机械原理课程设计 六杆机构和凸轮机构设计(tt)
目录
第一章内容介绍
1-1 机构简介 (2)
1-2 设计数据 (2)
1-3 机构简图 (3)
第二章六杆机构设计
2-1 设计内容 (3)
2-2 设计数据 (5)
2-3 设计运动分析 (5)
第三章凸轮设计
3-1 设计内容 (7)
3-2 图解法设计 (7)
3-3 凸轮机构的计算机辅助设计 (8)
第一章内容介绍
1.机构简介
压床是应用广泛的锻压设备，用于钢板矫直、压制零件等。如图所示为某压床的运动示意图。其中，六杆机构ABCDEF为其主体机构，电动机经联轴器带动减速器的三对齿轮（z l-z2, z3-z4, z5-z6）将转速降低，然后带动压床执行机构（六杆机构ABCDEF）的曲柄1转动，六杆机构使滑块5克服阻力F r而上下往复运动，实现冲压工艺。为了减小主轴的速度波动，在曲轴A上装有飞轮，在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮。
2.设计数据: 设计数据见表1和表2。
表1 六杆机构的设计数据
（为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构。从动件在推程作简谐
运动、在回程作等加速等减速运动；其余设计数据见表2）
表2 凸轮机构的设计数据
3.机构简图
第二章 六杆机构设计
1. 设计内容
图1-1 六杆机构 图1-2 凸轮机构
图1-3 齿轮机构
通过已知数据利用图解法按比例作出该六杆机构的运动简图的两个极限位置（如图2-1）
文字说明：先选定比例尺
l μ=0.0015m/mm ，根据所给参数，先在
图上确定A 、D 亮点及滑块F 运动轨迹所在直线。设杆3处于两极限位置时，E 点分别对应于F '和E ''两点，F 点分别对应于F`、F``亮点，则四边形E F F E ''''''为平行四边形，故E E '''=F F '''=H/l μ =H=150mm ，在
E D E '''?中，
E D E D '
'='，
6033
='-''='''∠??E D E °
，
在
E D E '''?为等边三角形，故
DE=H=150mm 。以D 点为圆心，DE=210mm 为半径作圆弧E E '''交杆3两极限位置所在直线于点E ''、E '。根据
2
1
=CD CE ，在图上确定C '、C ''两点，并以D 点为圆心，D C ''为半径作圆弧
C C '''。连接C A '、C A ''，因当摇杆处
于极限位置时，曲杆与连杆共线，故可知AB BC C A -='，AB BC C A +=''。以点C ''为圆心，C A '为半径作圆弧交
C A ''于点K ，即AB AK 2=，量取算得
=AB 49.31mm 。以点A 为圆心，AB 为半径作B 点的轨迹圆，延长A C '交该圆于点B '，量得B C ''=223.172mm 。
图2-1 根据转角=θ45°在图中B 点的轨迹图
上确定B 点的位置，以B 点为圆心，=BC 223.172mm 为半径画圆弧交圆弧C C '''于点C ，进而根据比例关系确定点E 。以点E 为圆心，==l
EF l EF μ37.5mm 为半径作圆弧交滑块F 运动轨迹所在直线于点F ，分别连接个点，即可得出机构运动简图
2.设计数据
3.设计运动分析
1.作速度多边形
由转速=100r/mi n ，得==3.3π（逆时针），故==0.510m/s，方向：⊥AB，指向左上方。
选定比例尺=0.005，在图幅上任取一点p 为速度极点，作。
由矢量方程：
= +
大小：？
？
方向：
式中仅有两个未知量，可直接用图解法在图幅中作出，得C点，由速度影像原理可作出点e，量得：
=73.5mm ，=41.8mm
==0.585m/s，
=0.555m/s
==20486rad/s（顺时针）
==5085rad/s（顺时针）由矢量方程：
= +
大小：？
?
方向：∥⊥CD ⊥EF
式中仅有两个未知量，可直接用图解法在图幅上作图得f点，完成速度多边形。
=
=
l
*μ
AB
l
AB
49.31mm =
=
l
*μ
BC
l
BC
223.172mm
=
=
l
*μ
DE
l
DE
150mm =
=
DE
CD
l
l
3
2
100mm
=
=
DE
CE
l
l
3
1
50mm=
=
DE
EF
l
l
4
1
37.5mm
2.作加速度多边形
在速度多边形中量得：=48mm ==0.24m/s
=/=6.4rad/s（顺时针）
因一定，故==5.54m/,方向：B A。
由矢量方程：
= + + = + = =
大小：
？
？
方向： B→A C→B ⊥BC C→D ⊥CD
式中
= =1.38m/
= =3.42 m/
式中仅有两个未知量，直接用图解法求解。选定比例尺=0.025，
并取p’点为加速度图极点，可作出各点：a’，d’，b’，c’，再由加速度影像原理作出e’点，再由矢量方程：
= + +
大小：？
?
方向：∥
→ F→E ⊥EF
式中仅有两个未知量，==1.54 m/，直接用图解法作图，得点f’,完成加速度多边形
图2-2
第三章凸轮设计
3-1设计内容
1．用图解法设计凸轮轮廓（用A2图幅）
1）画出从动件位移线图；
2）画出凸轮理论轮廓；
3）画出凸轮实际轮廓。
2．用解析法设计凸轮轮廓（通过计算机辅助设计完成）
1）求出凸轮理论轮廓和实际轮廓上各点的坐标值（每隔10度计算一点）；
2）求出推程最大压力角m ax
的数值并指出其位置（即凸轮多少度转角处）；
3）用计算机绘制出凸轮轮廓。
3-2图解法设计
凸轮的图解法设计如A1图纸上所示，其作图过程如下：
1.在推程过程中，推杆作简谐运动，根据余弦加速度运动规律作出位移曲线图；在回程过程中，推杆作等加速等减速运动，根据等加速等减速运动规律作出位移曲线图。
2.作凸轮的基圆、偏距圆，根据位移图画出理论轮廓线。
3.以理论轮廓线上的一点为圆心，以滚子半径画足够多的圆，然后作出这
些圆的内、外包容线，即为凸轮实际轮廓。
3-3轮机构的计算机辅助设计
h
二、程序编制
Visual Basic 语言程序
Private Sub Command2_Click()
Rem 凸轮的计算机辅助设计(适用于：凸轮逆时针方向回转，从动件位于凸轮回转中心的右侧)
Rem 变量符号说明
Rem u--凸轮转角u1--推程运动角u2--远休止角u3--回程运动角u4--近休止角Rem e --偏距r0--基圆半径rr--滚子半径h--升程alpamax--推程最大压力角
Rem s()--位移数组ds()--表示ds/du
Rem x()、y()--理论轮廓的直角坐标数组（以垂直于初始导路且过O点为X轴）
Rem xtn()、ytn()--实际轮廓的直角坐标数组（内等距轮廓）
Rem xtw()、ytw()--实际轮廓的直角坐标数组（外等距轮廓）
Rem alpa()--压力角数组
Rem ss()--ss(i)=s0+s(i)
Rem dx()--表示dx/du dy()--表示dy/du dsin()--表示中间变量dcos()--表示中间变量
Const pi = 3.1415926
u1 = Val(Text1.Text)
u2 = Val(Text2.Text)
u3 = Val(Text3.Text)
u4 = Val(Text4.Text)
h = Val(Text5.Text)
e = Val(Text6.Text)
r0 = Val(Text7.Text)
rr = Val(Text8.Text)
Dim s(90), ds(90), x(90), y(90)
Dim xtn(90), ytn(90), xtw(90), ytw(90), beta(90)
Dim alpa(90) ', lamda(90), detaq(90)
Dim ss(90), dx(90), dy(90), dsin(90), dcos(90)
Form1.ScaleMode = 3
Cls
alpamax = 0
u = 0
Dim i%
Dim s0 ', beta0
Dim j, xy, x0, y0, xmax, ymax As Integer
x0 = 200: y0 = 300
Dim xo, yo, kx, ky, kxy
xrmax = 0: yrmax = 0
s0 = Sqr(r0 * r0 - e * e)
Open "vbcam.txt" For Output As #1
Print #1, "凸轮转角", "理论轮廓坐标值", " 实际轮廓坐标值", " 压力角"; " 位移"
Print #1, " "
Print #1, " "
Print #1, " q"; " x"; " y"; " xtn"; " ytn"; " xtw"; " ytw"; " alpa"; " s"
Print #1, " "
Rem /*每隔10度求位移值和ds/du 值*/
For i = 0 To 36
u = 10 * i
If (u < u1) Then
s(i) = h / 2 * (1 - Cos(pi * u / u1))
ds(i) = h / 2 * pi / (u1 * pi / 180) * Sin(pi * u / u1)
ElseIf (u < u1 + u2) Then
s(i) = h
ds(i) = 0
ElseIf (u < u1 + u2 + u3) Then
If (u <= u1 + u2 + u3 / 2) Then
s(i) = h - 2 * h * (u - u1 - u2) * (u - u1 - u2) / (u3 * u3)
ds(i) = -4 * h * (u - u1 - u2) / (u3 * u3 * pi / 180)
Else: s(i) = 2 * h * (u3 + u2 + u1 - u) * (u3 + u2 + u1 - u) / (u3 * u3)
ds(i) = -4 * h * (u3 + u2 + u1 - u) / (u3 * u3 * pi / 180)
End If
Else: s(i) = 0
ds(i) = 0
End If
Rem /*求理论轮廓坐标*/
ss(i) = s0 + s(i)
x(i) = ss(i) * Sin(u * pi / 180) + e * Cos(u * pi / 180)
y(i) = ss(i) * Cos(u * pi / 180) - e * Sin(u * pi / 180)
Rem /*找推程的最大压力角*/
alpa(i) = Atn((ds(i) - e) / (s(i) + s0))
If (u < u1) Then
If (Abs(alpa(i)) > alpamax) Then
alpamax = Abs(alpa(i))
Else
End If
Else
End If
Rem /* 求实际轮廓坐标*/
dx(i) = (ds(i) - e) * Sin(u * pi / 180) + ss(i) * Cos(u * pi / 180)
dy(i) = (ds(i) - e) * Cos(u * pi / 180) - ss(i) * Sin(u * pi / 180)
dsin(i) = dx(i) / Sqr(dx(i) * dx(i) + dy(i) * dy(i))
dcos(i) = -dy(i) / Sqr(dx(i) * dx(i) + dy(i) * dy(i))
xtn(i) = x(i) - rr * dcos(i)
ytn(i) = y(i) - rr * dsin(i)
xtw(i) = x(i) + rr * dcos(i)
ytw(i) = y(i) + rr * dsin(i)
Rem /*将数据保存到文件vbcam.txt */
Print #1, Format(u, " 0 "); Format(x(i), "0000.000 "); Format(y(i), "0000.000 "); Format(xtn(i), "0000.000 "); Format(ytn(i), "0000.000 "); Format(xtw(i), "0000.000 "); Format(ytw(i), "0000.000 "); Format(Abs(alpa(i)) * 180 / pi, "0000.000 "); Format(s(i), "0000.000")
Next i
Print #1, " "
Print #1, " "
Print #1, " 推程最大压力角="; alpamax * 180 / pi; "(度) "
Close #1
Rem /* 绘制凸轮轮廓*/
xmax0 = 750: ymax0 = 550
xmax = 2 * xmax0 / 3: ymax = 2 * ymax0 / 3
xo = xmax / 2: yo = ymax / 2
Rem /*画横坐标*/
Line (20, (yo))-((xmax - 20), yo), vbBlue
Line ((xmax - 40), (yo - 3))-((xmax - 20), yo), vbBlue
Line ((xmax - 40), (yo + 2))-((xmax - 20), yo), vbBlue
Rem /*画纵坐标*/
Line (xo, (ymax - 20))-(xo, 20), vbBlue
Line (xo - 2, (40))-(xo, 20), vbBlue
Line (xo + 2, (40))-(xo, 20), vbBlue
Rem /*设置比例尺系数kxy*/
For i = 0 To 36
If (Abs(x(i)) > xrmax) Then
xrmax = Abs(x(i))
ElseIf (Abs(y(i)) > yrmax) Then yrmax = Abs(y(i))
Else
End If
kx = (xo - 20) / (xrmax + rr)
ky = (yo - 20) / (yrmax + rr)
If (kx > ky) Then
kxy = ky
Else
kxy = kx
End If
Next i
Rem Color 4 画基圆
Circle (xo, yo), r0 * kxy, vbRed
Rem 画理论轮廓
For i = 0 To 36
x(37) = x(36): y(37) = y(36)
Line (xo + x(i) * kxy, yo - y(i) * kxy)-(xo + x(i + 1) * kxy, yo - y(i + 1) * kxy), vbGreen
Rem 延时
For nn = 0 To 1000000
Next nn
Next i
Rem 画滚子圆
For i = 0 To 36
Circle (xo + x(i) * kxy, yo - y(i) * kxy), 1
Circle (xo + x(i) * kxy, yo - y(i) * kxy), rr * kxy, vbBlue
Rem 延时
For nn = 0 To 1000000
Next nn
Next i
Rem 画实际轮廓（内等距曲线）
DrawWidth = 2
For i = 0 To 36
xtn(37) = xtn(36): ytn(37) = ytn(36)
Line (xo + xtn(i) * kxy, yo - ytn(i) * kxy)-(xo + xtn(i + 1) * kxy, yo - ytn(i + 1) * kxy), vbYellow
Rem 延时
For nn = 0 To 1000000
Next nn
Next i
Rem 画实际轮廓（外等距曲线）
DrawWidth = 2
For i = 0 To 36
xtw(37) = xtw(36): ytw(37) = ytw(36)
Line (xo + xtw(i) * kxy, yo - ytw(i) * kxy)-(xo + xtw(i + 1) * kxy, yo - ytw(i + 1) * kxy), vbYellow
Rem 延时
For nn = 0 To 1000000
Next nn
Next i
DrawWidth = 1
Rem /*在屏幕右下角画位移线图*/
xo1 = xmax0 - xmax0 / 2: yo1 = ymax0 - 60
detax = xmax0 - xo1 - 20
Rem Color 1
Rem /*画横坐标*/
Line (xo1, yo1)-(xmax0, yo1), vbBlue
Line (xmax0 - 20, yo1 - 2)-(xmax0, yo1), vbBlue
Line (xmax0 - 20, yo1 + 2)-(xmax0, yo1), vbBlue
Rem /*画纵坐标*/
Line (xo1, yo1)-(xo1, (yo1 - h * kxy - 10)), vbBlue
Line (xo1 - 2, yo1 - h * kxy)-(xo1, (yo1 - h * kxy - 10)), vbBlue
Line (xo1 + 2, yo1 - h * kxy)-(xo1, (yo1 - h * kxy - 10)), vbBlue
Rem /*画横坐标刻度*/
For i = 0 To 36
s(37) = s(36)
Rem Color 0
j = i
If (i = 36) Then
j = j - 1
Else
End If
Rem Color 4
Line (xo1 + i * detax / 36, yo1 + 5)-(xo1 + i * detax / 36, yo1), vbRed
Rem 延时
For ii = 0 To 1000000
Next ii
Next i
Rem 画位移曲线
For i = 0 To 36
s(37) = s(36)
Rem Color 0
j = i
If (i = 36) Then
j = j - 1
Else
End If
Line (xo1 + i * detax / 36, yo1 - s(i) * kxy)-(xo1 + (j + 1) * detax / 36, yo1 - s(j + 1) * kxy), vbRed
Rem /*画横坐标刻度*/
Rem Color 4
Rem 延时
For ii = 0 To 1000000
Next ii
Next i
Text9.Text = alpamax * 180 / pi
Rem /*画偏距圆*/
Rem Color 1
Circle (xo, yo), e * kxy, vbBlue
Rem /*画导路初始位置*/
Rem Color 4
Line (xo + e * kxy, yo)-(xo + x(0) * kxy, yo - y(0) * kxy - 50), vbRed
Line (xo, yo)-(xo + x(0) * kxy, yo - y(0) * kxy), vbRed
Rem /*画凸轮旋转方向*/
Circle (xo, yo), (r0 * kxy - 20), 1, 200 * pi / 180, 250 * pi / 180, vbRed
Circle (xo, yo), (r0 * kxy - 19), 1, 205 * pi / 180, 210 * pi / 180, vbRed
Circle (xo, yo), (r0 * kxy - 21), 1, 205 * pi / 180, 210 * pi / 180, vbRed
Rem End
End Sub
Private Sub Command3_Click()
Form2.RichTextBox1.LoadFile "vbcam.txt", 1
Form2.Show
End Sub
三、输出结果
1．图形输出
2、数据输出:
凸轮转角理论轮廓坐标值实际轮廓坐标值压力角位移
q x y xtn ytn xtw ytw alpa s
0 0015.000 0047.697 0012.000 0038.158 0018.000 0057.236 0017.458 0000.000
10 0023.173 0045.039 0019.999 0035.556 0026.347 0054.522 0008.506 0000.681
20 0031.325 0042.208 0027.905 0032.811 0034.745 0051.605 0000.000 0002.679
30 0039.768 0038.880 0035.799 0029.701 0043.736 0048.059 0006.618 0005.858
40 0048.578 0034.557 0043.695 0025.829 0053.460 0043.284 0010.776 0010.000
50 0057.535 0028.697 0051.462 0020.752 0063.609 0036.641 0012.602 0014.824
60 0066.127 0020.858 0058.754 0014.103 0073.501 0027.613 0012.494 0020.000
70 0073.609 0010.829 0065.024 0005.700 0082.193 0015.958 0010.858 0025.176
80 0079.121 -0001.280 0069.613 -0004.378 0088.629 0001.817 0008.044 0030.000
90 0081.839 -0015.000 0071.868 -0015.757 0091.810 -0014.243 0004.342 0034.142
100 0081.121 -0029.535 0071.273 -0027.799 0090.969 -0031.272 0000.000 0037.321
110 0076.638 -0043.856 0067.556 -0039.669 0085.719 -0048.044 0004.753 0039.319
120 0068.448 -0056.839 0060.754 -0050.450 0076.141 -0063.227 0009.706 0040.000
130 0057.538 -0067.861 0051.071 -0060.234 0064.005 -0075.489 0009.706 0040.000
140 0044.880 -0076.822 0039.836 -0068.187 0049.924 -0085.456 0009.706 0040.000
150 0030.858 -0083.448 0027.390 -0074.069 0034.326 -0092.827 0009.706 0040.000
160 0015.899 -0087.538 0014.112 -0077.699 0017.686 -0097.378 0009.706 0040.000
170 0000.456 -0088.969 0000.405 -0078.970 0000.508 -0098.969 0009.706 0040.000
180 -0015.000 -0087.697 -0013.314 -0077.840 -0016.686 -0097.554 0009.706 0040.000
190 -0029.904 -0083.213 -0025.872 -0074.062 -0033.936 -0092.364 0013.777 0039.444
200 -0043.329 -0075.190 -0037.176 -0067.307 -0049.483 -0083.072 0017.976 0037.778
210 -0054.339 -0064.118 -0046.415 -0058.017 -0062.263 -0070.218 0022.408 0035.000
220 -0062.148 -0050.729 -0052.930 -0046.850 -0071.365 -0054.607 0027.179 0031.111
230 -0066.182 -0035.952 -0056.270 -0034.629 -0076.094 -0037.276 0032.395 0026.111
240 -0066.127 -0020.858 -0056.229 -0022.278 -0076.026 -0019.439 0038.161 0020.000
250 -0063.002 -0006.968 -0053.452 -0009.934 -0072.552 -0004.003 0037.250 0013.889
260 -0058.331 0004.946 -0049.310 0000.630 -0067.352 0009.262 0035.569 0008.889
270 -0052.697 0015.000 -0044.301 0009.567 -0061.093 0020.433 0032.906 0005.000
280 -0046.556 0023.440 -0038.791 0017.140 -0054.322 0029.741 0029.054 0002.222
290 -0040.212 0030.599 -0033.005 0023.667 -0047.420 0037.531 0023.884 0000.556
300 -0033.807 0036.839 -0027.045 0029.471 -0040.568 0044.207 0017.458 0000.000
310 -0026.896 0042.150 -0021.517 0033.720 -0032.275 0050.580 0017.458 0000.000
320 -0019.168 0046.180 -0015.335 0036.944 -0023.002 0055.416 0017.458 0000.000
330 -0010.858 0048.807 -0008.686 0039.045 -0013.030 0058.568 0017.458 0000.000
340 -0002.218 0049.951 -0001.774 0039.961 -0002.662 0059.941 0017.458 0000.000
350 0006.490 0049.577 0005.192 0039.662 0007.788 0059.492 0017.458 0000.000
360 0015.000 0047.697 0012.000 0038.158 0018.000 0057.236 0017.458 0000.000
推程最大压力角= 17.4576034215167 (度)
《机械设计基础》试题库_凸轮机构
第 3章凸轮机构 习题与参考答案 一、单项选择题（从给出的 A 、 B 、C、 D 中选一个答案） 1与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是。 A ．惯性力难以平衡B．点、线接触，易磨损 C．设计较为复杂D．不能实现间歇运动 2与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是。 A ．可实现各种预期的运动规律B．便于润滑 C．制造方便，易获得较高的精度D．从动件的行程可较大 3盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。 A ．摆动尖顶推杆B．直动滚子推杆 C．摆动平底推杆D．摆动滚子推杆 4对于直动推杆盘形凸轮机构来讲，在其他条件相同的情况下，偏置直动推杆与对心直动推杆 相比，两者在推程段最大压力角的关系为关系。 A ．偏置比对心大B．对心比偏置大 C．一样大D．不一定 5 下述几种运动规律中，既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击，可用于高速场合。 A ．等速运动规律B．摆线运动规律（正弦加速度运动规律） C．等加速等减速运动规律D．简谐运动规律（余弦加速度运动规律） 6 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用措施来解决。 A ．增大基圆半径B．改用滚子推杆 C．改变凸轮转向 D ．改为偏置直动尖顶推杆 7．（）从动杆的行程不能太大。 A. 盘形凸轮机构 B. 移动凸轮机构 C. 圆柱凸轮机构 8．（）对于较复杂的凸轮轮廓曲线，也能准确地获得所需要的运动规律。 A 尖顶式从动杆 B. 滚子式从动杆 C. 平底式从动杆 9．（）可使从动杆得到较大的行程。 A. 盘形凸轮机构 B 移动凸轮机构 C. 圆柱凸轮机构 10．（）的摩擦阻力较小，传力能力大。 A 尖顶式从动杆 B. 滚子式从动杆 C 平底式从动杆 11.（）的磨损较小，适用于没有内凹槽凸轮轮廓曲线的高速凸轮机构。 A. 尖顶式从动杆 B. 滚子式从动杆 C. 平底式从动杆
第9章凸轮机构及其设计(有答案)
1．图示凸轮机构从动件推程运动线图是由哪两种常用的基本运动规律组合而成？并指出有无冲击。如果有冲击，哪些位置上有何种冲击？从动件运动形式为停-升-停。 (1) 由等速运动规律和等加速等减速运动规律组合而成。 (2) 有冲击。 (3) ABCD 处有柔性冲击。 2. 有一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，为改善从动件尖端的磨损情况，将其尖端改为滚子，仍使用原来的凸轮，这时该凸轮机构中从动件的运动规律有无变化？简述理 由。 (1) 运动规律发生了变化。 (见下图 ) (2)采用尖顶从动件时，图示位置从动件的速度v O P 2111=ω，采用滚子从动件时，图示位置的速度 '='v O P 2111ω，由于O P O P v v 1111 22≠'≠',；故其运动规律发生改变。
3. 在图示的凸轮机构中，画出凸轮从图示位置转过60?时从动件的位置及从动件的位移s。 总分5分。(1)3 分；(2)2 分 (1) 找出转过60?的位置。 (2) 标出位移s。
4. 画出图示凸轮机构从动件升到最高时的位置，标出从动件行程h ，说明推程运动角和回程运动角的大小。 总分5分。(1)2 分；(2)1 分；(3)1 分；(4)1 分 (1) 从动件升到最高点位置如图示。 (2) 行程h 如图示。 (3)Φ＝δ0－θ (4)Φ'＝δ' 0＋θ
5.图示直动尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮等角速转动，凸轮轮廓在推程运动角Φ=? 从动件行程h=30 mm，要求： （1）画出推程时从动件的位移线图s-?； （2）分析推程时有无冲击，发生在何处？是哪种冲击？ - 总分10分。(1)6 分；(2)4 分 (1)因推程时凸轮轮廓是渐开线，其从动件速度为常数v=r0?ω，其位移为直线， 如图示。
直动从动件盘形凸轮机构设计说明书
机械原理大作业二直动从动件盘形凸轮机构设计任务书 课程名称：机械原理 设计题目：盘形凸轮机构设计（20） 院系：机电工程学院 班级：1508104 设计者：关宇珩 学号：1150810423 指导教师：陈明 设计时间：2017.6.15 哈尔滨工业大学机械设计制造
目录 一．凸轮设计要求 (1) 二．凸轮轮廓设计数学模型 (3) 三．计算流程框图 (4) 四．matlab程序 (5) 五．计算结果与分析 (10)
一．凸轮设计要求
二．凸轮轮廓设计数学模型 1.确定凸轮偏心距与基圆半径（mm ） 通过matlab 对已给s 方程求导，通过许用压力角做斜率已知的直线，找出其与线图的切线，并找出切线的y 轴截距。 由于最大截距绝对值为65，则取偏心距3/56e =，基圆半径12/385r 0=，滚子半径 3/28r =。计算2200e -r s =。 2.建立压力角方程 已知方程： ??? ? ? ?+=e -d /ds arctan 0?α分段代入s 方程，计算升程和回程的压力角。 3.建立凸轮轮廓线的坐标方程 已知凸轮轴心在从动件左方。建立方程（理论轮廓线）： ()??ecos sin s s x 0++=；()??esin -cos s s y 0+=； 建立方程（外包络实际轮廓线）： ()() 2 2 d /dy d /dx d /dy r x X ??? ++=； ()() 2 2 d /dy d /dx d /dx r -y Y ??? +=； 4.建立曲率方程
已知方程： ()() 2 /322 2dx /dy 1dx /y d k += ； ； k /1R =通过参数方程的求导方法建立R ～ψ的方程。 三．计算流程框图 设时间ψ为未知量 对s ，v ，a 方程求导，绘制位移、速度、 加速度和?d /ds ～s 线图 利用许用压力角做已知斜率曲线，寻找与?d /ds ～s 线图相交的y 轴截距绝对值最大的直线为切线，取偏 心距e 、基圆半径r0、滚子半径 建立压力角方程 建立理论轮廓线和实际轮廓线的坐标方 程
机械原理与机械设计课后作业参考答案 - 第3章 凸轮机构教案资料
第三章凸轮机构及其设计 3 - 1 判断题(正确的在其题号后括号内打√，否则打×) （1）为了避免从动件运动失真，平底从动件凸轮轮廓不能内凹。( ) （2）若凸轮机构的压力角过大，可用增大基圆半径来解决。( ) （3）从动件作等速运动的凸轮机构有柔性冲击。( ) （4）凸轮的基圆一般是指以理论轮廓上最小向径所作的圆。( ) （5）滚子从动件盘形凸轮的理论轮廓是滚子中心的轨迹。( ) 解答： （1）√（2）√（3）×（4）√（5）√ 3 - 2 填空题 （1）对于外凸凸轮，为了保证有正常的实际轮廓，其滚子半径应理论轮廓的最小曲率半径。 （2）滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径是从到的最短距离。 （3）在凸轮机构中，从动件按等加速等减速运动规律运动时，有冲击。 （4）绘制凸轮轮廓曲线时，常采用法，其原理是假设给整个凸轮机构加上一个与凸轮转动角速度ω的公共角速度，使凸轮相对固定。 （5）直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角为，其基圆半径应按条件确定。解答： （1）小于 （2）凸轮回转中心到凸轮理论轮廓 （3）柔性冲击 （4）反转法相反的 （5）0 按全部廓线外凸的条件设计基圆半径 3 - 3 简答题 （1）凸轮机构中，常用的从动件运动规律有哪几种？各用于什么场合？ 解答： 1）等速运动规律刚性冲击（硬冲）低速轻载 2）等加速、等减速运动规律柔性冲击中低速轻载 3）简谐（余弦）运动规律柔性冲击中低速中载 4）正弦加速度运动规律无冲击中高速轻载 5）3-4-5多项式运动规律无冲击中高速中载 （2）何谓凸轮机构的压力角？压力角的大小与凸轮基圆半径r0有何关系？压力角的大小对凸轮的传动有何影响？ 解答： 在不计摩擦时，凸轮作用在从动件上推力作用线与从动件受力点的绝对速度方向所夹锐角称为压力角，称为凸轮机构的压力角。 基圆半径愈大，机构压力角愈小，但机构愈不紧凑；基圆半径愈小，机构压力角愈大，机
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。 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
第九章凸轮机构及其设计
第九章凸轮机构及其设计 第一节凸轮机构的应用、特点及分类 1.凸轮机构的应用 在各种机械，特别是自动机械和自动控制装置中，广泛地应用着各种形式的凸轮机构。 例1内燃机的配气机构 当凸轮回转时，其轮廓将迫使推杆作往复摆动，从而使气阀开启或关闭(关闭是借弹簧的作用)，以控制可燃物质在适当的时间进入气缸或排出废气。至于气阀开启和关闭时间的长短及其速度和加速度的变化规律，则取决于凸轮轮廓曲线的形状。 例2自动机床的进刀机构 当具有凹槽的圆柱凸轮回转时，其凹槽的侧面通过嵌于凹槽中的滚子迫使推杆绕其轴作往复摆动，从而控制刀架的进刀和退刀运动。至于进刀和退刀的运动规律如何，则决定于凹槽曲线的形状。 2.凸轮机构及其特点 (1)凸轮机构的组成 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮通常作等速转动，但也有作往复摆动或移动的。推杆是被凸轮直接推动的构件。因为在凸轮机构中推杆多是从动件，故又常称其为从动件。凸轮机构就是由凸轮、推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构。 (2)凸轮机构的特点
1）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。 2）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。 3.凸轮机构的分类 凸轮机构的类型很多，常就凸轮和推杆的形状及其运动形式的不同来分类。 （1）按凸轮的形状分 1）盘形凸轮（移动凸轮） 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。移动 凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它作往复直线移动。圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上作 出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。盘形凸轮机构和移动凸轮机构为平面凸轮机构，而圆柱凸轮机构是一种 空间凸轮机构。盘形凸轮机构的结构比较简单，应用也最广泛，但其推杆的行程不能太大，否则将使凸轮的尺寸过大。 （2）按推杆的形状分 1）尖顶推杆。这种推杆的构造最简单，但易磨损，所以只适用于作用力不大和速度较低的场合（如用于仪表等机构中）。 2）滚子推杆。滚子推杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，所以磨损较小，故可用来传递较大的动力，因而应用较广。
机械原理课程设计凸轮设计
机械原理课程设计 编程说明书 设计题目：牛头刨床凸轮机构指导教师：王琦王春华设计者：雷选龙 学号：0807100309 班级：机械08-3 2010年7月15日 辽宁工程技术大学
机械原理课程设计任务书（二） 姓名雷选龙专业机械工程及自动化班级机械08-3班学号 五、要求： 1）计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图。 2）确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线，并按比例绘出机构运动简图。以上内容作在A2或A3图纸上。 3）编写出计算说明书。 指导教师： 开始日期：2010年07月10日完成日期：2010年07月16日
目录 一设计任务及要求-----------------------------------------------2 二数学模型的建立-----------------------------------------------2 三程序框图--------------------------------------------------------5 四程序清单及运行结果-----------------------------------------6 五设计总结-------------------------------------------------------14 六参考文献-----------------------------------------------------15
一 设计任务与要求 已知摆杆9为等加速等减速运动规律，其推程运动角φ=70，远休止角φs =10，回程运动角φ?=70，摆杆长度l 09D =125,最大摆角φ max =15，许用压力角[α]=40，凸轮与曲线共轴。 （1） 要求：计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图（用方格纸 绘制），也可做动态显示。 （2） 确定凸轮的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮的实际廓线， 并按比例绘出机构运动简图。 （3） 编写计算说明书。 二 机构的数学模型 1 推程等加速区 当2/0?δ≤≤时 角位移 22max /21?δ?=m 角速度 2max /4?δ?ω= 角加速度 2max /4??ε= 2 推程等减速区 当?δ?≤<2/时 角位移 22max max /)(21?δ???--=m 角速度 2max /)(4?δ??ω-= 角加速度 2max /4??ε-= 3 远休止区 当s ??δ?+≤<时 角位移 max 1?=m 角速度 0=ω 角加速度 0=ε
哈工大机械原理大作业_凸轮机构设计(第3题)
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：11208103xx 指导教师：林琳 设计时间：2014.5.2
工业大学 凸轮设计 、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（0 5） 6 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件h 50mm ，05带入正弦 6 加速度运动规律的升程段方程式中得： 6 1 12 S 50 sin ； 5 2 5
cos 5 144 12 12 a sin 5 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（ 5 ） 6 s h 50mm ； v a 0 ； 3、凸轮推杆回程运动方程（ 14 ） 9 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件 h 50mm ， '0 5 9 6 带入余弦加速度运动规律的回程段方程式中得： 14 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（ 14 2 ） 9 s v a 0； 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=0:0.01:5*pi/6; s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5)); hold on plot(t,s); t=5*pi/6:0.01:pi; s=50; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5)); hold on plot(t,s); t=14*pi/9:0.001:2*pi; s=0; 60 12 cos 9 ( 5 ）； v 45 9 1 sin a -81 29 1 cos 25
机械原理大作业3凸轮结构设计说明
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：丁刚明 设计时间： 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 序号升程（mm) 升程运动 角（o）升程运动 规律 升程许用 压力角 （o） 回程运动 角（o） 回程运动 规律 回程许用 压力角 （o） 远休止角 （o） 近休止角 （o） 12 80 150 正弦加速 度30 100 正弦加速 度 60 60 50 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/6 3.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/6 S(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/6 S(m)=h; v(m)=0; a(m)=0; % 求远休止位移，速度，加速度 elseif t(m)<=31*pi/18 T(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
哈工大机械原理大作业凸轮机构设计第题
哈工大机械原理大作业-凸轮机构设计(第题)
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机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计 院系：机电学院 班级：1208103 完成者：xxxxxxx 学号：11208103xx 指导教师：林琳 设计时间：2014.5.2 哈尔滨工业大学
凸轮机构设计 一、设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表，据此设计该凸轮机构。 序号 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 （°） 3 50 150 正弦加速度 30 100 余弦加速度 60 30 80 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 50π?≤ ≤) 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 215650?ππ?S ； ??? ?? ???? ??-= 512cos 1601ππωv ； ω
?? ? ??= 512sin 1442 1?π ωa ； 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（ π?π ≤≤6 5） mm h s 50==； 0==a v ； 3、凸轮推杆回程运动方程（9 14π ?π≤≤） 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 125π?s ； ()π?ω--=59 sin 451v ； ()π?ω-=59 cos 81-a 21； 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（π?π 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=0:0.01:5*pi/6; s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5)); hold on plot(t,s); t=5*pi/6:0.01:pi; s=50; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5)); hold on plot(t,s); t=14*pi/9:0.001:2*pi;
凸轮机构设计-作业题
第九章凸轮机构设计 本章学习任务：凸轮机构的基本知识、其从动件的运动规律、凸轮曲线轮廓的设计、凸轮机构基本尺寸的设计。 驱动项目的任务安排：完成项目中的凸轮机构的具体设计。 思考题 9-1简单说明凸轮机构的优缺点及分类情况？ 9-2在直动滚子从动件盘形凸轮机构中，如何度量凸轮的转角和从动件的位移？ 9-3试说明等速运动规律，简谐运动规律和五次多项式运动规律的特点。 9-4简单说明从动件运动规律选择与设计的原则。 9-5简单说明凸轮廓线设计的反转法原理。 9-6什么是凸轮的理论廓线和实际廓线，二者有何联系？ 9-7何谓凸轮机构的压力角？压力角对机构的受力和尺寸有何影响？ 9-8如何选择（或设计）凸轮的基圆半径？ 9-9什么是“运动失真”现象？如何选择（或设计）凸轮的滚子半径，才能避免机构的“运动失真”？ 习题 9-1何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击？试补全题图9-1 所示各段的，s -，v -，a - 曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？ s O v O a 题图9-1 2| D| ? 2| D| ? 2| D| ? 9-2何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？ 9-3力封闭与几何形状封闭凸轮机构的许用应力角的确定是否一样？为什么？ 9-4有一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲用较大的滚子，问是否可行？ 为什么？ 9-5有一对心直动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力稍偏大，拟采用推杆偏置的方法来改善，问是否可行？为什么？
45?? | ? | ? 3 2 | ? O 1 9-6 用作图法求出题图 9-6 所示两凸轮机构从图示位置转过 45 时的压力角。 （a ） （b ） 题图 9-6 题图 9-7 9 -7 如题图 9-7 所示盘形凸轮机构是有利偏置，还是不利偏置。如将该凸轮廓线作为直动滚子推杆的理论 廓线，其滚子半径 r r = 8 mm 。试问该凸轮廓线会产生什么问题？为什么？为了保证推杆实现同样的运动规律，应采取什么措施（图中l = 0.001 m ／mm ）？ 9 -8 在题图 9-8 所示的运动规律线图中各段运动规律未表示完全，请根据给定部分补足其余部分（位移 线图要求准确画出，速度和加速度线图可用示意图表示）。 s 1 2 v 3 4 2 s v 1 2 3 4 2 a a 题图 9-8 题图 9-9 9 - 如题图 9-9 中给出了某直动推杆盘形凸轮机构的推杆的速度线图。要求：（1）定性地画出其加速 度和位移线图；（2）说明此种运动规律的名称及特点（v 、a 的大小及冲击的性质）；（3）说明此种运动规律的适用场合。 9 -10 在题图 9-10 所示凸轮机构中，已知偏心圆盘为凸轮实际轮廓，如图所示。试求： 1） 基圆半径 R ； 2） 凸轮机构的压力角 ； 3） 凸轮由图示位置转 90°后，推杆移动距离 s 。 2 1 3 4 2 /3 2/3 4/3 5/3 2
《机械设计基础》试题库_凸轮机构
第3章凸轮机构 习题与参考答案 一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案） 1 与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是。 A．惯性力难以平衡 B．点、线接触，易磨损 C．设计较为复杂 D．不能实现间歇运动 2 与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是。 A．可实现各种预期的运动规律 B．便于润滑 C．制造方便，易获得较高的精度 D．从动件的行程可较大 3 盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。 A．摆动尖顶推杆 B．直动滚子推杆 C．摆动平底推杆 D．摆动滚子推杆 4 对于直动推杆盘形凸轮机构来讲，在其他条件相同的情况下，偏置直动推杆与对心直动推杆相比，两者在推程段最大压力角的关系为关系。 A．偏置比对心大 B．对心比偏置大 C．一样大 D．不一定 5 下述几种运动规律中，既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击，可用于高速场合。 A．等速运动规律 B．摆线运动规律（正弦加速度运动规律） C．等加速等减速运动规律 D．简谐运动规律（余弦加速度运动规律）
6 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用措施来解决。 A．增大基圆半径 B．改用滚子推杆 C．改变凸轮转向 D．改为偏置直动尖顶推杆 7．（）从动杆的行程不能太大。 A. 盘形凸轮机构 B. 移动凸轮机构 C. 圆柱凸轮机构 8．（）对于较复杂的凸轮轮廓曲线，也能准确地获得所需要的运动规律。 A 尖顶式从动杆 B.滚子式从动杆 C. 平底式从动杆 9．（）可使从动杆得到较大的行程。 A. 盘形凸轮机构 B 移动凸轮机构 C. 圆柱凸轮机构 10．（）的摩擦阻力较小，传力能力大。 A 尖顶式从动杆 B. 滚子式从动杆 C 平底式从动杆 11.（）的磨损较小，适用于没有内凹槽凸轮轮廓曲线的高速凸轮机构。 A. 尖顶式从动杆 B.滚子式从动杆 C. 平底式从动杆 12．计算凸轮机构从动杆行程的基础是（）。 A 基圆 B. 转角 C 轮廓曲线 13．凸轮轮廓曲线上各点的压力角是（）。 A. 不变的 B. 变化的 14．凸轮压力角的大小与基圆半径的关系是（）。
哈工大机械原理大作业二凸轮机构设计(29)
设计说明书 1 设计题目 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。 2、推杆升程、回程运动方程及位移、速度、加速度线图 2.1凸轮运动理论分析 推程运动方程： 01cos 2h s π?????=-?? ?Φ???? 1 00sin 2h v πωπ??? = ?ΦΦ?? 22 12 00cos 2h a πωπ???= ?ΦΦ?? 回程运动方程： ()0' 1s s h ?-Φ+Φ?? =- ??Φ ? ? 1'0 h v ω=- Φ 0a = 2.2求位移、速度、加速度线图MATLAB 程序 pi= 3.1415926; c=pi/180; h=140; f0=120; fs=45; f01=90; fs1=105; %升程 f=0:1:360; for n=0:f0
s(n+1)=h/2*(1-cos(pi/f0*f(n+1))); v(n+1)=pi*h/(2*f0*c)*sin(pi/f0*f(n+1)); a(n+1)=pi^2*h/(2*f0^2*c^2)*cos(pi/f0*f(n+1)); end %远休程 for n=f0:f0+fs s(n+1)=140; v(n+1)=0; a(n+1)=0; end %回程 for n=f0+fs:f0+fs+f01 s(n+1)=h*(1-(f(n+1)-(f0+fs))/f01); v(n+1)=-h/(f01*c); a(n+1)=0; end %近休程 for n=f0+fs+f01:360; s(n+1)=0; v(n+1)=0; a(n+1)=0; end figure(1);plot(f,s,'k');xlabel('\phi/\circ');ylabel('s/mm');grid on;title('推杆位移线图') figure(2);plot(f,v,'k');xlabel('\phi/\circ');ylabel('v/(mm/s)');grid on;title('推杆速度线图') figure(3);plot(f,a,'k');xlabel('\phi/\circ');ylabel('a/(mm/s2');grid on;title('推杆加速度线图') 2.3位移、速度、加速度线图
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
第3章凸轮机构答案
课程名：机械设计基础（第三章）题型作图题 考核点：凸轮机构的运动规律、反转原理确定凸轮的压力角、轮廓、推程角等 1.图中给出了某直动从动件盘形凸轮机构的推杆的推程速度线图。要求定性的画 2.. 图中给出了某直动从动件盘形凸轮机构的推杆的推程速度线图。要求定性的画出其加速度和位移线图。（5分） 解：作图如下：
? ? ? *3 图中给出了某直动从动件盘形凸轮机构的推杆的推程位移线图。要求：（1）定性的画出其加速度和速度线图。 （2）说明此种运动规律的名称及特点、适用场合。（10分）
解：1）作图如下： ? ? ? 2）该从动件速度为常量，故为等速运动规律。由于该运动规律有刚性冲击，所以只适用于低速、轻载的场合。 *4. 图中给出了某直动从动件盘形凸轮机构的推杆的推程速度线图。要求 (1)定性的画出其加速度和位移线图。 (2)说明此种运动规律的名称及特点、适用场合。（10分） .解：1）作图如下：
? ? ? 2）此为等加速等减速运动规律，该运动规律有柔性冲击，适用于中速轻载场合。 **5图示对心直动从动件盘形凸轮机构中，凸轮为一偏心圆，O为凸轮的几何中心，O1为凸轮的回转中心。直线AC与BD垂直，且O1O＝O1A＝30mm, 试计算： （1）该凸轮机构中B、D两点的压力角； （2）该凸轮机构推杆的行程h。 （3）凸轮机构的基圆半径r。(15分)
解：1）?====565.26)60 30 ()1( arctg OB O O arctg D B αα 2）行程：h=2O1O=2×30=60 mm 3) 基圆半径r=AO1=30 mm **6.图示凸轮机构的回转中心为O 点，C 点为离O 点最远点，AD 为圆心在O 点的圆弧，凸轮顺时针转动。试在：（1）图上画出凸轮的基圆，（2）图上标出推程角 δt 、回程角δh 。（3）在图上标出机构在B 点的压力角。（15分） 解：作图如下： .
哈工大机械原理大作业 凸轮机构设计 题
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 课程名称： 机械原理 设计题目： 凸轮机构设计 一．设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构， 1.运动规律（等加速等减速运动） 推程 0450≤≤? 推程 009045≤≤? 2.运动规律（等加速等减速运动） 回程 00200160≤≤? 回程 00240200≤≤? 三．推杆位移、速度、加速度线图及凸轮s d ds -φ 线图 采用VB 编程，其源程序及图像如下： 1.位移： Private Sub Command1_Click() = True '开启计时器 End Sub Private Sub Timer1_Timer() Static i As Single
Dim s As Single, q As Single 'i作为静态变量，控制流程；s代表位移；q代表角度 = 0 = 0 i = i + If i <= 45 Then q = i s = 240 * (q / 90) ^ 2 Step(q, -s), vbRed ElseIf i >= 45 And i <= 90 Then q = i s = 120 - 240 * ((90 - q) ^ 2) / (90 ^ 2) Step(q, -s), vbGreen ElseIf i >= 90 And i <= 150 Then q = i s = 120 Step(q, -s), vbBlack ElseIf i >= 150 And i <= 190 Then q = i s = 120 - 240 * (q - 150) ^ 2 / 6400 Step(q, -s), vbBlue ElseIf i >= 190 And i <= 230 Then
机械原理作业凸轮机构绘制
机械原理大作业－凸轮机构 专业：材料成型机控制工程学号：0284 姓名：朱富慧组号：11材卓一第2组 1.题目 （1）凸轮回转方向：顺时针 （2）从动件偏置方向：左偏置 （3）偏心距：15mm （4）基圆半径：45mm （5）从动件运动规律：先以余弦运动规律上升，再以等加速等减速运动规律下降。推程运动角150°，远休止角30°，回程运动角120°，近休止角60°。（6）从动件行程20mm。 要求：编制程序每隔5°计算凸轮轮廓坐标并绘制凸轮轮廓曲线。 2.数学公式 ，偏心距为e，凸轮转向系数为m（顺时针时m=1，逆时针时m=-1)，记基圆半径为r 从动件偏置方向系数为n（左偏置时n=1，右偏置时n=-1,无偏置时n=0)，推程运动角、远休止角、回程运动角、近休止角依次为p1、p2、p3、p4，从动件行程为h从动件位移为s。 则从动件位移曲线方程为 0 s= p1+p2 s N Y ② N Y ① N ② s= 执行函数zuobiao （） p+5=>p p>=p 1+p 2+p 3/2&&p< s= 1.凸轮机构是一种低副机构。（） 2.凸轮机构中，凸轮的基圆半径越大，说明从动件的位移越大。（） 3.在运动规律一定时，凸轮的基圆半径越大，从动件就越不容易发 生自锁。（） 4.凸轮机构采用等加速等减速运动规律时，由于在起始点加速度出 现有限值的突变，因而产生惯性力的突变，结果引起刚性冲击。（）5.当凸轮从动件采用等速运动规律时，机构自始至终工作平稳，不 会产生刚性冲击。（） 6.凸轮的基圆半径就是凸轮理论廓线上的最小曲率半径。（） 7.滚子从动件盘型凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓的等距曲线，因 此实际轮廓上各点的向径就等于理论轮廓上各点的向径减去滚子半径。（） 8.一般来说，在凸轮机构中，尖顶从动件可适应任何运动规律而不 致发生运动失真。（） 9.平底移动从动件盘型凸轮机构的压力角恒等于一个常量。（） 10.为避免从动件运动失真，平底从动件凸轮轮廓不能内凹。（） 11.凸轮机构偏距圆半径大小等于凸轮的回转中心到（）垂直距离。 12.凸轮的理论廓线与实际廓线两者之间为（）曲线，他们之间的径 向距离为（）的半径。 13.理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心移动滚子从动件盘型凸 轮机构，其从动件的运动规律（）同。 14.凸轮机构的压力角若超过许用值，可采取增大（）的半径和（或） 改变从动件的（）的措施减小推程压力角。 15.与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是（）。 A 惯性力难以平衡 B点、线接触，易磨损 C 设计较为复杂 D 不能实现间歇运动 16.与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是（）。 A 可实现各种预期的运动规律B便于润滑 C制造方便，易获得较高精度D从动件行程可较大 17.凸轮机构中，若从动件按等速运动规律运动，则最大加速度理论 上为（）。 A 无穷大 B 0 C有限值 D不定值 18.在凸轮机构中，下述（）运动规律既不产生柔性冲击，也不产生 刚性冲击，可用于高速场合。 A 等速 B 等加速等减速 C 摆线 D简谐 19.为避免运动失真，并减小接触应力和磨损，滚子半径r r和理论廓 线上的最小曲率半径min应满足（）。 A r r 第九章凸轮机构及其设计 1 什么是凸轮的理论轮廓曲线、实际轮廓曲线？两者之间有什么关系？ 2 在凸轮机构设计中有哪几种常用的从动件运动规律？这些运动规律各有什么特点以及适用场合？在选择从动件运动规律时应考虑哪些主要因素？ 3 发生刚性冲击的凸轮机构，其运动线图上有什么特征？如发生柔性冲击时又有什么特征？ 4 用反转法设计盘形凸轮的廓线时，应注意哪些问题？移动从动件盘形凸轮机构和摆动从动件盘形凸轮机构的设计方法各有什么特点？ 4 何谓凸轮机构的“失真”现象？失真现象在什么情况下发生？如何避免失真现象的发生？ 6 一凸轮机构滚子从动件已损坏，要调换一个新的滚子从动件，但没有与原尺寸相同的滚子。试问用该不同尺寸的滚子行吗？为什么？ 7 何谓凸轮机构的压力角？其在凸轮机构的设计中有何重要意义？一般是怎样处理的？ 8 设计直动推杆盘形凸轮机构时，在推杆运动规律不变的条件下，要减小推程压力角，可采用哪两种措施？ 9 图中两图均为工作廓线为圆的偏心凸轮机构，试分别指出它们的理论廓线是圆还是非圆，运动规律是否相同。 10 凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时，在运动开始和终止的位置，有突变，会产生冲击。 11根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同，凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。写出两种几何形状封闭的凸轮机构和。12为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用，，或依靠凸轮上的来实现。 13 凸轮机构的主要优点为，主要缺点为。14为减小凸轮机构的推程压力角，可将从动杆由对心改为偏置，正确的偏置方向是将从动杆偏在凸轮转动中心的侧。 15凸轮机构的从动件按等加速等减速运动规律运动，在运动过程中，将发生突变，从而引起冲击。 16 当凸轮机构的最大压力角超过许用压力角时，可采取以下措施来减小压力角。 17凸轮基圆半径是从到的最短距离。18平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构，其压力角等于。 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机械设计第三章习题
第九章 凸轮机构及其设计要点
凸轮机构及其设计汇总
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