机械原理课程设计凸轮机构

机械原理与设计之凸轮机构概述摘要本文介绍了机械原理与设计中的凸轮机构。

凸轮机构是一种常用于工程和机械设计中的传动机构，能够将旋转运动转化为直线运动。

本文将详细介绍凸轮机构的基本原理、构造和应用领域，并讨论凸轮机构的设计要点和优缺点。

引言凸轮机构是一种基于凸轮的传动机构，其通过凸轮与从动件之间的接触，将旋转运动转化为直线运动。

凸轮机构广泛应用于机械制造领域和工程设计中，例如发动机、工具机和自动化装置等。

熟悉凸轮机构的工作原理和设计方法对于机械工程师和设计师来说至关重要。

一、凸轮机构的基本原理凸轮机构的基本原理是利用凸轮的几何形状，通过其与从动件的接触来实现运动转换。

凸轮通常是一个圆柱体，其几何形状决定了从动件的运动规律。

当凸轮旋转时，凸轮上的凸起与从动件相互作用，驱动从动件做直线运动。

凸轮的几何形状可以根据特定的运动要求进行设计和调整。

二、凸轮机构的构造凸轮机构由凸轮、从动件和传动组成。

凸轮是凸轮机构的核心部件，其几何形状决定了从动件的运动规律。

从动件与凸轮相互作用，通过凸轮的旋转实现直线运动。

传动装置用于传递动力和控制凸轮的旋转。

凸轮机构的构造可以基于具体的应用需求进行设计和调整。

凸轮机构广泛应用于许多机械设备和自动化系统中。

它们常见的应用领域包括： - 发动机：凸轮机构用于控制气门的开启和关闭，调节进气和排气过程； - 工具机：凸轮机构用于控制工具的运动，例如车床的进给机构和转塔机床的换刀装置； - 自动化装置：凸轮机构用于实现复杂的运动路径和动作，例如自动化流水线和机器人系统。

四、凸轮机构的设计要点设计凸轮机构时，需要考虑以下要点： 1. 凸轮的几何形状：凸轮的形状应根据需要的从动件运动规律进行设计。

2. 从动件的类型：根据不同的运动要求，选择合适的从动件类型，如销轴、滑块或摇杆等。

3. 传动装置：选择合适的传动装置，以传递动力和控制凸轮的旋转。

4. 动力和扭矩：确定凸轮机构所需的动力和扭矩，以确保正常运行。

凸轮机构的设计一、简介凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。

凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。

与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。

凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。

因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。

凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置。

凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。

二、凸轮机构的工作原理由凸轮的回转运动或往复运动推动从动件作规定往复移动或摆动的机构。

凸轮具有曲线轮廓或凹槽，有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等，其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线，因而属于空间凸轮。

从动件与凸轮作点接触或线接触，有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。

尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。

为了使从动件与凸轮始终保持接触，可采用弹簧或施加重力。

具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的一种。

一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。

多数凸轮是单自由度的，但也有双自由度的劈锥凸轮。

凸轮机构结构紧凑，最适用于要求从动件作间歇运动的场合。

它与液压和气动的类似机构比较，运动可靠，因此在自动机床、内燃机、印刷机和纺织机中得到广泛应用。

但凸轮机构易磨损，有噪声，高速凸轮的设计比较复杂，制造要求较高。

一、工作过程和参数在凸轮机构中最常见的运动形式为凸轮机构作等速回转运动，从动件往复移动。

以图6-8为例（对心外轮廓盘形凸轮机构）。

首先介绍一下本图中各构件的名称。

1，运动分析：停CA4ϕ2、参数①推程（升程）-- 从动件自最低位置升到最高位置的过程 ②推程角（升程角）--推动从动件实现推程时的凸轮转角（ϕ1） ③回程 -- 从动件自最高位置升到最低位置的过程 ④回程角 --从动件从最高位置回到最低位置时的 凸轮转角（ϕ3）⑤远停角（远休止角）从动件在最高位置停止不动，与此对应的凸轮转角。

机械原理课程设计目录1.设计题目及要求--------------------------------------------------------------------P32.设计目的------------------------------------------------------------------------------P33.设计过程与思路----------------------------------------------------------------------P44.从动件运动规律设计--------------------------------------------------------------P55.凸轮基本尺寸设计-------------------------------------------------------------------P86.凸轮廓线设计------------------------------------------------------------------------P97.校核压力角和凸轮廓线是否出现运动失真现象------------------------P108.改进设计------------------------------------------------------------------------------P119.绘制机构工作图-------------------------------------------------------------------P1110.结束语--------------------------------------------------------------------------------P12 附录及参考文献：机械原理课本机械原理课程ppt，pdf1. 设计题目及要求某技术人员欲设计一台打包机，其推送包装物品的机构如图所示。

机械原理课程教案一凸轮机构及其设计一、教学目标及基本要求1了解凸轮机构的基本结构特点、类型及应用，学会根据工作要求和使用场合选择凸轮机构。

2.了解凸轮机构的设计过程，对凸轮机构的运动学、动力学参数有明确的概念。

3.掌握从动件常用运动规律的特点及适用场合，了解不同运动规律位移曲线的拼接原则与方法。

4.掌握凸轮机构基本尺寸设计的原则，学会根据这些原则确定移动滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径、滚子半径和偏置方向，摆动从动件盘形凸轮机构的摆杆长、中心距以及移动平底从动件平底宽度。

5.熟练掌握应用反转法原理设计平面凸轮廓线，学会凸轮机构的计算机辅助设计方法。

二、教学内容及学时分配第一节概述第二节凸轮机构基本运动参数设计第三节凸轮机构基本尺寸设计（第一、二、三节共2学时）第四节凸轮轮廓曲线设计（15学时）第五节凸轮机构从动件设计（1学时）第六节凸轮机构的计算机辅助设计（0.5学时）三、教学内容的重点和难点重点：1.凸轮机构的型式选择。

2.从动件运动规律的选择及设计。

3.盘形凸轮机构基本尺寸的设计，凸轮轮廓曲线设计的图解法和解析法。

4.从动件的设计，包括高副元素形状选择，滚子半径和平底宽度的确定。

难点：凸轮轮廓曲线设计的图解法四、教学内容的深化与拓宽空间凸轮机构与高速凸轮机构简介。

五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。

在教学过程中应强调凸轮机构的运动学参数与结构参数的概念及其选用设计；应用反转法原理进行凸轮轮廓曲线的图解法设计时凸轮转角的分度，要注意从动件反转方向；正确确定偏置移动从动件凸轮机构在反转过程中从动件所依次占据的位置线；滚子从动件凸轮机构理论轮廓曲线与实际轮廓曲线的联系和区别等。

要注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。

六、主要参考书目1黄茂林，秦伟主编.机械原理.北京：机械工业出版社,2010 2申永胜主编.机械原理教程（第2版）.北京：清华大学出版社,20053孙桓，陈作模、葛文杰主编.机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，20064石永刚，徐振华.凸轮机构设计.上海：上海科学技术出版社，1995七、相关的实践性环节凸轮机构运动参数测试实验。

机械原理课程教案—凸轮机构及其设计一、教学目标1. 让学生了解凸轮机构的定义、分类和应用。

2. 使学生掌握凸轮的轮廓曲线设计方法。

3. 培养学生分析、解决凸轮机构实际问题的能力。

二、教学内容1. 凸轮机构的定义及分类1.1 凸轮机构的组成1.2 凸轮机构的分类1.3 凸轮机构的应用2. 凸轮的轮廓曲线2.1 凸轮的轮廓曲线类型2.2 基圆、止点圆和顶点圆的概念2.3 凸轮轮廓曲线的设计方法3. 凸轮机构的设计步骤3.1 确定凸轮的类型和参数3.2 选择合适的凸轮材料3.3 设计凸轮的轮廓曲线3.4 计算凸轮的强度和寿命4. 凸轮机构的实际应用案例分析三、教学方法1. 采用讲授法，讲解凸轮机构的定义、分类和应用。

2. 利用多媒体演示法，展示凸轮机构的运动原理和设计方法。

3. 案例分析法，分析实际应用中的凸轮机构设计。

四、教学准备1. 教案、教材、多媒体课件。

2. 凸轮模型或图片。

五、教学过程1. 导入：简要介绍凸轮机构的定义和应用，激发学生的学习兴趣。

2. 讲解：详细讲解凸轮机构的分类、凸轮的轮廓曲线设计方法。

3. 演示：利用多媒体展示凸轮机构的运动原理和设计方法。

4. 实践：让学生分组讨论，分析实际应用中的凸轮机构设计案例。

6. 作业：布置相关练习题，巩固所学知识。

六、教学评估1. 课堂问答：通过提问方式检查学生对凸轮机构基本概念的理解。

2. 练习题：布置针对性的练习题，巩固学生对凸轮轮廓曲线设计和凸轮机构设计步骤的掌握。

3. 案例分析报告：评估学生对实际应用案例分析的能力，检查学生能否将理论知识运用到实际问题中。

七、拓展学习1. 介绍其他类型的凸轮机构，如摆动凸轮、复合凸轮等。

2. 探讨凸轮机构在现代机械设计中的应用和发展趋势。

八、课后作业1. 复习本节课的内容，重点掌握凸轮机构的分类、凸轮轮廓曲线的设计方法及设计步骤。

2. 分析课后练习题，加深对凸轮机构及其设计的理解。

九、课程回顾与展望2. 展望下一节课的内容，让学生对后续学习有所期待。

机械原理大作业凸轮机构设计一、凸轮机构概述凸轮机构是一种常见的传动机构，它通过凸轮的旋转运动，带动相应零件做直线或曲线运动。

凸轮机构具有结构简单、运动平稳、传递力矩大等优点，在各种机械设备中得到广泛应用。

二、凸轮基本结构1. 凸轮凸轮是凸起的圆柱体，通常安装在主轴上。

其表面通常为圆弧形或其他曲线形状，以便实现所需的运动规律。

2. 跟随件跟随件是与凸轮配合的零件，它们通过接触面与凸轮相互作用，并沿着规定的路径做直线或曲线运动。

跟随件可以是滑块、滚子、摇臂等。

3. 连杆连杆连接跟随件和被驱动部件，将跟随件的运动转化为被驱动部件所需的运动。

连杆可以是直杆、摇杆等。

三、凸轮机构设计要点1. 几何参数设计设计时需要确定凸轮半径、角度和曲率半径等参数，这些参数的选择将直接影响凸轮机构的运动规律和性能。

2. 运动规律设计根据被驱动部件的运动要求，选择合适的凸轮曲线形状，以实现所需的运动规律。

3. 稳定性设计在设计凸轮机构时，需要考虑其稳定性。

例如，在高速旋转时，可能会发生跟随件脱离凸轮或者产生振动等问题，因此需要采取相应措施提高稳定性。

4. 材料和制造工艺设计在材料和制造工艺方面，需要考虑凸轮机构所承受的载荷和工作环境等因素，选择合适的材料和制造工艺。

四、几种常见凸轮机构及其应用1. 摇臂式凸轮机构摇臂式凸轮机构由摇臂、连杆和被驱动部件组成。

它通常用于实现直线运动或旋转运动，并且具有结构简单、运动平稳等优点。

摇臂式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如发动机气门控制系统、纺织设备等。

2. 滑块式凸轮机构滑块式凸轮机构由凸轮、滑块、连杆和被驱动部件组成。

它通常用于实现直线运动，并且具有结构简单、运动平稳等优点。

滑块式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如冲压设备、印刷设备等。

3. 滚子式凸轮机构滚子式凸轮机构由凸轮、滚子、连杆和被驱动部件组成。

它通常用于实现圆弧形运动，并且具有运动平稳、传递力矩大等优点。

滚子式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机气门控制系统等。

机械原理课程设计-牛头刨床凸轮机构
牛头刨床凸轮机构是一种被广泛应用在机械加工中的机构。

它具有较高的效率，能够提供精确而又质量高的加工结果。

牛头刨床凸轮机构由三部分组成：刨床、刀具和传动机构。

刨床主要由主轴、轴类、滑块、变位器杆和机座等组成，其动作是：主轴通过电机传动，带动滑块、变位器杆和刀具同步运动，使加工物把后刀具推向前刀具，达到切削加工的目的。

要保证牛头刨床凸轮机构的良好运行，首先要正确的校正凸轮的定位。

精确的定位可以有效的提高机构的定位精度，从而保证工件的加工精度。

其次，要检查机构的传动装置和同步转向机构的运行状况，排除可能存在的故障。

最后，要定期检查加工质量，以确保良好的加工质量。

此外，在运行牛头刨床凸轮机构时，也需要遵守特定的安全操作规则，并且有一定的操作技巧，以避免出现事故。

出现危险时，需及时警醒，并采取有效的措施，以确保机构的安全运行。

牛头刨床凸轮机构是用于金属加工的一种高效率、高精度的机构，而且在机械加工中应用十分广泛。

当正确、安全地使用时，机构可获得较高的加工效果，同时也可以减少损失。

因此，使用该机构时应非常重视安全，并且要充分了解机构特性，以获得最佳的加工效果。

目录（一）机械原理课程设计的目的和任务 (2)（二）从动件（摆杆）及滚子尺寸的确定 (4)（三） .............................. 原始数据分析5（四） ............. 摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程6（五） ................................ 程序方框图8（六） .............................. 计算机源程序9（七） ....................... 程序计算结果及其分析14（八） .......................... 凸轮机构示意简图16（九） .................................. 心得体会16（十）参考书籍 (18)（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、摆动从动件杆盘型凸轮机构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确定合适摆杆长度②合理选择滚子半径rr③选择适当比例，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：1、尖底（滚子）摆动从动件盘形凸轮机构压力角：临f[acos*M）—I]tan:asin伴°十屮）在推程中，当主从动件角速度方向不同时取“-”号，相同时取“ +” 号。

全面探究凸轮机构设计原理及方法凸轮机构是一种常用的机械传动装置，通过凸轮和摆杆的配合组成，具有可逆性、可编程性和高精度的特点。

本文将从设计原理、设计方法和优化策略三个方面探究凸轮机构设计的要点。

一、设计原理
凸轮机构的设计原理是在摆杆与凸轮配合时，摆杆可以沿凸轮轮廓实现规定的运动规律，如直线运动、往返运动和旋转运动等。

凸轮可以根据运动轨迹、运动频率和运动速度等要求，通过凸轮轮廓的设计来完成。

凸轮轮廓的设计包括了初步设计、动力学分析、运动规划等步骤。

二、设计方法
凸轮机构的设计方法包括手工绘图及设计软件辅助。

手工绘图是传统的凸轮轮廓设计方法，适用于简单的凸轮机构，如往复式转动机构、转动转动机构等；而对于复杂的凸轮机构，可以利用计算机辅助设计软件，如ProEngineer、CATIA、AutoCAD等，进行三维建模、运动模拟和优化设计。

此外，对于凸轮机构的设计还需要考虑到强度计算、可靠性分析等相关问题。

三、优化策略
凸轮机构的设计优化策略主要包括凸轮轮廓的形状优化、摆杆的长度优化和机构传动效率的优化等。

凸轮轮廓的形状优化通常是通过
Cycloid、Involute、Bezier等曲线的拟合来实现；摆杆的长度优化可以通过数学模型来建立，利用遗传算法、粒子群算法等优化算法进行
求解；传动效率的优化可以通过轮廓优化、材料优化、润滑优化等途
径来进行。

凸轮机构的设计是机械工业中非常重要的一环，它涉及到运动学、动力学、力学等多个学科的知识，需要学习者在多方面进行深入研究
和实践。

通过对凸轮机构的深入探究，我们可以更好地理解机械原理
的精髓，提高机械设计的水平和能力。

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r为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r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。