机械原理课程设计 偏置直动滚子推杆盘形凸轮

广东工业大学华立学院课程设计（论文）课程名称机械设计制造综合设计题目名称偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计学生学部（系）机电工程学部专业班级10机械5班学号12011005002学生姓名陈江涛指导教师黄惠麟2012年7月8日目录课程设计(论文)任务书 (3)摘要 (5)设计说明：一：凸轮机构的廓线设计原理 (6)二：根据数据要求设计出轮廓线 (6)三：图解法设计此盘形凸轮机构 (7)四：检验压力角是否满足许用压力角的要求。

(14)参考文献广东工业大学华立学院课程设计（论文）任务书一、课程设计的要求与数据数据：要求：一、用图解法设计此盘形凸轮机构，正确确定偏距e的方向，并将凸轮轮廓及从动件的位移曲线画在图纸上；二、用图解法设计此盘形凸轮机构，将计算过程写在说明书中。

三：检验压力角是否满足许用压力角的要求。

二、课程设计（论文）应完成的工作1、设计出凸轮机构的理论轮廓和工作轮廓1个2,绘制出位移曲线图1个3，课程设计说明书1份三、课程设计（论文）进程安排四：应收集的资料及主要参考文献1：《机械原理》第七版孙桓陈作模葛文杰主编高等教育出版社：2：《机械设计基础》郭瑞峰史丽晨主编西北工业大学出版社：发出任务书日期：2012 年6月19 日指导教师签名：计划完成日期：2012 年7 月7日教学单位责任人签章：摘要在实际的生产应用中，采用着各种形式的凸轮机构，应用在各种机械中，特别是自动化和自动控制装置，如自动机床的进刀机构和内燃机的配气机构。

凸轮是一个具有曲线轮廓或凹糟的构件，通常为主动件作等速转动，但也有作往复摆动或移动的。

一：凸轮机构的廓线设计原理凸轮廓线曲线设计所依据的基本原理是反转法原理。

其推杆的轴线与凸轮回转轴心O 之间有一偏距e，当凸轮以角速度绕轴O转动时，推杆在凸轮的推动下实现预期的运动。

现设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度-，使其绕轴心O转动。

这时凸轮与推杆之间的相对运动并未改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其导轨以角速度-绕轴心O转动，一方面又在导轨内作预期的往复运动。

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。

凸轮机构设计 题目要求：试用计算机辅助设计完成下列偏置直动推杆盘形凸轮机构的设计，已知数据如下各表所示。

凸轮沿逆时针方向作匀速转动。

表一 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数升程/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/。

70 120 余弦加速度 35 90 正弦加速度65 60 90要求：1）确定凸轮推杆的升程、回程运动方程，并绘制推杆位移、速度、加速度线图。

2）绘制凸轮机构的sd ds -ϕ线图；3）确定凸轮基圆半径和偏距；4）确定滚子半径；5）绘制凸轮理论廓线和实际廓线。

推杆运动规律：（取32w π=） 1)推程运动规律：由余弦加速度运动公式可得⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=)cos(1211θπψh s)sin(2hw v111θπϕθπ=)cos(2h 112122θπϕθπw a = 2)回程运动规律：正弦加速度运动公式可得⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=)2sin(211322T h s Tθππθ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=)2cos(1v322T hw θπθ )2sin(2a32222T hw θπθπ-=试中：T=）（s θθϕ+1- 经带入计算可得：s1 = 0.035*(1 - cos(1.5*x));v1=0.105/2 * w * sin(1.5 * x);a1 = 0.1575/2 * w^2 .* cos(1.5*x);s3 = 0.070*(3 - 2*z/pi + 1/(2*pi).*sin (4*z - 4* pi));v3 = -0.140/pi * w .* (1 - cos(4*z - 4* pi));a3 = 0.56 * w^2/pi .*sin(4*z - 4* pi);三 计算程序（matlab ）（1）推杆位移、速度、加速度线图编程；a.位移与转角曲线w = 2*pi/3x = 0:(pi/100):(2*pi/3);s1 = 0.035*(1 - cos(1.5*x));v1=0.105/2 * w * sin(1.5 * x);a1 = 0.1575/2 * w^2 .* cos(1.5*x);y = (2*pi/3):(pi/100):(pi);s2 = 0.070;v2=0;a2 = 0;z = (pi ):(pi/100):(3*pi/2);s3 = 0.070*(3 - 2*z/pi + 1/(2*pi).*sin (4*z - 4* pi)); v3 = -0.140/pi * w .* (1 - cos(4*z - 4* pi));a3 = 0.56 * w^2/pi .*sin(4*z - 4* pi);c = (3*pi/2):(pi/100):( 2*pi);s4 = 0;v4 = 0;a4 = 0;plot(x,s1,'b',y,s2,'b',z,s3,'b',c,s4,'b')xlabel('转角/rad')ylabel('位移/m/')title('位移与转角曲线')b.速度与转角曲线w = 2*pi/3x = 0:(pi/100):(2*pi/3);s1 = 0.035*(1 - cos(1.5*x));v1=0.105/2 * w * sin(1.5 * x);a1 = 0.1575/2 * w^2 .* cos(1.5*x);y = (2*pi/3):(pi/100):(pi);s2 = 0.070;v2=0;a2 = 0;z = (pi ):(pi/100):(3*pi/2);s3 = 0.07*(3 - 2*z/pi + 1/(2*pi).*sin (4*z - 4* pi)); v3 = -0.140/pi * w .* (1 - cos(4*z - 4* pi));a3 = 0.56 * w^2/pi .*sin(4*z - 4* pi);c = (3*pi/2):(pi/100):( 2*pi);s4 = 0;v4 = 0;a4 = 0;plot(x,v1,'g',y,v2,'g',z,v3,'g ',c,v4,'g')xlabel('转角/rad')ylabel('速度/(m/s)')title('速度与转角曲线')c.加速度与位移转角曲线w = 2*pi/3x = 0:(pi/100):(2*pi/3);s1 = 0.035*(1 - cos(1.5*x));v1=0.105/2 * w * sin(1.5 * x);a1 = 0.1575/2 * w^2 .* cos(1.5*x);y = (2*pi/3):(pi/100):(pi);s2 = 0.070;v2=0;a2 = 0;z = (pi):(pi/100):(3*pi/2);s3 = 0.070*(3 - 2*z/pi + 1/(2*pi).*sin (4*z - 4* pi)); v3 = -0.140/pi * w .* (1 - cos(4*z - 4* pi));a3 = 0.56 * w^2/pi .*sin(4*z - 4* pi);c = (3*pi/2):(pi/100):( 2*pi);s4 = 0;v4 = 0;a4 = 0;plot(x,a1,'r',y,a2,'r',z,a3,'r ',c,a4,'r')xlabel('转角/rad')ylabel('加速度/(m^2/s)')title('加速度与转角曲线')（2）凸轮机构的s d -ϕds 线图编程； w = 2*pi/3x = 0:(pi/100):(2*pi/3);s1 = 35*(1 - cos(1.5*x));news1 = 35*1.5*sin(1.5*x);y = (2*pi/3):(pi/100):(pi);s2 = 70;news2 = 0;z = (pi ):(pi/100):(3*pi/2);s3=70*(3 - 2*z/pi + 1/(2*pi).*sin (4*z - 4* pi));news3 =-140/pi * w .* (1 - cos(4*z - 4* pi));c = (3*pi/2):(pi/100):( 2*pi);s4 = 0;news4 = 0;plot(news1,s1,'b',news2,s2,'b',news3,s3,'b',news4,s4,'b')xlabel('ds/dp');ylabel('(位移s/mm)')title('ds/dp 与位移s 曲线') grid（3）确定基圆半径和偏距；（4）经过对凸轮机构的s d -ϕds 线图分析确定其偏距e=17,s=70,基圆半径r0=32，，得s0=50; a.先求凸轮理论轮廓曲线，程序如下：w = 2*pi/3;s0 = 50;s = 70;e = 17;x = 0:(pi/100):(2*pi/3);x1 = (s + s0)*cos(x)-e*sin(x);y1 = (s0 + s)*sin(x) - e*cos(x);y = (2*pi/3):(pi/100):(pi);x2 = (s + s0)*cos(y)-e*sin(y);y2 = (s0 + s)*sin(y) - e*cos(y);z = (pi):(pi/100):(3*pi/2);x3 = (s + s0)*cos(z)-e*sin(z);y3 = (s0 + s)*sin(z) - e*cos(z);c = (3*pi/2):(pi/100):( 2*pi);x4 = (s + s0)*cos(c)-e*sin(c);y4 = (s0 + s)*sin(c) - e*cos(c);plot(x1,y1,'b',x2,y2,'b',x3,y3,'b',x4,y4,'b');xlabel('x/mm')ylabel('y/mm')title('理轮轮曲线')b.再通过该廓线求其最小曲率半径，程序如下：v=[];syms x1 x2 x3 x4 x5s0 = 50;e = 20;s1 = 35*(1 - cos(1.5*x1));t1 = (s1 + s0)*cos(x1)-e*sin(x1);y1 = (s0 + s1)*sin(x1) - e*cos(x1);tx1=diff(t1,x1);txx1=diff(t1,x1,2);yx1=diff(y1,x1);yxx1=diff(y1,x1,2);for xx1= 0:(pi/100):(2*pi/3);k1=subs(abs((tx1*yxx1-txx1*yx1)/(tx1^2+yx1^2)^1.5),{x1},{xx1}); v=[v,1/k1];ends2 = 70;t2 = (s2 + s0)*cos(x2)-e*sin(x2);y2 = (s0 + s2)*sin(x2) - e*cos(x2);tx2=diff(t2,x2);txx2=diff(t2,x2,2);yx2=diff(y2,x2);yxx2=diff(y2,x2,2);for xx2=(2*pi/3):(pi/100):(pi);k2=subs(abs((tx2*yxx2-txx2*yx2)/(tx2^2+yx2^2)^1.5),{x2},{xx2}); v=[v,1/k2];ends3 = 110*(10/3- 2*x3/pi + 1/(2*pi).*sin (4*x3 - 14* pi/3));t3 = (s3 + s0)*cos(x3)-e*sin(x3);y3 = (s0 + s3)*sin(x3) - e*cos(x3);tx3=diff(t3,x3);txx3=diff(t3,x3,2);yx3=diff(y3,x3);yxx3=diff(y3,x3,2);for xx3=(pi):(pi/100):(3*pi/2);k3=subs(abs((tx3*yxx3-txx3*yx3)/(tx3^2+yx3^2)^1.5),{x3},{xx3}); v=[v,1/k3];ends4 = 0;t4 = (s4 + s0)*cos(x4)-e*sin(x4);y4 = (s0 + s4)*sin(x4) - e*cos(x4);tx4=diff(t4,x4);txx4=diff(t4,x4,2);yx4=diff(y4,x4);yxx4=diff(y4,x4,2);for xx4=(3*pi/2):(pi/100):( 2*pi);k4=subs(abs((tx4*yxx4-txx4*yx4)/(tx4^2+yx4^2)^1.5),{x4},{xx4}); v=[v,1/k4];endmin(v)（3）凸轮的理论廓线和其包络线；由基圆半径确定其滚子的半径为r=8mm，其他参数保持不变；a.凸轮的理论廓线w = 2*pi/3;s0 = 50;s = 70;e = 17;x = 0:(pi/100):(2*pi/3);x1 = (s + s0)*cos(x)-e*sin(x);y1 = (s0 + s)*sin(x) - e*cos(x);y = (2*pi/3):(pi/100):(pi);x2 = (s + s0)*cos(y)-e*sin(y);y2 = (s0 + s)*sin(y) - e*cos(y);z = (pi ):(pi/100):(3*pi/2);x3 = (s + s0)*cos(z)-e*sin(z);y3 = (s0 + s)*sin(z) - e*cos(z);c = (3*pi/2):(pi/100):( 2*pi);x4 = (s + s0)*cos(c)-e*sin(c);y4 = (s0 + s)*sin(c) - e*cos(c);plot(x1,y1,'b',x2,y2,'b',x3,y3,'b',x4,y4,'b');xlabel('x/mm')ylabel('y/mm')title('理轮轮曲线')b.凸轮的包络线w = 2*pi/3;s0 = 50;e = 17;r = 8;x = 0:(pi/100):(2*pi/3);s1 = 35*(1 - cos(1.5*x));x1 = (s1 + s0).*cos(x) - e*sin(x);y1 = (s0 + s1).*sin(x) - e*cos(x);n1 = -(35*1.5*sin(x) + s0).*sin(x) -e*cos(x);m1 = (s0 + 35*1.5*sin(x) ).*cos(x) + e*sin(x);xt1 = x1+(r*m1)./(sqrt(n1.^2+m1.^2));yt1 = y1 - (r*n1)./sqrt(m1.^2 +n1.^2);xw1 = x1 - (r*m1)./sqrt(m1.^2 +n1.^2);yw1 = y1 + (r*n1)./sqrt(m1.^2 +n1.^2);y = (2*pi/3):(pi/100):(pi);s2 = 70;x2 = (s2 + s0).*cos(y)-e*sin(y);y2 = (s0 + s2).*sin(y) - e*cos(y);n2 = -s0.*sin(y)-e*cos(y);m2 = s0 .*cos(y) + e*sin(y);xt2 = x2 + (r*m2)./sqrt(m2.^2+n2.^2);yt2 = y2 - (r*n2)./sqrt(m2.^2+n2.^2);xw2 = x2 - (r*m2)./sqrt(m2.^2+n2.^2);yw2 = y2 + (r*n2)./sqrt(m2.^2+n2.^2);z = (pi ):(pi/100):(3*pi/2);s3 = 70*(3- 2*z/pi + 1/(2*pi).*sin (4*z - 4* pi));x3 = (s3 + s0).*cos(z)-e*sin(z);y3 = (s0 + s3).*sin(z) - e*cos(z);n3 = -(140/pi *cos(4*z - 4*pi) + s0).*sin(z)-e*cos(z); m3 = (s0 + 140/pi *cos(4*z - 4*pi)).*cos(z) + e*sin(z);xt3= x3 + (r*m3)./sqrt(m3.^2+n3.^2);yt3 = y3 - (r*n3)./sqrt(m3.^2+n3.^2);xw3 = x3 -(r* m3)./sqrt(n3.^2+m3.^2);yw3 = y3 + (r*n3)./sqrt(n3.^2+m3.^2);c = (3*pi/2):(pi/100):( 2*pi);s4 = 0;x4 = (s4 + s0).*cos(c)-e*sin(c);y4 = s0 .*sin(c) - e*cos(c);n4 = - s0.*sin(c)-e*cos(c);m4 = s0 .*cos(c) + e*sin(c);xt4= x4 + (r*m4)./sqrt(m4.^2+n4.^2);yt4 = y4 - (r*n4)./sqrt(m4.^2+n4.^2);xw4 = x4 - (r*m4)./sqrt(n4.^2+m4.^2);yw4 = y4 + (r*n4)./sqrt(n4.^2+m4.^2);plot(xw1,yw1,'b',xw2,yw2,'b',xw3,yw3,'b',xw4,yw4,'b') xlabel('x/mm')ylabel('y/mm')title('凸轮的包络线')grid。

机械原理课程设计--偏置直动滚子从动杆盘型凸轮机构目录（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r0②合理选择滚子半径rr③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 xy yϕϕ=⎧⎨=⎩，其中2222////x dx d x d x dy dy d x d y dϕϕϕϕ⎧==⎪⎨==⎪⎩其曲率半径为：3 222 () x y xy xyρ+=--；曲率中心位于：2222()()y x yx xxy xyx x yy xxy xyρρ⎧+=-⎪-⎪⎨+⎪=-⎪-⎩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。

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：偏置直动滚子从动杆盘型凸轮机构班级：姓名：学号：目录（一）设计题目及设计思路 (1)（二）凸轮基圆半径及滚子尺寸的确定 (1)（三）原始数据分析…………（四）从动杆的运动规律及凸轮轮廓线方程 (3)（五）凸轮机构的廓线设计原理 (4)（六）图解法设计盘型凸轮机构……………（七）检验压力角是否满足许用压力角的要求 (7)（八）机构示意简图 (8)（九）计算机源程序………（十）计算机程序结果及分析 (12)（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20mm，凸轮以逆时针方向等速回转，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r0②合理选择滚子半径rr③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 xy yϕϕ=⎧⎨=⎩，其中2222////x dx d x d x dy dy d x d y dϕϕϕϕ⎧==⎪⎨==⎪⎩其曲率半径为：3 222 () x y xy xyρ+=--；曲率中心位于：2222()()y x yx xxy xyx x yy xxy xyρρ⎧+=-⎪-⎪⎨+⎪=-⎪-⎩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。

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。

凸轮大作业选题：凸轮5-C一：题目及原始数据：利用计算机辅助设计完成偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，已知数据如下所示，凸轮沿逆时针方向做匀速运动。

具体要求如下：1.推程运动规律为等加速等减速运动，回程运动规律为五次多项式运动；2.近休凸轮转角为0°-30°；推程凸轮转角30°-210°；远休凸轮转角210°-280°；回程凸轮转角280°-360。

°3.初选基圆半径为22mm；4.偏距为+14mm5.滚子半径为18mm6.推杆行程为35mm7.许用压力角为α1=35°，α2=65°。

8.最小曲率半径为9.计算点数取120.二：推杆运动规律及凸轮轮廓线方程1.推程加速阶段：s1=70.*a1.*a1/pi/pi;x1=(s0+s1).*sin(a1)+e*cos(a1);y1=(s0+s1).*cos(a1)-e*sin(a1);k1=140*a1/pi^2;i1=[(k1-e).*sin(a1)+(s0+s1).*cos(a1)].*[(k1-e).*(k1-e)+(s0+s1).*(s0+s1)].^(-1/2);j1=[-(k1-e).*cos(a1)+(s0+s1).*sin(a1)].*[(k1-e).*(k1-e)+(s0+s1).*(s0+s1)].^(-1/2);x10=x1-18*j1;y10=y1-18*i1;2.推程减速阶段：s11=35-70.*(pi-a11).*(pi-a11)/pi/pi;x11=(s0+s11).*sin(a11)+e*cos(a11);y11=(s0+s11).*cos(a11)-e*sin(a11);k11=140.*(pi-a1)/pi^2;i11=[(k11-e).*sin(a11)+(s0+s11).*cos(a11)].*[(k11-e).*(k11-e)+(s0+s11).*(s0+s11)].^(-1/ 2);j11=[-(k11-e).*cos(a11)+(s0+s11).*sin(a11)].*[(k11-e).*(k11-e)+(s0+s11).*(s0+s11)].^(-1/ 2);x101=x11-18*j11;y101=y11-18*i11;3.远休阶段：x2=(s0+s2).*sin(a2)+e*cos(a2);y2=(s0+s2).*cos(a2)-e*sin(a2);k2=0;i2=[(k2-e).*sin(a2)+(s0+s2).*cos(a2)].*[(k2-e).*(k2-e)+(s0+s2).*(s0+s2)].^(-1/2);j2=[-(k2-e).*cos(a2)+(s0+s2).*sin(a2)].*[(k2-e).*(k2-e)+(s0+s2).*(s0+s2)].^(-1/2);x20=x2-18*j2;y20=y2-18*i2;4.回程阶段：a30=33*pi/18-a3;s3=(350.*a30.*a30.*a30/(4*pi/9)^3-525.*a30.*a30.*a30.*a30/(4*pi/9)^4+210.*a30.*a 30.*a30.*a30.*a30/(4*pi/9)^5);x3=(s0+s3).*sin(a3)+e*cos(a3);y3=(s0+s3).*cos(a3)-e*sin(a3);k3=-1050.*a30.*a30/(4*pi/9)^3+2100.*a30.*a30.*a30/(4*pi/9)^4-1050.*a30.*a30.*a30 .*a30/(4*pi/9)^5;i3=[(k3-e).*sin(a3)+(s0+s3).*cos(a3)].*[(k3-e).*(k3-e)+(s0+s3).*(s0+s3)].^(-1/2);j3=[-(k3-e).*cos(a3)+(s0+s3).*sin(a3)].*[(k3-e).*(k3-e)+(s0+s3).*(s0+s3)].^(-1/2);x30=x3-18*j3;y30=y3-18*i3;5.近休阶段：s4=0;x4=(s0+s4).*sin(a4)+e*cos(a4);y4=(s0+s4).*cos(a4)-e*sin(a4);k4=0;i4=[(k4-e).*sin(a4)+(s0+s4).*cos(a4)].*[(k4-e).*(k4-e)+(s0+s4).*(s0+s4)].^(-1/2);j4=[-(k4-e).*cos(a4)+(s0+s4).*sin(a4)].*[(k4-e).*(k4-e)+(s0+s4).*(s0+s4)].^(-1/2);x40=x4-18*j4;y40=y4-18*i4;三：matlab计算程序e=14;r0=22s0=sqrt(r0^2-e^2);c111=1;c3=1;for(i=1::200) %由压力角条件循环求合适基圆半径if (c111<35/180)&&(c3<65/180) %判断条件else a1=0:pi/60:pi/2; % 推程加速阶段s1=70.*a1.*a1/pi/pi;x1=(s0+s1).*sin(a1)+e*cos(a1);y1=(s0+s1).*cos(a1)-e*sin(a1);k1=140*a1/pi^2; % 对s1求导i1=[(k1-e).*sin(a1)+(s0+s1).*cos(a1)].*[(k1-e).*(k1-e)+(s0+s1).*(s0+s1)].^(-1/2);j1=[-(k1-e).*cos(a1)+(s0+s1).*sin(a1)].*[(k1-e).*(k1-e)+(s0+s1).*(s0+s1)].^(-1/2);x10=x1-18*j1;y10=y1-18*i1;a11=pi/2:pi/60:pi; % 推程减速阶段s11=35-70.*(pi-a11).*(pi-a11)/pi/pi;x11=(s0+s11).*sin(a11)+e*cos(a11);y11=(s0+s11).*cos(a11)-e*sin(a11);k11=140.*(pi-a1)/pi^2;i11=[(k11-e).*sin(a11)+(s0+s11).*cos(a11)].*[(k11-e).*(k11-e)+(s0+s11).*(s0+s11)].^(-1/ 2);j11=[-(k11-e).*cos(a11)+(s0+s11).*sin(a11)].*[(k11-e).*(k11-e)+(s0+s11).*(s0+s11)].^(-1/ 2);x101=x11-18*j11;y101=y11-18*i11;a2=pi:pi/60:25*pi/18; %凸轮远休阶段s2=35;%推杆行程x2=(s0+s2).*sin(a2)+e*cos(a2);y2=(s0+s2).*cos(a2)-e*sin(a2);k2=0;i2=[(k2-e).*sin(a2)+(s0+s2).*cos(a2)].*[(k2-e).*(k2-e)+(s0+s2).*(s0+s2)].^(-1/2);j2=[-(k2-e).*cos(a2)+(s0+s2).*sin(a2)].*[(k2-e).*(k2-e)+(s0+s2).*(s0+s2)].^(-1/2);x20=x2-18*j2;y20=y2-18*i2;a3=25*pi/18:pi/60:33*pi/18;%推杆回程阶段a30=33*pi/18-a3;s3=(350.*a30.*a30.*a30/(4*pi/9)^3-525.*a30.*a30.*a30.*a30/(4*pi/9)^4+210.*a30.*a 30.*a30.*a30.*a30/(4*pi/9)^5);x3=(s0+s3).*sin(a3)+e*cos(a3);y3=(s0+s3).*cos(a3)-e*sin(a3);k3=-1050.*a30.*a30/(4*pi/9)^3+2100.*a30.*a30.*a30/(4*pi/9)^4-1050.*a30.*a30.*a30 .*a30/(4*pi/9)^5;i3=[(k3-e).*sin(a3)+(s0+s3).*cos(a3)].*[(k3-e).*(k3-e)+(s0+s3).*(s0+s3)].^(-1/2);j3=[-(k3-e).*cos(a3)+(s0+s3).*sin(a3)].*[(k3-e).*(k3-e)+(s0+s3).*(s0+s3)].^(-1/2);x30=x3-18*j3;y30=y3-18*i3;a4=33*pi/18:pi/60:2*pi;%推杆近休阶段s4=0;x4=(s0+s4).*sin(a4)+e*cos(a4);y4=(s0+s4).*cos(a4)-e*sin(a4);k4=0;i4=[(k4-e).*sin(a4)+(s0+s4).*cos(a4)].*[(k4-e).*(k4-e)+(s0+s4).*(s0+s4)].^(-1/2);j4=[-(k4-e).*cos(a4)+(s0+s4).*sin(a4)].*[(k4-e).*(k4-e)+(s0+s4).*(s0+s4)].^(-1/2);x40=x4-18*j4;y40=y4-18*i4;plot(x10,y10,'-g*',x101,y101,'-g+',x20,y20,'-r*',x30,y30,'-b*',x40,y40,'-k*',x1,y1,'-g*',x11, y11,'-g+',x2,y2,'-r*',x3,y3,'-b*',x4,y4,'-k*')%凸轮轮廓曲线绘制title(‘凸轮轮廓曲线绘制');xlabel('Variable X'); %X轴ylabel('Variable Y'); %Y轴text(-250,-200,'工作廓线') %文字标注text(100,-100,'理论廓线');grid on %加网格axis equal%坐标相等a1=0:pi/60:pi/2; %压力角计算force1=abs(atan((k1).*(s0+s1).^-1));c1=max(force1);a11=pi/2:pi/60:pi;force11=abs(atan((k11).*(s0+s11).^-1));c11=max(force11);c111=max(c1,c11);a2=pi:pi/60:25*pi/18;force2=abs(atan((k2).*(s0+s2).^-1));c2=max(force2);a3=25*pi/18:pi/60:33*pi/18;force3=abs(atan((k3).*(s0+s3).^-1));c3=max(force3);a4=33*pi/18:pi/60:2*pi;force4=abs(atan((k4).*(s0+s4).^-1));c4=max(force4);r0=r0+1; %每循环一次基圆半径+1s0=sqrt(r0^2-e^2);endend%求最大压力角位置c111c3[m1,n1]=sort(force1);bend1=n1(end-1+1:end)jiaodu1=(bend1(end)-1)*3[m11,n11]=sort(force11);bend11=n11(end-1+1:end)jiaodu11=(bend11(end)-1)*3+90[m3,n3]=sort(force3);bend3=n3(end-1+1:end)jiaodu=(bend3(end)-1)*3+250vv=i1./j1;vv1=diff(vv);vv2=diff(vv,2);vv22=[0,vv2];p=(1+vv1.^2).^(3/2)./vv22;g=min(p)vv1=i11./j11;vv11=diff(vv1);vv21=diff(vv1,2);vv221=[0,vv21];p1=(1+vv11.^2).^(3/2)./vv221;g1=min(p1)vv2=i2./j2;vv222=diff(vv2);vv223=diff(vv2,2);vv2211=[0,vv223];p2=(1+vv222.^2).^(3/2)./vv2211;g2=min(p2)vv=i3./j3;vv1=diff(vv);vv2=diff(vv,2);vv22=[0,vv2];p=(1+vv1.^2).^(3/2)./vv22;g3=min(p)vv=i4./j4;vv1=diff(vv);vv2=diff(vv,2);vv22=[0,vv2];p=(1+vv1.^2).^(3/2)./vv22;g4=min(p))ro=sqrt(s0^2+e^2) %求合适基圆半径x1y1x11y11x2y2x3y3x4y4x10y10x101y101x20y20x30y30x40y40force1force11force2force3force4c111c3jiaodu11jiaodu3四：计算结果及分析：（1）工作廓线坐标：1;推程加速阶段X坐标14 127. 136. 153. 161.195. 223.2推程加速阶段Y坐标176. 149. 133.21.3推程减速阶段X坐标227. 209.120. 109. 86.4推程减速阶段Y坐标-141.5远休阶段X坐标6远休阶段Y坐标-110.7减速阶段X坐标-243. -243. -242. -240. -196.-118. -99.8减速阶段Y坐标-58. 18.185.9近休X坐标10近休Y坐标1 197. 209.（2）理论廓线坐标;推程加速阶段X坐标174.207.推程加速阶段Y坐标182.推程减速阶段X坐标209. 209. 187.119. 99. 44.推程减速阶段Y坐标-60. -142. -151. -183.-202.远休阶段X坐标-71.-216.远休阶段Y坐标回程阶段X坐标-225. -225.回程阶段Y坐标近休阶段X坐标近休阶段Y坐标186.凸轮压力角推程最大压力角：*180出现位置：90回程最大压力角：*180出现位置292最小曲率半径：g2=<*18故满足要求最后确定基圆半径：ro = 211五：凸轮机构图六：体会和建议在本次设计中，对凸轮结构的各项参数对最终凸轮形状的影响有了更深刻的认识。

第八版西北工业大学平面机构的结构分析1、如图a所示为一简易冲床的初拟设计方案，设计者的思路是：动力由齿轮1输入, 使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。

试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。

解1 ）取比例尺i绘制其机构运动简图（图b）。

2 ）分析其是否能实现设计意图。

图a）由图 b 可知，n3，p 4，p h 1，p 0，F 0故：F 3n （2p l p h p） F 3 3 （2 4 1 0） 0 0因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。

图b）3）提出修改方案（图c ）。

为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c给出解 3— 1: n 7， p i 10，P h 解 3 — 2: n 8，p i 11， P h3n 了其中两种方案)图cl ) 图c2 )2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度图a )3、计算图示平面机构的自由度。

将其中的高副化为低副。

机构中的原动件用圆弧箭头表示。

解：n 3，p 4， P h 0， F 3n 2p i P h 1 解：n 4，p i 5， p h 1， F 3n 2p i P h 1 3n 2p i2P i解3-3: n 9 , p 12 , p h 2, F 3n 2p i P h 14、试计算图示精压机的自由度解：n 10，p l 15，p h 0解：n 11，P i 17，P h 0（其中E、D及H均为复合铰链）（其中C F、K均为复合铰链）5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。

又如在该机构中改选EG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。

. .工业大学华立学院课程设计（论文）课程名称机械设计制造综合设计题目名称偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计学生学部（系）机电工程学部专业班级10机械5班学号学生江涛指导教师黄惠麟2012年7月8日目录课程设计(论文)任务书 (3)摘要 (5)设计说明：一：凸轮机构的廓线设计原理 (6)二：根据数据要求设计出轮廓线 (6)三：图解法设计此盘形凸轮机构 (7)四：检验压力角是否满足许用压力角的要求。

(14)参考文献工业大学华立学院课程设计（论文）任务书一、课程设计的要求与数据要求：一、用图解法设计此盘形凸轮机构，正确确定偏距e的方向，并将凸轮轮廓及从动件的位移曲线画在图纸上；二、用图解法设计此盘形凸轮机构，将计算过程写在说明书中。

三：检验压力角是否满足许用压力角的要求。

二、课程设计（论文）应完成的工作1、设计出凸轮机构的理论轮廓和工作轮廓 1个2,绘制出位移曲线图 1个3，课程设计说明书 1份三、课程设计（论文）进程安排四：应收集的资料及主要参考文献1：《机械原理》第七版桓作模文杰主编高等教育：2：《机械设计基础》郭瑞峰史丽晨主编西北工业大学：发出任务书日期： 2012 年6月 19 日指导教师签名：计划完成日期： 2012 年 7 月 7日教学单位责任人签章：摘要在实际的生产应用中，采用着各种形式的凸轮机构，应用在各种机械中，特别是自动化和自动控制装置，如自动机床的进刀机构和燃机的配气机构。

凸轮是一个具有曲线轮廓或凹糟的构件，通常为主动件作等速转动，但也有作往复摆动或移动的。

一：凸轮机构的廓线设计原理凸轮廓线曲线设计所依据的基本原理是反转法原理。

其推杆的轴线与凸轮回转轴心O之间有一偏距e，当凸轮以角速度绕轴O转动时，推杆在凸轮的推动下实现预期的运动。

现设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度-，使其绕轴心O转动。

这时凸轮与推杆之间的相对运动并未改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其导轨以角速度-绕轴心O转动，一方面又在导轨作预期的往复运动。

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。

课 程 设 计（论文）课程名称机械原理题目名称偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计学生学部（系） 机电工程学部2012年6月27日目录课程设计（论文）任务书 (3)摘 要 .......................................................................................................................... 错误！未定义书签。

一、根据已知尺寸做出基圆....................................................................................... 错误！未定义书签。

二、用反转法设计图轮廓线....................................................................................... 错误！未定义书签。

三、 绘制推杆的位移图线......................................................................................... 错误！未定义书签。

四、压力角是否满足许用压力角的要求 ................................................................... 错误！未定义书签。

五、心得与体会 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。

课程设计（论文）任务书一、课程设计（论文）的内容通过用autoCAD 软件绘图，利用图解法进行偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计，最后检验压力角是否满足许用压力角的要求。

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：偏置直动滚子从动杆盘型凸轮机构班级：姓名：学号：目录（一）设计题目及设计思路 (1)（二）凸轮基圆半径及滚子尺寸的确定 (1)（三）原始数据分析…………（四）从动杆的运动规律及凸轮轮廓线方程 (3)（五）凸轮机构的廓线设计原理 (4)（六）图解法设计盘型凸轮机构……………（七）检验压力角是否满足许用压力角的要求 (7)（八）机构示意简图 (8)（九）计算机源程序………（十）计算机程序结果及分析 (12)（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20mm，凸轮以逆时针方向等速回转，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r0②合理选择滚子半径rr③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 xy yϕϕ=⎧⎨=⎩，其中2222////x dx d x d x dy dy d x d y dϕϕϕϕ⎧==⎪⎨==⎪⎩其曲率半径为：3 222 () x y xy xyρ+=--；曲率中心位于：2222()()y x yx xxy xyx x yy xxy xyρρ⎧+=-⎪-⎪⎨+⎪=-⎪-⎩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。

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向回转，在凸轮转过δ2=120°的过程中，推杆按正弦加速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过δ2=30°时，推杆保持不动；其后，凸轮在回转角度δ3=60°期间，推杆又按余弦加速度运动规律下降至起始位置；凸轮转过一周的其余角度时，推杆又静止不动。

求实际和理论轮廓线，验算压力角，验算失真情况，确定铣刀中心轴位置。

机械原理课程设计——凸轮机构设计（一）目录 (1)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（一）、题目及原始数据 (2)（二）、推杆运动规律及凸轮廓线方程 (3)（三）、计算程序方框图 (5)（四）、计算源程序 (6)（五）、程序计算结果及分析 (10)（六）、凸轮机构图 (15)（七）、心得体会 (16)（八）、参考书 (16)（一）、题目及原始数据试用计算机辅助设计完成偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，凸轮以1rad/s的角速度沿逆时针方向转动。

要求：（1）、推程运动规律为等加速等减速运动，回程运动规律为五次多项式运动规律；（2）、打印出原始数据；（3）、打印出理论轮廓和实际轮廓的坐标值；（4）、打印出推程和回程的最大压力角，以及出现最大压力角时凸轮的相应转角；（5）、打印出凸轮实际轮廓曲线的最小曲率半径，以及相应的凸轮转角；（6）、打印出凸轮运动的位移；（7）、打印最后所确定的凸轮的基圆半径。

原始数据如下：r0=0.015; 初选的基圆半径r0Deltar0=0.0005; 当许用压力角或许用最小曲率半径不满足时，r0以Δr0为步长增加重新计算rr=0.010; 滚子半径r rh=0.028; 推杆行程he=0.005; 偏距eomega=1; 原动件凸轮运动角速度，逆时针ωdelta1=pi/3; 近休止角δ1delta2=2*pi/3; 推程运动角δ2delta3=pi/2; 远休止角δ3delta4=pi/2; 回程运动角δ4alpha1=pi/6; 推程许用压力角[α1]alpha2=(70/180)*pi; 回程许用压力角[α2]rho0min=0.3*rr; 许用最小曲率半径ραmin （二）、推杆运动规律及凸轮廓线方程推杆运动规律：（1）近休阶段：0o≤δ<60 os=0v=0a=0（2）推程阶段：60o≤δ<180 o等加速运动规律：60o≤δ<120 os=2h(δ-60o)2/(120 o)2v=4hω(δ-60o)/(120 o)2a=4hω2/(120 o)2等减速运动规律：120o≤δ<180 os=h-2h(120o -(δ-60o))2/(120 o)2v=4hω(120o -(δ-60o))/(120 o)2a=-4hω2/(120 o)2（3）远休阶段：180o≤δ<270 os=hv=0a=0（4）回程阶段：270o≤δ≤360 o五次多项式运动规律：s=h-(10h(δ-270o)3/(90 o)3-15h(δ-270o)4/(90 o)4+6h(δ-270o)5/(90 o)5)v=-(30hω(δ-270o)2/(90 o)3-60hω(δ-270o)3/(90 o)4+30hω(δ-270o)4/(90 o)5)a=-(60hω2(δ-270o)/(90 o)3-180hω2(δ-270o)2/(90o)4+120hω2(δ-270o)3/(90 o)5)凸轮廓线方程：（1）理论廓线方程：s0=sqrt(r02-e2)x=(s0+s)sinδ+ecosδy=(s0+s)cosδ-esinδ(2)实际廓线方程先求x，y的一阶导数x’=(v/ω-e) sinδ+(s0+s)cosδy’=(v/ω-e) cosδ-(s0+s)sinδ再求sinθ，cosθsinθ＝x’/sqrt((x’)2+(y’)2)cosθ＝-y’/sqrt((x’)2+(y’)2)最后求实际廓线方程x1=x-rr cosθy1=y-rr sinθ压力角方程：曲率半径计算公式：（四）、计算源程序%凸轮机构大作业Matlab语言源程序%选题：偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构5—A% 推程运动规律：等加速等减速运动% 回程运动规律：五次多项式运动% 作者:WYH 学号：xxxxxxxx 日期：2007.12.26 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clear all;%close all;clc;%赋初值r0=0.015;Deltar0=0.0005;rr=0.010;h=0.028;e=0.005;omega=1; %原动件凸轮运动角速度，逆时针delta1=pi/3; %近休止角delta2=2*pi/3; %推程运动角delta3=pi/2; %远休止角delta4=pi/2; %回程运动角alpha1=pi/6; %推程许用压力角alpha2=(70/180)*pi; %回程许用压力角rho0min=0.3*rr; %许用最小曲率半径del1=delta1+delta2;del2=del1+delta3;temp=0; %判断是否执行r0＝r0＋Deltar0的变量while (temp==0)temp=1;s0=sqrt(r0^2-e^2); %求解s0alpha1max=0;delta1max=0; %定义alpha1的最大值以及对应的delta1值alpha2max=0;delta2max=0; %定义alpha2的最大值以及对应的delta2值rhoamin=r0-rr;deltamin=0; %定义rhoa的最小值以及对应的delta值for I=0:120; %圆周120等分delta=(I*3/180)*pi;if delta>=0&delta<delta1 %近休阶段s=0; %位移v=0; %速度a=0; %加速度elseif delta>=delta1&delta<(delta2/2)+delta1 %等加速推程s=2*h*(delta-delta1)^2/delta2^2;v=4*h*omega*(delta-delta1)/delta2^2;a=4*h*omega^2/delta2^2;elseif delta>=(delta2/2)+delta1&delta<del1 %等减速推程s=h-2*h*(delta2-(delta-delta1))^2/delta2^2;v=4*h*omega*(delta2-(delta-delta1))/delta2^2;a=-4*h*omega^2/delta2^2;elseif delta>=del1&delta<del2 %远休阶段s=h;v=0;a=0;elseif delta>=del2&delta<=2*pi %五次多项式运动规律回程s=h-(10*h*(delta-del2)^3/delta3^3-15*h*(delta-del2)^4/delta3^4+6*h*(delta-del 2)^5/delta3^5);v=-(30*h*omega*(delta-del2)^2/delta4^3-60*h*omega*(delta-del2)^3/delta4^4 +30*h*omega*(delta-del2)^4/delta4^5);a=-(60*h*omega^2*(delta-del2)/delta4^3-180*h*omega^2*(delta-del2)^2/delta 4^4+120*h*omega*(delta-del2)^3/delta4^5);endx=(s0+s)*sin(delta)+e*cos(delta); %理论轮廓方程式y=(s0+s)*cos(delta)-e*sin(delta);x_=(v/omega-e)*sin(delta)+(s0+s)*cos(delta); %理论轮廓对delta求一次导数y_=(v/omega-e)*cos(delta)-(s0+s)*sin(delta);x__=(a/omega^2-(s0+s))*sin(delta)+(2*v/omega-e)*cos(delta); %理论轮廓对delta求二次导数y__=(a/omega^2-(s0+s))*cos(delta)-(2*v/omega--e)*sin(delta);x1=x-rr*(-y_/sqrt(x_^2+y_^2)); %实际轮廓方程式y1=y-rr*(x_/sqrt(x_^2+y_^2));alpha=atan((v-e)/(sqrt(r0^2-e^2)+s)); %求压力角if delta>=del2&delta<=2*pi %判断是否为回程if abs(alpha)>alpha2 %判断是否大于回程许用压力角r0=r0+Deltar0;temp=0;break;elseif abs(alpha)>alpha2max %满足许用压力角，则找出回程最大压力角alpha2max=abs(alpha);delta2max=delta;endendelseif abs(alpha)>alpha1 %判断是否大于推程许用压力角r0=r0+Deltar0; %不满足许用压力角，则增大基圆半径重新计算temp=0;break;elseif abs(alpha)>alpha1max %满足许用压力角，则找出推程最大压力角alpha1max=abs(alpha);delta1max=delta;endendendrho=(x_^2+y_^2)^(3/2)/(x_*y__-y_*x__); %计算曲率半径if rho<0rhoa=abs(rho)-rr;if rhoa>=rho0min %满足最小曲率半径if rhoa<rhoamin %找出实际轮廓曲线的最小曲率半径及其对应的delta角rhoamin=rhoa;deltamin=delta;endelser0=r0+Deltar0;temp=0;break;endendDelta(I+1)=(delta/pi)*180; %delta由弧度值转化为角度值X(I+1)=x*1000;Y(I+1)=y*1000;X1(I+1)=x1*1000;Y1(I+1)=y1*1000;S(I+1)=s;V(I+1)=v;A(I+1)=a;ALPHA(I+1)=(alpha/pi)*180;PHO(I+1)=rho*1000;endenddeltamin=(deltamin/pi)*180;alpha1max=(alpha1max/pi)*180;delta1max=(delta1max/pi)*180;alpha2max=(alpha2max/pi)*180;delta2max=(delta2max/pi)*180;figure(1);axis equal;hold ont=0:0.01:2*pi;xx=r0*cos(t)*1000;yy=r0*sin(t)*1000;xxx=(rr*cos(t)+X(1)/1000)*1000;yyy=(rr*sin(t)+Y(1)/1000)*1000;xxxx=e*cos(t)*1000;yyyy=e*sin(t)*1000;plot(xx,yy,'m--',X,Y,':',X1,Y1,'k',xxx,yyy,'c-',xxxx,yyyy,'y-');%画出理论轮廓及实际轮廓以及基圆legend('基圆','理论轮廓','实际工作轮廓');plot(0,0,'ko')plot(X(1),Y(1),'ko');title('凸轮轮廓曲线图');xlabel('X/mm');ylabel('Y/mm');figure(2);plot(Delta,S,Delta,V,'r--',Delta,A,'k:'); %画出位移、速度、加速度曲线图title('凸轮运动规律曲线图');xlabel('{\delta}/(^o)');ylabel('s/m v/m.s^{-1} a/m.s^{-2}');legend('位移','速度','加速度');%结果显示：disp([num2str(Delta'),num2str(X'),num2str(Y'),num2str(X1'),num2str(Y1'),num 2str(S'*1000)]);disp(['rhoamin=',num2str(rhoamin*1000),'deltamin=',num2str(deltamin)]);disp(['alpha1max=',num2str(alpha1max),'delta1max=',num2str(delta1max)]);disp(['alpha2max=',num2str(alpha2max),'delta2max=',num2str(delta2max)]);disp(['r0=',num2str(r0*1000)]);（五）、程序计算结果及分析求得ραmin及对应的δαmin值：rhoamin=14.0952 deltamin=288求得α1max及对应的δ1max值：alpha1max=29.782 delta1max=120求得α2max及对应的δ2max值：alpha2max=47.4426 delta2max=324求得最后的基圆半径r0为:r0=24.5（七）、心得体会通过对凸轮机构的编程设计：（1）、熟悉了推杆的运动规律特别是等加速等减速和五次多项式运动规律；（2）、掌握了已知推杆运动规律用解析法对凸轮轮廓曲线的进行设计的方法以及设计时应该注意的各个性能要求；（3）、加深了对Matlab语言的熟悉与应用（八）、参考书（1）《机械原理》第七版高等教育出版社（2）《MATLAB程序设计教程》中国水利水电出版社。