机械原理课程教案—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（1.5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，2005

3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，2006

4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。

八、课外学习要求

学生通过自学了解空间凸轮机构的应用特点和高速凸轮机构设计应注意的问题。

机械原理凸轮机构设计

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 ? 升AB 1 ?2 停BC 2 ?3 降CD 3

机械原理课程设计——凸轮机构

目录（一）机械原理课程设计的目的和任务 (2) （二）从动件（摆杆）及滚子尺寸的确信 (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）运算机源程序 (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：一、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；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，及运用电子运算机的运算能力。二、机械原理课程设计的任务：一、摆动从动件杆盘型凸轮机构二、采纳图解法设计：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确信适合摆杆长度 ②合理选择滚子半径rr ③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，并标注全数尺寸（用A2图纸） ⑤将机构简图、原始数据、尺寸综合方式写入说明书 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：一、尖底（滚子）摆动从动件盘形凸轮机构压力角: 00[cos()]tan sin() d l a l d a ψψψϕ αψψ+-= + 在推程中，当主从动件角速度方向不同时取“-”号，相同时取“+”号。 1、三、课程设计采纳方式：关于这次任务，要用图解法和解析法两种方式。图解法形象，直观，应用图解法可进一步提高学生画图能力，在某些方面，如凸轮设计中，图解法是解析法的起点和基础；但图解法精度低，而解析法那么可应用运算机进行运算，精度高，速度快。在本次课程设计中，可将两种方式所得的结果加以对照。四、编写说明书：一、设计题目（包括设计条件和要求）；二、机构运动简图及设计方案的确信，原始数据； 3、机构运动学综合； 4、列出必要的计算公式，写出图解法的向量方程，写出解析法的数学模型，计算流程和计算程序，打印结果；五、分析讨论。

机械设计与实践教案项目2 凸轮机构设计 (教案)

项目2 凸轮机构设计 1．教学目标（1）了解凸轮机构的分类及应用；（2）了解推杆常用运动规律的选择原则；（3）掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题；（4）能根据选定的凸轮类型和推杆运动规律设计凸轮的轮廓曲线。 2．教学重点和难点（1）推杆常用运动规律特点及选择原则；（2）盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计；（3）凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系。难点：“反转法原理”与压力角的概念。 3．讲授方法多媒体课件 4．讲授时数 8学时任务一凸轮机构的应用【任务导入】凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置组成的一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，通常作连续的等速转动、摆动或移动。从动件在凸轮轮廓的控制下，按预定的运动规律作往复移动或摆动。受奥拓汽车零部件制造有限公司委托带领学员分析汽车内燃机凸轮机构的工作过程。【任务分析】在各种机器中，为了实现各种复杂的运动要求，广泛地使用着凸轮机构，汽车机构也不例外，如图2.1是汽车内燃机凸轮机构的工作简图。

【力学知识】平面汇交力系的简化与平衡方程按照力系中各力的作用线是否在同一平面内，可将力系分为平面力系和空间力系。若各力作用线都在同一平面内并汇交于一点，则此力系称为平面汇交力系。按照由特殊到一般的认识规律，我们先研究平面汇交力系的简化与平衡规律。设刚体上作用有一个平面汇交力系F 1、F 2、…、F n ，各力汇交于A 点（图2.2a ）。根据力的可传性，可将这些力沿其作用线移到A 点，从而得到一个平面共点力系（图2.2b ）。故平面汇交力系可简化为平面共点力系。连续应用力的平行四边形法则，可将平面共点力系合成为一个力。在图2.3b 中，先合成力F 1与F 2（图中未画出力平行四边形），可得力F R1，即 F R1＝F 1+ F 2；再将F R1与F 3合成为力F R2，即F R2＝F R1+ F 3；依此类推，最后可得 F R ＝F 1+ F 2+…+ F n ＝∑F i （2－1）式中 F R 即是该力系的合力。故平面汇交力系的合成结果是一个合力，合力的作用线通过汇交点，其大小和方向由力系中各力的矢量和确定。若已知F 的大小及其与x 轴所夹的锐角α ，则有 ? ??-==ααsin cos F F F F y x （2－2）如将F 沿坐标轴方向分解，所得分力F x 、F y 的值与在同轴上的投影F x 、F y 相等。但须注意，力在轴上的投影是代数量，而分力是矢量，不可混为一谈。若已知F x 、F y 值，可求出F 的大小和方向，即 ?? ???=+=x y y x F F F F F αtan 22 （2－3）【设计知识】一、凸轮机构的分类及应用根据凸轮及从动件的形状和运动形式的不同，凸轮机构的分类方法有以下四种：（1）按凸轮的形状分类

机械原理教案凸轮机构及其设计

第九章凸轮机构及其设计 §9．1 凸轮机构的应用及分类一、凸轮机构的应用凸轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触带动从动件实现预期运动规律的一种高副机构。广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中。（尤其是需要从动件准确地实现某种预期的运动规律时）常用于将“简单转动”→“复杂移动”、“复杂摆动”、“与其它机构组合得到复杂的运动”。图示为内燃机配气凸轮机构。具有曲线轮廓的构件1叫做凸轮，当它作等速转动时，其曲线轮廓通过与推杆2的平底接触，使气阀有规律地开启和闭合。工作对气阀的动作程序及其速度和加速度都有严格的要求，这些要求都是通过凸轮的轮廓曲线来实现的。组成：凸轮、从动件、机架（高副机构）。二、凸轮机构的特点 1）只需改变凸轮廓线，就可以得到复杂的运动规律； 2）设计方法简便； 3）构件少、结构紧凑； 4）与其它机构组合可以得到很复杂的运动规律 5）凸轮机构不宜传递很大的动力； 6）从动件的行程不宜过大； 7）特殊的凸轮廓线有时加工困难。三、凸轮机构的类型

凸轮机构的分类： 1）盘形凸轮按凸轮形状分：2）移动凸轮 3）柱体凸轮 1）尖底从动件；按从动件型式分：2）滚子从动件； 3）平底从动件 1）力封闭→弹簧力、重力等按维持高副接触分（封闭）槽形凸轮 2）几何封闭等宽凸轮等径凸轮共轭凸轮

§9．2 从动件常用运动规律设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律，然后再按照这一运动规律设计凸轮廓线。以尖底直动从动件盘形凸轮机构为例，说明从动件的运动规律与凸轮廓线之间的相互关系。基本概念：基圆——凸轮理论轮廓曲线最小向径.r 0所作的圆。行程——从动件由最远点到最近点的位移量h （或摆角）推程——从动件远离凸轮轴心的过程。回程——从动件靠近凸轮轴心的过程。推程运动角——从动件远离凸轮轴心过程，凸轮所转过的角度。名称图形说明尖端从动件从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。这种从动件结构最简单，但尖端处易磨损，故只适用于速度较低和传力不大的场合（实用性较差，但理论意义强）。曲面从动件为了克服尖端从动件的缺点，可以把从动件的端部做成曲面，称为曲面从动件。这种结构形式的从动件在生产中应用较多。滚子从动件为减小摩擦磨损，在从动件端部安装一个滚轮，把从动件与凸轮之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，因此摩擦磨损较小，可用来传递较大的动力，故这种形式的从动件应用很广（并不适宜高速）。平底从动件从动件与凸轮轮廓之间为线接触，接触处易形成油膜，润滑状况好。此外，在不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终垂直于从动件的平底，受力平稳，传动效率高，常用于高速场合。缺点是与之配合的凸轮轮廓必须全部为外凸形状。

机械原理大作业凸轮机构设计

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

机械设计教案：凸轮机构的认识与盘形凸轮轮廓的设计

授课教案

任务3.1 凸轮机构的认识一、复习10分钟复习上次课学习内容二、教师导课与课程学习：（1）学习提示，教师介绍本任务的学习内容。15分钟本项目以直动从动件的盘形凸轮机构为例，在从动件等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动（简谐运动）规律条件下，分析了凸轮机构中存在的柔性冲击与刚性冲击。教师介绍本任务的学习内容：凸轮机构的分类；常用术语；从动件的运动规律；凸轮机构的结构形式；常用材料及热处理（2）分小组学习: 40分钟 3.1.1常用设备中的凸轮机构 1. 凸轮机构的组成如图所示的凸轮机构是由凸轮、从动件和机架等三个基本构件组成的机构。 2.凸轮机构应用实例自动钻床进给机构、冲床凸轮机构等。 3.1.2凸轮机构的分类凸轮机构的类型很多，按凸轮和从动件的形状及其运动形式的不同，凸轮机构的分类方法有以下几种： 1.按凸轮形状分类 (1）盘形凸轮（2）移动凸轮。（3）圆柱凸轮 2.按从动件形式分类（1）尖顶从动件（2）滚子从动件（3）平底从动件从动件的结构形式 3.按从动件的运动形式分类学生发言汇报、记录学习笔记学生发言汇报并记录学习笔记阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报，课，记录学习笔记 No

（1）直动从动件直动从动件指相对于机架作直线往复移动的从动件，如图3.1.1中所示。直动从动件又分为对心直动从动件和偏置直动从动件。（2）摆动从动件：绕某一固定转动中心摆动的从动件。 4.按凸轮与从动件的锁合方式分类（1）力锁合利用从动件的重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮轮廓保持接触，（2）形锁合利用从动件和凸轮特殊的几何形状来维持接触，例如圆柱凸轮机构是利用滚子与凸轮凹槽两侧面的配合来实现形锁合。 3.1.3凸轮机构的常用术语如下： 1.凸轮基圆与基圆半径b r 2.凸轮的转角δ 凸轮相对于某一位置转过的角度，称为凸轮转角δ。具体包括推程运动角0δ、远停程运动角S δ回程运动角0′δ和近停程运动角S δ'。 3从动件行程：从动件在推程和回程中移动的距离h 。 3.1.4从动件的运动规律 1.从动件的运动线图在上图所示凸轮机构中，以从动件位移s 为纵坐标，对应的凸轮转角δ为横坐标，描述s 与δ之间关系的线图，称为从动件的位移线图。从动件有等速运动、等加速等减速和余弦加速度运动规律（简谐运动规律）等常用运动规律。 1.等速运动规律 No

哈工大机械原理考研-第3章-凸轮机构(理论)

第3章凸轮机构及其设计 3.1基本要求 1.了解凸轮机构的类型及其特点。 2.掌握从动件的几种常用运动规律及特点。掌握从动件行程、从动件推程、推程运动角、从动件回程、回程运动角、从动件远（近）休程及远（近）休止角及凸轮的基圆、偏距等基本概念。 3.熟练掌握并灵活运用反转法原理，应用这一原理设计直动从动件盘形凸轮机构、摆动从动件盘形凸轮机构及平底直动从动件盘形凸轮机构。 4.掌握凸轮机构基本尺寸的确定原则，根据这些原则确定凸轮机构的的压力角及其许用值、基圆半径、偏距、滚子半径等基本尺寸。 5.掌握凸轮机构设计的基本步骤，学会用计算机对凸轮机构进行辅助设计的方法。 3.2内容提要一、本章重点本章重点是从动件运动规律的选择及其特点，按预定从动件运动规律设计平面凸轮轮廓曲线和凸轮机构基本尺寸的确定。涉及到根据使用场合和工作要求选择凸轮机构的型式、选择或设计从动件的运动规律、合理选择或确定凸轮的基圆半径、正确设计出凸轮廓线、对设计出来的凸轮机构进行分析以校核其是否满足设计要求。 1 凸轮机构的类型选择选择凸轮机构的类型是凸轮机构设计的第一步，称为凸轮机构的型综合。凸轮的形状有平面凸轮（盘形凸轮、移动凸轮）和空间凸轮，从动件的形状有尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件，而从动件的运动形式有移动和摆动之分，凸轮与从动件维持高副接触的方法又有分为力锁合、形锁合。故凸轮机构的类型多种多样，设计凸轮机构时，

可根据使用场合和工作要求的不同加以选择。（1）各类凸轮机构的特点及适用场合尖顶从动件凸轮机构：优点是结构最简单，缺点是尖顶处极易磨损，故只适用于作用力不大和速度较低的场合。滚子从动件凸轮机构：优点是滚子与凸轮廓线间为滚动摩擦，摩擦较小，可用来传递较大的动力，故应用广泛。平底从动件凸轮机构：优点是平底与凸轮廓线接触处极易形成油膜、能减少磨损，且不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终垂直于平底，受力平稳、传动效率较高，故适用于高速场合。故缺点是仅能与轮廓曲线全部外凸的凸轮作用。盘形凸轮机构和移动凸轮机构：均属于平面凸轮机构，其特点是凸轮与从动件之间的相对运动是平面机构。当主动凸轮作定轴转动时，采用盘形凸轮机构，当主动凸轮作往复移动时，采用移动凸轮机构。与圆柱凸轮机构和和圆锥凸轮机构相比结构简单，盘形凸轮机构应用极为广泛。圆柱凸轮机构和圆锥凸轮机构：属空间凸轮机构，其特点是凸轮与从动件之间的相对运动是空间运动，故适用于从动件的运动平面与凸轮轴线平行的场合。当工作要求从动件的移动行程较大时，采用圆柱凸轮机构或圆锥凸轮机构要比盘形凸轮机构尺寸更为紧凑。缺点是结构较盘形凸轮复杂，且不宜用在从动件摆角过大的场合。力锁合型凸轮机构：优点是锁合方式简单、适合于各种类型的从动件，且对从动件的运动规律没有限制。缺点是当从动件行程较大时，所需要的回程弹簧太大。槽凸轮机构：在形锁合型凸轮机构中，其锁合方式简单、且从动件的运动规律不受限制。缺点是增大了凸轮的尺寸及重量，且不能采用平底从动件。等宽和等径凸轮机构：属于形锁合型凸轮机构。前者只适用凸轮

第六章凸轮机构设计

第七章凸轮机构设计（4学时） 1．教学目标 1）了解凸轮机构的分类及应用； 2）了解推杆常用运动规律的选择原则； 3）掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题； 4）能根据选定的凸轮类型和推杆运动规律设计凸轮的轮廓曲线。2．教学重点和难点 1）推杆常用运动规律特点及选择原则； 2）盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计； 3）凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系；难点：“反转法原理”与压力角的概念。 3．讲授方法：多媒体课件

7.1 凸轮机构的应用及分类一．凸轮机构的应用凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装臵组成的一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，通常作连续的等速转动、摆动或移动。从动件在凸轮轮廓的控制下，按预定的运动规律作往复移动或摆动。在各种机器中，为了实现各种复杂的运动要求，广泛地使用着凸轮机构。下面我们先看两个凸轮使用的实例。图6—1所示为以内燃机的配气凸轮机构，凸轮1作等速回转，其轮廓将迫使推杆2作往复摆动，从而使气门3开启和关闭（关闭时借助于弹簧4的作用来实现的），以控制可燃物质进入气缸或废气的排出。如图6—2所示为自动机床中用来控制刀具进给运动的凸轮机构。刀具的一个进给运动循环包括：1）刀具以较快的速度接近工件；2）道具等速前进来切削工件；3）完成切削动作后，刀具快速退回； 4）刀具复位后停留一段时间等待更换工件等动作。然后重复上述运动循环。这样一个复杂的运动规律是由一个作等速回转运动的圆柱凸轮通过摆动从动件来控制实现的。其运动规律完全取决于凸轮凹槽曲线形状。由上述例子可以看出，从动件的运动规律是由凸轮轮廓曲线决定的，只要凸轮轮廓设计得当，就可以使从动件实现任意给定的运动规律。同时，我们可以看出：凸轮机构的从动件是在凸轮控制下，按预定的运动规律运动的，这种机构具有结构简单、运动可靠等优点。但是，由于是高副机构，接触应力较大，易于磨损，因此，多用于小载荷的控制或调节机构中。二．凸轮机构的分类根据凸轮及从动件的形状和运动形式的不同，凸轮机构的分类方法有以下四种： 1．按凸轮的形状分类（1）盘形凸轮：如图 6-1所示，这种凸轮是一个具有变化向径盘形构件，当他绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直与凸轮轴的平面内运动。

机械原理课程设计

机械原理课程设计说明书题目：运动轨迹为字母P的联动凸轮组合机构设计学生姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化指导教师： 2015 年7 月29 日

目录一、机构简介……………………………………..…………………..…..…………………..２二、设计任务……………………………………..…………………..…..…………………..２三、设计方案内容 3.1 联动凸轮机构基本要素的确定 (2) 3.1.1 凸轮类型的选择 (2) 3.1.2 推杆类型的选择 (2) 3.1.3 凸轮基本尺寸的确定 (3) 3.2 目标轨迹的设计 (3) 3.3 运动轨迹各点凸轮转角与推杆位移的关系 (3) 3.4 从动件推杆的运动规律 (4) 3.5 运动轨迹的散点图以及X坐标和Y坐标的散点图 (4) 3.6 凸轮推杆位移与凸轮转角关系图 (6) 四、联动凸轮轮廓曲线的设计 (7) 4.1 横向凸轮的设计 (7) 4.2 纵向凸轮的设计 (7) 五、联动凸轮组合机构机构简图 (9) 六、课程设计总结 (9)

运动轨迹为字母“P”的联动凸轮组合机构设计一、机构简介凸轮机构广泛应用于各类机械，特别是自动机和自动控制装置中。如内燃机的配汽缸、自动机床的的进刀机构、电子机械、自动送料机构等等。而凸轮机构的最大优点就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和电控等装置所完全代替。在许多生产设备中，为了实现预定的特殊运动轨迹，常采用由两个凸轮机构组成的能实现目标运动轨迹的组合机构，称之为联动凸轮组合机构。二、设计任务联动凸轮组合机构由两个凸轮机构组成。它利用两个凸轮的协调配合，或同步运动来控制从动件上点的方向运动，使其可以准确地实现预定的轨迹。此次设计是利用联动凸轮可以准确实现预定轨迹的工作原理，设计出“会写字的组合机构”，即用两个凸轮联动配合，实现设定的轨迹，“写”出大写英文字母“P”。根据预期的运动轨迹—大写英文字母“P”利用反转法原理来设计出凸轮的轮廓曲线，并根据实际要求进一步设计出完整的联动凸轮组合机构，包括凸轮基圆半径、滚子半径、凸轮轴直径等。三、设计方案内容 1、联动凸轮机构基本要素的确定 1）凸轮类型的选择凸轮机构的类型有很多，按凸轮的形状来分可分为1、盘形凸轮2、圆柱凸轮。盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转。圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽或者是在原著端面上做出曲线轮廓的构件。由于凸轮与推杆的运动不在同一平面内，所以是一种空间凸轮机构。根据实际使用要求以及所要设计的预期轨迹，选取应用较广且加工方面的盘形凸轮作为本次设计联动凸轮组合机构的凸轮。 2）推杆类型的选择

机械原理凸轮机构及其设计

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。 2.柔性冲击：加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，因而引起有限冲击，

机械原理课程设计说明书(凸轮送料机构)

冲床冲压机构、送料机构及传动系统的设计一、设计题目设计冲制薄壁零件冲床的冲压机构、送料机构及其传动系统。冲床的工艺动作如图5—1a所示，上模先以比较大的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成型工作，此后上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置，完成一个工作循环。图1 冲床工艺动作与上模运动、受力情况要求设计能使上模按上述运动要求加工零件的冲压机构和从侧面将坯料推送至下模上方的送料机构，以及冲床的传动系统，并绘制减速器装配图。二、原始数据与设计要求 1．动力源是电动机，下模固定，上模作上下往复直线运动，其大致运动规律如图b）所示，具有快速下沉、等速工作进给和快速返回的特性； 2．机构应具有较好的传力性能，特别是工作段的压力角应尽可能小；传动角γ大于或等于许用传动角[γ]=40°； 3．上模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置（下模上方）；4．生产率约每分钟70件； 5．上模的工作段长度L=30~100mm，对应曲柄转角 0=（1/3~1/2）π；上模总行程长度必须大于工作段长度的两倍以上； 6．上模在一个运动循环内的受力如图c）所示，在工作段所受的阻力F0＝5000N，在其他阶段所受的阻力F1＝50N；

7．行程速比系数K≥1.5； 8．送料距离H=60~250mm； 9．机器运转不均匀系数δ不超过0.05。若对机构进行运动和动力分析，为方便起见，其所需参数值建议如下选取：1）设连杆机构中各构件均为等截面均质杆，其质心在杆长的中点，而曲柄的质心则与回转轴线重合； 2）设各构件的质量按每米40kg计算，绕质心的转动惯量按每米2kg·m2计算；3）转动滑块的质量和转动惯量忽略不计，移动滑块的质量设为36kg； 4）传动装置的等效转动惯量（以曲柄为等效构件）设为30kg·m2； 5 ) 机器运转不均匀系数δ不超过0.05。三、传动系统方案设计冲床传动系统如图5－2所示。电动机转速经带传动、齿轮传动降低后驱动机器主轴运转。原动机为三相交流异步电动机，其同步转速选为1500r/min，可选用如下型号：电机型号额定功率（kw）额定转速（r/min） Y100L2—4 3.0 1420 Y112M—4 4.0 1440 Y132S—4 5.5 1440 由生产率可知主轴转速约为70r/min，若电动机暂选为Y112M—4，则传动系统总传动比约为。取带传动的传动比i b=2，则齿轮减速器的传动比i g=10.285，故可选用两级齿轮减速器。图2 冲床传动系统四、执行机构运动方案设计及讨论该冲压机械包含两个执行机构，即冲压机构和送料机构。冲压机构的主动件是曲柄，从动件（执行构件）为滑块（上模），行程中有等速运动段（称工作段），并具有急回特性；机构还应有较好的动力特性。要满足这些要求，用单一的基本机构如偏置曲柄滑块机构是难以实现的。因此，需要将几个基本机构恰当地组合在一起来满足上述要求。送料机构要求作间歇送进，比较简单。实现上述要求的机构组合方案可以有许多种。下面介绍几个较为合理的方案。

机械原理-凸轮

第四章凸轮机构及其设计（8学时）一、教学目的和教学要求 1、教学目的：使学生掌握凸轮机构设计的基础知识，并能根据生产实际需要的运动规律设计凸轮机构。 2、教学要求 1）了解凸轮机构的分类和应用 2）了解推杆常用的运动规律及推杆运动规律的选择原则。由于现代机器的速度提高，几种常用的运动规律已不能满足实际工作需要，因此，除常用运动规律外，应简单介绍一些改进型的运动规律。 3）掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题（包括压力角对尺寸的影响，压力角对凸轮受力状况、效率和自锁的影响） 4）能根据选定的凸轮类型和推杆的运动规律设计凸轮的轮廓曲线。设计时应以解析法为主。二、本章重点教学内容及教学难点重点1、推杆常用运动规律的特点及其选择原则； 2、凸轮机构运动过程的分析； 3、凸轮轮廓曲线的设计； 4、凸轮机构压力角与机构基本尺寸的关系。难点 1、凸轮机构设计的基本方法凸轮设计的基本方法是反转法，所依据的是相对运动原理。其求解的关键是确定推杆在复合运动中其尖顶的位置。确定时应注意以下几点： 1）要注意推杆反转方向。先要明确凸轮的实际转向，然后在图上用箭头及“－ω”标出推杆的反转方向，以避免搞错反转方向。 2）要正确确定推杆在反转运动中占据的位置。推杆反转前后两位置线的夹角应等于凸轮的转角δ。 3）要正确确定推杆的位移s 。推杆在复合运动中，对应的位移量s 应在对应的反转位置上从基圆上开始向外量取。 2、凸轮机构的运动分析方法反转法不仅是凸轮机构设计的基本方法，而且是凸轮机构分析常用的方法。凸轮机构分析常涉及的问题，如给定一凸轮机构，即已知凸轮机构的尺寸及其位置、凸轮角速度大小及方向，求解推程角0δ、远休止角01δ、回程角0 δ'、近休止角02δ以及推杆行程h ；或求解当凸轮转过某一个δ角时，推杆所产生的相应位移s 、速度v 等运动参数及凸轮与从动件在该位置接触时的压力角α等。这时，如果让凸轮转过δ角后来求解，显然是很不方便的。即利用反转法求解，这实际上与凸轮设计的反转法原理相同。三、教学过程思路（一）、凸轮机构的应用与分类 1、先举几个凸轮机构应用的例子，并用动画指出什么是凸轮机构，说明凸轮机构是

高职《机械设计基础》凸轮机构教案

******职业技术学院教案

合。 ⑶ 简谐运动：其速度曲线是一条正弦曲线，而位移曲线是简谐运动曲线，所以这种运动也称为简谐运动规律。当推杆作停、升、停型运动时，推杆在O 、A 两点位置加速度有突变，也有柔性冲击产生。但对降、升、降型运动规律，则无冲击出现。 5.3 对心直动从动件盘形凸轮轮廓的设计 1. 反转法设计：现在为了讨论凸轮廓线设计的基本原理，设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度（ω-），使其绕凸轮轴心O 转动。根据相对运动原理，我们知道凸轮与推杆间的相对运动关系并不发生改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面和机架一起以角速度ω-绕凸轮轴心O 转动，同时又在其导轨内按预期的运动规律运动。由图C 可见，推杆在复合运动中，其尖顶的轨迹就是凸轮廓线。利用这种方法进行凸轮设计的称为反转法 2. 对心直动从动件盘形凸轮轮廓的设计设计步骤： ①选比例尺μL,作基圆rmin 。 ②反向等分各运动角。 ③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。 3. 滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计对于这种类型的凸轮机构，由于凸轮转动时滚子（滚子半径T r ）与凸轮的相切点不一定在推杆的位置线上，但滚子中心位置始终处在该线，推杆的运动规律与滚子中心一致，所以其廓线的设计需要分两步进行。（1）将滚子中心看作尖顶推杆的尖顶，按前述方法设计出廓线 0β，这一廓线称为理论廓线。（2）以理论廓线上的各点为圆心、以滚子半径T r 为半径作一系列的圆，这些圆的内包络线β即为所求凸轮的实际廓线，如图5－2所示。 4. 对心直动平底推杆盘形凸轮机构在设计这类凸轮机构的凸轮廓线时，也要按两步进行：（1）把平底与推杆轴线的交点B 看作尖顶推杆的尖顶，按照前述方法，求出尖顶的一系列位置，将其连成曲线，即为凸轮的理论廓线。图 5-1 图5-2

机械原理-凸轮设计(偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计)

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。二、设计数据

机械原理大作业二凸轮机构设计

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 机械原理大作业（二）作业名称：凸轮机构设计作业题号：06 院系：机械设计制造及其自动化班级：班姓名：学号：指导教师：

一、设计题目图示直动从动件盘形凸轮机构，选择一组凸轮机的原始参数，据此设计该凸轮机构。序号升程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 06 60mm 150°正弦加速度30°100°等减加速 60°50°60° 二、凸轮推杆升程、回程运动方程（设定角速度为ω=10 rad/s） 1、推程 0< Φ < 5pi/6: s=60·[6Φ/5pi-s in(12Φ/5)/2pi]; v=360/5pi·[1-cos(12/5Φ)]; a=864/5pi·cos(12/5pi); 2、远休止 5pi/6< Φ < 10pi/9: s=60; v=0； a=0;

3、回程 9pi/10< Φ < 25pi/18: s=60-1944/pi2 (Φ– 10pi/9)2 ; v= –3888ω1/pi2 [Φ– 10pi/9]; a=–3888ω1 2 /pi2 25pi/18< Φ < 5pi/3: s=1944/pi2 [2pi/3 –Φ]2 v= –3888ω1/pi2 [2pi/3–Φ]; a=3888ω1 2 /pi2 4、近休止 5pi/3< Φ < 2pi: s=0; v=0; a=0; 二、推杆位移、速度、加速度图 1、推杆位移曲线代码： %推拉位移曲线; x=0:(pi/1000):(5*pi/6); s1=60*(1.2*x/pi-sin(2.4*x)/(2*pi)); y=(5*pi/6):(pi/1000):(10*pi/9); s2=60; z=(10*pi/9):(pi/1000):(25*pi/18); s3=60-388.8*(z-10*pi/9).^2/(pi*pi); m=(25*pi/18):(pi/1000):(5*pi/3); s4=388.8*(5*pi/3-m).*(5*pi/3-m)/(pi*pi); n=(5*pi/3):(pi/1000):(2*pi); s5=0; plot(x,s1,'b',y,s2,'b',z,s3,'b',m,s4,'b',n,s5, 'b'); xlabel('角度(rad)'); ylabel('行程(mm)'); title('推杆位移曲线'); grid; 推杆位移图

机械原理_凸轮机构设计

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r0 Deltar0=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 r h=0.028; 推杆行程h e=0.005; 偏距e omega=1; 原动件凸轮运动角速度，逆时针ω delta1=pi/3; 近休止角δ1 delta2=2*pi/3; 推程运动角δ2

delta3=pi/2; 远休止角δ3 delta4=pi/2; 回程运动角δ4 alpha1=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 o s=0 v=0 a=0 （2）推程阶段：60o≤δ<180 o 等加速运动规律：60o≤δ<120 o s=2h(δ-60o)2/(120 o)2 v=4hω(δ-60o)/(120 o)2 a=4hω2/(120 o)2 等减速运动规律：120o≤δ<180 o s=h-2h(120o -(δ-60o))2/(120 o)2 v=4hω(120o -(δ-60o))/(120 o)2 a=-4hω2/(120 o)2 （3）远休阶段：180o≤δ<270 o

哈工大机械原理大作业-凸轮机构设计

哈工大机械原理大作业-凸轮机构设计(第3题)(共15页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-

机械原理大作业二课程名称：机械原理设计题目：凸轮设计院系：机电学院班级： 1208103 完成者： xxxxxxx 学号： xx 指导教师：林琳设计时间：

工业大学凸轮设计一、设计题目如图所示直动从动件盘形凸轮，其原始参数见表，据此设计该凸轮。二、凸轮推杆升程、回程运动方程及其线图 1 、凸轮推杆升程运动方程(6 50πϕ≤ ≤) 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，6 50π =Φ带入正弦加速度运动规律的升程段方程式中得： ⎥⎦⎤⎢⎣ ⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=512sin 215650ϕππϕS ；

⎥⎦⎤ ⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 512cos 1601ππωv ； ⎪⎭ ⎫ ⎝⎛= 512sin 1442 1ϕπ ωa ； 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（ πϕπ ≤≤6 5） mm h s 50==； 0==a v ； 3、凸轮推杆回程运动方程（9 14π ϕπ≤≤）回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，9 5'0π= Φ，6 s π = Φ带入余弦加速度运动规律的回程段方程式中得： ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣⎡-+=)(59cos 125πϕs ； ()πϕω--=59 sin 451v ； ()πϕω-=59 cos 81-a 21； 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（πϕπ 29 14≤≤） 0===a v s ； 5、凸轮推杆位移、速度、加速度线图根据以上所列的运动方程，利用matlab 绘制出位移、速度、加速度线图。 ①位移线图编程如下： %用t 代替转角 t=0::5*pi/6; s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5)); hold on plot(t,s); t=5*pi/6::pi; s=50; hold on plot(t,s); t=pi::14*pi/9; s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5));