皆为度)。 另知 在最后插入曲线时要将输入的x1、y1等相互对应，且将Z 值变为0. 还要根据设计任务的要求选择凸轮的类型和从动件运动规律 确定凸轮的基圆半径，确定凸轮的轮廓 在建立三维模型，表达式的建立时，要注意参数化曲线的建立以及连杆，运动副的定义，特别注意高副的定义。 2．凸轮轮廓线与从动件运动规律之间有什么内在联系？ 答：凸轮轮廓曲线由从动件的运动规律来决定，要根据从动件的运动规律来设计凸轮轮廓的曲线。 ? ?cos )(sin )(s r y s r x b B b B +=+= 机械原理课程设计压床机构 (总21页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除 机械原理课程设计说明书 设计题目： 学院： 班级： 设计者： 学号： 指导老师： 目录 目录................................................................... 错误!未定义书签。 一、机构简介与设计数据...................................................... 错误!未定义书签。 .机构简介............................................................... 错误!未定义书签。 机构的动态静力分析...................................................... 错误!未定义书签。 凸轮机构构设计.......................................................... 错误!未定义书签。 .设计数据............................................................... 错误!未定义书签。 二、压床机构的设计.......................................................... 错误!未定义书签。 .传动方案设计........................................................... 错误!未定义书签。 基于摆杆的传动方案................................................. 错误!未定义书签。 六杆机构A .......................................................... 错误!未定义书签。 六杆机构B .......................................................... 错误!未定义书签。 .确定传动机构各杆的长度................................................. 错误!未定义书签。 三.传动机构运动分析......................................................... 错误!未定义书签。 .速度分析............................................................... 错误!未定义书签。 .加速度分析............................................................. 错误!未定义书签。 . 机构动态静力分析...................................................... 错误!未定义书签。 .基于soildworks环境下受力模拟分析：.................................... 错误!未定义书签。 四、凸轮机构设计............................................................ 错误!未定义书签。 五、齿轮设计................................................................ 错误!未定义书签。 .全部原始数据........................................................... 错误!未定义书签。 .设计方法及原理......................................................... 错误!未定义书签。 .设计及计算过程......................................................... 错误!未定义书签。参考文献.................................................................... 错误!未定义书签。 第三章凸轮机构及其设计 §3-1 概述 1 凸轮机构的基本组成及应用特点 组成：凸轮、从动件、机架 运动特征：主动件（凸轮）作匀角速回转，或作匀速直线运动，从动件能实现各种复杂的预期运动规律。 尖底直动从动件盘形凸轮机构、尖底摆动从动件盘形凸轮机构滚子直动从动件盘形凸轮机构、滚子摆动从动件盘形凸轮机构圆柱凸轮机构、移动凸轮机构、平底直动从动件盘形凸轮机构端面圆柱凸轮机构、燃机配气凸轮机构 优点： （1）从动件易于实现各种复杂的预期运动规律。 （2）结构简单、紧凑。 （3）便于设计。 缺点： （1）高副机构，点或线接触，压强大、易磨损，传力小。 （2）加工制造比低副机构困难。 应用： 主要用于自动机械、自动控制中（如轻纺、印刷机械）。 2 凸轮机构的分类 1．按凸轮形状分：盘型、移动、圆柱 2．按从动件运动副元素分：尖底、滚子、平底、球面（P197）3．按从动件运动形式分：直动、摆动 4．按从动件与凸轮维持接触的形式分：力封闭、形封闭 3 凸轮机构的工作循环与运动学设计参数 §3-2凸轮机构基本运动参数设计 一．有关名词 行程－从动件最大位移h。 推程－S↑的过程。 回程－S↓的过程。 推程运动角－从动件上升h，对应凸轮转过的角度。 远休止角－从动件停留在最远位置，对应凸轮转过的角度。 回程运动角－从动件下降h，对应凸轮转过的角度。 近休止角－从动件停留在低远位置，对应凸轮转过的角度。 一个运动循环凸轮：转过2π，从动件：升→停→降→停 基圆－以理论廓线最小向径r0作的圆。 尖底从动件：理论廓线即是实际廓线。 滚子从动件：以理论廓线上任意点为圆心，作一系列滚子圆，其包络线为实际廓线。 从动件位移线图——从动件位移S与凸轮转角 （或时间t）之间 的对应关系曲线。 从动件速度线图——位移对时间的一次导数(完整word版)摆动式固定凸轮与连杆机构的设计
哈工大机械原理大作业凸轮机构第四题
第9章凸轮机构及其设计(有答案)
机械原理课程设计凸轮设计
凸轮连杆机构课程设计
第九章凸轮机构及其设计
机械原理课程设计偏置直动滚子从动杆盘型凸轮机构讲解
典型机构认知实验报告
机械原理 凸轮机构及其设计
第三章 凸轮机构总结
凸轮运动Matlab仿真-Matlab课程设计
按给定运动轨迹反求凸轮轮廓机构
机械原理总结报告-偏心圆盘凸轮机构
机械原理课程设计报告参考答辩题
直动式固定凸轮及连杆机构设计
凸轮机构的运动学仿真实验_02
机械原理课程设计压床机构
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