1凸轮作业
1.已知从动件的升程h=50mm,推程转角φ=150°，远休止角φs=30°,回程转角φ′=120°,近休止角φs′=60°。试绘制从动件的位移线图，其运动规律如下:
以等加速等减速运动规律上升，以等速运动规律下降。
2.试用作图法设计一尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构。凸轮顺时针匀速转动，基圆半径r b=40mm，从动件按上题规律运动。
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
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 记基圆半径为r0，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)，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 其中， 3.程序框图 N ③ Y N Y N 执行函数zuobiao （） 执行函数zuobiao （） p+5=>p p>=p 1+p 2&&p p p>=p 1&&p s 0 0=>p p>=0&&p 滚子从动件凸轮机构设计 当根据使用场合和工作要求选定了凸轮机构的类型和从动件的运动规律后，即可根据选定的基圆半径着手进行凸轮轮廓曲线的设计。 凸轮廓线的设计方法有图解法和解析法，其依据的基本原理相同。 凸轮机构工作时，凸轮和从动件都在运动，为了在图纸上绘制出凸轮的轮廓曲线，可采用反转法。下面以图示的对心尖端移动从动件盘形凸轮机构为例来说明其原理。 从图中可以看出： 凸轮转动时，凸轮机构的真实运动情况： 凸轮以等角速度ω绕轴O 逆时针转动，推动从动件在导路中上、下往复移动。 当从动件处于最低位置时，凸轮轮廓曲线与从动件在A点接触，当凸轮转过φ1角时，凸轮的向径OA 将转到OA′的位置上，而凸轮轮廓将转到图中兰色虚线所示的位置。这时从动件尖端从最低位置A 上升到B′，上升的距离s1=AB′。 采用反转法，凸轮机构的运动情况： 现在设想凸轮固定不动，而让从动件连同导路一起绕O点以角速度（－ω）转过φ1角，此时从动件将一方面随导路一起以角速度（－ω）转动，同时又在导路中作相对移动，运动到图中粉红色虚线所示的位置。此时从动件向上移动的距离与前相同。此时从动件尖端所占据的位置B 一定是凸轮轮廓曲线上的一点。若继续反转从动件，可得凸轮轮廓曲线上的其它点。 由于这种方法是假定凸轮固定不动而使从动件连同导路一起反转，故称反转法（或运动倒置法）。 凸轮机构的形式多种多样，反转法原理适用于各种凸轮轮廓曲线的设计。 一、直动从动件盘形凸轮廓线的设计 （1）尖端从动件 以一偏置移动尖端从动件盘形凸轮机构为例。设已知凸轮的基圆半径为rb，从动件轴线偏于凸轮轴心的左侧，偏距为e，凸轮以等角速度ω顺时针方向转动，从动件的位移曲线如图（b）所示，试设计凸轮的轮廓曲线。 依据反转法原理，具体设计步骤如下： 1）选取适当的比例尺，作出从动件的位移线图。将位移曲线的横坐标分成若干等份，得分点1，2, (12) 2）选取同样的比例尺，以O 为圆心，rb为半径作基圆，并根据从动件的偏置方向画出从动件的起始位置线，该位置线与基圆的交点B0，便是从动件尖端的初始位置。 3）以O 为圆心、OK＝e 为半径作偏距圆，该圆与从动件的起始位置线切于K点。 4）自K点开始，沿（-ω）方向将偏距圆分成与图(b)横坐标对应的区间和等份，得若干个分点。过各分点作偏距圆的切射线，这些线代表从动件在反转过程中从动件占据的位置线。它们与基圆的交点分别为C1，C2，…，C11。 5）在上述切射线上，从基圆起向外截取线段，使其分别等于图（b）中相应的坐标，即C1B1＝11'，C2B2＝22', …,得点B1，B2，…，B11，这些点即代表反转过程中从动件尖端依次占据的位置。 6）将点B0，B1，B2，…连成光滑的曲线，即得所求的凸轮轮廓曲线。 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0 0240 190≤ ≤?，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s d ds -φ 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. 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 院系：能源学院 班级： 1302402 设计者：黄建青 学号： 1130240222 指导教师：焦映厚陈照波 设计时间： 2015年06月23日 凸轮机构设计说明书 1. 设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构，机构运动简图如图1，机构的原始参数如表1所示。 图1 机构运动简图 表1 凸轮机构原始参数 计算流程框图： 2. 凸轮推杆升程，回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图 2.1 确定凸轮机构推杆升程、回程运动方程 设定角速度为ω=1 rad/s (1) 升程：0°<φ<50° 由公式可得 )]cos(1[20 ?π Φh s -= )sin( 20 1 ?π ωπΦΦh v = )cos(20 2 2 12?π ωπΦΦh a = (2) 远休止：50°<φ<150° 由公式可得 s = 45 v = 0 a = 0 (3) 回程：150°<φ<240° 由公式得： ()()22 0000200000002200000 0,2(1)(1)1,12(1)(1),2(1)s s s s s s s s s Φhn s h ΦΦΦΦΦΦn Φn ΦΦn h n s h ΦΦΦΦΦΦn Φn n ΦΦΦn hn s ΦΦΦΦΦn Φn ??????'?=---+<≤++?'-? ???''-? =----++ <≤++???'-??? ?'---?'=-++<≤++'-?? 201 00000010002001 000 00n (),(1)(1)n ,(1)(1)n (1),(1)s s s s s s s s Φh v ΦΦΦΦΦΦn Φn ΦΦn h v ΦΦΦΦn Φn n ΦΦΦn h v ΦΦΦΦΦn ΦΦn ω??ω??ω??'=- --+<≤++?'-? ?''-? =- ++<≤++?'-? ?'---'?=--++<≤++''-?? 凸轮机构作业习题 9.设计凸轮廓线时，若减小凸轮的基圆半径，则凸轮压力角将（ A ）。 A．增大 B．减小 C．不变 D．不确定 10.直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角（B）。 11.A.永远等于0° B.等于常数 C.随凸轮转角而变化 D.肯定大于0°二．填充题（每空2分，共20分） 1.理论轮廓曲线相同而实际轮廓曲线不同的两个对心移动滚子从动件盘形凸轮 机构，其从动件的运动规律是相同的。（选填相同/不同）2.设计某移动从动件盘形凸轮机构，采用平底从动件可以保证凸轮 机构在运动过程中压力角保持不变。 3.图示凸轮机构的名称是偏置移动从动件盘型凸轮机构。 （填充题3图）（填充题4图） 4.在图示凸轮机构中，盘形凸轮的一段轮廓线为渐开线，且凸轮基圆与渐开线 基圆半径相同（半径r0=10 mm），偏置距离e=10 mm，当从动件尖端与渐开线轮廓段在图示位置接触时，其压力角α= 0 。 5.在凸轮机构中，当从动件选择等速运动规律时，会产生刚性冲击。 6.当凸轮机构的压力角过大时，机构易出现锁死现象。 7.在设计滚子移动从动件盘形凸轮机构时，若发生凸轮实际轮廓变尖现象，为 克服变尖现象，可采取的措施有__增大基圆半径___或____减小滚子半径___。 8.用作图法绘制凸轮廓线时，常采用的方法为有_____图解法__________。 9.凸轮机构中常用弹簧来保持凸轮和从动件紧密接触，弹簧在机构运动分析中 不是一个构件。（选填是/不是） 三、（本题10分）在图示偏置滚子移动从动件盘形凸轮机构中，在图中作出：（1）图示位置时推杆的压力角和位移；（2）凸轮从图示位置转过90°后，推杆的压力角和位移；（3）推杆的行程和所在位置的压力角。 机械原理大作业（二） 作业名称：机械原理 设计题目：凸轮机构 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间： 哈尔滨工业大学机械设计 1. 设计题目 (1) 凸轮机构运动简图： 2．凸轮推杆升程，回程运动方程及推杆位移,速度,加速度线图 (1) 推杆升程，回程运动方程如下： A.推杆升程方程： 设为ω1rad/s )],2 3 cos(1[30)(Φ-=Φs ;3/20π≤Φ≤ )),23 sin(45)(Φ=Φv ;3/20π≤Φ≤ ),2 3 cos(2135)(Φ= Φa ;3/20π≤Φ≤ B.推杆回程方程： ],2310[ 60)(Φ-=Φπs ;3567ππ≤Φ≤ ,120)(π-=Φv ;3 5 67ππ≤Φ≤ ,0)(=Φa ;3 5 67ππ≤Φ≤ 2)推杆位移,速度,加速度线图如下： A.推杆位移线图 凸轮位移B.推杆速度线图 凸轮速度C.推杆加速度线图 凸轮速度 3．凸轮机构的错误！未找到引用源。-s线图，并依次确定凸轮的基圆半径和偏距. 1) 凸轮机构的错误！未找到引用源。-s线图： (2)确定凸轮的基圆半径和偏距： 由图知:可取错误！未找到引用源。=400 mm，e=100mm 即:基圆半径错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=412.31mm 偏距e=100mm 4．滚子半径的确定及凸轮理论轮廓和实际轮廓的绘制. 可取滚子半径r=60mm，则凸轮理论轮廓和实际轮廓如下： (1) 程序如下 fai01=2*pi/3; fai02=pi/2; fais1=pi/2; fais2=5*pi/9; h=60; fai1=0:0.001*pi:2*pi/3; fai2=2*pi/3:0.001*pi:7*pi/6; fai3=7*pi/6:0.001*pi:5*pi/3; fai4=5*pi/3:0.001*pi:2*pi; s1=h/2*(1-cos(pi*fai1/fai01)); s2=h+fai2*0; s3=h*(1-(fai3-(fai01+fais1))/fai02); s4=fai4*0; plot(fai1,s1,fai2,s2,fai3,s3,fai4,s4) v1=pi*h/(2*fai01)*sin(pi*fai1/fai01); v2=0*fai2; v3=-h/fai02; v4=0*fai4; plot(fai1,v1,fai2,v2,fai3,v3,fai4,v4) a1=2*pi*h/fai01.^2*cos(pi*fai1/fai01); a2=0*fai2; 第9章作业 9-1 何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击?试补全图示各段一、 一、一曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？ 答凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬问作用到构件上，使构件产生强烈的冲击；而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作用到构件上，使构件产生的冲击。 s-δ, v-δ, a-δ曲线见图。在图9-1中B，C处有刚性冲击，在0，A，D，E处有柔性冲击。 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? 题9-1图 答在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮的工作廓线出现尖点的现象称为变尖现象：凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象件为失真现象。变尖的工作廓线极易磨损，使推杆运动失真．使推杆运动规律达不到设计要求，因此应设法避免。变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径．减小滚子半径以及修改推杆的运动规律等方法来避免。 9—3力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定是否一样?为什么? 答力封闭与几何封闭凸轮机沟的许用压力角的确定是不一样的。因为在回程阶段-对于力封闭的凸轮饥构，由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力F，而是推杆所受的封闭力．其不存在自锁的同题，故允许采用较大的压力角。但为使推秆与凸轮之间的作用力不致过大。也需限定较大的许用压力角。而对于几何形状封闭的凸轮机构，则需要考虑自锁的问题。许用压力角相对就小一些。 9—4一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，欲改用较大的滚子？问是否可行?为什么? 答不可行。因为滚子半径增大后。凸轮的理论廓线改变了．推杆的运动规律也势必发生变化。 9—5一对心直动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力角稍偏大，拟采用推杆偏置的办法来改善，问是否可行?为什么? 答不可行。因为推杆偏置的大小、方向的改变会直接影响推杆的运动规律．而原凸轮机构推杆的运动规律应该是不允许擅自改动的。 9-6 在图示机构中，哪个是正偏置?哪个是负偏置?根据式(9-24说明偏置方向对凸轮机构压力角有何影响? 答由凸轮的回转中心作推杆轴线的垂线．得垂足点，若凸轮在垂足点的 速度沿推杆的推程方向．刚凸轮机构为正偏置．反之为负偏置。由此可知．在图 示机沟中，两个均为正偏置。由 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=，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 ； ?? ? ??= 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)); 机械原理大作业二 课程名称： _______ 设计题目： 凸轮机构设计 院 系： ------------------------- 班 级： _________________________ 设计者： ________________________ 学 号： _________________________ 指导教师： ______________________ 哈尔滨工业大学 Harbin I nstituteof Techndogy 设计题目 如右图所示直动从动件盘形凸轮机构，选择一组凸轮机构的原始参数, 据此设计该凸轮机构。 凸轮机构原始参数 二.凸轮推杆升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图 凸轮推杆升程运动方程：冷3唱—亦（中］ 156 12 .. v 」1 - cos()] 兀1 5 374.4 2 12 ? a 1si n( ) 兀 1 5 % t 表示转角， s 表示位移 t=0:0.01:5*pi/6; %升程阶段 s= [(6*t)/(5*pi)- 1/(2*pi)*si n(12*t/5)]*130; hold on plot(t,s); t= 5*pi/6:0.01:pi; %远休止阶段 s=130; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; %回程阶段 s=65*[1+cos(9*(t-pi)/5)]; hold on plot(t,s); t=14*pi/9:0.01:2*pi; %近休止阶段 s=0; hold on plot(t,s); grid on % t表示转角，令3 1=1 t=0:0.01:5*pi/6; %升程阶段v=156*1*[1-cos(12*t/5)]/pi hold on plot(t,v); t= 5*pi/6:0.01:pi; %远休止阶段 凸轮机构 凸轮机构是机械中的一种常用机构，在自动化、半自动化机械中应用较为广泛。6.1凸轮机构的特点、应用和分类 6.1.1特点 凸轮机构是由凸轮1、从动件2和机架3所组成,如图6-1所示。 可以使从动件得到预定的运动规律; 且结构紧凑。但凸轮机构中包含有高副，不宜传递较大的动力; 同时由于凸轮具有曲线轮廓，它的加工制造比较复杂。 6.1.2应用 凸轮机构应用于各类机械中。 图6-2所示为内燃机的配气机构; 图6-3所示为自动车床上使用的走刀机构; 此外，凸轮机构还应用于其他机械中，不一一列举。 6.1.3类型 凸轮机构的类型是多种多样的，其基本类型可由凸轮和从动件的不同型式来区分。 1．按凸轮的型式分 按凸轮型式分，各类凸轮机构如表6-1所示。 图5-1凸轮机构图5-3自动车床走刀机构 图5-2内燃机配气机构 2 ．按从动件的型式分 根据从动件的运动和端部型式区分，基本类型如表6-2所示。 表6-2 凸轮机构从动件的基本类型 表6-1 凸轮的类型 6.2 从动件的运动规律 6.2.1凸轮机构的工作过程 图6-4（a）所示为对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构。 在尖顶移动从动件盘形凸轮机构的凸轮 上以向径 r为半径所绘的最大圆称为凸轮的 基圆。 当凸轮以ω等速沿逆时针方向回转Φ 时，从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定运 动规律由离回转中心最近位置A到达最远位 置B的过程称为推程，这时它所走过的距离 h称为从动件的升程;而与推程对应的凸轮 转角Φ称为推程角。 当凸轮继续回转 s Φ时，以O点为中心的 圆弧BC与尖顶相作用，从动件在最远位置停 留不动，这一过程称为远休止，对应的凸轮 转角 s Φ称为远休止角; 当凸轮继续回转'Φ时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置，这个过程称为回程，对应的转角'Φ称为回程角。 当凸轮继续回转' Φ s 时，从动件在最近位置停留不动为近休止，' Φ s 称为近休止角。 如果以直角坐标系的纵坐标代表从动件位移S，横坐标代表凸轮转角?(转动时间t)，则可以画出S与?之间的曲线，它简称为从动件位移线图，见图6-4（b）。A点为起始点. 由以上可知，从动件的位移线图取决于凸轮轮廓曲线的形状。从动件的不同运动规律，要求凸轮具有不同的轮廓曲线。因此，设计凸轮时必须首先确定从动件的运动规律。从动件的运动规律通常是根据机械的工作要求确定。 6.2.2常用从动件的运动规律 1、等速运动规律 当凸轮等速回转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动称为等速运动。图5-5为从动件等速运动时，其位移S、速度v和加速度a是随时间t变化的曲线（推程）。 由于凸轮作等速运动时，tω ?=，故横坐标也可以用?表示。其运动方程见表5-3。 由于速度V0为常数，所以从动件的速度线图为一平行于横轴的直线。 对速度线图积分，可以得到S= V0t，它是一条斜直线。又由图6-5可知， 当速度为常数时，加速度为零，惯性力也等于零，但是在运动开始和终止的瞬间，由于速度突变，此时理论上的加速度为无穷大，其惯性力将引起刚性冲击。 2、等加速、等减速运动规律 这种运动规律推程前半行程作等加速运动，而后半行程作等减速运动;回程则相反,其位移S、速度V和加速度a是随时间t变化的曲线如图6-6所示。其运动方程见表6-3。 图6-4凸轮机构的运动过程及位移曲线 机械原理大作业二 课程名称： 设计题目： 院系： 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 一、设计题目 图1 凸轮机构设计 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 回城许 用压力 角/。 远休止 角/。 近休止 角/。 65 90 等加等 减速 35 50 改进正 弦 70 100 120 二、凸轮推杆运动规律分析 1、升程运动规律（等加等减速）推程： 2、远休止运动规律 远休止： 3、回程运动规律（改进正弦加速度） 回程： 4、近休止运动规律 近休止： 三、编程及代码 1、位移、速度、加速度 t=0:0.01:pi/4; s=2*65*((2*t/pi).^2); hold on plot(t,s); t=pi/4:0.01:pi/2; s=65-2*65*(((pi/2-t)/(pi/2)).^2); hold on plot(t,s); t=pi/2:0.01:pi*19/18; s=65*ones(size(t)); hold on plot(t,s); t=19*pi/18:0.01:196.25*pi/180; s=65-65*((pi*(t-19*pi/18)/(5*pi/18))-sin(4*(pi*(t-19*pi/18)/(5*pi/18) ))/4)/(4+pi); hold on plot(t,s); t=196.25*pi/180:0.01:233.75*pi/180; s=65-65*(2+(pi*(t-19*pi/18)/(5*pi/18))-9*sin(pi/3+4*(pi*(t-19*pi/18)/ (15*pi/18)))/4)/(4+pi); hold on plot(t,s); t=233.75*pi/180:0.01:24*pi/18; s=65-65*(4+(pi*(t-19*pi/18)/(5*pi/18))-sin(4*(pi*(t-19*pi/18)/(5*pi/1 8)))/4)/(4+pi); hold on plot(t,s) 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（）。 目录 一、题目及原始数据 (2) 二、推杆运动规律及凸轮廓线方程 (4) 三、计算程序 (5) 四、计算结果及分析 (12) 五、凸轮机构图 (12) 六、体会及建议 (15) 七、参考书 (15) 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 表1 凸轮结构的推杆运动规律 表2 凸轮结构的推杆在近休、推程、远休及回程段的凸轮转角 表3 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数 （1）打印出原始数据； （2）打印出理论轮廓和实际轮廓的坐标值； （3）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； （4）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； （5）打印最后所确定的凸轮的基圆半径。 计算点数：100 πδ0δ 二、推杆运动规律及凸轮廓线方程 1、推杆运动规律 （1）近休阶段：0°≤δ< 60° 0=s 0/=δd ds 0/22=δd s d （2）推程阶段：60°≤δ<° 等加速段运动方程 s=2h （3）远休阶段：210°≤δ< 280° 30==h s 0/=δd ds 0/22=δd s d （4）回程阶段：280°≤δ< 360° 2、凸轮廓线方程 (1)理论廓线方程 2200e r s -= δδcos sin )(0e s s x ++= δδsin cos )(0e s s y -+= (2)工作廓线方程 x′=θcos r r x - y′=θsin r r y - 三、计算程序 #include 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： 凸 轮 机 构 凸轮机构是机械中的一种常用机构，在自动化、半自动化机械中应用较为广泛。 6.1凸轮机构的特点、应用和分类 6.1.1特点 凸轮机构 是由凸轮1、从动件2和机架3所组成,如图6-1所示。 可以使从动件得到预定的运动规律; 且结构紧凑。但凸轮机构中包含有高副，不宜传递较大的动力; 同时由于凸轮具有曲线轮廓，它的加工制造比较复杂。 6.1.2应用 凸轮机构 应用于各类机械中。 图6-2所示为内燃机的配气机构; 图6-3所示为自动车床上使用的走刀机构; 此外，凸轮机构还应用于其他机械中，不一一列举。 6.1.3类型 凸轮机构的类型是多种多样的，其基本类型可由凸轮和从动件的不同型式来区分。 1．按凸轮的型式分 按凸轮型式分，各类凸轮机构如表6-1所示。 图5-1凸轮机构 图5-3自动车床走刀机构 图5-2内燃机配气机构 2．按从动件的型式分 根据从动件的运动和端部型式区分，基本类型如表6-2所示。 表6-2 凸轮机构从动件的基本类型 表6-1 凸轮的类型 6.2 从动件的运动规律 6.2.1凸轮机构的工作过程 图6-4（a ）所示为对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构。 在尖顶移动从动件盘形凸轮机构的凸轮 上以向径0r 为半径所绘的最大圆称为凸轮的 基圆。 当凸轮以ω等速沿逆时针方向回转Φ 时，从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定运 动规律由离回转中心最近位置A 到达最远位 置B 的过程称为推程，这时它所走过的距离 h 称为从动件的升程;而与推程对应的凸轮 转角Φ称为推程角。 当凸轮继续回转s Φ时，以O 点为中心的 圆弧BC 与尖顶相作用，从动件在最远位置停 留不动，这一过程称为远休止，对应的凸轮转角s Φ称为远休止角; 当凸轮继续回转'Φ时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置，这个过程称为回程，对应的转角'Φ称为回程角。 当凸轮继续回转'Φs 时，从动件在最近位置停留不动为近休止，'Φs 称为近休止角。 如果以直角坐标系的纵坐标代表从动件位移S ，横坐标代表凸轮转角?(转动时间t )，则可以画出S 与?之间的曲线，它简称为从动件位移线图，见图6-4（b ）。A 点为起始点. 由以上可知，从动件的位移线图取决于凸轮轮廓曲线的形状。从动件的不同运动规律，要求凸轮具有不同的轮廓曲线。因此，设计凸轮时必须首先确定从动件的运动规律。从动件的运动规律通常是根据机械的工作要求确定。 6.2.2常用从动件的运动规律 1、等速运动规律 当凸轮等速回转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动称为等速运动。图5-5为从动件等速运动时，其位移S 、速度v 和加速度a 是随时间t 变化的曲线（推程）。 由于凸轮作等速运动时，t ω?=，故横坐标也可以用?表示。其运动方程见表5-3。 由于速度V 0为常数，所以从动件的速度线图为一平行于横轴的直线。 对速度线图积分，可以得到S= V 0t ，它是一条斜直线。又由图6-5可知， 当速度为常数时，加速度为零，惯性力也等于零，但是在运动开始和终止的瞬间，由于速度突变，此时理论上的加速度为无穷大，其惯性力将引起刚性冲击。 2、等加速、等减速运动规律 这种运动规律推程前半行程作等加速运动，而后半行程作等减速运动;回程则相反,其位移S 、速度V 和加速度a 是随时间t 变化的曲线如图6-6所示。其运动方程见表6-3。 图6-4凸轮机构的运动过程及位移曲线 机械原理大作业一 课程名称：机械原理 设计题目：直从动件盘形凸轮机构设计 院系： 班级： 完成者： 学号： 指导教师： 设计时间： 哈尔滨工业大学 直动从动件盘形凸轮机构设计说明书（题目33）一、凸轮轮廓设计计算数学模型 行程（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） 55 70 3-4-5 多项式35 70 摆-直- 摆 70 100 120 位移方程： s=h*(10*(Φ/Φ0)^3-15*(Φ/Φ0)^4+6*(Φ/Φ0)^5), 0≤Φ≤Φ0 55, Φ0<Φ≤Φ0+Φs h-(h/(2*2.5))*(3.5*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02-sin(3.5*pi*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02)/pi), Φ0+Φs<Φ≤Φ0+Φs+Φ02/3.5 h-h/2.5*(3.5*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02-0.5), Φ0+Φs+Φ02/3.5<Φ≤Φ0+Φs+Φ02*2.5/3.5 h-h/5*(1.5+3.5*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02-sin(3.5*pi*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02-1.5*pi)/pi), Φ0+Φs+Φ02*2.5/3.5<Φ≤Φ0+Φs+Φ02 0, Φ>Φ0+Φs+Φ02 速度方程： v=h*w/Φ0*(30*(Φ/Φ0)^2-60*(Φ/Φ0)^3+30*(Φ/Φ0))^4), 0≤Φ≤Φ0 0, Φ0<Φ≤Φ0+Φs -h*3.5*w/5/Φ02*(1-cos(3.5*pi*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02)), Φ0+Φs<Φ≤Φ0+Φs+Φ02/3.5 -h*3.5*w/2.5/Φ02, Φ0+Φs+Φ02/3.5<Φ≤Φ0+Φs+Φ02*2.5/3.5 -h*3.5*w/5/Φ02*(1-cos(3.5*pi*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02-1.5*pi)), Φ0+Φs+Φ02*2.5/3.5<Φ≤Φ0+Φs+Φ02 0, Φ>Φ0+Φs+Φ02 加速度方程： a=h*w^2/Φ0^2*(60*(Φ/Φ0)-180*(Φ/Φ0)^2+120*(Φ/Φ0)^3), fa0≤Φ≤Φ0 0, Φ0<Φ≤Φ0+Φs -h*3.5*3.5*pi*w*w/5/Φ02^2*sin(3.5*pi*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02), Φ0+Φs<Φ≤Φ0+Φs+Φ02/3.5 0, Φ0+Φs+Φ02/3.5<Φ≤Φ0+Φs+Φ02*2.5/3.5 -h*3.5*3.5*pi*w*w/5/Φ02^2*sin(3.5*pi*(Φ-Φ0-Φs)/Φ02-1.5*pi), Φ0+Φs+Φ02*2.5/3.5<Φ≤Φ0+Φs+Φ02 0, Φ>Φ0+Φs+Φ02凸轮机构图解法
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