中国地质大学 课程论文 题目偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计 指导老师__ _____________ 姓名 班级 学号 专业机械设计制造及其自动化 院系机电学院 日期 2015 年 5 月 30 日 解析法分析机构运动 ——MATLAB辅助分析摘要： 在各种机械，特别是自动化和自动控制装置中，广泛采用着各种形式的凸轮机构，例如盘形凸 轮机构在印刷机中的应用，等经凸轮机构在机械加工中的应用，利用分度凸轮机构实现转位， 圆柱凸轮机构在机械加工中的应用。 凸轮机构的最大优点是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，而且响应快速，机构简单紧凑。正因如此，凸轮机构不可能被数控，电控等装置完全 代替。但是凸轮机构的缺点是凸轮轮廓线与推杆之间为点，线接触，易磨损，凸轮制造较困难。 在这些前提之下，设计者要理性的分析实际情况，设计出合理的凸轮机构，保证工作的质量与 效率。 本次设计的是偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，推杆是滚子推杆，这种推杆由于滚子与凸轮 廓之间为滚动摩擦，所以磨损较小，可用来传递较大动力，因而被大量使用，通过设计从根本 上了解这种凸轮机构的设计原理，增加对凸轮机构的认识。通过用MATLAB软件进行偏置直动 滚子从动件盘形凸轮轮廓设计，得出理论廓线和工作廓线，进一步加深对凸轮的理解。 一、课程设计（论文）的要求与数据 设计题目：偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计 试设计偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的理论轮廓曲线和工作廓线。已知凸轮轴置于推杆轴 线右侧，偏距e=20mm，基圆半径r0=50mm，滚子半径r r=10mm。凸轮以等角速度沿顺时针方
机械原理大作业二直动从动件盘形凸轮机构设计任务书 课程名称：机械原理 设计题目：盘形凸轮机构设计（20） 院系：机电工程学院 班级：1508104 设计者：关宇珩 学号：1150810423 指导教师：陈明 设计时间：2017.6.15 哈尔滨工业大学机械设计制造
目录 一．凸轮设计要求 (1) 二．凸轮轮廓设计数学模型 (3) 三．计算流程框图 (4) 四．matlab程序 (5) 五．计算结果与分析 (10)
一．凸轮设计要求
二．凸轮轮廓设计数学模型 1.确定凸轮偏心距与基圆半径（mm ） 通过matlab 对已给s 方程求导，通过许用压力角做斜率已知的直线，找出其与线图的切线，并找出切线的y 轴截距。 由于最大截距绝对值为65，则取偏心距3/56e =，基圆半径12/385r 0=，滚子半径 3/28r =。计算2200e -r s =。 2.建立压力角方程 已知方程： ??? ? ? ?+=e -d /ds arctan 0?α分段代入s 方程，计算升程和回程的压力角。 3.建立凸轮轮廓线的坐标方程 已知凸轮轴心在从动件左方。建立方程（理论轮廓线）： ()??ecos sin s s x 0++=；()??esin -cos s s y 0+=； 建立方程（外包络实际轮廓线）： ()() 2 2 d /dy d /dx d /dy r x X ??? ++=； ()() 2 2 d /dy d /dx d /dx r -y Y ??? +=； 4.建立曲率方程
已知方程： ()() 2 /322 2dx /dy 1dx /y d k += ； ； k /1R =通过参数方程的求导方法建立R ～ψ的方程。 三．计算流程框图 设时间ψ为未知量 对s ，v ，a 方程求导，绘制位移、速度、 加速度和?d /ds ～s 线图 利用许用压力角做已知斜率曲线，寻找与?d /ds ～s 线图相交的y 轴截距绝对值最大的直线为切线，取偏 心距e 、基圆半径r0、滚子半径 建立压力角方程 建立理论轮廓线和实际轮廓线的坐标方 程
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。
第4章习题 4-1 移动从动件盘形凸轮机构中，凸轮以转速为400r/min等速回转，工作要求从动件的运动规律如图4-6所示；当凸轮转速90°时，从动件在起始位置停歇不动；凸轮再转过90°时，从动件上升38.1mm；当凸轮又转过90°时，从动件停歇不动；当凸轮转过一周中剩余的90°时，从动件返回原处。试设计从动件的运动规律，并写出以坐标原点0为起点的从动件的位置方程式。 4-2 图4-7所示为凸轮机构从动件的速度曲线，它由四段直线组成。要求：在题图上画出推杆的位移曲线、加速度曲线；判断在哪几个益有冲击存在，是刚性冲击还是柔性冲击；在图示的F位置，凸轮与推杆之间有无惯性力作用，有无冲击存在。 ?=π/2，行程h=50mm。 4-3 在直动从动件盘形凸轮机构中，已知推程时凸轮的转角 求当凸轮转速ω1=10rad/s时，等速、等加速等减速、余弦加速度和正弦加速度四种常用的 ?。 基本运动规律的最大速度υmax、最大加速度αmax以及所对应的凸轮转角 0 4-4 在图4-8所示的从动件位置移线图中，AB段为摆线运动，BC段为简谐运动。若 ?要在两段曲线交界处的B点从动件的速度和加速度分别相等，试根据图中所给数据确定 2角的大小。 4-5 图4-9中给出了某直动从动件盘形凸轮机构的从动件的速度线图。要求： （1）画出其加速度和位移线图； （2）说明此种运动规律的名称及特点（υ、α的大小及冲击的性质）。 4-6 试求一个对心平底推杆盘状凸轮的廓线方程。已知推杆的平底与其导路垂直，基圆半径r b=45mm，凸轮顺时针方向匀速转动。要求当凸轮转动120°时，推杆以等加速等减速运动上升15mm；再转过60°时，推杆以正弦加速度运动回到原位置；凸轮转过一周中的其余角度时，推杆静止不动。 4-7 试以图解法设计一摆动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线。已知l OA=55mm，r o=25mm，l AB=50mm，r T=8mm，凸轮逆时针方向匀速转动。要求当凸轮转过180°时，推杆以余弦加速度运动向上摆动φ=25°；转过一周中的其余角度时，推杆以正弦加速度运动摆回到原位置。 4-8 用图解法设计摆动从动件圆柱凸轮。圆柱凸轮以等角速回转一圈时，从运件往复 ?=180°，从动件以等加速等减速摆动一次，其运动规律为：凸轮按图4-10所示方向回转
习 题 6-6 在摆动从动件盘形凸轮机构中，从动件行程角max 30o ψ=，0120o Φ=，'0120o Φ=， 从动件推程、回程分别采用等加速等减速和正弦加速度运动规律，试写出摆动从动件在各行程的位移方程式。 解：（1）推程的位移方程式为 ()2 0max 02max 0max 00202 022 2?ψψ?ψψψ?????Φ?=??≤≤ ? Φ???? Φ? =-Φ-≤≤Φ?Φ? 代入数值得 ()2220230 060120240130-120 60120240o o o o o o o o o ??ψ?ψ?????=??=≤≤? ????? ?=?-≤≤?? （2）回程的位移方程式为 ()max 0''0001 21sin 3602o s s T T T πψψ?π ??????=?-+ Φ+Φ≤≤??? ?ΦΦ?????? =-Φ+Φ? 代入数值得： o 2401360360301sin 240120212012024030 30sin 3 24036042o o o o o o o o o o o o ?ψ?π???π ????-=?-+-??? ???? ?-=-+≤≤ 6-7 图中所示为从动件在推程的部分运动曲线，其0o s Φ≠，'0o s Φ≠，试根据s 、v 和a 之 间的关系定性的补全该运动曲线，并指出该凸轮机构工作时，何处有刚性冲击？何处有柔性冲击？
解：如图所示。 （1）AB段的位移线图为一条倾斜直线，因此，在这一段应为等速运动规律，速度线图为一条水平直线，其加速度为零。 （2）BC段的加速度线图为一条水平直线。因此，在这一段应为等加速运动规律，其速度线图为一条倾斜的直线，位移线图为一条下凹的二次曲线。 （3）CD段的速度线图为一条倾斜下降的斜直线。因此，在这一段应为等减速运动规律，其加速度线图为一条水平直线，位移线图为一条上凸的二次曲线。 该凸轮在工作时，在A处有刚性冲击，B、C、D处有柔性冲击。 6-8 对于图中的凸轮机构，要求： 1）写出该凸轮机构的名称； 2）在图上标出凸轮的合理转向； 3）画出凸轮的基圆； 4）画出从升程开始到图示位置时推杆的位移s，相对应的凸轮转角?，B点的压力角α；5）画出推杆的行程H。 解：1）偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构。 2）为使推程压力角较小，凸轮应该顺时针转动。
《机械设计基础》 设计实践设计计算说明书 题目：盘形凸轮轮廓设计 学院：航天学院 班号：0818201班 学号：1081820101 姓名：宋春林 日期：2010年9月26日
《机械设计基础》设计实践任务书 题目：盘形凸轮轮廓设计设计原始数据及要求： 凸轮角速度ω方向：顺时针基圆半径：40mm 偏距：8mm 滚子半径：10mm 推杆运动规律：
目录 设计过程 (1) 1取比例尺并作基圆 (1) 2作反转运动，量取?0、?s、?0′、?s′,，等分?0、?0′ (1) 3计算推杆的预期位移 (1) 4确定理论轮廓线上的点 (1) 5绘制理论轮廓线 (2) 6绘制实际轮廓线 (3) 参考文献： (4)
设计过程 1取比例尺并作基圆 取比例尺为1:1，在图纸上选一个合适的位置作为凸轮回转中心，并以之为圆心，40mm 为半径绘出凸轮基圆。 2作反转运动，量取?0、?s、?0′、?s′,，等分?0、?0′ 在基圆上由起始点位置1出发，沿着?ω1回转方向依次量取?0=150°、?s=30°、?0′=120°、?s′=60°，并将推程运动角?0五等分，回程运动角?0′六等分。作出各等分线。 1 3计算推杆的预期位移 =30φ/150°（φ=0°~150°） ①等速推程时s=hφ ?0 计算结果见下表： ②等速回程时s=h?hφ ?0′ 计算结果见下表 以凸轮回转中心为圆心，8mm长为半径作偏距圆，找到各等分线与偏距圆的交点。过
这些交点分别作偏距圆的切线，这些切线与基圆相交后按照以上两表延长出相应的距离。其端点就是理论轮廓线上的点。 5绘制理论轮廓线 将上面的确定的理论轮廓线上的各点用一条光滑曲线连起来，就可以得到理论轮廓线。
凸轮曲线设计 当根据使用要求确定了凸轮机构的类型、基本参数以及从动件运动规律后，即可进行凸轮轮廓曲线的设计。设计方法有几何法和解析法，两者所依据的设计原理基本相同。几何法简便、直观，但作图误差较大，难以获得凸轮轮廓曲线上各点的精确坐标，所以按几何法所得轮廓数据加工的凸轮只能应用于低速或不重要的场合。对于高速凸轮或精确度要求较高的凸轮，必须建立凸轮理论轮廓曲线、实际轮廓曲线以及加工刀具中心轨迹的坐标方程，并精确地计算出凸轮轮廓曲线或刀具运动轨迹上各点的坐标值，以适合在数控机床上加工。 圆柱凸轮的廓线虽属空间曲线，但由于圆柱面可展成平面，所以也可以借用平面盘形凸轮轮廓曲线的设计方法设计圆柱凸轮的展开轮廓。本节分别介绍用几何法和解析法设计凸轮轮廓曲线的原理和步骤。 1 几何法 反转法设计原理： 以尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构为例： 凸轮机构工作时，凸轮和从动件都在运动。为了在图纸上画出凸轮轮廓曲线，应当使凸轮与图纸平面相对静止，为此，可采用如下的反转法：使整个机构以角速度(-w)绕O转动，其结果是从动件与凸轮的相对运动并不改变，但凸轮固定不动，机架和从动件一方面以角速度(-w)绕O转动，同时从动件又以原有运动规律相对机架往复运动。根据这种关系，不难求出一系列从动件尖底的位置。由于尖底始终与凸轮轮廓接触，所以反转后尖底的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线。 1). 直动从动件盘形凸轮机构 尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构： 已知从动件位移线图，凸轮以等角速w顺时针回转，其基圆半径为r0，从动件导路偏距为e，要求绘出此凸轮的轮廓曲线。 运用反转法绘制尖底直动从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的方法和步骤如下： 1) 以r0为半径作基圆，以e为半径作偏距圆，点K为从动件导路线与偏距圆的切点，导路线与基圆的交点B0(C0)便是从动件尖底的初始位置。 2) 将位移线图s-f的推程运动角和回程运动角分别作若干等分（图中各为四等分）。 3) 自OC0开始，沿w的相反方向取推程运动角(1800)、远休止角(300)、回程运动角(1900)、近休止角(600)，在基圆上得C4、C5、C9诸点。将推程运动角和回程运动角分成与从动件位移线图对应的等分，得C1、C2、C3
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) 题解3-1图
题3-2图示为一摆动平底推杆盘形凸轮机构（001 .0 = l μ m/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B0，A0B0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A0O沿-ω方向转到AO时的角度，即φ0=330，推杆的角位移ψ0=20。 2．求ψmax及Φ 题3-2图 题解3-2图
盘形凸轮的四种设计方法 深圳市百特兴科技有限公司 周杰平 摘要：详细介绍运用SolidWorks 绘制盘形凸轮的不同方法，包括插件法、解析法、折弯法及仿真法。 关键词：盘形凸轮，插件法，解析法，折弯法，仿真法，余弦加速度， SolidWorks，EXCEL。 凸轮/连杆机构以其快速、稳定的特点，在很多的场合尤其是传统的制程设备中得以运用。但其缺点也很明显：适应性较差，结构相对比较复杂，开发周期长，凸轮加工精确要求比较高等,非标设备大多由伺服马达/步进马达、丝杆/同步带、气缸/油缸等替代。近年来，由于对设备产能要求越来也高，传统的凸轮/连杆机构又受到用户青睐。以动力电池制造设备中塑封制程为例。进口设备核心机构采用凸轮/连杆机构，产能在140件/分钟以上，国产设备采用伺服/丝杆驱动，产能则在50件/分钟左右。更为重要的是前者用于制程的有效时间更长，确保了品质的可靠性。凸轮的设计将成为机构设计工程是不可缺少的技能。 本文以盘形凸轮为研究对象，分别介绍几种不同的设计方法。 一、基本参数 1.1、凸轮基本参数 项目 代号 参数值 基圆直径 D 150 凸轮厚度 W 15 辊子直径 d 25 升程 h 50 表1 1.2、从动杆运动规律 动作 运动角度数 (Φ) 起始角度位置 终止角度位置 结束半径 运动规律 推程 120 0 120 125 余弦加速度 远休止角 30 120 150 125 回程 90 150 240 75 余弦加速度 近休止角 120 240 360 75 表2 注：余弦加速度(简谐运动)方程： S=h*[1-cos(πφ/Φ)]/2
图1 二、SolidWorks 插件法 2.1、如图2，打开SolidWorks，新建零件，关闭草图。菜单栏Toolbox -> 凸轮 如菜单栏无Toolbox，先加入插件。 图2 图3 2.2、设置。如图3 凸轮类型为圆形，推杆类型为平移，如果是偏心的，可作相应的选择；开始半径为基圆半径，开始角度根据<表2>填写；旋转方向为顺时针 2.3、运动如图4
直动从动件盘形凸轮机构设计 一、设计题目 行程 （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 25 60 多项式3-4-5 35 80 余弦加速度 70 100 120 二、凸轮推杆升程、回程运动方程（设s rad /1=ω） 1、凸轮推杆升程运动方程（0≤?≤ 3 π） 升程采用多项式3-4-5，将已知条件代入3-4-5多项式，即将mm h 25=，3 0π = Φ代入，得： ??????????? ???+??? ???-??? ???=5 433/63/153/1025π?π?π?s ； ? ?????????? ???+??? ???-??? ???=4 323/303/603/303/25π?π?π?πv ；??? ? ??????? ???+??? ???-??? ???= 3 22 3/1203/1803/60)3/(25 π?π?π?πa 。 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（3π≤?≤98π ） 25==h s ； 0=v ； 0=a 。 3、凸轮推杆回程运动方程（98π≤?≤ 3 4π ） 回程采用余弦加速度，将mm h 25=，9 4' 0π=Φ代入，得： ????? ???????-+= )98(9/4cos 1225π?ππs ； ?? ????-= )98(9/4sin )9/4(225π?ππ ππv ； ??????-=)98(9 /4cos )9/4(22522π?ππππa 。
4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（ 3 4π ≤?≤π2） 0=s ； 0=v ； 0=a 。 三、凸轮推杆位移、速度、加速度曲线图 1、位移曲线图 Matlab 程序： x=0:0.001:(pi/3); s1=25*(10*(3*x/pi).^3-15*(3*x/pi).^4+6*(3*x/pi).^5); y1=(pi/3):0.001:(pi*8/9); s2=25*ones(size(y1)); z=(pi*8/9):0.001:(4*pi/3); s3=12.5*(1+cos(pi*(z-pi*8/9)/(4*pi/9))); m=(4*pi/3):0.001:(2*pi); s4=0*ones(size(m)); plot(x,s1,'black',y1,s2,'black',z,s3,'black',m,s4,'black'); title('推杆线位移图'); xlabel('φ(rad)'); ylabel('S(mm)'); grid on ; 2、速度曲线图 Matlab 程序： x=0:0.001:(pi/3); v1=25*30*((3*x/pi).^2-2*(3*x/pi).^3+(3*x/pi).^4)/(pi/3); y1=(pi/3):0.001:(8*pi/9);
— 河北工程大学机电学院机械原理课程设计 说明书 设计题目：摆动从动件杆盘型凸轮机构 。 指导教师： 班级：机制4班 姓名： 学号： 、
目录 一、机械原理课程设计的目的及其任务 (2) 二、机械原理课程设计题目及其设计要求 (2) 三、凸轮机构的运动说明及运动简图 (3) 四、机械原理课程设计方案以及原始数据 (4) 五、图解法 (5) 六、解析法 (7) 七、计算程序方框图 (10) 八、计算机源程序及运行结果 (11) 九、心得体会 (16) 十、参考文献 (17)
一、机械原理课程设计的目的及其任务 <一>、机械原理课程设计的目的： 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： 1、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，以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按给定条件综合连杆机构，确定连杆机构各构件的尺寸，以满足不同的实际工作的要求； 2对机构进行运动分析；（图解法及解析法两种方法） 3设计凸轮轮廓曲线，绘制凸轮从动件位移曲线。 二、机械原理课程设计题目及其设计要求 <一>课程设计题目：摆动从动件杆盘型凸轮机构 <二>设计要求 1、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： 2、设计要求： ①确定合适摆杆长度 ②合理选择滚子半径r r 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，并打印出结果。
一、填空题 [1]___________________________决定了从动杆的运动规律。 [2]凸轮机构中，凸轮基圆半径愈___________，压力角愈___________ ，机构传动性能愈好。 [3]凸轮机构是由___________________、____________________、 ____________________三个基本构件组成的。 [4]凸轮机构中的压力角是指__________________________________________间的夹角。 [5]凸轮机构常用的从动件运动规律有_______________________________， ________________________________________，__________________________________及__________________________________。 [6]以凸轮的理论轮廓的最小向径为半径所做的圆称为凸轮的______________________。 [7]在设计凸轮机构时，凸轮基圆半径取得越_____________，所设计的机构越紧凑，但是压力角_______________使机构的工作情况变坏。 [8]按凸轮的形状凸轮可分为________________________、____________________________、和___________________________三大类。 [9]在凸轮机构的设计中，适当加大凸轮的________________________是避免机构发生运动失真的有效措施。 [10]通常，可用适当增大凸轮________________________的方法来减小最大压力角。 [11]平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构，其压力角等于_______________________。 [12]对于尖顶直动从动件凸轮机构，在其余条件不变的情况下，基圆半径越小，机构的传动效率____________________。 [13]在直动从动件盘形凸轮机构的设计中，若基圆半径减小，则推程的压力角____________________。 [14]设计滚子从动件盘形凸轮机构时，滚子中心的轨迹称为凸轮的_____________________廓线；与滚子相包络的凸轮廓线称为_________________廓线。 [15]在凸轮机构的几种基本的从动件运动规律中，________________________运动规律则没有冲击。 [16]从动件作等速运动的凸轮机构中，其位移线图是_________________线。 [17]用作图法绘制直动从动件盘形凸轮廓线时，常采用____________________法。 [18]在凸轮机构的几种基本的从动件运动规律中，_________________________、___________________________运动规律产生柔性冲击。 [19]凸轮机构中，从动件根据其端部结构型式，一般有________________________________、________________________________、____________________________等三种型式。 [20]盘形凸轮的基圆半径是_________________上距凸轮转动中心的最小向径。 [21]移动从动件盘形凸轮机构，当从动件运动规律一定时，欲降低升程的压力角，可采用的措施是___________________________。 [22]在凸轮机构的几种基本的从动件运动规律中，___________________运动规律使凸轮机构产生刚性冲击。 [23]凸轮的基圆半径是从_____________________到__________________的最短距离。 [24]设计滚子推杆盘形凸轮轮廓线时，若发现凸轮轮廓线有变尖现象，则在尺寸参数的改变上应采取的措施是_______________________或___________________________。 二、判断题 [1]凸轮轮廓的形状取决于从动件的运动规律。( ) [2]凸轮机构中从动件选用等速运动规律时，从动件的运动没有冲击。（） [3]凸轮机构中从动件作等加速等减速运动规律时，将会产生刚性冲击。（） [4]为了保证凸轮机构传动灵活，必须控制压力角，为此规定了压力角的许用值。( )
河北工程大学机电学院机械原理课程设计 说明书 设计题目：摆动从动件杆盘型凸轮机构 指导教师： 班级： 姓名： 学号：
目录 一、机械原理课程设计的目的及其任务 (2) 二、机械原理课程设计题目及其设计要求 (2) 三、凸轮机构的运动说明及运动简图 (3) 四、机械原理课程设计方案以及原始数据 (4) 五、图解法 (5) 六、解析法 (7) 七、计算程序方框图 (10) 八、计算机源程序及运行结果 (11) 九、心得体会 (16) 十、参考文献 (17)
一、机械原理课程设计的目的及其任务 <一>、机械原理课程设计的目的： 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： 1、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，以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按给定条件综合连杆机构，确定连杆机构各构件的尺寸，以满足不同的实际工作的要求； 2对机构进行运动分析；（图解法及解析法两种方法） 3设计凸轮轮廓曲线，绘制凸轮从动件位移曲线。 二、机械原理课程设计题目及其设计要求 <一>课程设计题目：摆动从动件杆盘型凸轮机构 <二>设计要求 1、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： 2、设计要求： ①确定合适摆杆长度 ②合理选择滚子半径r r 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，并打印出结果。
盘形凸轮的毕业设计 以下是为大家整理的盘形凸轮的毕业设计的相关范文，本文关键词为盘形,凸轮,毕业设计,目录,第一章,绪论,1.1,研究,背景，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在综合文库中查看更多范文。 【目录】 第一章绪论 1.1研究背景......................................31.2研究内容和意
义................................41.2.1研究内容....................................41.2.2研究意义....................................5第二章应用形状 2.1盘形凸轮基圆半径的确定………………………………62.2凸轮机构的应用和类型…………………………………82.3从动件常用运动规律…………………………………..12第三章盘形凸轮的设计方法 3.1凸轮轮廓曲线分析 (16) 3.2凸轮机构基本尺寸的确定....................................193.3凸轮机构的特点................................213.4凸轮轮廓曲线设计 (22) 3.5用图解法设计凸轮轮廓…………………………………23第四章盘形凸轮的机构设计范例 4.1设计范例及结果 (25) 4.2凸轮机构的材料选择..........................................26第五章前景展望.....................................................27第六章致谢. (28) 1 第七章参考文献 (30) 第一章绪论 1.1研究背景
第二十七讲下一讲 学时：2学时 课题：第十章凸轮机构 10.1 概述 10.2 常用的从动件运动规律 目的任务：熟悉凸轮机构的应用和特点及类型，理解常用的从动件运动规律，能够绘制位移线图 重点:凸轮机构的应用和特点及类型 难点：立体凸轮机构运动的实现 教学方法：利用动画演示机构运动，工程应用案例展示其应用场合。 第十章凸轮机构 10.1概述 凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律。但另一方面，由于凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传递动力不大的场合。 10.1.1 凸轮机构的应用（工程应用案例） 内燃机配气机构凸轮机构
自动车床上的走刀机构分度转位机构 靠模车削机构 10.1.2 凸轮机构的分类 凸轮机构的类型很多，常就凸轮和从动杆的端部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(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) 尖顶移动从动杆盘形凸轮机构尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构 滚子移动从动杆盘形凸轮机构 滚子摆动从动杆盘形凸轮机构 平底移动从动杆盘形凸轮机构平底摆动从动杆盘形凸轮机构2)移动凸轮(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。) 移动从动杆移动凸轮机构 摆动从动杆移动凸轮机构 3)圆柱凸轮(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。)
圆柱凸轮自动送料机构 4)曲面凸轮 按锁合方式的不同凸轮可分为：力锁合凸轮，如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等；形锁合凸轮，如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。 沟槽凸轮槽凸轮机构 等宽凸轮等径凸轮 (2) 按从动杆的端部形状分 1) 尖顶 这种从动杆的构造最简单，但易磨损，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 滚子从动杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，磨损较小，故可用来传递较大的动力，因而应用较广。 3) 平底 平底从动杆的优点是凸轮与平底的接触面间易形成油膜，润滑较好，所以常用于高速传动中。 (3)按推杆的运动形式分 1)移动 往复直线运动。在移动从动杆中，若其轴线通过凸轮的回转中心，则称其为对心移动从动杆，否则称为偏置移动从动杆。 2)摆动 作往复摆动。 凸轮产品实物 http://www.wesdon.com.tw/ 凸轮轴盘形凸轮 各式凸轮 总结： 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
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。 总分10分。(1)4 分；(2)6 分 (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' ＋θ
120时是渐开线，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。
基于MATLAB的凸轮轮廓曲线设计 摘要凸轮机构的运动设计主要包括从动件运动规律的确定和凸轮轮廓曲线的设计等。通常是先确定从动件的运动规律，然后根据从动件的运动规律确定凸轮的轮廓曲线。本文是在从动件运动规律确定的情况下，利用MATLAB强大的数据处理功能来确定凸轮轮廓曲线。本文以尖底直动从动件盘形凸轮为例，对其凸轮轮廓曲线进行设计。结果表明：在从动件运动规律确定的情况下，利用MATLAB软件，可以很方便的得到相应的轮廓曲线。 关键词凸轮机构；凸轮轮廓曲线；MATLAB 1 凸轮轮廓曲线参数方程的建立 1.1 盘形凸轮轮廓曲线 1）如图1所示为偏置尖底直动从动件、凸轮逆时针方向转动的情况。偏距e、基圆半径r0和从动件运动规律已给出。 假想凸轮固定不动，则机架按-w方向转动，这种运动称为“反转运动”。从动件做复合运动，以从动件上与凸轮接触的点B为动点，静止坐标系固结于凸轮上，动坐标系固结于机架上。动点B对于机架的相对运动为直线运动，机架对于凸轮的牵连运动为-w方向的转动，动点B对于凸轮的绝对运动所产生的轨迹便是凸轮的轮廓曲线。 如图1所示B0点是从动件处于最低位置时动点B的位置，设此点为凸轮轮廓曲线的起始点，当凸轮转过角度以后，从动件上升距离s，动点B从B0点上升到B1点。 然后将B1以O点为圆心转过-w角度便得到B点位置。利用平面矢量旋转矩阵便可得到B点位置坐标。 整理得到凸轮轮廓曲线上的点B的坐标与凸轮转角之间的关系。 2）对心平底直动从动件、凸轮顺时针转动的情况。类似于偏置尖底直动从动件、凸轮逆时针方向转动的情况，对心平底直动从动件盘形凸轮的基圆半径和从动件运动规律已经给出。 对于平底直动从动件盘形凸轮机构，利用“反转运动”和从动件运动规律，可以得到平底运动所得到的直线族，直线族的包络线就是凸轮的轮廓曲线。需要注意的是包络线与平的切点并不总是在平底与从动件运动导路上。 当凸轮顺时针方向转动一定角度时，凸轮的轮廓与平的接触点便是凸轮和从动件的速度顺心。由此便得到凸轮与从动件的接触点位置，然后通过平面矢量旋
第五章凸轮机构及其设计 基本要求 了解凸轮机构的应用及其分类。介绍推杆常用的运动 规律及其选择。学会用图解法设计盘形凸轮的轮廓曲线。 掌握凸轮机构基本尺寸的确定。 基本概念题与答案 1.什么是基圆、基圆半径？ 答：以凸轮理论廓线的最小向径为半径所作的圆，叫基圆，其半径称为基圆半径。 2.什么是推程、升程（又称行程）推程运动角？ 答：从动件由距凸轮转动中心最低位置到最远位置的过程称作推程，推程过程中从动件的最大位移称升程（行程）。推程过程中凸轮转过的角度称为推程运动角。 3.什么是远休止角、回程运动角、近休止角？ 答：远休止角：从动件在距凸轮回转中心最远的位置停留不动，这时对应的凸轮转角称为远休止角。 回程运动角：从动件以一定运动规律降回初始位置，这时凸轮转过的角度。 近休止角：从动件在距凸轮回转中心最近的位置停留不动，这时对应的凸轮转角称为近休止角。 4.什么是刚性冲击和柔性冲击？ 答：刚性冲击：由加速度产生的惯性力突变为无穷大，致使机构产生的强烈冲击。 柔性冲击：由加速度产生的惯性力为有限值的变化，使机构产生的冲击。 5.凸轮轮廓的形状起什么作用？由什么来决定？ 答：作用：实现从动件的运动规律，取决于从动件的运动规律。 6.图解法设计凸轮廓线的方法是什么？什么是反转法？ 答：方法：反转法，凸轮不动，从动件连同机架一起按凸轮的角速度的相反方向绕凸轮回转中心转动，而从动件仍按预定的运动规律相对机架运动，从动件尖顶的轨迹即为凸轮廓线，这种方法称为凸轮廓线的反转法设计。 7.直动从动件盘形凸轮廓线设计的已知条件是什么？设计中注意什么？
答：（1）从动件的运动规律，即从动件的位移线图。 （2）基圆半径。 （3）从动件导路偏距e 和位置。 （4）凸轮等角速度转动及其转向。 注意：（1）取μs、μL、μδ比例尺、按已知条件作图。 （2）反转法。 （3）从动件位移在基圆外截取。 （4）所有位移点用光滑曲线连接成凸轮廓线。 8.滚子从动件盘形凸轮廓线设计，以哪一点作为尖顶来设计理论廓线？ 答：以滚子中心为尖顶来进行设计。 9.偏置直动从动件盘形凸轮机构设计中什么线与偏距圆相切？ 答：直动从动件的移动轴线与偏距圆相切。 10.摆动从动件盘形凸轮廓线设计的已知条件是什么？设计中注意什么？ 答：条件：（1）从动件的运动规律，即角位移线图； （2）基圆半径； （3）从动件和机架的长度； （4）凸轮等角速度转动及其转向。 注意：同直动从动件盘形凸轮设计相似，用相对运动的反转法。 11.什么是凸轮机构压力角？ 答：在不计摩擦时，凸轮作用在从动件上推力作用线与从动件受力点的绝对速度方向所夹锐角称为压力角。 12.凸轮机构压力角与基圆半径大小有何关系？对凸轮机构有何影响？ 答：基圆半径愈大，机构压力角愈小，但机构愈不紧凑；基圆半径愈小，机构压力角愈大，机构易自锁，效率低，但机构紧凑。 典型例题与答案 例5-1设计一尖端偏置移动从动件盘形凸轮机构。已知从动件的运动规律s ＝s （φ）如图（a）所示，凸轮的基圆、回转方向及从动件的初始位置如图（b）所示，在
摆动滚子从动件盘形凸轮机构设计的解析法①0前言 摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计主要包括基本尺寸的确定[ 1 ]和凸轮轮廓的设计. 基本尺寸主要 是根据压力角确定的, 凸轮轮廓是根据基本尺寸和从动件的运动规律设计的. 过去这两部分的设计常常采 用图解法, 虽然图解法简单、直观, 但精度低, 随着计算机技术的发展和数控机床的普及, 凸轮机构设计的 解析法[ 2 ]正逐步取代传统的图解法. 图1摆动从动件盘形凸轮机构的压力角 1机构压力角的计算 如图1 所示, 为摆动从动件盘形凸轮机 构的压力角示意图. 摆杆长度O 2A = l, 机架 长O 1O 2 = a. 过瞬心P 作摆杆O 2A 的垂直线, 交O 2A 延长线于B 点. 则有: tan A= BA PB = O 2P cos (W 0 + W) - l O 2P sin (W 0 + W) P 点为机构的瞬心, 则有: X 1O 1P = X 2O 2P
X 2 X 1 = O 1P O 2P = d W d U= O 1P O 1P + a ∴O 1P = d W d U a 1 - d W d U O 2P = O 1P + a = a 1 - d W d U ∴tan A= a cos (W 0 + W) - l (1 - d W d U) a sin (W 0 + W) 上式是按X 1 和X 2 同向推出的, 否则tan A= a cos(W 0 + W) - l (1 + d W d U) a sin (W 0 + W) 工程设计中, 必须对凸轮机构的最大压力角加以限制, 凸轮机构的最大压力角应小于许用压力角. 2机构基本尺寸的确定
