机械原理大作业3凸轮结构设计说明

机械原理大作业凸轮设计本文档旨在介绍《机械原理大作业凸轮设计》的背景和目的。

凸轮设计在机械工程中具有重要性和挑战，因此本文档将探讨凸轮设计的原理和方法，并提供相应的示例和解释。

本文档包括以下内容：凸轮设计的背景和意义凸轮设计的原理和方法凸轮设计的实例和案例分析结论和建议每一部分将详细阐述相关的知识和技术，旨在帮助读者理解和应用凸轮设计的原理及方法。

请继续阅读以下各章节，以便全面了解凸轮设计的重要性和实践应用。

凸轮的定义和作用凸轮是一种机械元件，具有特殊形状的轮缘。

它主要用于传递运动和改变运动方向。

凸轮通常与其他机械部件，如凸轮轴和凸轮销，一起使用，以实现特定的工作任务。

凸轮的重要性和应用凸轮在机械原理中具有重要的作用。

它被广泛应用于不同的机械系统中。

首先，凸轮在传输运动方面非常重要。

通过凸轮的特殊形状，它可以转换来自动力源的旋转运动为直线或曲线的机械运动。

这使得凸轮能够将动力传递给其他部件，实现机械装置的工作。

其次，凸轮还能够改变运动方向。

通过将凸轮与其他机械部件连接，如齿轮或连杆，可以改变运动的方向和速度。

这使得凸轮在不同机械系统中能够实现不同的功能，例如提供机械装置的正向和反向运动。

最后，凸轮还可以用于执行特定的运动模式。

通过调整凸轮的形状和轮缘的位置，可以实现不同的运动曲线和运动模式。

这为机械系统的设计师提供了更大的灵活性，以满足特定的工作要求。

总之，凸轮在机械原理中起着关键的作用。

它通过传输运动和改变运动方向，为不同机械系统的功能实现提供支持。

凸轮的设计和应用需要充分考虑机械装置的工作需求和运动特性，以确保凸轮的有效性和可靠性。

本文介绍凸轮设计的基本原则，包括凸轮外形的选择和凸轮参数的确定。

我们将讨论凸轮的轮廓曲线以及与其相关的几何特征。

此外，我们还将介绍凸轮的运动学和动力学分析，以及对凸轮进行性能评估和优化的方法。

本文以一个具体案例为例，详细介绍凸轮设计的过程。

通过该案例研究，读者可以了解凸轮设计的步骤和方法，以及可能遇到的问题和解决方案。

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。

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、内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，其内包络线为实际廓线。

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加速度线图——位移对时间的二次导数 统称从动件运动线图 度量基准（在理论廓线上）1）从动件位移S ：推程、回程均从最低位置度量。

2）凸轮转角δ：从行程开始对应的向径度量（以O 为圆心，O 至行程起始点为半径作弧与导路中心线相交得P 点，∠POX=δ）。

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：从动件运动状态凸轮运动凸轮转过的角度ϕ升AB1停BCϕ22ϕ3降CD3ϕ停CA42、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。

第六讲凸轮机构及其设计（一）凸机构的用和分一、凸机构1．成：凸，推杆，机架。

2．点：只要合适地出凸的廓曲，就可以使推杆获取各种期的运律，而且机构凑。

缺点：凸廓与推杆之点、接触，易磨，所以凸机构多用在力不大的合。

二、凸机构的分1．按凸的形状分：形凸柱凸2．按推杆的形状分尖推杆：构，能与复的凸廓保持接触，任意期运。

易遭磨，只适用于作用力不大和速度低的合子推杆：摩擦力小，承力大，可用于大的力。

不能够与凹槽的凸廓保持接触。

平底推杆：不考摩擦，凸推杆的作用力与从件平底垂直，受力平；易形成油膜，滑好；效率高。

不能够与凹槽的凸廓保持接触。

3．按从件的运形式分（1）往来直运：直推杆，又有心和独爱式两种。

（ 2）往来运：推杆，也有心和独爱式两种。

4．依照凸与推杆接触方法不同样分：（1）力封的凸机构：通其他外力（如重力，性力）使推杆始与凸保持接触，（ 2）几何形状封的凸机构：利用凸或推杆的特别几何构使凸与推杆始保持接触。

①等凸机构②等径凸机构③共凸（二）推杆的运动规律一、基本名：以凸的回心O 心，以凸的最小半径r0半径所作的称凸的基，r 0称基半径。

推程：当凸以角速度，推杆被推到距凸中心最的地址的程称推程。

推杆上升的最大距离称推杆的行程，相的凸角称推程运角。

回程：推杆由最位置回到初步地址的程称回程，的凸角称回程运角。

休止：推杆于静止不的段。

推杆在最静止不，的凸角称休止角；推杆在近来静止不，的凸角称近休止角二、推杆常用的运律1．性冲：推杆在运开始和止，速度突，加速度在理大将出瞬的无大，致使推杆生特别大的性力，所以使凸碰到极大冲，种冲叫性冲。

2.柔性冲：加速度有突，所以推杆的性力也将有突，不一突有限，所以引起有限冲，叫柔性冲。

3.掌握等速运律和等加速等减速运律的推程的速度、位移、加速度的方程：推杆运律——推杆在推程或回程，其位移s、速度 v 和加速度 a 随t 化的律。

3.1 多式运律：一般表示：s = C0+ C1δ+ C2δ2+⋯ + C nδn（ 1）一次多式运律（等速运律）δδν推程：s=hδ/ δ0v = hω/δ0δa =0δ/ωh＋∞δ－∞图7-7回程： s=h(1- δ / δˊ )v=- hδ ˊ0ω/图示为其推程运动线图。

一、 设计题目：27题如图所示直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见下表，据此设计该凸轮机构。

二、 凸轮推杆升程、回程运动方程和位移、速度、加速度线图对于不同运动规律的凸轮结构，其上升与下降的方式不一，但遵循同样的运动顺序：上升、远休止点恒定、下降、近休止点恒定。

因此设计它仅需确定这四个阶段的角度与位置即可。

1、对于凸轮的升程的运动方程如下所示：12[sin()]2s h ϕπϕφπφ=-12[1cos()]h v ωπϕφφ=- 21222sin()h a πωπϕφφ=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（°） 130 150正弦加速度30100余弦加速度6030802、对于凸轮的回程运动方程如下所示：01{1cos[()]}2s h s πϕφφφ=+-+1011sin[()]s h v πωπϕφφφφ=--+2210121cos[()]2s h a πωπϕφφφφ=--+3、推杆位移线图（横坐标凸轮转过角度，单位：°；纵坐标推杆位移，单位：mm ）4、推杆速度线图（横坐标图轮转过角度，单位°；纵坐标为推杆速度，单位mm/s)5、推杆加速度线图（横坐标为凸轮转过角度，单位：°；纵坐标为推杆加速度，单位：mm/s^2）三、 凸轮机构的ds sd ϕ-线图，凸轮的基圆半径和偏距1、根据ds s d ϕ-线图得无偏心距时最小基圆半径0116r =。

具体作图过程见下页。

2、查阅相关文献，知直动从动件盘形凸轮最小基圆半径求解公式为：00022(arctan)tan tan h r πππφαφα=-经计算得：0116.7835r =四、 滚子半径的确定及凸轮理论廓线和实际廓线的绘制查阅有关文献，得知在有偏置机构的凸轮最小基圆半径求解公式为 最小基圆半径：02cos p r r α=其对应的偏心距：0tan 2r e α=计算得：67.55p r =；33.78e =。

凸轮设计说明书一、概述凸轮是机械传动系统中常用的元件，它通过不规则的形状来控制运动部件的运动轨迹和工作节奏。

凸轮设计的合理与否直接影响到机器的运行效率和性能稳定性。

本文将详细介绍凸轮的设计原理以及相关计算方法，旨在帮助工程师在机械设计中获得更好的凸轮性能。

二、凸轮的基本原理1. 运动行程要求：首先需要确定被控运动部件（如气门、活塞等）的运动行程要求，包括最大行程、最小行程以及行程的速度变化等。

这将直接影响凸轮的设计参数。

2. 运动类型选择：凸轮的设计需根据运动部件的性质选择合适的运动类型，如简谐运动或非简谐运动。

简谐运动是指在行程内运动部件速度恒定或变化规律简单等特点；非简谐运动则是指速度变化复杂或不规律的运动。

根据运动类型的选择，设计凸轮的形状和旋转角度。

3. 凸轮参数计算：根据凸轮的设计需求以及所需运动部件的行程要求，可以通过计算得到凸轮的几何参数。

这些参数包括凸轮半径、凸轮高度、凸轮底部半径等。

根据这些参数，可以绘制凸轮的剖面图，进一步验证设计的可行性。

三、凸轮的设计流程1. 确定运动要求：根据机械系统的运动要求确定被控运动部件的运动方式和行程要求。

2. 选择运动类型：根据运动要求和运动部件的性质选择合适的运动类型。

3. 计算凸轮参数：根据运动要求和所选择的运动类型，计算凸轮的几何参数。

4. 绘制凸轮图：根据计算得到的凸轮参数，利用CAD软件绘制凸轮的剖面图。

5. 验证设计：通过模拟分析或物理实验验证凸轮设计的合理性和可行性，如果需要，可以对设计进行修正和调整。

四、凸轮设计注意事项1. 凸轮的形状应尽可能简单，以便于加工和装配。

2. 凸轮的表面应经过精密处理，以减小摩擦阻力并延长使用寿命。

3. 凸轮的安装位置应合理，以保证凸轮与运动部件的配合精度。

4. 在设计凸轮时应充分考虑材料的强度和耐磨性，以满足长时间的高速运动。

五、结论凸轮的设计是机械传动系统中的重要环节，合理的凸轮设计能够提高机器的工作效率和性能稳定性。

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。

机械原理大作业凸轮
机械原理大作业，凸轮。

凸轮是机械传动中常用的一种机构，它通过不规则形状的轮廓
来实现对运动部件的控制。

在机械原理中，凸轮通常被用于将旋转
运动转化为直线运动，或者实现复杂的运动轨迹控制。

本文将对凸
轮的结构、工作原理以及应用进行介绍。

首先，凸轮的结构可以分为凸轮轴、凸轮轮廓和凸轮座三个部分。

凸轮轴是凸轮的主体，它通常由钢材或铸铁制成，具有一定的
硬度和强度。

凸轮轮廓是凸轮的关键部分，它的形状决定了凸轮的
运动规律。

凸轮座则是凸轮的支撑部分，用于将凸轮固定在机器上。

这三个部分共同构成了凸轮的基本结构。

其次，凸轮的工作原理是利用凸轮轮廓的不规则形状来控制运
动部件的运动。

当凸轮轴旋转时，凸轮轮廓会推动凸轮座上的运动
部件，使其产生直线运动或者复杂的运动轨迹。

通过合理设计凸轮
轮廓的形状，可以实现各种不同的运动控制效果。

最后，凸轮在机械传动中有着广泛的应用。

它常常被用于发动
机的气门控制系统中，通过凸轮的旋转来控制气门的开闭，从而实现发动机的正常工作。

此外，凸轮还被应用于纺织机械、冲压机械等领域，用于控制各种不同的运动部件。

综上所述，凸轮作为机械传动中常用的机构，具有结构简单、工作可靠、应用广泛的特点。

通过合理设计凸轮的结构和轮廓，可以实现对运动部件的精确控制，从而实现各种不同的机械运动。

在未来的机械设计中，凸轮仍然会发挥重要的作用，为各种机械设备的运动控制提供可靠的解决方案。

机械原理课程设计说明书-偏置直动滚子盘形凸轮设计一、设计目的本次课程设计旨在通过实际设计偏置直动滚子盘形凸轮的过程，巩固学生对机械原理知识的掌握和理解，同时培养学生的机械设计能力和实践能力。

二、设计原理偏置直动滚子盘形凸轮是一种用于传递旋转运动的机构，其中凸轮为驱动部件，用于带动连杆的运动。

本次设计采用的偏置直动滚子盘形凸轮结构如下图所示：图1 偏置直动滚子盘形凸轮结构示意图凸轮为圆盘形，上面的轮廓线曲线称为凸轮轮廓线。

偏置直动滚子盘形凸轮上轴心方向的轴向偏置距离称为偏置距离，用e表示。

偏置直动滚子盘形凸轮的压力角为20度，压力角是指接触点处的相对速度方向与接触面法线平面的夹角。

三、设计要求本次设计的偏置直动滚子盘形凸轮需满足如下要求：1.凸轮的转速不超过100r/min；2.凸轮的凸、凹半径分别为25mm和13mm；3.凸轮的周期为360度，接触点运动时间占周期的50%；4.滚子的径向力不超过80N；5.滚子的内侧应由导槽限制；6.选择合适的材料，确保凸轮的寿命不低于8000小时；7.设计合理的润滑方式，保证摩擦性能良好。

四、设计步骤1.确定凸轮的凸、凹半径，周期和压力角。

按照要求绘制凸轮轮廓线，同时确定凸轮的偏置距离和滚子直径；2.确定凸轮和连杆的相对位置，确定滚子位置，设计导槽保证滚子不脱离凸轮；3.选择合适的材料，计算凸轮的耐疲劳寿命；4.设计合理的润滑方式，计算滚子的径向力，保证润滑效果良好；5.进行CAD三维建模，绘制装配图。

五、设计计算1.凸轮的轮廓线曲线为时钟曲线，其方程为：x=cosθ+eθsinθy=sinθ-eθcosθ其中，e为偏置距离，θ为角度；2.滚子直径为8mm；3.滚子径向力计算：F=2.5(Pmax+Plub)sinΔ/2其中，Pmax为接触点最大压力，Plub为黏着力，Δ为凸轮周期的50%；4.凸轮的材料为40Cr，按照材料参数计算凸轮的寿命。

六、设计结果按照上述设计流程，在CAD中建立模型并绘制装配图。

机械原理大作业凸轮设计1. 引言凸轮是一种通过凸起部分的形状变化驱动其他机械部件的旋转元件。

在机械系统中，凸轮被广泛应用于各种传动装置和运动控制系统。

本文档将讨论凸轮的设计原理和方法，并以一个具体的案例进行说明。

2. 凸轮设计原理2.1 凸轮的基本概念凸轮由凸起部分和基座两部分组成。

其中，凸起部分通常称为凸轮型面，它的形状决定了凸轮所能产生的运动规律。

基座是凸轮的固定部分，通常与主轴连接，使凸轮能够旋转。

2.2 凸轮设计的基本要求凸轮设计的目标是实现所需的运动规律。

在设计一个凸轮时，需要考虑以下几个方面：•运动规律：根据具体需求确定凸轮的运动规律，如线性运动、往复运动、旋转运动等。

•周期性：确定凸轮的运动周期，即凸轮的一次完整运动所需的时间。

•加减速：确定凸轮的运动加速和减速过程，以实现平滑的运动过渡。

•载荷和寿命：考虑凸轮所承受的载荷和使用寿命要求，选择适当的材料和结构。

2.3 凸轮设计的方法凸轮设计可以采用基于经验的方法或基于计算机辅助设计（CAD）的方法。

基于经验的方法通常适用于简单的凸轮系统，而复杂的凸轮系统通常需要借助CAD 软件进行设计和分析。

凸轮设计的关键步骤包括：•确定凸轮的运动规律和周期。

•根据凸轮的运动规律计算凸轮型面的形状。

•通过CAD软件创建凸轮的三维模型。

•进行凸轮的运动仿真和动态分析。

•对凸轮进行优化设计，以满足运动要求和结构要求。

3. 案例分析：凸轮驱动往复运动机构3.1 问题描述设计一个凸轮驱动的往复运动机构，要求满足以下条件：•机构的往复运动幅度为20mm。

•机构的往复运动频率为10Hz。

•机构的驱动电机转速为1000rpm。

•机构的凸轮型面应满足正弦形状。

3.2 设计步骤1.确定凸轮的运动规律和周期。

根据往复运动要求，选择正弦运动作为凸轮的运动规律，运动周期为0.1s。

2.计算凸轮型面的形状。

根据凸轮的运动规律和运动周期，计算凸轮型面的形状参数。

3.创建凸轮的三维模型。

二、凸轮机构一、运动分析凸轮的运动分为4个阶段：推程运动、远休程、回程运动、近休程。

该凸轮机构4个阶段的运动角分别为推程运动角90˚、远休止角100 ˚、回程运动角50 ˚、近休止角120 ˚。

推程运动阶段的运动规律为正弦加速度运动，回程运动的运动规律为4-5-6-7多项式运动。

凸轮的简图如图1所示。

图1对该机构进行简单的运动分析：1.升程阶段采用正弦加速度的运动规律，从动件的位移、速度、加速度、压力角的计算公式如下：计算时将相应的量带入公式即可得到。

类速度可以直接将位移方程对凸轮转角ϕ求导得到。

2.远休程阶段的位移不变，与凸轮升程阶段最后的位移相等，速度、加速度则变为0。

3.回程阶段位移、速度、加速度可通过代入4-5-6-7多项式的方程求得。

4.近休程阶段的位移与回程阶段最后的位移相等，且为0，速度、加速度均变为0.二、流程框图图2三、运用VC编程#include<stdio.h>#include<math.h>#define pi 3.141592654 //定义全局变量int main() //主函数{int i,j,k,l;double s; //定义位移量double v; //定义速度量double a; //定义加速度量double r; //定义弧度制角度量double d,o,m,t=40,x1,x2,y1,y2,d1,d2; //定义中间变量double p; //定义角度制角度量double w=1; //定义并角速度量赋值double R=50; //定义基圆半径double e=30; //定义偏距double n; //定义压力角double u; //定义曲率半径double Rr=17; //定义滚子半径并赋值double x,y,X,Y; //定义实际与理论廓线上点的坐标r=0;for(i=0;i<20;i++){s=20/pi*(4*r-sin(4*r));x=-(t+s)*sin(r)-e*cos(r);y=(t+s)*cos(r)-e*sin(r);d1=-(s+t)*cos(r)+e*sin(r);d2=-(s+t)*sin(r)-e*cos(r);X=x-Rr*d2/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);Y=y+Rr*d1/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);d=80/pi*(1-cos(4*r));v=80/pi*(1-cos(4*r));a=320/pi*sin(4*r);m=atan(fabs(d-e)/(s+t));n=180*m/pi;x1=(t+s)*cos(r)+v/w*sin(r)-e*sin(r);y1=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);x2=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)+a/(w*w)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);y2=-(t+s)*cos(r)-v/w*sin(r)+a/(w*w)*cos(r)-v/w*sin(r)+e*sin(r);u=pow(x1*x1+y1*y1,1.5)/fabs(x1*y2-y1*x2);r=r+pi/40;p=180/pi*r;printf("%lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf\n", p,s,v,a,d,n,u,x,y,X,Y);}r=pi/2;for(j=0;j<5;j++){s=s;x=-(t+s)*sin(r)-e*cos(r);y=(t+s)*cos(r)-e*sin(r);d1=-(s+t)*cos(r)+e*sin(r);d2=-(s+t)*sin(r)-e*cos(r);X=x-Rr*d2/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);Y=y+Rr*d1/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);d=0;v=0;a=0;m=atan(fabs(d-e)/(s+t));n=180*m/pi;x1=(t+s)*cos(r)+v/w*sin(r)-e*sin(r);y1=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);x2=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)+a/(w*w)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);y2=-(t+s)*cos(r)-v/w*sin(r)+a/(w*w)*cos(r)-v/w*sin(r)+e*sin(r);u=pow(x1*x1+y1*y1,1.5)/fabs(x1*y2-y1*x2);r=r+pi/9;p=180/pi*r;printf("%lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf\n", p,s,v,a,d,n,u,x,y,X,Y);}r=(19*pi)/18;for(k=0;k<20;k++){o=(18*r-19*pi)/(5*pi);s=40*(1-35*pow(o,4)+84*pow(o,5)-70*pow(o,6)+20*pow(o,7));x=-(t+s)*sin(r)-e*cos(r);y=(t+s)*cos(r)-e*sin(r);d1=-(s+t)*cos(r)+e*sin(r);d2=-(s+t)*sin(r)-e*cos(r);X=x-Rr*d2/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);Y=y+Rr*d1/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);d=18*40/5/pi*(-35*4*pow(o,3)+84*5*pow(o,4)-70*6*pow(o,5)+20*7*pow(o,6));v=-80/pi*(140*pow(o,3)-420*pow(o,4)+420*pow(o,5)-140*pow(o,6));a=-160/pi*(420*pow(o,2)-1680*pow(o,3)+2100*pow(o,4)-840*pow(o,5));m=atan(fabs(d-e)/(s+t));n=180*m/pi;x1=(t+s)*cos(r)+v/w*sin(r)-e*sin(r);y1=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);x2=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)+a/(w*w)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);y2=-(t+s)*cos(r)-v/w*sin(r)+a/(w*w)*cos(r)-v/w*sin(r)+e*sin(r);u=pow(x1*x1+y1*y1,1.5)/fabs(x1*y2-y1*x2);r=r+pi/72;p=180/pi*r;printf("%lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf\n", p,s,v,a,d,n,u,x,y,X,Y);}r=(4*pi)/3;for(l=0;l<5;l++){s=s;x=-(t+s)*sin(r)-e*cos(r);y=(t+s)*cos(r)-e*sin(r);d1=-(s+t)*cos(r)+e*sin(r);d2=-(s+t)*sin(r)-e*cos(r);X=x-Rr*d2/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);Y=y+Rr*d1/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);d=0;v=0;a=0;m=atan(fabs(d-e)/(s+t));n=180*m/pi;x1=(t+s)*cos(r)+v/w*sin(r)-e*sin(r);y1=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);x2=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)+a/(w*w)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);y2=-(t+s)*cos(r)-v/w*sin(r)+a/(w*w)*cos(r)-v/w*sin(r)+e*sin(r);u=pow(x1*x1+y1*y1,1.5)/fabs(x1*y2-y1*x2);r=r+2*pi/15;p=180/pi*r;printf("%lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf\n", p,s,v,a,d,n,u,x,y,X,Y);}return 0;}四、计算结果处理1.输出数据位移s、速度v、加速度a、类速度ds/dϕ、压力角α、曲率半径ρ（其中曲率半径缺失的数据为太大而不合题意的数据，已将其舍去）:表1凸轮轮廓：理论廓线坐标、实际廓线坐标：表22.根据输出数据做出图像：图2图3图4图5图6图7图8。

机械原理大作业（二）作业名称：机械原理设计题目：凸轮机构设计院系：机电工程学院班级：设计者：学号：指导教师：丁刚陈明设计时间：哈尔滨工业大学机械设计1.设计题目如图所示直动从动件盘形凸轮机构，根据其原始参数设计该凸轮。

表一：凸轮机构原始参数2.凸轮推杆运动规律(1)推杆升程运动方程S=h[φ/Φ0-sin(2πφ/Φ0)]V=hω1/Φ0[1-cos(2πφ/Φ0)]a=2πhω12sin(2πφ/Φ0)/Φ02式中：h=150，Φ0=5π/6，0<=φ<=Φ0，ω1=1（为方便计算）(2)推杆回程运动方程S=h[1-T/Φ1+sin(2πT/Φ1)/2π]V= -hω1/Φ1[1-cos(2πT/Φ1)]a= -2πhω12sin(2πT/Φ1)/Φ12式中：h=150，Φ1=5π/9，7π/6<=φ<=31π/18，T=φ-7π/63.运动线图及凸轮线图运动线图：用Matlab编程所得源程序如下：t=0:pi/500:2*pi;w1=1;h=150;leng=length(t);for m=1:leng;if t(m)<=5*pi/6S(m) = h*(t(m)/(5*pi/6)-sin(2*pi*t(m)/(5*pi/6))/(2*pi));v(m)=h*w1*(1-cos(2*pi*t(m)/(5*pi/6)))/(5*pi/6);a(m)=2*h*w1*w1*sin(2*pi*t(m)/(5*pi/6))/((5*pi/6)*(5*pi/6)); % 求退程位移，速度，加速度elseif t(m)<=7*pi/6S(m)=h;v(m)=0;a(m)=0;% 求远休止位移，速度，加速度elseif t(m)<=31*pi/18T(m)=t(m)-21*pi/18;S(m)=h*(1-T(m)/(5*pi/9)+sin(2*pi*T(m)/(5*pi/9))/(2*pi));v(m)=-h/(5*pi/9)*(1-cos(2*pi*T(m)/(5*pi/9)));a(m)=-2*pi*h/(5*pi/9)^2*sin(2*pi*T(m)/(5*pi/9));% 求回程位移，速度，加速度elseS(m)=0;v(m)=0;a(m)=0;% 求近休止位移，速度，加速度endend推杆位移图推杆速度图推杆加速度图4.确定凸轮基圆半径和偏距在凸轮机构的ds/dφ-s线图里再作斜直线D t d t与升程的[d s/dφ-s(φ)]曲线相切并使与纵坐标夹角为升程许用压力角[α]，则D t d t线的右下方为选择凸轮轴心的许用区。

机械原理课程设计凸轮机构一、课程设计目标本课程设计旨在通过对凸轮机构的学习，使学生了解凸轮机构的基本工作原理、结构特点和应用领域，掌握凸轮机构的设计和分析方法，培养学生的机械原理分析和设计能力。

二、课程设计内容1. 凸轮机构的基本概念和分类（1）凸轮机构的定义和基本概念（2）凸轮机构的分类和特点2. 凸轮机构的工作原理和运动分析（1）凸轮机构的工作原理和运动规律（2）凸轮机构的运动分析方法3. 凸轮机构的设计和优化（1）凸轮机构的设计原则和方法（2）凸轮机构的优化设计方法4. 凸轮机构的应用和发展（1）凸轮机构在机械传动系统中的应用（2）凸轮机构的发展趋势和前景三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括课堂讲授、案例分析、实验演示、课外阅读和小组讨论等。

通过多种教学手段，引导学生深入理解和掌握凸轮机构的基本原理和设计方法，提高学生的分析和设计能力。

四、教学评价本课程的教学评价主要包括平时作业、课堂表现、实验报告和期末考试等。

通过对学生的综合评价，评估学生的学习成果和能力提高情况，为学生提供有效的反馈和指导。

五、参考教材1.《机械设计基础》（第四版），郑育新、刘道玉编著，清华大学出版社，2017年。

2.《机械原理》（第五版），唐光明编著，高等教育出版社，2018年。

3.《机械设计手册》（第三版），机械工业出版社，2015年。

六、教学进度安排本课程的教学进度安排如下：第一周：凸轮机构的基本概念和分类第二周：凸轮机构的工作原理和运动分析第三周：凸轮机构的设计和优化第四周：凸轮机构的应用和发展第五周：实验演示和案例分析第六周：课外阅读和小组讨论第七周：期末考试和总结回顾。

机械原理大作业凸轮凸轮是一种常见的机械传动装置，通过其特殊的轮廓形状和旋转运动，可以实现对连杆机构的运动控制。

在机械原理的学习中，凸轮是一个重要的研究对象，其设计和运用涉及到机械工程、动力学、运动学等多个学科领域。

本文将从凸轮的基本原理、结构特点、工作原理和应用范围等方面进行介绍和分析。

首先，凸轮的基本原理是利用凸轮轮廓的不规则形状，在旋转运动中对连杆机构施加不同的力和运动规律，从而实现对机械装置的运动控制。

凸轮的轮廓可以是圆形、椭圆形、心形等多种形状，根据具体的运动要求和传动方式来设计选择。

凸轮的轮廓形状决定了其在运动中对连杆机构的推动和拉动效果，是凸轮传动的关键。

其次，凸轮的结构特点主要包括凸轮轴、凸轮轮廓和凸轮支撑等部分。

凸轮轴是凸轮的轴心部分，通过轴承和传动装置与动力源相连，实现旋转运动。

凸轮轮廓是凸轮的轮廓外形，根据具体的运动要求和传动方式进行设计和加工。

凸轮支撑是凸轮的固定支撑装置，通常由轴承、轴套和固定座等部分组成，用于支撑和固定凸轮的运动。

凸轮的工作原理是利用凸轮轮廓的不规则形状，在旋转运动中对连杆机构施加不同的力和运动规律，从而实现对机械装置的运动控制。

当凸轮轴转动时，凸轮轮廓与连杆机构发生接触和相互作用，通过凸轮的推动和拉动作用，实现对连杆机构的运动控制。

凸轮的工作原理是基于凸轮轮廓的不规则形状和旋转运动，通过对连杆机构施加不同的力和运动规律，实现对机械装置的运动控制。

最后，凸轮在机械工程中有着广泛的应用范围，常见的应用包括发动机气门控制、机床加工控制、自动化生产线等领域。

在发动机气门控制中，凸轮通过其特殊的轮廓形状和旋转运动，实现对气门的开启和关闭，从而控制气缸内气体的进出。

在机床加工控制中，凸轮通过其特殊的轮廓形状和旋转运动，实现对工件的加工和定位，从而实现精密加工和高效生产。

在自动化生产线中，凸轮通过其特殊的轮廓形状和旋转运动，实现对工件的输送和定位，从而实现自动化生产和装配。

机械原理课程设计凸轮剪刀机说明书一、引言凸轮剪刀机是一种基于机械原理的工具，它利用凸轮的运动来驱动剪刀进行剪切操作。

本说明书将详细介绍凸轮剪刀机的结构、工作原理和使用方法，帮助用户正确使用和维护凸轮剪刀机。

二、凸轮剪刀机的结构凸轮剪刀机主要由以下几部分组成：1. 凸轮：凸轮是凸轮剪刀机的核心部件，它通过旋转或摆动的方式驱动剪刀进行剪切。

凸轮的形状和曲线是根据具体的剪切要求设计的。

2. 剪刀：剪刀是凸轮剪刀机的工作部件，用于完成剪切操作。

剪刀通常由两片刀片组成，通过凸轮的驱动进行开合运动。

3. 传动装置：传动装置用于将凸轮的运动转化为剪刀的开合运动。

传动装置通常包括齿轮、链条等，确保凸轮和剪刀之间的同步运动。

4. 支撑结构：支撑结构用于支持凸轮剪刀机的各个部件，并提供稳定的工作环境。

支撑结构通常由底座、支架等组成。

三、凸轮剪刀机的工作原理凸轮剪刀机的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 凸轮旋转或摆动：当凸轮开始旋转或摆动时，传动装置将凸轮的运动传递给剪刀。

2. 剪刀开合：传动装置将凸轮的运动转化为剪刀的开合运动，使剪刀的刀片相对运动，完成剪切操作。

3. 完成剪切：当剪刀完成一次开合运动后，凸轮继续旋转或摆动，使剪刀进行下一次剪切。

四、凸轮剪刀机的使用方法1. 准备工作：将凸轮剪刀机放置在平稳的工作台上，并确保机器处于停止状态。

2. 调整剪刀位置：根据需要，调整剪刀的位置，使其与工作台平行，并确保刀片的对刃正常。

3. 启动机器：按下启动按钮，启动凸轮剪刀机，并注意观察机器是否正常运行。

4. 进行剪切操作：将待剪物放置在剪刀下方，并按下剪切按钮，凸轮剪刀机将自动完成剪切操作。

5. 停止机器：当剪切操作完成后，按下停止按钮，使凸轮剪刀机停止运行。

6. 清洁和维护：在使用完凸轮剪刀机后，清洁机器表面，并定期进行润滑和维护，以保持机器的正常运行。

五、注意事项1. 在使用凸轮剪刀机时，应注意安全，避免手指或其他物体进入剪刀工作区域。