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机械原理课程设计,飞轮、凸轮、变位齿轮课程设计(南华大学)

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机 械 原 理 课 程 设 计

学生学院 机械工程学院 专业班级 机械0904 学 号 20094410419 学生姓名 伍广成 指导教师 王剑彬

2012 年 5月 10日 2

目录 1. 机械原理课程设计设计任务书...................2 2. 课程设计目的.................................3 3. 飞轮设计.....................................3 3.1绘制动态等功阻力矩)(ccMM线图....................3 3.2绘制驱动功)(aaAA图...............................3

3.3求最大动态剩余功]['A................................4 3.4计算转动惯量FJ.....................................4 4. 凸轮设计.....................................5 5. 变位齿轮机构设计.............................7 6. 设计小结.....................................8 参考文献 3

2. 课程设计目的

机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础

课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。

3.飞轮设计 3.1绘制动态等功阻力矩)(ccMM线图

列表汇集同组同学在动态静力分析中求得的各机构位置的平衡力矩fM

（-fM即为动态阻力矩rM）。数据如下表：

由以上数据在A2图纸上绘制~rM图，其中力矩比例尺)(10)(mmmNmmmNM，角度比例尺)1(026.0)1(mmmm。 3.2绘制驱动功)(aaAA图

利用图解积分法求出在一个运动循环中的阻力功cA，数据如下： 1 3.186270

2 5.1343.186237470

力矩 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 )(mNMr 0 70 374 393 275 15 -14 -16 -17 -17 -32 27 4

3 3.3355.13462374393

4 2.5103.33562393275

5 1.5862.5106227515

6 4.5861.586621514

7 5.5784.586621416

8 9.5695.578621617

9 0.5619.569621717

10 2.5480.561621732

11 9.5462.1548623227

12 0.5549.5466227

由于在一个运动循环中驱动功与阻力功相等，则将曲线的始末端连接即为aA。

3.3求最大动态剩余功]['A

将)(aaAA与cA=cA)(两线图相减，即得一个运动循环中的动态剩余功线图)(';AA。该图的纵坐标最高点与最低点的距离即表示最大动态剩余功]['A=407.03 3.4计算转动惯量FJ 5

已知min/90~60rn 则minmaxminmax)(2nnnn=0.5 由算的FJ

为232.23mkg

4. 凸轮设计

已知：从动件的运动规律为推程余弦运动，回程等加速等减速运动，凸轮与

曲柄共轴。

凸轮参数：

60，120，30，150，30，mm10e，mm40，mm30

02’00100

根据已知求出凸轮的基本尺寸，理论廓线外凸曲线的最小曲率半径min，选取滚子半径，绘制凸轮实际廓线。以上内容坐在2号图纸上。 （1） 根据运动规律求出~,~,~22dsdddss并用何方法绘制 a. 推程 0cos12s

00sin2dds 

0202222cos

2d

sd

b. 回程 6

等加速回程： 2

02

s



204

dds

22d

sd= 204

等减速回程： 202

)(2s

)(4020d

ds

22d

sd=

2

04

由机械原理课程设计指导书可知：用作图法进行相关设计。 由凸轮运动方程绘制出凸轮推程，远休止，回程和近休止的运动线图，作图方法如下： 在S坐标轴取线段长为OA，使OA等于h，以OA为直径作半圆，并将半圆等分为10份，，相应的在t坐标轴上，把推程段平均分成10份，取半圆的等分点作t轴的平行线，该平行线与推程的坐标的交点即为运动线点，用光滑的曲线将交点连接起来，得到推程运动线图。在远休止段，S=h。回程段，将回程起始点与终止点连接起来，与该段横坐标的中点有一交点，相应的把该交点所在的垂线段平分为 8份，横坐标前段对应交点的上部，后段对应交 7

点的下部，将相应的横纵坐标交点用光滑的曲线连接起来，得到回程的运动线图。近休止的运动线图为一在横坐标上的直线。

作凸轮廓线图 以r0为半径作基圆，过圆心取偏心距e作一直线与基圆的交点为从动件初始位置，以该偏心距e所在的半径为起始半径，量取一段150度的圆弧，平均分成10份，过半径作切线。在运动线图上相应量出横坐标到相应交点的距离，该距离即为切线上的点距基圆交点的距离，并以该交点作为滚子的圆心，以r为半径做出滚子轮廓，将所有的滚子轮廓线用光滑的曲线连接起来，即为凸轮的轮廓线

（2） 根据凸轮运动参数，得出下列数据 根据所得数据画出凸轮理论轮廓，选取滚子半径为10mm,得出凸轮实际廓线（见图2）。可得：

。 5.变位齿轮机构设计

设计数据

符号 Z1 Z2 m α 方案一 13 59 10 20

已知：齿数，模数，压力角如上表，齿轮为正常齿制，工作情况为闭式传动。 要求：选择变位系数，计算该对齿轮传动的各部分尺寸，在2号图纸上绘制出齿轮传动的啮合图。

①查[2]，选择变位系数1x=2x=0.4 ②计算齿轮传动各部分尺寸 小齿轮 大齿轮 节圆直径（mm) 130 590 齿顶圆直径(mm) 158 602 齿根圆直径(mm) 113 557 基圆直径(mm) 122.2 554.4 分度圆齿厚（mm) 18.6 12.8 齿槽宽(mm) 12.8 18.6 齿顶高(mm) 10 6 齿根高(mm) 8.5 16.5 ③根据齿轮传动尺寸绘制传动啮合图(见图3） ④根据啮合图尺寸验算重合度

测得实际啮合线段4721BB，法向齿距P=30;得重合度PBBa21=1.56

理论重合度5576.12/)]tan(tan)tan(tan['22'11aaaZZ 通过验算实际重合度与理论重合度相等，符合要求。 8

6.设计小结

通过这次课程设计，重拾了许多学过的知识，巩固了机械原理的知识，

更加充实了自己。这次课程设计最大的感触就是搞设计一定得细心，各方面知识都要牢固，另外，要学会查阅资料。自己动手，不懂向老师及同学请教。总之，这次课程设计收获不小，可谓受益匪浅！另外感谢老师及同学的帮助！

参考资料 【1】 孙恒 陈作模 机械原理（第七版）西安工业大学机械原理及机械零件教研室 编 2006.5 【2】 机械手册。 【3】 理论力学（第七版）哈尔滨工业大学理论力学教研室 编 。

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机械原理课程设计插床凸轮机构的设计

机械原理课程设计插床凸轮机构的设计

机械原理课程设计任务书姓名 专业 机械设计制造及其自动化 班级 13-2班 学号一、设计题目：插床凸轮机构的设计 二、系统简图：1356212D BCA O O O4O 4yybcaxHs s z z 3521三、工作条件已知从动件的最大摆角max ψ，许用压力角[]α，从动件长度4O D l ，从动件运动规律为等加、等减速运动，凸轮与曲柄共轴。

四、原始数据凸轮机构的设计maxψ[]α4O Dlφs φφ'从动杆加速度规律°mm°15401256010 60 等加速运动五、要求：1）按许用压力角[]α确定凸轮机构的基本尺寸。

2）求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径min ρ。

3）选取滚子半径T r 绘制凸轮实际廓线。

4）编写说明书。

指导教师：开始日期： 2015 年 7 月 11 日 完成日期： 2015 年7 月 17 日目录1．设计任务及要求2．数学模型的建立3．程序框图4．程序清单及运行结果5．设计总结6．参考文献一、设计题目：插床凸轮机构的设计二、系统简图：1356212D BCA O O O4O 4yybcaxHs s z z 3521三、工作条件已知从动件的最大摆角max ψ，许用压力角[]α，从动件长度4O D l ，从动件运动规律为等加、等减速运动，凸轮与曲柄共轴。

四、原始数据凸轮机构的设计maxψ[]α4O Dlφsφφ'从动杆加速度规律°Mm° 15 40125601060 等加速运动五、要求：1）按许用压力角[]α确定凸轮机构的基本尺寸。

2）求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径min ρ。

3）选取滚子半径T r 绘制凸轮实际廓线,并绘制简图。

4）编写并打印说明书。

一、设计任务及要求(凸轮机构的设计)已知：从动件的最大摆角max φ，许用压力角][α，从动件的长度lo 4d 从动件的运动规律为等加，等减速运动，凸轮与曲柄共轴。

机械原理课程教案—凸轮机构及其设计

机械原理课程教案—凸轮机构及其设计

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。

机械原理第10章 凸轮设计

机械原理第10章 凸轮设计

移动从动件盘形凸轮机构凸轮廓线的设计 1）尖端从动件
①等分位移曲线；
②选定r0，画基圆；
③应用反转法逐点作图确 定 各 接 触 点 位 置 B0 ， B1 ， B2，……；
④光滑连接B0，B1，B2 ， …… 点 ， 就 得 所 要 设 计 的 凸轮廓线。
10.2 凸轮机构的廓线设计
2）滚子从动件
第10章 凸轮机构设计
Design of Cam Mechanisms
第10章 凸轮机构及其设计
1
凸轮机构的运动与传力特性
2
凸轮机构的廓线设计
10.1 凸轮机构的运动与传力特性
10.1.1 凸轮机构的工作循环
基圆——以凸轮轮廓的最小向径rb (或r0)为半径的圆。
图10-1 尖端移动从动件盘形凸轮机构的工作循环
从动件一方面随机架和导路以角速度－ω 绕O点转动，另一方面又在导 路中往复移动。由于尖端始终与凸轮轮廓相接触，所以反转后尖端的运动 轨迹就是凸轮轮廓。
10.2 凸轮机构的廓线设计
10.2.2 图解法设计过程
添加！
凸轮轮廓曲线的绘制 （图解法凸轮廓线的设计）
（26分钟）
10.2 凸轮机构的廓线设计
10.2 凸轮机构的廓线设计
10.2.3 凸轮廓线设计的解析方法
移动滚子从动件盘形凸轮机构
如图所示为一偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构。建立直角坐标系oxy。若已
知凸轮以等角速度逆时针方向转动，凸轮基圆半径rb、滚子半径rr，偏距e，从动 件的运动规律s=s()。
1、理论廓线方程 B点坐标（凸轮的理论廓线方程）
s
v
a


j

h (1 cos)
机械原理课程设计滚子从动件凸轮机构

机械原理课程设计滚子从动件凸轮机构

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。