基于Inventor 2009的盘形凸轮轮廓设计
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基于Autodesk Inventor的共轭凸轮设计与运动仿真
基于Autodesk Inventor的共轭凸轮设计与运动仿真笔者结合工作中的实际案例——一位使用Inventor产品多年的印刷机械设备用户，困惑于如何借助3D软件提升设计能力——分析其设计难题，例如比较普遍的凸轮设计问题，其中一个共轭凸轮的机构设计尤为难以实现。
本文就是基于解决用户共轭凸轮设计难题的真实案例，介绍了借助Autodesk Inventor设计共轭凸轮的方法及思路。
一、设计要求用户设计某胶订机，其中一台设备使用到一对共轭凸轮，其中一个凸轮是顶升凸轮，带动机构在垂直方向运动，另一个凸轮带动一个连杆机构，连杆机构的末端带动一个滑块做水平运动，机构简图如图1。
T形结构FF’E中，端点E与凸轮1的从动件连结，连杆AB的端点A 连接在滑块上，沿FF’平面做水平往复运动，连杆BCD绕C点转动，D点与凸轮2从动件连结，凸轮1和凸轮2绕同一根轴旋转。
1.凸轮1(垂直运动)盘式顶升凸轮(沟槽)做垂直方向往复运动。
凸轮基圆半径为50mm，凸轮升程为30mm，带动T形结构做垂直方向运动，其在一个周期内的运动规律如表所示。
2.凸轮2(水平运动)凸轮驱动连杆机构运动，连杆机构的末端连结到一个滑块，滑块的设计要求为一个往复行程为400mm，为配合机构的运动要求，其速度按照如图2所示规律运动。
本文重点在于说明设计的思路，对于机构的具体尺寸以及系统转速等不做说明，上述的设计参数也仅作示意，不代表实际设计数值。
二、设计分析常见的凸轮形式，包括线性凸轮、盘式凸轮及圆柱凸轮三大类，很多CAD软件没有直接提供凸轮设计工具，需要用户去创建凸轮的轮廓线(通过创建公式曲线，以数据点拟合样条曲线)，而轮廓的几何外形仅仅表达了凸轮的位移变化，还无法满足对凸轮性能分析的需求(速度曲线、加速度曲线和压力角变化等)的分析，造成用户设计效率低下，凸轮优化困难。
Inventor凸轮设计模块集凸轮设计、计算校验于一身，支持上述三种凸轮，其自带了多达13种拟合函数，最高支持七阶多项式，无需用户推导解析函数，即能生成高质量的凸轮轮廓。
matlab凸轮轮廓设计及仿真说明书
偏置盘型凸轮创新课程设计课程名称：机械原理设计题目：偏置盘型凸轮设计院系：机电学院班级： 09机41设计者：彭辉学号： 09294040指导教师：王卫辰学校：江苏师范大学前言凸轮轮廓曲线的设计，一样可分为图解法和解析法．利用图解法能比较方便地绘制出各类平面凸轮的轮廓曲线．但这种方式仅适用于比较简单的结构，用它对复杂结构进行设计那么比较困难，而且利用图解法进行结构设计，作图误差较大，对一些精度要求高的结构不能知足设计要求．解析法能够依照设计要求，通过推导机构中各部份之间的几何关系，成立相应的方程，精准地计算出轮廓线上各点的坐标，然后把凸轮的轮廓曲线精准地绘制出来．可是，当从动件运动规律比较复杂时，利用解析法取得凸轮的轮廓曲线的工作量比较大．而MATLAB软件提供了壮大的矩阵处置和画图功能，具有核心函数和工具箱．其编程代码接近数学推导公式，简练直观，操作简易，人机交互性能好，且能够方便迅速地用三维图形、图像、声音、动画等表达计算结果、拓展思路口。
因此，基于MATLAB软件进行凸轮机构的解析法设计，能够解决设计工作量大的问题。
本此课程设计基于MATLAB软件进行凸轮轮廓曲线的解析法设计，并对的运动规律凸轮进行仿真，其具体方式为第一精准地计算出轮廓线上各点的坐标，然后运用MATLAB绘制比较精确的凸轮轮廓曲线和推杆的位移、速度及加速度曲线和仿真。
目录前言 1第一章：工作意义 31.1本次课程设计意义31.2 已知条件4第二章：工作设计进程 5 2.1：设计思路 5 2.2：滚子从动件各个时期相关方程 6 2.3：盘型凸轮理论与实际轮廓方程 7第三章：工作程序进程 7 3.1：滚子从动件各各时期MATLAB程序编制 8 3.2：凸轮的理论实际运动仿真程序编制 12 第四章：运行结果 17 4.1：滚子运动的位移图 17 4.2：滚子运动的速度图 17 4.3：滚子运动的加速度图，局部加速度图 18 4.4：滚子运动的仿真图 19 4.5：滚子运动的理论与实际轮廓图 20第五章：设计总结 21 5.1：总结 21第六章：参考文献 22 6.1:参考文献 22第一章：工作意义1.1本次课程设计意义凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一样为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。
图解法设计盘形凸轮轮廓曲线讲课教案
不同点 线位移 角位移
问题的关键：以 哪点作为研究对 象来切入
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
一、偏置尖顶推杆盘形凸轮轮廓线设计
1、问题导入：案例剖析 2、训练项目：
用CAD技术设计一盘形凸轮轮廓曲线
2、训练项目：
工程实例：
已知送料机构凸轮的基圆半径r0=15mm， 偏距e=7.5mm，凸轮以等角速度ω沿逆时 针方向回 转，推杆行程h=16mm,运动规律：
δ=0~120°，推杆等速上升h δ=120~180°，推杆远休 δ=180~270°，推杆正弦加速度下降h δ= 270~360°，推杆近休
试设计此尖顶直动推杆盘形凸轮轮廓线。
工作要求：
1、采用计算机 辅助设计。
2、课堂仅设计
推程段凸轮轮廓 线，其它课后完 成。
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
判断下面的设计正确否 提示：1、反转法使用正确否
2、从动件运动轨迹确定正确否
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
二、其它类型从动件盘形凸轮轮廓曲线设计
结论：反转法把凸轮轮廓线的设计转化成求从动 件端部的运动轨迹。
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
主要内容
偏置尖顶推杆
盘形凸轮
轮廓曲线的设计
重点、难点
重点：
掌握用图解法设计偏置 尖顶推杆盘形凸 轮轮廓 曲线的方法
难点
1、深化对反转法的认识。 2、根据工程上给定的运动
规律，在设计图纸上确 定从动件与凸轮接触的 瞬时位置
机电与汽车工程系 程荷枝
图解法Байду номын сангаас
设计盘形凸轮轮廓曲线
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
✓ 反转法原理 图解法设计盘形凸轮轮廓曲线
基于Inventor的凸轮轮廓参数化设计及性能分析
基于Inventor的凸轮轮廓参数化设计及性能分析作者：金兴伟石存秀侯玉荣来源：《十堰职业技术学院学报》2012年第01期[摘要]通过分析凸轮从动件的运动规律，利用Inventor软件设计凸轮轮廓，并根据生成的位移、速度、加速度曲线图判断凸轮轮廓曲线性能的优劣。
该方法融合了图解法和解析法两者的优点，使得凸轮轮廓曲线设计更为简便、精确，对缩短设计周期以及后续凸轮数控加工都有着重要的实际意义。
[关键词]Inventor；凸轮轮廓；参数化；性能分析[中图分类号]TH122[文献标识码]A[文章编号]1008-4738(2012)01－0101－03凸轮机构结构简单、紧凑，只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动，因此在自动机床、轻工机械、纺织机械、印刷机械、食品机械、包装机械和机电一体化产品中得到广泛应用。
其设计方法主要有图解法和解析法。
图解法简便、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，故按图解法所得的凸轮轮廓在加工方面比较困难。
解析法精度高，能够精确计算出凸轮轮廓曲线和刀具运动轨迹上各点的坐标值，方便在数控机床上加工，但计算繁杂。
利用Inventor软件的参数化设计功能，则可将上述两种方法进行优化组合，从而实现既简单又精确的目标，同时输出位移、速度及加速度曲线，由此分析凸轮轮廓曲线动态性能。
凸轮轮廓设计完成之后可以导出设计所得的数据，方便数控加工。
本文将通过Inventor软件介绍按从动件的运动规律设计盘形凸轮轮廓的方法。
1.盘形凸轮机构的设计条件及要求从动件在推程过程中作等加速等减速运动，在回程过程中作简谐运动，凸轮转向为逆时针方向，设计参数见表1。
2.参数化设计过程参数化设计就是以其强有力的尺寸驱动修改模型，为初始产品设计、产品建模和修改系列产品设计提供有效手段，同时可满足设计具有相同或相近几何拓扑结构的工程系列产品及相关工艺装备的需要。
2.1基本参数的输入打开Inventor软件，新建零部件后进入“设计”界面，选择“盘形凸轮生成器”，在相应的对话框中输入凸轮设计的基本参数，如图1所示。
《凸轮轮廓设计》课件
绘制理论廓线
确定基圆半径
根据凸轮机构的具体形式和从动件的运动规律，选择合适的基圆 半径。
绘制理论廓线
根据从动件的运动规律和基圆半径，绘制出凸轮的理论廓线。
检查理论廓线的正确性
检查理论廓线是否符合设计要求，是否满足从动件的运动规律。
凸轮实际廓线修正
1 2
考虑压力角的影响
根据凸轮机构的压力角限制，对理论廓线进行修 正，确保在实际运转过程中凸轮机构的有效性。
圆锥凸轮
总结词
具有锥形轮廓的凸轮
详细描述
圆锥凸轮的轮廓呈锥形，通常用于实现高速、高精度的运动控制，尤其适用于需要较小接触面积的场 合。
特殊形状凸轮
总结词
非传统常规形状的凸轮
详细描述
特殊形状凸轮如抛物线形、椭圆形的等，通常用于特殊运动需求的场合，如高速、精密或特殊轨迹的控制。
03
凸轮轮廓设计步骤
考虑接触应力的影响
根据凸轮机构的接触应力限制，对理论廓线进行 修正，确保凸轮机构的可靠性和寿命。
3
考虑加工工艺的影响
根据凸轮机构的加工工艺限制，对理论廓线进行 修正，确保凸轮机构的加工可行性和经济性。
凸轮结构设计
确定凸轮材料
01
根据凸轮机构的工作环境和载荷情况，选择合适的凸轮材料。
设计凸轮结构
02
详细描述
凸轮机构的动态特性对其工作性能和使用寿 命具有重要影响。为了优化凸轮机构的动态 特性，设计师应关注机构的动态响应分析， 并采取措施减小振动、冲击和噪声。例如， 优化凸轮和从动件的材料和结构，改善润滑 条件等。
优化凸轮廓线设计
总结词
优化凸轮廓线设计是指通过改进凸轮廓线的形状和尺寸，以提高凸轮机构的性能和使用 寿命。
基于Autodesk Inventor的共轭凸轮设计与运动仿真
基于Autodesk Inventor的共轭凸轮设计与运动仿真笔者结合工作中的实际案例——一位使用Inventor产品多年的印刷机械设备用户，困惑于如何借助3D软件提升设计能力——分析其设计难题，例如比较普遍的凸轮设计问题，其中一个共轭凸轮的机构设计尤为难以实现。
本文就是基于解决用户共轭凸轮设计难题的真实案例，介绍了借助Autodesk Inventor设计共轭凸轮的方法及思路。
一、设计要求用户设计某胶订机，其中一台设备使用到一对共轭凸轮，其中一个凸轮是顶升凸轮，带动机构在垂直方向运动，另一个凸轮带动一个连杆机构，连杆机构的末端带动一个滑块做水平运动，机构简图如图1。
T形结构FF’E中，端点E与凸轮1的从动件连结，连杆AB的端点A 连接在滑块上，沿FF’平面做水平往复运动，连杆BCD绕C点转动，D点与凸轮2从动件连结，凸轮1和凸轮2绕同一根轴旋转。
1.凸轮1(垂直运动)盘式顶升凸轮(沟槽)做垂直方向往复运动。
凸轮基圆半径为50mm，凸轮升程为30mm，带动T形结构做垂直方向运动，其在一个周期内的运动规律如表所示。
2.凸轮2(水平运动)凸轮驱动连杆机构运动，连杆机构的末端连结到一个滑块，滑块的设计要求为一个往复行程为400mm，为配合机构的运动要求，其速度按照如图2所示规律运动。
本文重点在于说明设计的思路，对于机构的具体尺寸以及系统转速等不做说明，上述的设计参数也仅作示意，不代表实际设计数值。
二、设计分析常见的凸轮形式，包括线性凸轮、盘式凸轮及圆柱凸轮三大类，很多CAD软件没有直接提供凸轮设计工具，需要用户去创建凸轮的轮廓线(通过创建公式曲线，以数据点拟合样条曲线)，而轮廓的几何外形仅仅表达了凸轮的位移变化，还无法满足对凸轮性能分析的需求(速度曲线、加速度曲线和压力角变化等)的分析，造成用户设计效率低下，凸轮优化困难。
Inventor凸轮设计模块集凸轮设计、计算校验于一身，支持上述三种凸轮，其自带了多达13种拟合函数，最高支持七阶多项式，无需用户推导解析函数，即能生成高质量的凸轮轮廓。
凸轮轮廓课程设计
凸轮轮廓的设计与 计算
确定凸轮轮廓的基本参数，如凸轮直径、凸轮高度、凸轮宽度 等。
确定凸轮轮廓的曲线方程，如抛物线、双曲线、椭圆等。
确定凸轮轮廓的旋转角度，如90度、180度、270度等。
确定凸轮轮廓的旋转方向，如顺时针、逆时针等。
确定凸轮轮廓的旋转速度，如匀速、变速等。
确定凸轮轮廓的旋转加速度，如恒定、变化等。
夹具：用于固定凸轮和轴， 保证加工精度
凸轮机构的安装和 维护
清洁凸轮机构：清除灰尘、 油污等
调整间隙：调整凸轮与从动 件之间的间隙，保证正常工
作
润滑：在凸轮和从动件之间 涂抹润滑油，减少摩擦和磨
损
准备工具：扳手、螺丝 刀、润滑油等
安装凸轮：将凸轮安装在 预定位置，注意对准标记
固定凸轮：使用螺丝或螺 栓固定凸轮，确保牢固
表面处理：对凸轮机构进行表面处理， 提高其耐磨性和耐腐蚀性
装配：将凸轮机构各部分进行装配，保 证其精度和性能
检测：对凸轮机构进行检测，确保其性 能和精度符合要求
磨床：用于加工凸轮轮廓的 精细加工
数控车床：用于加工凸轮轴
数控铣床：用于加工凸轮轮 廓
测量设备：如三坐标测量机， 用于检测凸轮轮廓的精度
刀具：如铣刀、车刀、磨刀 等，用于加工凸轮轮廓和轴
收集和整理相关数据 和资料
设计凸轮轮廓的基本 参数和尺寸
绘制凸轮轮廓的草图 和CAD图
验证凸轮轮廓设计的 可行性和准确性
编写凸轮轮廓设计的 报告和文档
凸轮机构的工作原 理和设计基础
凸轮轮廓曲线决定了从动件 的运动规律
凸轮机构由凸轮、从动件和 机架组成
凸轮机构可以实现复杂的运 动规律
凸轮机构具有高精度、高可 靠性等特点
凸轮轮廓曲线的设计
∴ 求凸轮廓线——即求反转后“推杆”尖顶的轨迹。
这就是凸轮廓线设计的基本原理，这种方法称为“反转法”
二、用图解法设计凸轮轮廓曲线
1、偏置直动推杆尖顶盘形凸轮
已知：凸轮的r0=20mm，以ω 逆时针方向转 动，偏距e=10mm（导路偏于凸轮中 心的右侧），推杆的运动规律如下： 1 2 3 4 凸轮运动角δ 0°~120° 120°~180° 180°~270° 270°~360° 推杆的运动规律 等速上升h=15mm 在最高位置静止不动 余弦加速度下降h=15mm 在最低位置静止不动
6）分别以A1、A2、A3、……为中 心，从A1B1、A2B2、A3B3、…… 开始量取摆杆的角位移ψ1、ψ2、 ψ3、……(角位移方向与“-ω”相 同)，得A1B1′、A2B2′、 A3B3′、……，得到点B1′、B2′、B3′、……[此即为摆动推杆得尖顶 在复合运动(既转又摆)中依次占据的位置]； 7）光滑连接B1′、B2′、B3′、 ……(此例中：B4′与B5′ 、B8与B之间 为圆弧)，此即为所设计的凸轮轮廓曲线。
求：凸轮廓线。
作图步骤(procedure)：
1）取位移比例尺μS=？(mm/mm)作s=s(δ ) 线图，并对s线图的δ 0、δ 0′分别作若 干等分，各分点编号为1、2、 3、……（注：等分的角增量应≤15°），δ
01、δ 02不作等分；
2）取作图比例尺μL（= μS ），以r0为半径作基圆、推杆的导路，导 路与基圆交点为A（尖顶的起始位置）；
2、偏置直动滚子推杆盘形凸轮（图9-19） 已知：增加滚子半径rr，其他条件同上。
设计思路：把滚子中心A看作是尖顶推 杆凸轮机构的尖顶。Fra bibliotek作图步骤：
1）按尖顶设计方法定出滚子中心A在推杆 复合运动中依次占据的位置1′、2′、 3′、……，并连成光滑的曲线； 2）以光滑的曲线上的一些点为圆心， 以滚子半径rr为半径作一系列的圆；
这就是凸轮廓线设计的基本原理，这种方法称为“反转法”
二、用图解法设计凸轮轮廓曲线
1、偏置直动推杆尖顶盘形凸轮
已知：凸轮的r0=20mm，以ω 逆时针方向转 动，偏距e=10mm（导路偏于凸轮中 心的右侧），推杆的运动规律如下： 1 2 3 4 凸轮运动角δ 0°~120° 120°~180° 180°~270° 270°~360° 推杆的运动规律 等速上升h=15mm 在最高位置静止不动 余弦加速度下降h=15mm 在最低位置静止不动
6）分别以A1、A2、A3、……为中 心，从A1B1、A2B2、A3B3、…… 开始量取摆杆的角位移ψ1、ψ2、 ψ3、……(角位移方向与“-ω”相 同)，得A1B1′、A2B2′、 A3B3′、……，得到点B1′、B2′、B3′、……[此即为摆动推杆得尖顶 在复合运动(既转又摆)中依次占据的位置]； 7）光滑连接B1′、B2′、B3′、 ……(此例中：B4′与B5′ 、B8与B之间 为圆弧)，此即为所设计的凸轮轮廓曲线。
求：凸轮廓线。
作图步骤(procedure)：
1）取位移比例尺μS=？(mm/mm)作s=s(δ ) 线图，并对s线图的δ 0、δ 0′分别作若 干等分，各分点编号为1、2、 3、……（注：等分的角增量应≤15°），δ
01、δ 02不作等分；
2）取作图比例尺μL（= μS ），以r0为半径作基圆、推杆的导路，导 路与基圆交点为A（尖顶的起始位置）；
2、偏置直动滚子推杆盘形凸轮（图9-19） 已知：增加滚子半径rr，其他条件同上。
设计思路：把滚子中心A看作是尖顶推 杆凸轮机构的尖顶。Fra bibliotek作图步骤：
1）按尖顶设计方法定出滚子中心A在推杆 复合运动中依次占据的位置1′、2′、 3′、……，并连成光滑的曲线； 2）以光滑的曲线上的一些点为圆心， 以滚子半径rr为半径作一系列的圆；
盘型凸轮轮廓曲线参数化设计系统开发
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依据凸轮设计理论，研究了参数校核方法，导出了按照要求的曲线拟合精度确定步长值的算法。
最后以偏置直动滚子推杆盘型凸轮轮廓曲线为例对系统进行了测试和验证，并给出了运行结果。
关键词盘形凸轮参数化设计ｖｉ蚍ａｌＫｓｐＤｃＬ曲线拟合ＤｅｖｅｌＯ畔ｎｔｏｆＰａ翰ｍ矧翻ｔｉ伽Ｄ吲驴Ｓ０：‟诅ｒｅｆｏｒ也ｅｍｍｅＣｕⅣｅｏｆ恤Ｄｉ∞Ｃ锄ｓｈｅｎＹｕｎｂ０“Ｓｈａｏｋａｎｇ（ＳｃＩ?ｏｏｌ０ｆＭｅｃｌｌａ虮Ｈｌｉｃ脚ｅｅｒｉｌｌｇ，）（ｉ’舯Ｒ：ｃｌｌｍｌｏ影Ｕｎｉｖ洲ｔｙ，）（ｉ’跚７１００３２，Ｃ卫ｌｉ眦）０ｆｔｌｌｅＷａｎｇＵＩｌｙ锄自哪ｉｓ瞅ｄｉｚｅｄ胡＆ｔｉＶｅＩｙｃｕｎｒｅｄｉｓｃ锄ｉｓａｓｏｎｏｆｎｏｎ—ｒｏｕｒｌｄｃ０Ⅱｌｌ舨ｃｌｌＩ、ｒｅ．Ｉｔｓ伽训ｉＩｌｇ０ｆｔｌｌｅｌｅｒｌｇ出ｆｂｒａｎｄａｃｃ锄ｌｃｅｌｙｂｙｔＩｌｅｓｅｃｏｎｄａＩ）ｒｄｅｖｅｈＤｐＩ胁ｅｎｔｏｆ:///doc/0a9c0aa6c77da26925c5b070.htmlarｃｕｎｅｐａ脚ｎｅｔｅｒｉｚｅｄｄ豁ｉｇｎｓｙｓ－ＡｕｔＩＤＣＡＤ．’ｎｌｅ缸ｅｎｄｌｙｉｍｅ而ｃｅ锄ｄｄｌｅｅｘｔｅ璐ｉｂｉｌｉ哆ｓｙｓｔｅｍｏｆｄｉｓｃｅｔｅ瑙ｉｎｐｍ，ｔＩｌｅｐ吸ｍ烈ｅ塔ｃｈｅｃｋ，ｄ伪ｉｇｎｃａｌｃ心ｏｎａｒＩｄｄｌ＿ａ＝ｗｉｎｇｏ呻ｕｔｃｈｅｃｋｉｓｒｅｓ朗ＩｃＩｌｅｄａｒｌｄｐａ脚＿Ｉｌｅｔｒｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉ驴ｉｓｄｅｖｅｌ叩ｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｃｔｉｏｎｏｆａｒｅｄｉｓｃ咖，ｔ王ｌｅｍｅｔｌｌｏｄｆ．ｏｒｔＩｌｅ耻ＩｒａｍｅｔｅｒｓｔＩｌｅ舀ｖｅｎｆｉｔｔｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｓｔｈｅ蛔ｔｌｌｍｔｌｌｅｐｒｏｆｉｌｅＩｅａｌ捌．Ａｃｃ优ｄｉｎｇｔｏ山ｅｏｆｐ咖?ｄｅｓｉｇｎｍｅｏｒｙｏｆｄｉｓｃＩｅ鹅ｏｎａｂｌｅｓｔ印ｅｃＩｕｃ捌．ＦｉＩｌａＩｌｌｙ，ｔｌｌｅ枷ｈｇｍ】崎ｐｕｓｈｉｌｌｇＫｅｙｗｏｒｄｓｈｒｉｓ惜ｅｄｔｏＤｉｓｃ锄Ｐａｒａｒ瞅ｒｉｚ撕０ｎｖｅｒｉ匆ｔ｝ｌｅｓｙｓ胁锄ｄｄｅｓｉ印ｔｌｌｅ咖ｌｔｉｓｓｈｏｗｎ．ｅ）ｒ舢ｐｌｅｏｎｃｕＩｖｅｃ锄埘ｔＩｌｏ任幽昀璐－ＶｉｓｕａｌＵ叩ＤＣＬＣｕｎ圯ｆｉｔｔｉｎｇ０引言盘型凸轮机构可以实现多种复杂的运动，在各种机械，特别是自动机械中有着广泛应用。
机械制图凸轮设计 教学课件PPT凸轮轮廓设计
④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
（右）偏置直动尖顶从动件盘形凸轮绘制过程
（右）偏置直动滚子从动件盘形凸轮绘制过程
4)摆动尖顶推杆盘形凸轮机构
已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω，摆杆长度l以及摆
杆回转中心与凸轮回转中心的距离d，摆杆角位移方程， 设计该凸轮轮廓曲线。
4’ 3’ 2’ 1’
12 3 4
2)对心直动滚子推杆盘形凸轮
已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω
和从动件的运动规律，设计该凸轮 轮廓曲线。
8’ 7’ 5’ 3’ 1’
1 3 5 78
9’ 11’ 12’
13’ 14’
9 11 13 15
理论轮廓
-ω
ω
作者：潘存云教授
设计：潘存云
设计步骤小结：
实际轮廓
①②选反比向例 等尺 分μ各l运作动基角圆。r0原。则是：陡密缓疏。
一、凸轮廓线设计方法的基本原理
反转原理：
给整个凸轮机构施以-ω时，不影响各构件之间
的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合
运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。
-ω 1
依据此原理可以用几何作图的方法 3’
设计凸轮的轮廓曲线，
2’
2
1’
ω 1 2 作者：潘存云教授
O
33
设计：潘存云
二、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
5’ 6’
7’
8’ 5 67 8
d A8
A7
A
l B’1 B B1
r0 ω
A1-ω
φ1
B’2 B’3φ2
A2
B2 B3
B’φ4 3
120°B4
A3
φ7
B89作0B者°7：潘B6存0云6 教°授设B计5：潘存云
设计盘形凸轮的轮廓时常用的方法
设计盘形凸轮的轮廓时常用的方法设计盘形凸轮的轮廓时常用的方法可以说是机械工程设计中非常重要的一环。
盘形凸轮是一种机械传动装置，通过其轮廓形状的设计，可以实现不同的轴向位移或转矩传递。
在实际工程设计中，常用的方法有很多种，包括基本轮廓设计、轮廓修正、尺寸计算等。
在本文中，我将简要介绍一些设计盘形凸轮的轮廓时常用的方法，并共享一些个人观点和理解。
一、基本轮廓设计1. 根据运动要求：设计盘形凸轮的首要任务是要根据运动规律和要求确定轮廓形状。
不同的运动要求可能会对轮廓形状有不同的要求，比如有些情况需要正弧，有些情况需要余弦曲线。
在设计之初需要首先明确轮廓的基本形状。
2. 考虑受力情况：在确定基本轮廓形状之后，需要考虑受力情况，根据承受的载荷确定凸轮的弧形和高度的比例关系，以保证凸轮在工作时能够承受所需的载荷并保持安全。
二、轮廓修正1. 加工余量考虑：设计盘形凸轮的轮廓时，需要考虑到加工余量，尤其是在实际加工中难免会有一些误差，因此需要对轮廓进行适当的修正，以保证在加工后能够满足实际的使用要求。
2. 润滑和磨损：凸轮在工作时需要不断地与其他机械零部件接触，因此轮廓设计时需要考虑到润滑和磨损的情况，尽量减小接触面积，以降低摩擦，延长零部件的使用寿命。
三、尺寸计算1. 轴向位移和转矩传递计算：设计盘形凸轮的轮廓时需要考虑到其在工作时的轴向位移和转矩传递情况，通过相关的尺寸计算，可以确定每个点的坐标和曲线的方程，从而实现所需的运动规律。
2. 运动学分析：在进行尺寸计算时，还需要进行运动学分析，确定凸轮与从动件之间的相对运动情况，保证从动件能够按照设计要求作出相应的运动。
总结和回顾设计盘形凸轮的轮廓时常用的方法包括基本轮廓设计、轮廓修正和尺寸计算。
在实际设计中，需要根据具体的运动要求和受力情况进行综合考虑，保证设计的轮廓能够满足实际的使用要求。
还需要考虑加工余量、润滑和磨损情况，以及进行相关的尺寸计算和运动学分析。
移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的图解设计
在结构空间允许条件 下，可适当将基圆半径 取大些，以利于改善机 构的传力性能，减少磨 损和减少凸轮廓线的制 造误差。
4.凸轮机构的材料
凸轮机构工作时，往往承受动载荷的作用，同时 凸轮表面承受强烈磨损。因此，要求凸轮和滚子的工 作表面硬度高，具有良好的耐磨性，心部有良好的韧 性。当低速、轻载时，可以选用铸铁作为凸轮的材料。 中速、中载时可以选用优质碳素结构钢、合金钢作为 凸轮的材料,并经表面淬火或滲碳淬火，使硬度达到。 高速、重载凸轮可以用优质合金钢材料，并经表面淬 火或滲氮处理。
1、原料采购与监控
通过推广“公司+基地+农户”的产业化发展模式，将 产品的产、供、销链紧紧联系在一起，公司按照市场 的需要，与农民签订《种植/养殖收购合同》，由公 司给农民提供市场信息、资金、技术和良种等服务， 采用欧盟良好农业规范（GLOBALG.A.P）管理模式， 种植甜玉米、白萝卜、紫苏叶、苹果、马铃薯、胡萝 卜、地瓜、滑子蘑等，由于生产需求的不断扩大近几 年公司还建立了专门的蘑菇养殖基地。对于部分外购 的原料还有定性判定的农残检测仪进行监控。对于原 料的监控主要按照日本肯定列表制的条例要求进行控 制。同时日方每年对基地的水质、蘑菇培养基料、原 料在日本进行检测。
1.滚子半径的选择 2.凸轮机构的压力角 3.凸轮基圆半径的确定 凸轮机构的材料
1.滚子半径的选择
cmin min K
对于外凸的凸轮廓线 ：
minK cmin0
实际轮廓为光滑曲线
minK cmin0
实际廓线出现尖点
minK cmin0
实际轮廓相交而造成 从动件运动失真
对于内凹的凸轮廓线 ：
3.分别自基圆圆周向外量 取从动件位移线图中相 应的位移量 ；
盘形凸轮轮廓曲线的设计
课前提问: 1、等速运动规律
2、等加速运动规律
新授：
一、作图原理
反转法：在整个机构上加上一个反转的角速度，机构中的各件的相对运动不变，凸轮不动，从动件一方面绕圆心作–ω，另一方面在自己的导路中按预定的规律运动。
尖顶的轨迹就是凸轮的轮廓。
二、作图
1、尖顶对心移动从动件盘形凸轮
（1）、选取适当比例尺作位移线图和基圆
（2）、作位移线图和基圆取分点保持等分角度一致
（3）、沿导路方向量取各点的位移量
（4）、光滑连接各点，形成轮廓曲线
对心移动从动件盘形凸轮轮。
机电一体化工程毕业设计_盘形凸轮轮廓曲线的设计
本科生毕业设计（论文）（ 2015 届）学生姓名院（系）湖北理工学院独立本科段专业机电一体化工程学号导师论文题目盘形凸轮轮廓曲线的设计目录第1章绪论 (7)1.1 凸轮机构的概述 (7)1.2 研究背景 (7)1.3 研究内容和意义 (8)第2章从动件运动规律 (9)2.1 等速运动规律 (9)2.2 等加速等减速运动规律 (10)2.3 余弦加速度（简谐）运动规律 (12)第3章盘形凸轮机构的类型分析 (14)3.1 对凸轮的类型分析 (14)3.2.对从动件分析 (15)3.3 对运动形式的分析 (15)第4章盘形凸轮的设计方法 (18)4.1 盘形凸轮轮廓设计方法的确定 (18)4.2 盘形凸轮轮廓曲线的分析 (18)4.3 五种盘形凸轮机构的轮廓曲线 (22)第5章凸轮机构设计中应该注意的几个问题 (26)5.1 滚子半径的选择 (26)5.2 压力角的校验 (26)5.3 基圆半径对凸轮半径的影响 (28)5.4 凸轮机构的材料 (29)第6章前景展望 (30)致谢 (32)参考文献 (33)盘形凸轮轮廓曲线设计【摘要】盘形凸轮是具有曲线轮廓或沟槽的构件，当它运动时，通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触，使从动件获得预期的运动。
它由凸轮、从动件、机架组成。
由于盘形凸轮机构结构简单、紧凑，设计方便，只需设计适当的凸轮轮廓，便可以使从动件实现预期运动规律。
因此盘形凸轮机构广泛的应用于各种机械和自动控制装置中。
本设计是为了总结出盘形凸轮机构轨迹综合的理论基础，从而指导不同类型盘形凸轮机构的轮廓曲线设计；深入研究盘形凸轮机构轮廓曲线设计，从而指导实践。
改变以往单纯手工计算、手工绘图，减少了劳动力，提高了生产效率！而本盘形凸轮轮廓曲线的设计是为了提高盘形凸轮的运动精度，满足从动件的运动规律的情况下孕育而成的。
本文从章盘形凸轮轮廓曲线设计方案的确定为切入点，介绍各种盘形凸轮轮廓曲线设计的具体设计步骤，最后得出结论。
盘形凸轮轮廓曲线的画法 教案
对心尖顶凸轮机构凸轮机构的工作过程
教学过程及内容
反转法画凸轮的原理
对应转角的基圆向径上描点，光滑连接所描各点即得轮廓曲
一般长度比例为1mm/5mm或，前者用于较大凸轮，后者用于较小凸轮；角度比
长度比例与角度比例的大小无关。
（温馨提示：比例越大，作图越准确。
）
凸轮的位移曲线
教学过程及内容
远停程和近停程对应的凸轮轮廓半径不变；
从动件有位移则说明凸轮轮廓半径有变化；
要使轮廓半径发生变化，在取各点时就应延长各相反方向基圆半径的基础上加上各段对应位移。
对心滚子移动从动件盘形凸轮
第三关：拓展训练，闯过此关的学生再加
项目条件：选择有较高难度的偏置尖顶（或偏置滚子）移动从动件盘形凸轮的画法作为拓展训练事体，学生只要做其中一个，总分即为120
拓展试题：一偏置尖顶（或偏置滚子）移动从动件盘形凸轮机构，凸轮的基圆半径
偏置尖顶移动从动件盘形凸轮
九、板书设计
十、座位编排
十、教学后记
1、从作业情况看，学生的自学能力较强，因第十题为“摆动滚子从动件盘形凸轮的绘制”，0832班有5人没有做对该题，0835班有3人，原因是学生对此类型凸轮机构的理解还欠缺，以及在课堂上没有接触过这种类型的作图。
2、附近农村学生做的几种移动从动件盘形凸轮机构的模型能正常工作，制作效果好。
附件1 学生自评用表
附件2 作品展示顺序表。
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基于Ｉ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｏ ｒ ２ ０ ０ ９ 的盘形凸轮轮廓设计
冯 光 林 ， 曾宪 荣
（ ） 顺德职业技术学院 机电工程系 ， 广东 佛山 ５ ２ ８ ３ ３ ３ 摘要 ： 以直动从动件盘形凸轮机构为例 ， 介绍 了 在 Ｉ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｏ ｒ ２ ０ ０ ９运动仿真平台下快速进行盘形凸轮轮廓参 数化设计并生成凸轮实体的 方 法 。 在 产 品 设 计 和 机 械 基 础 课 程 教 学 中 运 用 Ｉ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｏ ｒ ２ ０ ０ ９ 的 运 动 仿 真 功 能， 可使产品设计效率和课程教学效果明显提高 。 关键词 ： Ｉ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｏ ｒ ２ ０ ０ ９； 凸轮机构 ； 运动仿真 ； 轮廓设计 中图分类号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９∶ＴＨ １ ３ ２ ． ４ ７ 文献标识码 ：Ａ
第 ６期（ 总第 ห้องสมุดไป่ตู้ ７ ５期） ２ ０ １ ２年１ ２月
机 械 工 程 与 自 动 化 ＭＥ ＣＨＡＮ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｅ ＮＧ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ ＮＧ ＆ ＡＵＴ ＯＭＡ Ｔ Ｉ ＯＮ
Ｎ ｏ ． ６ Ｄ ｅ ｃ ．
（ ） 文章编号 ： １ ６ ７ ２ ４ １ ３ ２ ０ １ ２ ０ ６ ０ ２ ９ ３ －６ －０ －０
ｈ ｈ ｈ ） － ｃ ｏ ｓ １－ｃ ｏ ｓ １ θ＝ （ θ）。 …………… （ ２ ２ ２ 其中 ： ｈ 为推杆的最大位移 ； θ 为控杆运动曲线自变量 。 设δ 为凸轮转角 ， θ 与δ 的关系为 ： ｓ ＝
； 修回日期 ：２ 收稿日期 ：２ ０ １ ２ ５ ２ ０ １ ２ ６ １ －０ －０ －０ －２
π ） ２ θ＝ δ 。 …………………………………… （ δ ０ 其中 ： δ ０ 为半程凸轮转角 。 ） ） 将式 （ 代入式 （ 并求导 ， 得推杆的位移 、 速度和 ２ １ 加速度为 ： ｈ π ） 烄 （ ｓ ＝ ［ １－ｃ ｏ ｓ δ］ ２ δ ０ －π ｈ ω （ π ） ｖ＝ ｓ ｉ ｎ δ） 。 …………………… （ ３ 烅 ２ δ δ ０ ０ ２ ２ －π ｈ ω π ） （ ａ＝ ｃ ｏ ｓ δ ２ ２ δ ０ δ ０ 烆 推程位 移 、 速 度、 加 速 度 如 图 １ 所 示， 回 程 时 把ｓ ” “ ” ， ： 中“ 改为 即回程时位移为 － ＋ ｈ［ π ） （ ） ｓ ＝ １＋ｃ ｏ ｓ ４ δ ］。 ……………………… （ ２ δ ０ 因为 ａ 为余弦变化 ， 故称为余弦加速度运动 ， 在两 。 端 ａ 有突变 （ 变化量为有限值 ， 故有柔性冲击 ） １． ２ 凸轮 基 圆半径确定 以偏心机构为 例 ， 如 图 ２ 所 示， 其 Ｐ 点（ 瞬 心） 速 ： 度ｖ 为 Ｐ ｄ ｓ ｄ ｓ ｄ ｓ δ ｄ ） ｖ Ｐ＝ ＝ · ＝ ω 。 ……… （ ５ ω×Ｏ Ｐ＝ ｄ ｔ ｄ ｔ ｄ δ ｄ δ 凸轮基圆半径ｒ ０ 为： ／ ｄ ｓ ｄ ｅ ） δ ２ （ 。 ……………… （ ） ｒ － ｓ ２＋ ｅ ６ ０＝ ｔ ａ ｎ α 其中 ： ｅ 为 偏 心 距。 图 ２ 中， ｎ－ｎ 为 接 触 α 为压力 角 ； 点公法线 ， Ｐ 点为接 触 点 公 法 线 与 凸 轮 轴 线 水 平 线 之 ， 交点 （ 瞬心 ） ｓ ０ 为推杆初始位移 。 压力角α 增大 ； ｒ ｒ α 变大时 ， ０ 变小时 ， ０ 减小 。 当α ］ （ ） ， 。 ： 取［ 极限压力角 时 最小 故有 ｒ α ０ ／ ｄ ｓ ｄ ｅ δ ２ ２ （ ） 。 ……………… （ ） ｒ － ｓ ＋ ｅ ７ ０≥ ［ ｔ ａ ｎ α］
槡
槡
， 男 ， 江苏常州人 ， 讲师 ， 硕士 ， 主要从事机械设计的教学与研究工作 。 作者简介 ： 冯光林 （ １ ９ ６ ４ －）
·３ ０·
机 械 工 程 与 自 动 化 ２ ０ １ ２ 年第 ６ 期
） ， 式（ 中， 当偏心距ｅ 和瞬心 Ｐ 点在同侧时取 “ ７ －” 。取“ 异侧时取 “ 号时 ， 压力角α 比 对 心 ＋” －” ｔ ａ ｎ α 小， 机构的α 小 ， 对传动有利 ， 用于推程 ； 取“ 时， 压力角α ＋” 。 比对心机构的α 大 ， 故用于回程 （ 力锁合 ）
０ 引言 盘形凸轮由 于 其 形 状 简 单 ， 应 用 极 为 广 泛。传 统 凸轮轮廓曲线的设计 方 法 费 时 耗 力 ， 其设计效率往往 产 不尽如人意 。 在制造 业 信 息 化 迅 猛 发 展 的 背 景 下 ， 品设计领域从早期运用计算机绘图到三维设计再到今 天的结合数字样机实现设计信息化 。 本文以直动滚子 介绍了在 Ｉ 推杆盘形凸轮机构为例 ， ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｏ ｒ ２ ０ ０ ９ 运动 ， 。 仿真平台下 盘形凸轮轮廓的参数化设计方法 １ 盘形凸轮的参数化设计 常用图解法 、 解析法设计凸轮轮廓曲线 。 图解法由 方便 ， 因此在设计早期应用较为广泛 ， 采用 于绘制简单 、 反转图解法 绘 制 凸 轮 轮 廓 曲 线 时 ， 由于是手工绘制凸 其精度受到位移曲线 、 制图工具 、 人为因素等影响 ， 轮， 即使借助于绘图软件 ， 由于是基于普通原理 ， 其实际操 。 作也很困难麻烦 而采用解析法设计凸轮轮廓曲线就 计算出凸轮轮廓上 是建立凸轮轮廓曲线的数学方程式 ， 各点的准确坐标值 ， 据此对凸轮进行数控加工和检验 。 １． １ 解 析 法设计 凸轮轮廓曲线 采用解析法设计 凸 轮 轮 廓 ， 就是根据工作要求合 按照具体要求及结构所 理地选择从动件的运 动 规 律 ， 允许的空间 ， 逐 步 确 定 凸 轮 的 基 圆 半 径ｒ 绘制凸轮 ０， 。 的轮廓曲线 本文实例中的盘 形 凸 轮 机 构 运 动 要 求 如 下 ： 设计 一滚子直动推杆盘 形 凸 轮 机 构 ， 凸轮以等角速度ω 逆 凸轮转动一周 ， 推杆实现简谐运动 。 由 时针方向转动 ， 于正 、 余弦函数互为导数 ， 因此位移 、 速度 、 加速度均为 连续函数 。 推杆的位移为 ：