机械原理大作业 凸轮机构设计-飞外

凸轮机构设计

1.设计题目

如图2-1所示直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表2-1。从表2-1中选择一组凸轮机构的原始参数，据此设计该凸轮机构。

图2-1

表2-1 凸轮机构原始参数

升程升程 运 （mm） 动角 （） 140 90 升程运 动规律 等加速等减速 升程 回程许用 运 压力动角 角 （） （） 40 80 回程运 动规律 回程 许用 远休 近休 压力止角 止角 角 （） （） （） 70 50 140 正弦

１

2.凸轮机构的设计要求

（1）确定凸轮推杆升程、回程运动方程，并绘制推杆位移、速度、加速度线图；

【1】确定推杆的升程回程运动方程

对于不同运动规律的凸轮结构，其上升与下降的方式不一，但遵循同样的运动顺序：上升、远休止点恒定、下降、近休止点恒定。因此设计它仅需确定这四个阶段的角度与位置即可。

推程阶段 ： s112022222401

v224012

a2 …………………………… (04)

1120()22 s140 222401()2 v 2 a2240122 …………………………… (42)

回程阶段： s140[1

(97)4sin(97)22] 2973151[1cos()]22 v

２ a283512sin(97)22…………… (711)

992

【2】绘制推杆位移、速度、加速度线图

① 位移图像程序：

i1=(0:0.01:(1/4)*pi); s1=280.*(((2/pi).*i1).^2); i2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi); s2=140-1120.*(((pi/2)-i2).^2)/((pi).^2); i3=((1/2)*pi:0.01:(7/9)*pi); s3=140; i4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi); s4=140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi)); i5=((11/9)*pi:0.01:2*pi); s5=0; plot(i1,s1,'b',i2,s2,'b',i3,s3,'b',i4,s4,'b',i5,s5,'b')

位移图像

② 速度图像程序

３ 令11则可以得到速度图像的程序 i1=(0:0.01:(1/4)*pi); v1=(2240.*i1)/((pi).^2); i2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi); v2=(2240.*((pi/2)-i2))/((pi).^2); i3=((1/2)*pi:0.01:(7/9)*pi); v3=0; i4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi); v4=-315.*(1-cos(((9.*i4)-(7*pi))./2))/(pi); i5=((11/9)*pi:0.01:2*pi); v5=0; plot(i1,v1,'b',i2,v2,'b',i3,v3,'b',i4,v4,'b',i5,v5,'b')

速度图像

③ 加速度程序及其图像

４ i1=(0:0.01:(1/4)*pi); a1=2240/((pi).^2); i2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi); a2=-2240/((pi).^2); i3=((1/2)*pi:0.01:(7/9)*pi); a3=0; i4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi); a4=-2835.*sin(((9*i4)-(7*pi))/2)/(2*pi); i5=((11/9)*pi:0.01:2*pi); a5=0; plot(i1,a1,'b',i2,a2,'b',i3,a3,'b',i4,a4,'b',i5,a5,'b')

加速度图像

【3】绘制凸轮机构的i1=(0:0.01:(1/4)*pi); dss线图 d５ ds1=(2240.*i1)/(pi.^2); s1=(1120.*(i1.^2))/(pi.^2); i2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi); ds2=1120/pi-(2240.*i2)/(pi.^2); s2=140-1120.*(((pi/2)-i2).^2)/((pi).^2); i3=((1/2)*pi:0.01:(7/9)*pi); ds3=i3-i3; s3=140+i3-i3; i4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi); ds4=(315/pi).*(-1+cos(((9.*i4)-(7.*pi))/2)); s4=140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi)); i5=((11/9)*pi:0.01:2*pi); s5=i5-i5; ds5=i5-i5; plot(ds1,s1,ds2,s2,ds3,s3,ds4,s4,ds5,s5,)

凸轮机构的

dssd线图

【4】确定凸轮基圆半径和偏距

６

由图像可知道凸轮的轴心应该在公共区以下 凸轮偏心距取e3mm，s0200mm

【5】凸轮的理论轮廓

i1=(0:0.01:(1/4)*pi); x1=(200+280.*(((2/pi).*i1).^2)).*cos(i1)-3.*sin(i1); y1=(200+280.*(((2/pi).*i1).^2)).*sin(i1)+3.*cos(i1); i2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi); x2=(200+140-1120.*(((pi/2)-i2).^2)/((pi).^2)).*cos(i2)-3.*sin(i2); y2=(200+140-1120.*(((pi/2)-i2).^2)/((pi).^2)).*sin(i2)+3.*cos(i2); i3=((1/2)*pi:0.01:(7/9)*pi); x3=340.*cos(i3)-3.*sin(i3); y3=340.*sin(i3)+3.*cos(i3); i4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi); x4=(200+140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi))).*cos(i4)-3.*sin(i4); y4=(200+140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi))).*sin(i4)+3.*cos(i4); i5=((11/9)*pi:0.01:2*pi);

７ x5=200.*cos(i5)-3.*sin(i5); y5=200.*sin(i5)+3.*cos(i5); plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,x5,y5)

凸轮的理论轮廓

【6】确定滚子半径的程序

v=[]; syms i1 i2 i3 i4 i5 s0 = 200; e = 20; s1=280*(((2/pi)*i1).^2); t1 = (s1 + s0)*cos(i1)-e*sin(i1); y1 = (s0 + s1)*sin(i1)e*cos(i2); ti2=diff(t2,i2); tii2=diff(t2,i2,2); yi2=diff(y2,i2); yii2=diff(y2,i2,2); for ii2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi); k2=subs(abs((ti2*yii2-tii2*yi2)/(ti2^2+yi2^2)^1.5),{i2},{ii2}); v=[v,1/k2]; end s3=140; t3 = (s3 + s0)*cos(i3)-e*sin(i3); y3 = (s0 + s3)*sin(i3)e*cos(i4); ti4=diff(t4,i4); tii4=diff(t4,i4,2); yi4=diff(y4,i4); yii4=diff(y4,i4,2); for ii4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi); k4=subs(abs((ti4*yii4-tii4*yi4)/(ti4^2+yi4^2)^1.5),{i4},{ii4}); v=[v,1/k4]; End s5=0; t5 = (s5 + s0)*cos(i5)-e*sin(i5); y4 = (s0 + s5)*sin(i5) - e*cos(i5); ti5=diff(t5,i5); tii5=diff(t5,i5,2); yi5=diff(y5,i5); yii5=diff(y5,i5,2); for ii5=((11/9)*pi:0.01:2*pi); k5=subs(abs((ti5*yii5-tii5*yi5)/(ti5^2+yi5^2)^1.5),{i5},{ii5});

１０ v=[v,1/k5]; end min(v)

确定之后发现滚子半径是r2mm

【7】确定凸轮的实际轮廓

凸轮的实际轮廓

x1=(200+280.*(((2/pi).*i1).^2)).*cos(i1)-3.*sin(i1); y1=(200+280.*(((2/pi).*i1).^2)).*sin(i1)+3.*cos(i1); i2=((1/4)*pi:0.01:(1/2)*pi); x2=(200+140-1120.*(((pi/2)-i2).^2)/((pi).^2)).*cos(i2)-3.*sin(i2); y2=(200+140-1120.*(((pi/2)-i2).^2)/((pi).^2)).*sin(i2)+3.*cos(i2);

１１ i3=((1/2)*pi:0.01:(7/9)*pi); x3=340.*cos(i3)-3.*sin(i3); y3=340.*sin(i3)+3.*cos(i3); i4=((7/9)*pi:0.01:(11/9)*pi); x4=(200+140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi))).*cos(i4)-3.*sin(i4); y4=(200+140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi))).*sin(i4)+3.*cos(i4); i5=((11/9)*pi:0.01:2*pi); x5=200.*cos(i5)-3.*sin(i5); y5=200.*sin(i5)+3.*cos(i5); dx1=(2240.*i1.*cos(i1))/((pi).^2)+(200+1120.*((i1).^2)/((pi).^2)).*sin(i1)-3.*cos(i1); dy1=(2240.*i1.*sin(i1))-(200+1120.*((i1).^2)/((pi).^2)).*cos(i1)-3.*sin(i1); dx2=(-(1120.*(2.*i2-pi).*cos(i2)/((pi).^2)))-(340-1120.*((2.*i2-pi).^2)).*sin(i2)-3.*cos(i2); dy2=-(1120.*(2.*i2-pi).*sin(i2)/((pi).^2))+(340-1120.*((2.*i2-pi).^2)).*cos(i2)-3.*sin(i2); dx3=-340.*sin(i3)-3.*cos(i3); dy3=340.*cos(i3)-3.*sin(i3); dx4=((-315/pi)+630.*cos((9.*i4-7.*pi)/2)).*cos(i4)-(200+140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi))).*sin(i4)-3.*cos(i4); dy4=((-315/pi)+630.*cos((9.*i4-7.*pi)/2)).*sin(i4)+(200+140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi))).*cos(i4)-3.*sin(i4); dx5=-200.*sin(i5)-3.*cos(i5); dy5=200.*cos(i5)-3.*sin(i5); X1=x1+3.*dy1/sqrt(dy1.^2+dx1.^2); Y1=y1-3.*dx1/sqrt(dy1.^2+dx1.^2); X2=x2+3.*dy2/sqrt(dy2.^2+dx2.^2); Y2=y2-3.*dx2/sqrt(dy2.^2+dx2.^2); X3=x3+3.*dy3/sqrt(dy3.^2+dx3.^2); Y3=y3-3.*dx3/sqrt(dy3.^2+dx3.^2); X4=x4+3.*dy4/sqrt(dy4.^2+dx4.^2); Y4=y4-3.*dx4/sqrt(dy4.^2+dx4.^2); X5=x5+3.*dy5/sqrt(dy5.^2+dx5.^2); Y5=y5-3.*dx5/sqrt(dy5.^2+dx5.^2); plot(X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3,X4,Y4,X5,Y5)

１２

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）、

（四）、

（五）、

（六）、

（七）、

（八）、计算程序方框图··························5 计算源程序······························6 程序计算结果及分析······················10 凸轮机构图······························15 心得体会································16 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rr 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=0&delta=delta1&delta=(delta2/2)+delta1&delta=del1&delta=del2&delta=del2&deltaalpha2

%判断是否大于回程许用压力角

r0=r0+Deltar0;

temp=0;

break;

else

if abs(alpha)>alpha2max

%满足许用压力角，则找出回程最大压力角

alpha2max=abs(alpha);

delta2max=delta;

end

end

else

if abs(alpha)>alpha1

%判断是否大于推程许用压力角

r0=r0+Deltar0;

%不满足许用压力角，则增大基圆半径重新计算

temp=0;

break;

else

if abs(alpha)>alpha1max

%满足许用压力角，则找出推程最大压力角

alpha1max=abs(alpha);

delta1max=delta;

end

end

end rho=(x_^2+y_^2)^(3/2)/(x_*y__-y_*x__);

%计算曲率半径

if rho=rho0min

%满足最小曲率半径

if rhoa第三篇：机械原理总结报告-偏心圆盘凸轮机构

《机械原理》讨论课总结报告

一、目的：通过课堂讨论，使学生掌握和扩展课堂所学知识，学会概念、方法的灵活运用，深刻理解各种题目中蕴含的基本概念，培养学生的思维方式和方法，提高对课程的学习兴趣。

二、方法：1教师提前将讨论题目公布，让学生自由组合分组做准备，每组在上讨论课前将各题目的求解过程准备充分。在讨论课上，由教师引导,学生就自己的阅读和思考各抒己见，让他们的创造力和智慧相互激励。在这种环境下，学生的作用是双重的，既学习新知识，又传授新知识，每位学生都有对讨论课做贡献的责任，增加了与教师深入讨论的机会。培养学生对问题的研讨习惯，学会了如何讨论一些科学问题。

2将学生分成若干小组针对课程内容进行讨论和争论。

三、题目：图示偏心圆盘凸轮机构运动简图，要求在图上画出：

1)凸轮的理论廓线β；

2)凸轮基圆并标出半径r0； 3)图示位置压力角α；

4)从动件AB从最低位置到图示位置所摆过的角度ψ.

四、过程：上图所示偏心圆盘凸轮机构运动简图：

1) 凸轮的理论廓线β 2)凸轮基圆并标出半径r0：以OB为半径O为圆心作圆是理论轮廓线（将滚子中心B假想为尖端摆动从动件的尖端，按照尖端摆动从动件凸轮轮廓曲线的设计方法做出曲线，这条曲线是反转过程中滚子中心的运动轨迹，我们称之为凸轮的理论轮廓线），以C为圆心作圆切于理论轮廓线O为基圆(凸轮理论轮廓线的最小向径rb为半径所作的圆称为基圆，rb称为基圆半径)。

3)图示位置压力角α(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所夹的锐角)：作圆B与圆O的切法线，再作AB的垂线，两线的锐夹角为压力角a

4)从动件AB从最低位置到图示位置所摆过的角度ψ：做出最低位置图与图示位置图，最低点的位置即B点到C点的最近点，又因为r0+AB>CB所以以A为圆心，AB为半径做圆与基圆C的交点，则图示为摆过的角度

五、总结：在解决此类问题是我们要弄清楚凸轮的各种定义，避免由于混淆定义而做错题目。另外作图时候严格按照尺规作图，规范作图，减少误差。这就要求我们在今后的学习之中端正学习态度，从基础学起，重视每一个知识点，常动手操作，避免纸上谈兵。不要由于应试的原因而眼高手低，不注重细节知识与实际能力，要学会自我总结，将知识条理化与系统化。在这个题目中我们就很可能由于对凸轮基圆的认识错误而导致基圆画错，直接影响到最后算(227是什么意思：227事件指的是由于肖战粉丝不满cp粉的同人创作，在举报cp粉的同时举报了同人同台AO3，从而引起了各个圈子AO3用户的愤怒和反击，也被粉圈称为了227大团结。)摆角。另外对于反转法在不同从动中的运用与反运用，如在尖端从动件凸轮，滚动从动件凸轮，尖端摆动从动件凸轮，滚动摆动从动件凸轮的运用更是要灵活。

六、笔记:

1、基圆：以半径凸轮理论轮廓线的最小向径

rb为半径作得圆切于理论轮廓线。

2、基圆的半径：凸轮理论轮廓线的最小向径。

3、理论轮廓线: 将滚子中心B假想为尖端摆动从动件的尖端，按照尖端摆动从动件凸轮轮廓曲线的设计方法做出曲线，这条曲线是反转过程中滚子中心的运动轨迹，我们称之为凸轮的理论轮廓线。

4、压力角：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所夹的锐角。

5、最低位置:当滚子尖端垂直于基圆最小向径的位置即与基圆圆心最近距离的位置。

6、最高位置：当滚子尖端垂直于基圆最大向径的位置即与基圆圆心最远距离的位置。

解：曲柄的存在的必要条件是 1）最短杆与追长杆的杆长之和应小于或等于其余两杆的长度之和；2)连架杆与机架必有最短杆 1）. 杆件1为曲柄

2）.在各杆长度不变的情况下，选取c杆做为机架就可以实现双摇杆机构

2 试以作图法设计一偏置尖底推杆盘形凸轮的轮廓曲线。已知凸轮以等角速度顺时针回转，正偏距e10,基园半径r030mm.推杆运动规律为：凸轮转角=0~150时，推杆

00.凸轮转角=180~300时推杆等速上升16mm; .凸轮转角=150~180时推杆远休；等加速回程16mm; .凸轮转角=300~360时推杆近休。

解：解题步骤1）首先绘制位移S与转角的关系曲线S曲线。

2）根据S曲线、凸轮基园半径和正偏距，绘制凸轮的轮廓曲线。

000000

凸轮仅用了0度，90度，150度，180度，300度几个点绘制轮廓曲线，同学们绘制时英多用些点（一般取12个点，再勾画轮廓曲线）

图1 曲柄滑块机构示意图

图4-2 曲柄摇杆机构示意图

图4-3 内燃机机构示意图

图4-4 精压机机构示意图

图4-5 牛头刨床机构示意图

图6 两齿轮—曲柄摇杆机构示意图

图7 喷气织机开口机构示意图

图4-8 冲压机构示意图

图4-9 筛料机构示意图

图4-10 插床机构示意图

图11 凸轮—连杆组合机构示意图

图12 凸轮—五连杆机构示意图

图13 行程放大机构示意图

图14 自卸货车翻转机构示意图

图15 齿轮齿条—双曲柄滑块机构示意图

图16 盘型凸轮（尖端推杆）机构示意图

图17 冲压机构示意图

图18 双摆杆摆角放大机构示意图

图19 双摇杆机构示意图

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