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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。
课程设计论文题目：偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构系部名称：机械工程系专业班级：机自125 学生学号：指导教师：韩洪涛教师职称：教授2014年06月16日偏置直动尖顶从动件凸轮机构，虽然从动件和凸轮之间以高副形式进行连接导致从动件易磨损不能承受较大的载荷,但由于其阅读盘形凸轮轮廓的能力较强,故应用也较为广泛。
大多数教材和专著都是从该机构的运动性能和传力性能两方面进行阐述,相关专题研究也主要论述机构的运动规律、参数选择和优化设计等。
针对效率的设计以及机构参数对效率的影响涉及较少。
本文主要介绍它的设计过程，本文主要运用了一些凸轮的运动规律及其原理。
包括正弦加速度，余弦加速度，反转法原理等。
最终设计出了包括在运动性能和传力性能等方面比较适合的凸轮结构。
关键字：偏置正弦加速度余弦加速度摘要 (1)目录 (2)第一章绪论 (3)第二章课程题目及主要技术参数说明 (4)2.1课题题目 (4)2.2主要技术参数说明 (4)2.3 偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构运动简图 (4)第三章偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构参数分析 (5)3.1基圆半径的确定 (5)3.2从动件运动规律的选取原则 (5)3.3 凸轮机构的偏距 (5)3.4凸轮轮廓设计 (6)第四章偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构设计计算 (7)4.1偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构三视图 (11)4.2偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构理论轮廓图 (12)结论 (14)致谢 (15)参考文献 (16)第一章绪论本文主要讲的是偏置直动尖顶从动件盘形机构的设计计算，在这次设计中运用了主要运用了，机械原理的第九章《凸轮机构及其设计》《高等数学》等的知识。
在这次课程设计中，我的能力有了很大的提高，特别是在理论应用在实践过程中的思考。
1.培养了我们的设计思路训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力。
2.通过在凸轮设计和计算的过程中，锻炼了我们的独立思考能力，了解了凸轮是怎样设计的，以及各种他凸轮的运动规律，基圆半径的确定，还有作图技巧。
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
课程设计说明书
课程名称：机械原理课程设计
设计题目：滚子从动件凸轮机构院系：机电工程系学生姓名：
学号：
专业班级：
指导教师：
年月日
一、机械原理课程设计的目的和任务
一、机械原理课程设计是一个重要的实践性教学环节，其目的在于进一步巩
固和加深所学知识；
二、培育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成立一个完整的概念；
4、进一步提高学生计算和制图能力。
二、机械原理课程设计的任务
假设无碳小车前轮转向依托凸轮机构调剂，示用意以下图所示，试用图解法设计该凸轮机构；要求滚子从动件。
图1 凸轮机构示用意
图中：a—前轮与凸轮的中心距；e—凸轮偏心距；f—前轮中心与导路距离。
α—操纵杆摆角。
表1 原始数据表
中心距a偏心距e导路距离f控制杆摆角α推程运动规律回程运动规律
三、设计要求
一、确信适合的从动件长度，合理选择滚子半径；
二、选择适当的比例，用作图法绘制从动件位移线图，并画在图纸上；
3、用反转法绘制凸轮的理论轮廓与实际轮廓，用A4图纸。
四、原始数据分析
表2 相关参数表
一、从动件推程运动方程
二、从动件远休程运动方程
3、从动件回程运动方程
4、从动件近休程运动方程
五、绘制从动件运动线路图
表1 从动件推程位移数据表
表2 从动件回程位移数据表
六、依照压力角确信凸轮的基圆半径。
七、滚子从动件滚子半径的确信。
八、依照反转法绘制凸轮轮廓曲线。
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。
二、课程设计（论文）的数据
本设计旨在完成基圆半径r b =50mm 及从动件最大升程h=30mm ，推程运动角
0δ=1200、远休止角01δ=60º、回程角'0δ=120º及近休止角02δ=60º，从动件推程以等速运动规律上升，回程以正弦加速度运动规律下降的偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计。
三、课程设计（论文）的要求
1. 用图解法设计此盘形凸轮机构，并用CAD 画出凸轮轮廓；滚子大小；
2. 用图解法设计此盘形凸轮机构，将计算过程写在说明书中；
3. 从动件的位移曲线画在2号图纸上；
4. 检验压力角是否满足许用压力角的要求；
5. 编写课程设计说明书。
四、课程设计（论文）应完成的工作
1. 偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构简图
2. 绘制动件的位移曲线图及检验压力角是否满足许用压力角的要求
3. 完成课程设计说明书
4.全部资料上交电子版和纸质版
六、应收集的资料及主要参考文献
《机械原理》（第七版）孙恒主编高等教育出版社 2006年五月出版《机械原理课程设计》李瑞琴主编电子工业出版社 2010年6月出版
《机械原理课程设计》王淑仁主编科技出版社 2006年9月出版
发出任务书日期： 2012 年 6 月 12 日指导教师签名：
计划完成日期： 2012 年 7 月 2 日教学单位责任人签章：
摘要
在现实生活中我们经常可以见得到凸轮机构，在各种机械，特别是自动机和自动装置，广泛采用这各种形式的凸轮机构。
凸轮机构常用于内燃机的配气机构，自动机床的进刀机构以及各种自动装置中。
凸轮机构的优点在于只要适当的设计出凸轮轮廓线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而其响应快速，机构简单紧凑。
这些优点使得它不能被数控，电控设备完全代替。
随着现代机械日益向告诉发展和计算机辅助设计和制造获得了普遍的应用，凸轮机构的设计和加工的速度及质量越来越高，凸轮运动速度也越来越高, 这就为凸轮机构的更广泛应用创造了条件。
Summary
In real life we can often see cam, machinery, particularly automata and robotics, widely used in various forms of cam. Cam is commonly used for internal-combustion engine valvetrain, automatic feed mechanism of machine tools, as well as a variety of robotic.
Advantage is that as long as the appropriate design of cam cam, motion of the push rod can be expected, and its fast response, institutions simple and compact.These advantages make it cannot be NC, electrical control equipment and completely replaced. As modern machinery is increasingly informed the development and application of computer-aided design and manufacturing was general, cam design and machining speed and quality become higher and higher, cam movement speed is getting higher and higher, which created the conditions for a wider application of cam.
This design is intended to complete the base circle radius r=50mm Maximum lift and follower h=30mm Push way motion angle=120Far angle of repose=60º, return angle=120º and near of angle of repose=60º, follower pushing motion law of Cheng Yi speed increase, return to sine acceleration motion law of downward bias follower disc cam mechanism with roller follower of the designs.
一. 根据已知尺寸做出基圆
二. 用反转法设计段凸轮轮廓线
1. 确定推杆在反转中所确定的位置计算推杆在反转运动中的预期位移 (一)推程推杆的运动方程：S= h δ/0δ
0δ()0 12
24 36 48 60 72 84 96 108 120 S(mm ) 3 6
9
12
15
18
21
24
27
30
(二)推杆回程以正弦加速度加速运动方程为：s ＝h[1-(δ/0δ)+sin(2πδ/0δ) 0δ()0 12
24 36 48 60 72 84 96 108 120
S(mm )
29.81 28.54 25.54 20.81 15.01 9.20 4.46 1.45 0.18 0
3. 然后将其尖顶所占据的一系列位置1·2·3…….连成平滑的曲线即凸轮阔线
将其尖顶所占据的一系列位置1·2·3…….连成平滑的曲线即凸轮工作阔线
利用滚子和理论阔线做出工作阔线，加粗线即为工作阔线。
三、绘制推杆的位移曲线
推杆位移
-20
02040
100
200300
400
转角
推杆位移
推杆位移
四、检验压力角是否满足许用压力角的要求。
压力角的测试图
a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10 a11 5.10 4.73 4.50 4.26 4.06 3.87 3.69 3.54 3.39 3.28 3.03
a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10 a11 6.61 9.33 14.42 20.93 27.85 28.53 30.67 30.95 20.75 12.00 10.94
分析：根据实践经验，在推程时，许用压力角a的值一般是：直动推杆取30度
角为上限。
在回程时，许用压力角a的值一般是：直动推杆取70~80度为上限角。
根据上表可以知道在推程时有个点的压力角为4.73度没超过其上限值不会发生自锁，回程时压力角最大30.95度没有超过其上限值故在回程时不会发生自锁。
所以这个凸轮设计是合理的，可以应用到实际中。
主要参考文献：
1.《机械原理》（第七版）孙恒主编高等教育出版社 2006年五月出版
2.《机械原理课程设计》李瑞琴主编电子工业出版社 2010年6月出版
3.《机械原理课程设计》王淑仁主编科技出版社 2006年9月出版
11。
