第4.4节(凸轮机构基本尺寸的设计)

第四节 凸轮机构基本尺寸设计

无论是作图法还是解析法，在设计凸轮廓线前，除了需要根据工作要求选定从动件的运动规律外，还需要确定凸轮机构的一些基本参数，如基圆半径b r 、偏距e 、滚子半径r r 等。一般来讲，这些参数的选择除了应保证从动件能够准确地实现预期的运动规律外，还应当使机构具有良好的受力状况和紧凑的结构。本节讨论凸轮机构基本尺寸设计的原则和方法。

一、移动滚子从动件盘形凸轮机构

1. 压力角

同连杆机构一样，压力角也是衡量凸轮机构传力特性好坏的一个重要参数。所谓凸轮机构的压力角，是指在不计摩擦的情况下，凸轮对从动件作用力的方向线与从动件上力作用点的速度方向之间所夹的锐角。对于图4-22所示的移动滚子从动件盘形凸轮机构来说，过滚子中心所作理论廓线的法线nn 与从动件运动方向之间的夹角α就是压力角。

（1）压力角与作用力的关系 由图4-22可以看出，凸轮对从动件的作用力F 可以分解成两个分力，即沿着从动件运动方向的分力F '和垂直于运动方向的分力F ''。只有前者是推动从动件克服载荷的有效分力，而后者将增大从动件与导路间的摩擦，它是一种有害分力。压力角α越大，有害分力越大。当压力角α增大到某一数值时，有害分力所引起的摩擦阻力将大于有效分力F '，这时无论凸轮给从动件的作用力有多大，都不能推动从动件运动，即机构将发生自锁。因此为减小侧向推力，避免自锁，压力角α应越小越好。

图4-22 凸轮机构的压力角

（2）压力角与机构尺寸的关系 设计凸轮时，除了应使机构具有良好的受力状况外，还希望机构结构紧凑。而凸轮尺寸的大小取决于凸轮基圆半径的大小。在实现相同运动规律的情况下，基圆半径越大，凸轮的尺寸也越大。因此，要获得轻便紧凑的凸轮机构，就应当使基圆半径尽可能地小。但是基圆半径的大小又和凸轮机构的压力角有直接的关系。下面以图4-22为例来说明这种关系。

图中，过滚子中心B 所作理论廓线的法线nn 与过凸轮轴心0A 所作从动件导路的垂线交于P 点，由瞬心定义可知，该点即为凸轮与从动件在此位置时的瞬心，且?

ωd ds v P A ==

0。于是，由图中BDP ?可得

22

0tan e r s e d ds s s e d ds

b -+-=+-=??

α （4-25） 式中，?d ds 为位移曲线的斜率，推程时为正，回程时为负。

式（4-25）是在凸轮逆时针方向转动、从动件偏于凸轮轴心右侧的情况下移动滚子从动件盘形凸轮机构压力角的计算公式。当凸轮顺时针方向转动、从动件偏于凸轮轴心左侧或凸轮顺时针方向转动，从动件偏于凸轮轴心右侧时，仿照上述推导过程，可得压力角的计算公式为

22tan e r s e d ds b -++=

?α （4-26）

综合以上两式，可以得出 22e s tg e d ds r b +???

? ??-=α? （4-27） 由式（4-27）可以看出，在其它条件不变的情况下，压力角α越大，基圆半径越小，亦即凸轮的尺寸越小。因此，从使机构结构紧凑的观点来看，压力角α应越大越好。

（3）许用压力角 在一般情况下，总希望所设计的凸轮机构既有较好的传力特性，又具有较紧凑的结构。但由以上分析可知，这两者是互相制约的，因此，在设计凸轮机构时，应兼顾两者统筹考虑。为了使机构能顺利工作，规定了压力角的许用值[α]，在使α≤[α]的前提下，选取尽可能小的基圆半径。根据工程实践的经验，推荐推程时许用压力角取以下数值：移动从动件，[α]=300~380，当要求凸轮尺寸尽可能小时，可取[α]=450；摆动从动件，

[α]=450。回程时，由于通常受力较小且一般无自锁问题，故许用压力角可取得大些，通常取[α]=700~800。

2. 凸轮基圆半径和偏距的确定

如前所述，凸轮的基圆半径应在α≤[α]的前提下选择。由于在机构的运转过程中，压力角的值是随凸轮与从动件的接触点的不同而变化的，即压力角是机构位置的函数。只要使max α=[α]，代入式（4-27）就可以确定出凸轮的最小基圆半径和相应的偏距，即min b r 和e 之间满足

22m in ][e s tg e d ds r b +???

? ??-=α? （4-28） 对式（4-28）可以用图解法或解析法求得min b r 和相应的e 值。当取偏距0=e 时，对几种常用的从动件运动规律还可以制成min b r 的线图，也称诺模图，使用时可直接查找出相应的min b r 值。下面介绍用图解法求解min b r 和e 值。

图4-23 图解法确定移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸

图4-23a 所示为一偏置尖端移动从动件盘形凸轮机构在推程中的一个位置。当凸轮逆时针回转与从动件在A 点接触时，从动件与凸轮之间的相对速度瞬心P 与凸轮轴心0A 的连线P A 0即代表该位置的ωv 值。若已知此时的ωv 值，也可如图求出该凸轮机构在该位置的

压力角A α。为此，过接触点A ，在推杆的左边作出与其垂直的线段ωv

AB =，再把所得的B 点与凸轮的轴心0A 相连接，则可得A ABA α-=∠

900。 凸轮与从动件在不同接触点接触时有不同的压力角，如果使其最大压力角max α等于许用压力角][α，则可得到最小基圆半径和相应的偏距。为此，可根据从动件的运动规律，求出推程中各位置的ωv 值，并画在相应的位移点上，如图4-23b 所示，可得到相应的线段22B A 、33B A 、44B A 、...。过2B 、3B 、4B 、...点作角度][90αθ-= ，][α为推程许用压力角，可得一系列平行的直线，显然，凸轮的回转轴心0A 点的位置应选在此一系列直线中的最左边一条直线mm 上或它的左边。

同理，对回程同样作图，可得直线'22B A 、'33B A 、'44B A 、...。过'2B 、'3B 、'

4B 、...点作角度''][90αθ-= ，'][α为回程许用压力角，也可得一系列的平行直线，显然，凸轮的回转轴心0A 点的位置又应在此一系列直线中的最右边的一条直线''m m 上或它的右边。综合推程和回程，0A 点应选在图示的阴影区域内。若取直线mm 与''m m 的交点为0A 点，则10min A A r b =，0A 点至从动件移动方向的距离为偏距e 。

上述根据许用压力角确定的基圆半径是为了保证机构能顺利工作的凸轮最小基圆半径。在实际设计工作中，凸轮基圆半径的最后确定，还需要考虑机构的具体结构条件。例如，当凸轮与凸轮轴成一体时，凸轮的基圆半径必须大于凸轮轴的半径；当凸轮是单独加工、然后装在凸轮轴上时，凸轮上要作出轴毂，凸轮的基圆直径应大于轴毂的外径。通常可取凸轮的基圆直径大于或等于轴径的（1.6~2）倍。若上述根据许用压力角所确定的基圆半径不满足该条件，则应加大基圆半径。

在用计算机对凸轮廓线进行辅助设计时，通常是先根据结构条件初选基圆半径b r ，然后

用式（4-25）或（4-26）校核压力角，若max α＞[α]，则增大基圆半径重新设计。

3. 从动件偏置方向的选择

由式（4-25）和式（4-26）可以看出，增大偏距e 既可使压力角的值减小也可使压力角的值增大，究竟是减小还是增大，取决于凸轮的转动方向和从动件的偏置方向。需要指出的是，若推程压力角减小，则回程压力角将增大，即通过增加偏距e 来减小推程压力角，是以增大回程 压力角为代价的。但是由于规定推程的许用压力角较小而回程的许用压力角较大，所以在设计凸轮机构时，如果压力角超过了许用值、而结构空间又不允许增大基圆半径，则可通过选取从动件适当的偏置方向来获得较小的推程压力角。即若凸轮逆时针回转，使从动件轴线偏于凸轮轴心的右侧；若凸轮顺时针回转，使从动件轴线偏于凸轮轴心的左侧。在这两种情况下，凸轮机构压力角的表达式均为式（4-25）。

4. 滚子半径的选择

滚子从动件盘形凸轮的实际廓线，是以理论廓线上各点为圆心作一系列滚子圆，然后作该圆族的包络线得到的。因此凸轮实际廓线的形状将受滚子半径大小的影响。若滚子半径选择不当，有时可能使从动件不能准确地实现预期的运动规律。下面以图4-24为例来分析凸轮实际廓线形状与滚子半径的关系。

图4-24滚子半径的确定

图4-24a 所示为内凹的凸轮廓线，a 为实际廓线，b 为理论廓线。实际廓线的曲率半径a ρ等于理论廓线的曲率半径ρ与滚子半径r r 之和，即r a r +=ρρ。因此，无论滚子半径大小如何，实际廓线总可以根据理论廓线作出。但是，对于图4-24b 所示的外凸的凸轮廓线，由于r a r -=ρρ，所以当ρ＞r r 时，a ρ＞0，实际廓线总可以作出；若ρ=r r 则a ρ=0，即实际廓线将出现尖点，如图4-24c 所示，由于尖点处极易磨损，故不能实用；若ρ＜r r ，则a ρ＜0，这时实际廓线将出现交叉，如图4-24d 所示，当进行加工时，交点以外的部分将被刀具切去，使凸轮廓线产生过度切削，致使从动件不能准确地实现预期的运动规律，这种现象称为运动失真。

图4-25 不同滚子半径对凸轮实际廓线的影响

图4-25所示为同一理论廓线选用大小不同的两种滚子所形成的两种实际廓线。由图中可以看出，由大的滚子所形成的实际廓线本身出现交叉，当加工制造凸轮时，交点以上的部分将被切去。当使用这样的凸轮推动从动件工作时，滚子中心的轨迹将如图中的细实线所示，从而导致从动件不能准确地实现预期的运动规律。而采用小的滚子所形成的实际廓线如图中虚线所示。如果把凸轮的基圆半径加大，则凸轮理论廓线上各点的曲率半径将随之变大，当基圆半径增大到一定值时，用大的滚子也能得到不产生过度切割的实际廓线。

综上所述，凸轮实际廓线产生过度切削的原因在于其理论廓线的最小曲率半径min ρ小于滚子半径r r ，即min ρ-r r ＜0。因此，为了避免凸轮实际廓线产生过度切割，可有两种方法。一是减小滚子半径r r ，二是通过增大基圆半径来加大理论廓线的最小曲率半径min ρ。

为了防止凸轮实际廓线产生过度切削并减小应力集中和磨损，设计时一般应保证凸轮实际廓线的最小曲率半径不小于某一许用值[a ρ ]。即

][m in m in a r a r ρρρ≥-= （4-29） 一般取[a ρ]=3~5mm 。

由上式可以看出，一旦给定了工作许用的实际廓线曲率半径的最小值[a ρ]，只要求出理论廓线的最小曲率半径min ρ，就可以确定出滚子半径可取的最大值，即][m in a r r ρρ-≤。

由高等数学可知，由参数方程表示的曲线上任一点的曲率半径的计算公式为

y

x y x y x -+=2322)(ρ （4-30） 式中?d dx x

= ，22?d x d x = ，?d dy y = ，22?d y d y = 。用计算机对凸轮理论廓线逐点计算，即可得到min ρ。

需要指出的是，上述确定的滚子半径r r 的值，是保证凸轮实际廓线的最小曲率半径min a ρ不小于某一规定值[a ρ]时滚子半径所允许取的最大值。在设计凸轮机构时，只要实际选用的滚子半径不超过该值，凸轮实际廓线的最小曲率半径均能满足设计要求。但是，由于滚子的半径还受到其结构和强度方面的限制，因此滚子半径也不宜取得太小。若上述确定的滚子半径的最大值仍不能满足其结构和强度方面的要求，则应增大滚子半径。此时，为了保

证凸轮实际廓线的最小曲率半径min a ρ仍能满足设计要求，则需相应增大基圆半径。

在用计算机对凸轮机构进行辅助设计时，通常是先根据结构和强度条件选择滚子半径r r ，然后校核min a ρ，若不满足][m in m in a r a r ρρρ≥-=，则增大基圆半径重新设计。

二、摆动从动件盘形凸轮机构

1．压力角与机构尺寸的关系

图4-26 摆动从动件盘形凸轮机构压力角与机构尺寸关系

图4-26所示摆动从动件盘形凸轮机构，从动件与凸轮在任一接触位置点A ，过A 点作凸轮法线n n -，交00B A 于P 点为凸轮相对从动件的瞬心。设凸轮转角为?，转动角速度1ω，从动件摆角为ψ，摆动角速度为2ω，a B A =00，摆杆线性长度l A B =0，则有

P

B P B l a l d d 0012-==ωω?ψ （4-31） 由直角三角形PCA 得

)

sin()cos(tan 000000ψψψψα++-=-==P B P B PC CB AB PC AC l l l l l l l l （4-32） 式中，0ψ为从动件的初始角，可由下式计算

al r l a b 2cos 2221

0-+=-ψ （4-33） 将式（4-31）代入式（4-32）得压力角α的一般表达式为

)

sin()cos(tan 001ψψψψ?ψα+-++=-a l a d d l

（4-34） 由上式可以看出，机构的结构参数a 、l 和b r 都会影响压力角α。当给定l 和运动规律)(?ψψ=后，压力角α的大小取决于基圆半径b r 和中心距a 。求解时也有图解法和解析法两种方法，下面介绍用图解法确定a 和b r 值的方法。

2．凸轮基圆半径和机架线长度的确定

如图4-27a 所示为一尖端摆动从动件盘形凸轮机构在推程中的一个位置。以角速度1ω沿逆时针方向回转的凸轮与从动件在任一点A 接触。过A 点作凸轮廓线的公法线nn ，与00B A 的交点P 为凸轮与从动件的相对瞬心。而尖端A 点的速度2A v 与nn 线之夹角即为该凸轮机

构在此位置时的压力角。设取此压力角为许用压力角，则与前述直动从动件盘形凸轮机构时的作法相似，可如图延长A B 0线至C 点，使

12000ωω==P B P A A B AC （4-35） 即

120ωωA

B A

C = （4-36） 然后过C 点作mm 线与AC 线成角][90αθ-= ，则凸轮的轴心0A 应选在此线上或其左侧。此时AC 与2A v 垂直且在A 点左侧。

同理，对于此凸轮机构的回程（如图4-27b 所示），过接触点A 作凸轮廓线的法线nn 与连心线00B A 相交所得的瞬心P 在0A 点的左侧。此时线段AC 的大小仍用前式计算，但应取在A 点右侧。然后过C 点作mm 线与AC 成'

'][90αθ-= ，则凸轮的轴心0A 点应在mm 线上或其右侧。

图4-27 摆动从动件盘形凸轮机构压力角分析

如果已知凸轮的角速度1ω和摆杆的长度及其运动规律，即传动比12/ωω的变化规律，如图4-28所示，则可在摆杆摆角范围内依次分得各点，并按前述方法求出相应的D 点。然后作角][90αθ-= 和'

'][90αθ-= 可得一系列直线，则凸轮的轴心应在图示阴影线部分的区域内选取，而当凸轮轴心选在0A 点时，得到最小基圆半径10min A A r b =，机架线长度00B A a =。

图4-28 图解法确定摆动从动件凸轮结构的最小基圆半径

三、移动平底直动从动件盘形凸轮机构

1. 运动失真现象及其避免的方法

平底直动从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线与平底接触处的公法线总是垂直于平底，所以，其压力角恒等于0。显然，这种机构不能按照压力角确定其基本尺寸。但是，平底从动件有一个特点，它只能与外凸的轮廓曲线相作用，而不允许轮廓曲线内凹，这样才能保证凸轮轮廓曲线上的所有点都能与从动件平底接触。由实例发现，基圆半径过小时，在用作图法绘制平底从动件盘形凸轮轮廓线，不仅会出现轮廓曲线内凹，而且同时会出现包络线相交，如图4-29所示。在实际加工时，这种现象将造成过度切割，使包络线交点左侧的轮廓曲线全部被切掉，从而导致从动件运动失真。因此，要避免运动失真，就必须保证轮廓曲线全部外凸。下面就来探讨凸轮轮廓曲线外凸与基圆半径之间的关系。

图4-29 平底从动件运动失真现象

2．凸轮基圆半径的确定

图4-30 凸轮廓线曲率半径确定

如图4-30a 所示，设凸轮轮廓曲线与平底在点B 处相切接触，轮廓曲线在B 点的曲率中心为A ，曲率半径为AB l =ρ。运用高副低代方法可作出该位置的低副瞬时代替机构ABC A 0。该机构的从动件加速度为

3232322B B A B B B B a a a a a a +=+== （4-37）

凸轮匀速转动时，n A A a a =。作加速度多边形，如图4-30b 所示。因'

2'b a π?～F AA 0，所以

0002

22222''2//AA AA A AA AF l d s d l dt s d a a a b l l ?ω

ππ==== （4-38） 即

2

2/?d s d l AF = （4-39） 故曲率半径为

s r d s d l AB ++==022/?ρ （4-40） 只要保证0>ρ，即可获得外凸轮廓曲线。但曲率半径太小时，容易磨损，故通常设计时规定一最小曲率半径min ρ，使轮廓曲线各处满足m in ρρ≥。因此上式可表示为

m in 022/ρ?ρ≥++=s r d s d （4-41） 当运动规律选定以后，每个位置的s 和22?d s d 均为已知，总可以求出min 22)(s d s d +?

。显然，取基圆半径为

min 22min 0)(s d s d r +-≥?

ρ （4-42） 可保证所有位置都满足m in ρρ≥的条件。

因b r 和s 恒为正值，由式（4-40）可以看出，只有当2

2?d s d 为负值且s r d s d b +>22?时，才出现轮廓曲线内凹。

图4-31 平底宽度的确定

平底的宽度可参照图4-31进行计算。当从动件上升时（图4-31a ），接触点'T 在导路右侧，?

d ds 为正值，'T 的右极限位置对应于max )(?d ds 。从动件下降时（图4-31b ），接触点''T 在导路左侧，

?d ds 为负值，''T 的左极限位置对应于min )(?d ds ，因此，平底右、左两侧的宽度'b 和'

'b 应为 b d ds b ?+=max '

)/(? （4-43-1）

b d ds b ?+=min '

')/(? （4-43-2） 平底总宽度'''b b b +=，其中，b ?为根据结构需要增加的宽度。

为了减少磨损，平底从动件与机架间的移动副有时做成圆柱体和圆孔，以便从动件在移动的同时还能绕本身轴线转动。在这种结构中，平底的底面为一圆盘，其直径d 可由下式确定

)(2max b d ds

d ?+=? （4-44）

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() Timer1.Enabled = 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 Picture1.CurrentX = 0 Picture1.CurrentY = 0 i = i + 0.1 If i <= 45 Then q = i s = 240 * (q / 90) ^ 2 Picture1.PSet Step(q, -s), vbRed ElseIf i >= 45 And i <= 90 Then q = i s = 120 - 240 * ((90 - q) ^ 2) / (90 ^ 2) Picture1.PSet Step(q, -s), vbGreen ElseIf i >= 90 And i <= 150 Then q = i s = 120 Picture1.PSet Step(q, -s), vbBlack ElseIf i >= 150 And i <= 190 Then q = i s = 120 - 240 * (q - 150) ^ 2 / 6400 Picture1.PSet Step(q, -s), vbBlue ElseIf i >= 190 And i <= 230 Then

自动车床凸轮设计教程

1.自动车床主要靠凸轮来控制加工过程，能否设计出一套好的凸轮，是体现自动车床师傅的技术高低的一个标准。凸轮设计计算的资料不多，在此，我将一些基本的凸轮计算方法送给大家。凸轮是由一组或多组螺旋线组成的，这是一种端面螺旋线，又称阿基米德螺线。其形成的主要原理是：由A点作等速旋转运动，同时又使A点沿半径作等速移动，形成了一条复合运动轨迹的端面螺线。这就是等速凸轮的曲线。 凸轮的计算有几个专用名称： 1、上升曲线——凸轮上升的起点到最高点的弧线称为上升曲线 2、下降曲线——凸轮下降的最高点到最低点的弧线称为下降曲线 3、升角——从凸轮的上升起点到最高点的角度，即上升曲线的角度。我们定个代号为φ。 4、降角——从凸轮的最高点到最低点的角度，即下降曲线的角度。代号为φ1。 5、升距——凸轮上升曲线的最大半径与最小半径之差。我们给定代号为h，单位是毫米。 6、降距——凸轮下降曲线的最大半径与最小半径之差。代号为h1。 7、导程——即凸轮的曲线导程，就是假定凸轮曲线的升角（或降角）为360°时凸轮的升距（或降距）。代号为L，单位是毫米。 8、常数——是凸轮计算的一个常数，它是通过计算得来的。代号为K。 凸轮的升角与降角是给定的数值，根据加工零件尺寸计算得来的。 凸轮的常数等于凸轮的升距除以凸轮的升角，即K=h/φ。由此得h＝Kφ。 凸轮的导程等于360°乘以常数，即L＝360°K。由此得L＝360°h/φ。 举个例子： 一个凸轮曲线的升距为10毫米，升角为180°，求凸轮的曲线导程。(见下图) 解：L＝360°h/φ=360°×10÷180°＝20毫米

升角(或降角)是360°的凸轮，其升距(或降距)即等于导程。 这只是一般的凸轮基本计算方法，比较简单，而自动车床上的凸轮，有些比较简单，有些则比较复杂。在实际运用中，许多人只是靠经验来设计，用手工制作，不需要计算，而要用机床加工凸轮，特别是用数控机床加工凸轮，却是需要先计算出凸轮的导程，才能进行电脑程序设计。 要设计凸轮有几点在开始前就要了解的. 在我们拿到产品图纸的时候,看好材料,根据材料大小和材质将这款产品 的 主轴转速先计算出来. 计算主轴转速公式是[切削速度乘1000]除以材料直径. 切削速度是根据材质得来的，在购买材料时供应商提供.单位是米/分钟. 材料硬度越大,切削速度就越小,切的太快的话热量太大会导致材料变形, 所以切削速度已知的. 切削速度乘1000就是把米/分钟换算成毫米/分钟,在除以材料直径就是 主 轴每分钟的转速了.材料直径是每转的长度,切削速度是刀尖每分钟可以移动的 距离. 主轴转速求出来了,就要将一个产品需要多少转可以做出来,这个转的圈数求出来.主轴转速除以每个产品需要的圈数就是生产效率.[单位.个/分钟] 每款不同的产品,我们看到图纸的时候就先要将它的加工工艺给确定下来. 加工工艺其实就是加工方法,走芯机5把刀具怎么安排,怎么加工,哪把刀具 先做,按顺序将它安排,这样就是确定加工工艺.

哈工大机械原理大作业凸轮机构第四题

Harbin Institute of Technology 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 姓名：李清蔚 学号：1140810304 班级：1408103 指导教师：林琳

一.设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表 1 表一：凸轮机构原始参数 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） 40 90 等加 等减 速30 50 4-5-6- 7多 项式 60 100 120

二.凸轮推杆运动规律 （1）推程运动规律（等加速等减速运动） 推程F0=90° ①位移方程如下： ②速度方程如下： ③加速度方程如下： （2）回程运动规律（4-5-6-7多项式） 回程，F0=90°，F s=100°，F0’=50°其中回程过程的位移方程，速度方程，加速度方程如下：

三.运动线图及凸轮线图 本题目采用Matlab编程，写出凸轮每一段的运动方程，运用Matlab模拟将凸轮的运动曲线以及凸轮形状表现出来。代码见报告的结尾。 1、程序流程框图 开始 输入凸轮推程回 程的运动方程 输入凸轮基圆偏 距等基本参数 输出ds,dv,da图像 输出压力角、曲率半径图像 输出凸轮的构件形状 结束

2、运动规律ds图像如下： 速度规律dv图像如下： 加速度da规律如下图：

3.凸轮的基圆半径和偏距 以ds/dfψ-s图为基础，可分别作出三条限制线（推程许用压力角的切界限D t d t,回程许用压力角的限制线D t'd t'，起始点压力角许用线B0d'')，以这三条线可确定最小基圆半径及所对应的偏距e,在其下方选择一合适点，即可满足压力角的限制条件。 得图如下：得最小基圆对应的坐标位置O点坐标大约为（13，-50）经计算取偏距e=13mm，r0=51.67mm.

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。

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。

凸轮机构大作业___西工大机械原理要点

大作业（二） 凸轮机构设计 （题号：4-A） （一）题目及原始数据···············（二）推杆运动规律及凸轮廓线方程·········（三）程序框图········· （四）计算程序·················

（五）程序计算结果及分析·············（六）凸轮机构图·················（七）心得体会··················（八）参考书··················· 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 （1）推程运动规律为五次多项式运动规律，回程运动规律为余弦加速度运动规律； （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）打印最后所确定的凸轮的基圆半径。 表一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数 题号初选的 基圆半 径 R0/mm 偏距 E/mm 滚子 半径 Rr/m m 推杆行 程 h/mm 许用压力角许用最小曲率半径 [ρamin] [α1] [α2] 4-A 15 5 10 28 30°70?0.3Rr 计算点数：N=90 q1=60; 近休止角δ1 q2=180; 推程运动角δ2 q3=90; 远休止角δ3 q4=90; 回程运动角δ4 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；

ds/dδ=0; 2/δd 2 d=0; s （2）推程阶段：60o≤δ<180 o 五次多项式运动规律： Q1=Q-60; s=10*h*Q1*Q1*Q1/(q2*q2*q2)-15*h*Q1*Q1*Q1*Q1/(q2*q2*q2*q2)+6*h*Q1*Q1*Q 1*Q1*Q1/(q2*q2*q2*q2*q2); ds/dδ =30*h*Q1*Q1*QQ/(q2*q2*q2)-60*h*Q1*Q1*Q1*QQ/(q2*q2*q2*q2)+30*h*Q1*Q1*Q 1*Q1*QQ/(q2*q2*q2*q2*q2); 2/δd 2 d=60*h*Q1*QQ*QQ/(q2*q2*q2)-180*h*Q1*Q1*QQ*QQ/((q2*q2*q2*q2))+1 s 20*h*Q1*Q1*Q1*QQ*QQ/((q2*q2*q2*q2*q2)); （3）远休阶段：180o≤δ<270 o s=h=24; ds/dδ=0; 2/δd 2 d=0; s (4)回程阶段：270≤δ<360 Q2=Q-270; s=h*(1+cos(2*Q2/QQ))/2; ds/dδ=-h*sin(2*Q2/QQ); 2/δd 2 d=-2*h*cos(2*Q2/QQ); s 凸轮廓线方程： （1）理论廓线方程： s0=sqrt(r02-e2) x=(s0+s)sinδ+ecosδ y=(s0+s)cosδ-esinδ (2)实际廓线方程 先求x，y的一、二阶导数 dx=(ds/dδ-e)*sin(δ)+(s0+s)*cos(δ);

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 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 50π?≤≤) 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，650π= 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 ； ?? ? ??=512sin 1442 1?πωa ； 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（914π?π≤≤） 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，95' 0π= Φ，6s 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--=5 9sin 451v ； ()π?ω-=5 9cos 81-a 21； 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（π?π29 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));

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

凸轮曲线设计

凸轮曲线设计 当根据使用要求确定了凸轮机构的类型、基本参数以及从动件运动规律后，即可进行凸轮轮廓曲线的设计。设计方法有几何法和解析法，两者所依据的设计原理基本相同。几何法简便、直观，但作图误差较大，难以获得凸轮轮廓曲线上各点的精确坐标，所以按几何法所得轮廓数据加工的凸轮只能应用于低速或不重要的场合。对于高速凸轮或精确度要求较高的凸轮，必须建立凸轮理论轮廓曲线、实际轮廓曲线以及加工刀具中心轨迹的坐标方程，并精确地计算出凸轮轮廓曲线或刀具运动轨迹上各点的坐标值，以适合在数控机床上加工。 圆柱凸轮的廓线虽属空间曲线，但由于圆柱面可展成平面，所以也可以借用平面盘形凸轮轮廓曲线的设计方法设计圆柱凸轮的展开轮廓。本节分别介绍用几何法和解析法设计凸轮轮廓曲线的原理和步骤。 1 几何法 反转法设计原理： 以尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构为例： 凸轮机构工作时，凸轮和从动件都在运动。为了在图纸上画出凸轮轮廓曲线，应当使凸轮与图纸平面相对静止，为此，可采用如下的反转法：使整个机构以角速度(-w)绕O转动，其结果是从动件与凸轮的相对运动并不改变，但凸轮固定不动，机架和从动件一方面以角速度(-w)绕O转动，同时从动件又以原有运动规律相对机架往复运动。根据这种关系，不难求出一系列从动件尖底的位置。由于尖底始终与凸轮轮廓接触，所以反转后尖底的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线。 1). 直动从动件盘形凸轮机构 尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构： 已知从动件位移线图，凸轮以等角速w顺时针回转，其基圆半径为r0，从动件导路偏距为e，要求绘出此凸轮的轮廓曲线。 运用反转法绘制尖底直动从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的方法和步骤如下： 1) 以r0为半径作基圆，以e为半径作偏距圆，点K为从动件导路线与偏距圆的切点，导路线与基圆的交点B0(C0)便是从动件尖底的初始位置。 2) 将位移线图s-f的推程运动角和回程运动角分别作若干等分（图中各为四等分）。 3) 自OC0开始，沿w的相反方向取推程运动角(1800)、远休止角(300)、回程运动角(1900)、近休止角(600)，在基圆上得C4、C5、C9诸点。将推程运动角和回程运动角分成与从动件位移线图对应的等分，得C1、C2、C3

盘形凸轮的四种设计方法

盘形凸轮的四种设计方法 深圳市百特兴科技有限公司 周杰平 摘要：详细介绍运用SolidWorks 绘制盘形凸轮的不同方法，包括插件法、解析法、折弯法及仿真法。 关键词：盘形凸轮，插件法，解析法，折弯法，仿真法，余弦加速度， SolidWorks，EXCEL。 凸轮/连杆机构以其快速、稳定的特点，在很多的场合尤其是传统的制程设备中得以运用。但其缺点也很明显：适应性较差，结构相对比较复杂，开发周期长，凸轮加工精确要求比较高等,非标设备大多由伺服马达/步进马达、丝杆/同步带、气缸/油缸等替代。近年来，由于对设备产能要求越来也高，传统的凸轮/连杆机构又受到用户青睐。以动力电池制造设备中塑封制程为例。进口设备核心机构采用凸轮/连杆机构，产能在140件/分钟以上，国产设备采用伺服/丝杆驱动，产能则在50件/分钟左右。更为重要的是前者用于制程的有效时间更长，确保了品质的可靠性。凸轮的设计将成为机构设计工程是不可缺少的技能。 本文以盘形凸轮为研究对象，分别介绍几种不同的设计方法。 一、基本参数 1.1、凸轮基本参数 项目 代号 参数值 基圆直径 D 150 凸轮厚度 W 15 辊子直径 d 25 升程 h 50 表1 1.2、从动杆运动规律 动作 运动角度数 (Φ) 起始角度位置 终止角度位置 结束半径 运动规律 推程 120 0 120 125 余弦加速度 远休止角 30 120 150 125 回程 90 150 240 75 余弦加速度 近休止角 120 240 360 75 表2 注：余弦加速度(简谐运动)方程： S=h*[1-cos(πφ/Φ)]/2

图1 二、SolidWorks 插件法 2.1、如图2，打开SolidWorks，新建零件，关闭草图。菜单栏Toolbox -> 凸轮 如菜单栏无Toolbox，先加入插件。 图2 图3 2.2、设置。如图3 凸轮类型为圆形，推杆类型为平移，如果是偏心的，可作相应的选择；开始半径为基圆半径，开始角度根据<表2>填写；旋转方向为顺时针 2.3、运动如图4

凸轮机构大作业 (修复的)

凸轮机构设计 摆动滚子推杆盘形凸轮机构 （题号：7-A） 班级：机制 学号：2010012447 姓名： 同组其他人员（2010012444） 完成日期：2011年11月19日

1、题目及原始数据及其要求 凸轮机构大作业题目 利用计算机辅助设计完成下列摆动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，设计已知数据如下表所示，机构中凸轮沿着逆时针方向做匀速转动。 表1 凸轮机构的从动件运动规律 表2 凸轮机构的推杆在近休、推程、远休及回程阶段的凸轮转角 表3 摆动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数 要求：每两人一组，每组中至少打印出一份源程序。每人都要打印：原始数据；凸轮理论轮廓曲线和实际轮廓曲线的坐标值；推程和回程的最大压力角，以及出现最大压力角时凸轮相应的转角，凸轮实际轮廓曲线的最小曲率半径，以及相应的凸轮转角；凸轮的基圆半径。整个设计过程所选取的计算点数N=72~120。利用计算机绘出凸轮的理论轮廓曲线和实际轮廓曲线。 凸轮大作业的内容和要求 凸轮大作业应计算正确、完整，文字简明通顺，撰写整齐清晰，并按照以下内容及顺序编写： 1、题目及原始数据； 2、推杆的运动规律及凸轮廓线方程； 3、计算程序； 4、计算结果及分析； 5、凸轮机构图（包括推杆及凸轮理论和实际廓线，并标出有关尺寸及计算结果； 6、体会及建议； 7、参考书；

8、计算程序框图。 最后作出封面和封底左侧为装订线装订成册。 注：滚子摆动推杆盘形凸轮机构的压力角α计算公式为： ) sin(])cos([tan 00????δ ? α+-+= OA AB OA AB L l l d d l 且当摆动推杆的角速度ω2与ω1异向时，上式方括号前取减号；当ω2与ω1同向时，取加号。φ0为推杆初位角，可有以下公式计算获得： AB OA AB OA l l r l l 2cos 2 0220++= ? 2、 摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程 理论轮廓： 理论轮廓坐标： 0sin sin() OA AB x l l δδ??=-++ 0cos cos()OA AB y l l δδ??=-++ 222 00arccos 2OA AB OA AB l l r l l ?+-= π? 15 2max = δ应分段计算 近休止阶段：

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

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： 凸轮机构设计 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： 2014.5.2 哈尔滨工业大学 凸轮机构设计 一、设计题目 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=，650π= 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 ； ?? ? ??=512sin 1442 1?πωa ； 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（914π?π≤≤） 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，95' 0π= Φ，6s 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--=5 9sin 451v ； ()π?ω-=5 9cos 81-a 21； 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（π?π29 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));

走心机凸轮设计步骤

编制调整卡片应注意以下几点: (一) 保证零件质量 没有质量就没有一切,这是第一重要的问题。主要从三个方面来考虑: 1 合理选择机床:一般来说,尽量不用机床的最大的规格来加工零件,特别是加工钢件时。如加工棒料直径是7MM，尽可能采用CM1113而不用CG1107。也尽量不用机床的最高转速来加工零件。如需要主轴转速为6500转/分,则不用CG1107(10000转/分)。原因是在机床的极限规格时不易获得最佳的加工精度。 2 合理安排工序:工序的编制必须满足零件的加工要求,同时也应充分考虑纵切自动车床的加工工艺特点。 3 正确选择切削用量,既要得到高的生产效率,又要保证刀具有足够的耐用度,以求尺寸的稳定。(刀具种类很多,也要分清楚合适刀具,这里我就不打广告了) (二) 提高生产效率:简化辅助动作,安排重合工序。(有经验才可以做的更好) (三) 便于机床的调整:安排必要的工序间隙和停持工序。 (四) 便宜凸轮及刀具的制造:机床上有许多调整机构,如杠杆比,天平刀架及主轴箱的钢性挡块,多凸轮机构双触头机构等,这些机构可以调整零件的加工尺寸,以弥补凸轮的制造误差。充分利用这些机构可以降低凸轮的制造精度要求。用成型刀具可以简化零件的加工过程,但刀具制造困难。如果用复合走刀法来加工成型表面,可简化刀具。 (五) 零件的成组加工:充分利用机床的特性,通过对机床的调整,用一套凸轮加工出几种形状,尺寸相近的零件。用于小批量多品种的零件生产。另外

与此类似的用几块无关的凸轮配出来打制简单的样品,或者多块凸轮重叠制造复杂零件.这些都需要对凸轮非常了解和熟悉才容易做到。这里就不举例了。 二凸轮设计程序 凸轮调整卡片的设计编制可分为四个步骤: (一) 对加工零件进行分析 分析加工零件部分精度和表面粗糙要求.分析轴向尺寸的标注法和要求,并对加工零件的材料.生产性质情况全面了解。 (二) 选择机床 在分析的基础上,选择合适型号的纵切自动车床和附属装置,并了解机床调整的特别,着重考虑机床对此零件的加工可能性。 (三) 确定设计方案 设计方案的正确与否关系到设计工作的全局,方案制订不好或不合理,轻者影响生产效率,严重的会造成调整困难或严重影响加工质量,所以确定设计方案是设计凸轮的重要环节,尤其对复杂零件的凸轮设计方案,更应反复进行推敲,然后定出合理的设计方案。设计方案的内容一般分为下述三个方面: (1) 按零件的形状和要求,结合机床的特点,决定加工顺序和切削步骤。 (2) 在确定切削步骤的同时,分配各刀具的切削任务,并确定各个刀具的几何形状。 (3) 考虑零件尺寸的调整方法,尽可能充分合理地运用机床可调整性,以便顺利调整和提高加工零件的质量和产量。 (4) 编制调整卡片 每个技术员编制的调整卡片都会略有不同,或者角度不尽相同,或者刀具

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;

哈工大机械原理大作业凸轮机构设计题

哈工大机械原理大作业凸轮机构设计题 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

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 q = i s = 240 * (230 - q) ^ 2 / 6400 Step(q, -s), vbRed ElseIf i >= 230 And i <= 360 Then q = i s = 0 Step(q, -s), vbBlack Else End If End Sub 2.速度 Private Sub Command2_Click() = True '开启计时器 End Sub Private Sub Timer2_Timer() Static i As Single Dim v As Single, q As Single, w As Single 'i为静态变量，控制流程；q代表角度；w代表角速度，此处被赋予50 = 0 = 0 w = 50 i = i + If i <= 45 Then q = i v = 480 * w * q / 8100 Step(q, -v), vbRed ElseIf i >= 45 And i <= 90 Then q = i

凸轮型线设计

序号： 编码： 重庆理工大学 第二十四届“开拓杯”学生课外学术科技作品竞赛 参赛作品 作品名称：配气凸轮型线设计 作品类别： A 类别： A自然科学类学术论文 B 科技发明制作 C哲学社会科学类学术论文与社会调查报告

配气凸轮型线设计 摘要：配气机构是内燃机重要组成部分，它控制着内燃机的换气过程，其设计优劣直接影响着内燃机的动力性，经济性和排放性以及工作可靠性。今年来随着内燃机的高速化，低排放化的趋势，人们对其配气机构的性能要求越来越高。而凸轮型线配气机构的核心部分，其设计的合理性影响着配气机构的各个性能指标。凸轮型线的设计既要保证获得尽可能的大时面值和丰满系数以提高换气效率，又要保证加速度曲线连续，、无突变。本次论文针对以上情况，设计出一款缸径为68的配气凸轮，并对其性能做出相应的评价。 关键词：配气机构凸轮升程凸轮型线 Abstract:Air distribution mechanism is an important part of the internal combustion engine, which controls the gas exchange process of the internal combustion engine, the design of which has a direct impact on the engine power, economy and emissions as well as work reliability. This year, with the high speed of the internal combustion engine, the trend of low emission, the performance requirements of the gas distribution agencies are getting higher and higher. And the core part of the cam type air distribution mechanism, the rationality of its design affects the performance indexes of the air distribution mechanism. The design of the cam profile is not only to ensure that the face value and fullness coefficient are obtained as much as possible to improve the ventilation efficiency, but also to ensure that the acceleration curve is continuous, and there is no mutation. This paper, in view of the above situation, design a bore 68 of the cam, and make the corresponding evaluation on its performance. Key word:Valve train Cam lift Cam profile 1.凸轮设计的基本原则