凸轮机构设计大作业

机械原理大作业2-凸轮机构设计

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

院系：机电工程学院

姓名：

学号：

班级：

指导教师：

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机械原理大作业2-凸轮机构设计

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1.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） 30 70 等加

等减

速

30 170 正弦加速度 60 100 120

机械原理大作业2-凸轮机构设计

1 / 1 2.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 0350≤≤?

推程 007035≤≤?

（2）回程运动规律（正弦加速度） 回程 00240170≤≤?

机械原理大作业2-凸轮机构设计

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开始 输入初始参数 运行各部分程序 输出1 输出2 输出3 输出4 结束

从动件位移、速度、加速度曲线

ds/d ψ-s 曲线，确定基圆半径和偏距 理论轮廓线上的压力角和曲率半径图 绘制理论轮廓线和实际轮廓线

机械原理大作业2-凸轮

凸轮机构设计(图文)

凸轮机构设计

1 概述

凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律。但另一方面，由于凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传递动力不大的场合。

1.1 凸轮机构的应用（工程应用案例）

内燃机 配气机构 凸轮机构

凸轮机构设计(图文)

自动车床上的走刀机构

靠模车削机构

1.2 凸轮机构的分类

凸轮机构的类型很多，常就凸轮和从动杆的端部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(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) 分度转位机构 尖顶移动从动杆盘形凸轮机构 尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构

滚子移动从动杆盘形凸轮机构

滚子摆动从动杆盘形凸轮机构

平底移动从动杆盘形凸轮机构 平底摆动从动杆盘形凸轮机构

2)移动凸轮(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。) 移动从动杆移动凸轮机构 摆动从动杆移动凸轮机构

凸轮机构设计(图文)

3)圆柱凸轮(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。

)

二、凸轮机构

一、运动分析

凸轮的运动分为4个阶段：推程运动、远休程、回程运动、近休程。该凸轮机构4个阶段的运动角分别为推程运动角90?、远休止角100 ?、回程运动角50 ?、近休止角120 ?。推程运动阶段的运动规律为正弦加速度运动，回程运动的运动规律为4-5-6-7多项式运动。凸轮的简图如图1所示。

图1

对该机构进行简单的运动分析：

1. 升程阶段采用正弦加速度的运动规律，从动件的位移、速度、加速度、压力角的计算公式如下：

计算时将相应的量带入公式即可得到。类速度可以直接将位移方程对凸轮转角?求导得到。

2. 远休程阶段的位移不变，与凸轮升程阶段最后的位移相等，速度、加速度则变为0。

3. 回程阶段位移、速度、加速度可通过代入4-5-6-7多项式的方程求得。

4. 近休程阶段的位移与回程阶段最后的位移相等，且为0，速度、加速度均变为0.

二、流程框图

开始

确定凸轮4个运动阶段对应的角

度、凸轮的角速度、升程和回程

运动规律及许用压力角

选择合适的步长、基

圆半径、偏距

计算并输出升程运动中从动件的

位移、速度、加速度、类速度及

理论轮廓的压力角、曲率半径

Harbin Institute of Technology

凸轮机构设计说明书

课程名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计（32） 院 系：能源科学与工程学院 班 级：1302403 设 计 者：刘远华 学 号：1130240333 指导教师：焦映厚 陈照波 设计时间：2015年6月

哈尔滨工业大学

凸轮机构设计

一、设计题目

行程升程运升程运升程许回程运回程运回程许远休止近休止/mm 动角/。 动规律 用压力动角/。 动规律 用压力角/。 角/。 角/。 角/。 3-4-5多50 60 30 80 简-直-简 60 100 120 项式 二、凸轮升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图

1、运动规律

(1)推程规律方程（3-4-5多项式）

位移方程

S=h[10*(φ/φ0)^3-15*(φ/φ0)^4+6*(φ/φ0)^5] S=50[10*(3φ/π)^3-15*(3φ/π)^4+6*(3φ/π)^5] 速度方程

V=hω1/φ0[30*(φ/φ0)^2-60*(φ/φ0)^3+30*(φ/φ0)^

《产品设计与虚拟样机》

2013-11-26

尖端摆动从动件凸轮机构设计

北京航空航天大学 机械工程及自动化学院 （北京 100191）

摘 要

摆动从动件凸轮机构的设计通常采用的方法为反转法。在ADAMS中对凸轮机构的设计，需要对从动件添加运动规律函数，通过从动件与凸轮接触点位移曲线求解出凸轮轮廓曲线，再拉伸得到凸轮；而对于摆动件凸轮，若摆杆采用直杆，在仿真过程中，摆杆会与凸轮相交，因此摆杆设计为曲形，这样保证摆杆与凸轮接触基本是同一点接触且不会存在相交干涉，若依旧采用直杆作为摆杆，由于接触点是变动的，接触点曲线法不能得出凸轮的正确轮廓，应该在从动件上添加一条标志曲线，通过运动过程中标志曲线的包络线来得到凸轮轮廓，然后再获得凸轮。

关键词： 摆动从动件凸轮机构；ADAMS；接触点；凸轮轮廓曲线；标志曲线

目录

1 摆动从动件凸轮机构设计要求................................................................................ 1

1.1 题目设计要求.......................................................

凸轮机构习题

一、填空题

1）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， 加速度 有突变，会产生 柔性 冲击。

2）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槽道凸轮和等径凸轮 。

3）为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用从动件自身的重力 ， 弹簧力 ，或依靠凸轮上的 几何形状 来实现。

4）凸轮机构的主要优点为只要适当地设计出凸轮廓线，就可以是从动件可以各种预期的运动规律 。主要缺点为 从动件与凸轮之间是高副（点接触、线接触），易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合 。

5)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正偏置 侧。

6）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，加速度 将发生突变，从而引起 柔性 冲击。

7）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增大基圆半径、改变偏置方向 。

9）平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构，其压力角等于 0 。

10）在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中， 等速运动 运动规律有刚性冲击； 等加

第三章 凸轮机构典型例题

例 1 在图示的对心移动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，其圆心在A点，半径R=40mm，凸轮转动方向如图所示，lOA=25mm，滚子半径rt=10mm，试问：

（1）凸轮的理论廓线为何种曲线？ （2）凸轮的基圆半径r b=? （3）从动件的升距h=?

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解：选取适当的比例尺作机构图如图（b）所示

（1）理论廓线η为半径为R+rt =40+10=50mm的圆。 （2）凸轮的基圆半径r b

凸轮理论廓线的最小向径称为凸轮的基圆半径，如图所示线段OC即为理论廓线η的最小向径，也就是凸轮的基圆半径r b。由图（b）可知

r b=l AC － lAO =（R+rt）－lAO=（40+10）－25=25mm （3）从动件的升距h

从动件上升的最大距离h称为从动件的升距，它等于理论廓线η的最大与最小向径之差。因此，

h=（lAO+R+rt）－r b=25+40+10－25=50mm

例 2 如图（a）所示为凸轮机构推杆的速度曲线，它由四段直线组成。要求：画出推杆的位移线图和加速度线图；判断那几个位置有冲击存在，是刚性冲击还是柔性冲击；在图示的F位置。凸轮与推杆之间有无惯性力作用，有无冲击存在。

凸轮机构习题

一、填空题

1）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， 加速度 有突变，会产生 柔性 冲击。

2）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槽道凸轮和等径凸轮 。

3）为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用从动件自身的重力 ， 弹簧力 ，或依靠凸轮上的 几何形状 来实现。

4）凸轮机构的主要优点为只要适当地设计出凸轮廓线，就可以是从动件可以各种预期的运动规律 。主要缺点为 从动件与凸轮之间是高副（点接触、线接触），易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合 。

5)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正偏置 侧。

6）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，加速度 将发生突变，从而引起 柔性 冲击。

7）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增大基圆半径、改变偏置方向 。

9）平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构，其压力角等于 0 。

10）在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中， 等速运动 运动规律有刚性冲击； 等加

新手练习

凸轮机构的设计

凸轮机构的设计一般采用反转法，是在选定从动件的运动规律和确定凸轮机构基本尺寸（基圆半径和偏距）的前提下，采用反转法原理设计出凸轮的轮廓曲线。

从动件运动规律：

S=(h/Φ)θ（0°≤θ≤180°）

S=(h/2)*(1+cos((pi/Φ)*(θ-180))) (180°≤θ≤360°) 其中，h=100mm，Φ=180，θ=ωt 运用IF(expr1:expr2,expr3,expr4)函数

启动ADAMS/View

启动ADAMS/View，选择“Create a new model”，在model name框中输入cam，如图，单击OK，进入工作界面。

新手练习

修改工作栅格 在主菜单栏中，选择

下拉菜单中

，并将size中的x，y分别

改为400，300，将spacing中的x，y改为10，10，如图

在工作屏幕区内随意单击一下，然后按F4，在工作区右下角显示坐标窗口。

创建从动件

1.在主工具箱中，单击圆锥工具图标

在参数设置栏中是，设置New Part: Length=ON，length=50，Bottom Radius=10，Top Radius=0.01，并在工作区内分别选择（0，50，0

1、在图示机构运动简图中，作出基圆，标出其基圆半径rO及推杆的行程h。（写出作图步骤）

图所示为一偏置尖底直动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮为一以C为中心的圆盘，圆盘半径R=30mm，偏心距e=10mm，从动件偏距E=10mm，转向如图所示。试用图解法求出（按1:1的比例作图求解）

（1）凸轮的基圆半径rb和从动件的升程h；

（2）凸轮机构的推程角?、回程角?、远休止角?和近休止角

ths?s?；

图示凸轮机构，要求： (1)写出该凸轮机构的名称； (2)画出凸轮的基圆，偏距圆； (3)图示位置时从动件的位移s、压力角α

1、如图所示为一偏置滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮的实际廓线为一个圆，圆心为O1，凸轮的转动中心为O。 （1）画出基圆、偏距圆；

（2）画出从动件在图示位置时的压力角α和位移s。 （不必作文字说明，但必须保留作图线）。

3、图为一偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构，试在图上绘出： （1）、 偏距圆；（2）、 基圆； （3）、 图示位置从动件位移及压力角； （4）、 滚子在C点接触时凸轮的转角。