凸轮机构导学案

凸轮机构导学案
凸轮机构导学案

高一(2)班《§17.1凸轮机构》导学案

1、掌握凸轮机构的组成、类型和特点

2、能够举例生活中运用到的凸轮机构

分组讨论下列问题:

问题1:有几个构件?这些构件的名称是什么?问题2:机构中有几个是运动副?分别是什么?问题3:该机构怎样运动的

3、但易磨损,故一般适用于传力不太大的场合。

4、通过适当设计凸轮廓线可以使从动件实现各种预期的运动规律

问题2:凸轮机构的分类

1、按凸轮形状分:

2、按从动件端部形状分:1)、尖顶式从动件

2)、滚子式从动件3)、平底式从动件

1、分析图示凸轮机构回答下列问题:

1).该凸轮机构按照凸轮形状来分应是凸轮机构,按照从动件的形状来分应叫凸轮机构。

2).该凸轮机构的特点

3) .在图中,3和2采用副连接,2和1采用副连接,图中共有个运动副,分别是。

2、如图所示的机械传动中,试回答:

1).该机构由和机构组成;

2).填写各构件的名称:1 ;2 ;3 ;4 。3).如图4做匀速转动,则1做

4).在图示位置从动件的运动方向(上升、下降);

5) .件2和3采用副连接,该机构是副机构,该机构低副数是个。

凸轮机构及其设计答案

第八章 凸轮机构及其设计 一、思考题答案 1.答:推杆常用运动规律有:等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动(简谐运动)规律等。等速运动规律简单,但有刚性冲击,只适用于低速的场合;等加速等减速运动和余弦加速度运动规律,由于加速度仍有突变,引起较大的惯性力,但所产生的冲击较等速运动要小得多,为柔性冲击,这两种运动规律适合于中、低速场合。 2.答:等速运动规律有刚性冲击,等加速等减速运动和余弦加速度运动规律有柔性冲击。 3.答:设计滚子推杆盘形凸轮机构时,若r r =ρ,则0=a ρ,实际廓线形成一尖点,极易磨损,这种现象称为凸轮机构的变尖现象。若r r <ρ,则0min ρ,既保证0>a ρ。 4.答:在不考虑摩擦时,凸轮作用于推杆上的正压力方向与推杆上受力点的速度方向之间的夹角称为凸轮机构的压力角。在其他条件相同的情况下,当载荷一定时,压力角越大,则推动推杆所需的驱动力也越大,机构的效率也越低,因此,在设计凸轮机构时,应限制其最大压力角不得超过某一许用直。 5.答:平底推杆凸轮机构的压力角为始终为零,故这种凸轮机构不存在自锁问题。 6.答:从受力的观点考虑,直动推杆的导轨长度l 应大一些,而悬臂尺寸b 小一些好。 二、练习题答案 解: (1)从动件2在图示位置的速度v 2= ; (2)从动件2向上的运动规律是 运动规律; (3)凸轮机构在图示位置的压力角α= ; (4)如把尖顶从动件尖端B 处改为平底(⊥于构件2),则从动件的运动规律是否改变?为什么?

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

第4章 凸轮机构与其他常用机构

第4章凸轮机构与其他常用机构 4.1 凸轮机构的应用与分类 4.1.1 凸轮机构的应用 凸轮机构能将主动件的连续等速运动变为从动件的往复变速运动或间歇运动。在自动机械、半自动机械中应用非常广泛。凸轮机构是机械中的一种常用机构。 图4.1所示为内燃机配气凸轮机构。凸轮1以等角速度回转时,凸轮1的轮廓驱动从动件2(阀杆)按预期的运动规律启闭阀门。 图4.1 内燃机配气凸轮机构 图4.2所示为绕线机中用于排线的凸轮机构。当绕线轴3快速转动时,绕轴线上的齿轮带动凸轮1缓慢地转动,通过凸轮轮廓与尖顶A之间的作用,驱使从动件2往复摇动,因而使线均匀地绕在绕线轴上。

图4.2绕线机中排线凸轮机构 图4.3所示为驱动动力头在机架上移动的凸轮机构。圆柱凸轮1与动力头连接在一起,可以在机架3上作往复移动。滚子2的轴被固定在机架3上,滚子2放在圆柱凸轮的凹槽中。凸轮转动时,由于滚子2的轴是固定在机架上的,故凸轮转动时带动动力头在机架3 上作往复移动,以实现对工件的钻削。动力头的快速引进、等速进给、快速退回、静止等动作均 取决于凸轮上凹槽的曲线形状。

图4.3动力头用凸轮机构 图4.4所示为应用于冲床上的凸轮机构示意图。凸轮1固定在冲头上,当冲头上下往复运动时,凸轮驱使从动件2以一定的规律作水平往复运动,从而带动机械手装卸工件。 图4.4冲床上的凸轮机构

从以上所举的例子可以看出:凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。从动件与凸轮轮廓为高副接触传动,理论上讲可以使从动件获得所需要的任意的预期运动。 凸轮机构的优点是只需设计适当的凸轮轮廓,便可使从动件得到所需的运动规律,并且结构简单、紧凑,设计方便;其缺点是凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触,易于磨损,故通常用于受力不大的控制机构。 4.1.2 凸轮机构的分类 凸轮机构的类型很多,并且这些类型又常常交叉在一起,下面介绍常见的分类方法。 1.按凸轮形状分类 (1)盘形凸轮:凸轮的最基本型式。该类凸轮是一个绕固定轴转动并且具有变化半径的盘形零件,如图4.1和4.2所示。 (2)圆柱凸轮:将移动凸轮卷成圆柱体即成为圆柱凸轮,如图4.3所示。 (3)移动凸轮:当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时,凸轮相对机架作直线运动,这种凸轮称为移动凸轮,如图4.4所示。 2.按从动件形状分类 (1)尖顶从动件:该类从动件结构最简单,尖顶能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触,以实现从动件的任意运动规律,但尖顶易磨损,仅适用于作用力很小的低速凸轮机构。 (2)滚子从动件:从动件的一端装有可自由转动的滚子,滚子与凸轮之间为滚动摩擦,磨损小,可以承受较大的载荷,因此得到广泛应用。 (3)平底从动件:从动件的一端为一平面,直接与凸轮轮廓相接触。若不考虑摩擦,凸轮对从动件的作用力始终垂直于端平面,传动效率高,且接触面间容易形成油膜,利于润滑,故常用于高速凸轮机构。其缺点是不能用于凸轮轮廓有凹曲线的凸轮机构中。 (4)曲面从动件:尖顶从动件的改进形式,较尖顶从动件不易磨损。 以上分类如表4.1纵排所示。

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);

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.

第6章__凸轮机构_(教案)

第6章 凸轮机构 1.教学目标 (1)了解凸轮机构的分类及应用; (2)了解推杆常用运动规律的选择原则; (3)掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题; (4)能根据选定的凸轮类型和推杆运动规律设计凸轮的轮廓曲线。 2.教学重点和难点 (1)推杆常用运动规律特点及选择原则; (2)盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计; (3)凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系。 难点:“反转法原理”与压力角的概念。 3.讲授方法 多媒体课件 4.讲授时数 8学时 6.1 凸轮机构的应用及分类 6.1.1凸轮机构的应用 凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置组成的一种高 副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓的构件,通常作连续的等速 转动、摆动或移动。从动件在凸轮轮廓的控制下,按预定的运动规 律作往复移动或摆动。 在各种机器中,为了实现各种复杂的运动要求,广泛地使用着 凸轮机构。下面我们先看两个凸轮使用的实例。 图6.1所示为内燃机的配气凸轮机构,凸轮1作等速回转,其 轮廓将迫使推杆2作往复摆动,从而使气门3开启和关闭(关闭时借助于弹簧4的作用来实现的),以控制可燃物质进入气缸或废气的排出。 图6.2所示为自动机床中用来控制刀具进给运动的凸轮机构。刀具的一个进给运动循环包括:1)刀具以较快的速度接近工件;2)刀具等速前进来切削 工件;3)完成切削动作后,刀具快速退回;4)刀具复位后停留一 段时间等待更换工件等动作。然后重复上述运动循环。 这样一个复杂的运动规律是由一个作等速回转运动的圆柱凸 轮通过摆动从动件来控制实现的。其运动规律完全取决于凸轮凹槽 曲线形状。

由上述例子可以看出,从动件的运动规律是由凸轮轮廓曲线决定的,只要凸轮轮廓设计得当,就可以使从动件实现任意给定的运动规律。 同时,凸轮机构的从动件是在凸轮控制下,按预定的运动规律运动的。这种机构具有结构简单、运动可靠等优点。但是,由于是高副机构接触应力较大,易于磨损,因此,多用于小载荷的控制或调节机构中。 6.1.2 凸轮机构的分类 根据凸轮及从动件的形状和运动形式的不同,凸轮机构的分类方法有以下四种: 1.按凸轮的形状分类 (1)盘形凸轮:如图6.1所示,这种凸轮是一个具有 变化向径的盘形构件,当他绕固定轴转动时,可推动从动 件在垂直于凸轮轴的平面内运动。 (2)移动凸轮:如图6.3所示,当盘状凸轮的径向尺 寸为无穷大时,则凸轮相当于作直线移动,称作移动凸轮。 当移动凸轮做直线往复运动时,将推动推杆在同一平面内 作上下的往复运动。有时,也可以将凸轮固定,而使推杆相对于凸轮移动(如仿型车削); (3)圆柱凸轮:如图6.2所示,这种凸轮是在圆柱端面上作出曲线轮廓或在圆柱面上开出曲线凹槽。当其转动时,可使从动件在与圆柱凸轮轴线平行的平面内运动。这种凸轮可以看成是将移动凸轮卷绕在圆柱上形成的。 由于前两类凸轮运动平面与从动件运动平面平行,故称平面凸轮,后一种就称为空间凸轮。 2.按从动件的形状分类 根据从动件与凸轮接触处结构形式的不同,从动件可分为三类: (1)尖顶从动件; (2)滚子推杆从动件; (3)平底推杆从动件。 3.按推杆运动形式分类 (1)直动推杆。 (2)摆动推杆 作往复摆动的推杆成为摆动推杆(如书图6.4的f 、g 、h )。 4.按凸轮与推杆保持高副接触的方法分类 1)力锁合:在这类凸轮机构中,主要利用重力、弹簧力或其它外力使推杆与凸轮始终保持接触,如前述气门凸轮机构。 2)几何锁合:也叫形锁合,在这类凸轮机构中,是依靠凸轮和从动件推杆的特殊几何形状来保持两者的接触,如书图6.5所示。 将不同类型的凸轮和推杆组合起来,我们可以得到各种不同的凸轮机构。 图轮

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

机械原理大作业3 凸轮结构设计

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:丁刚陈明 设计时间: 哈尔滨工业大学机械设计

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 、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

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:

凸轮机构及其设计

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、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

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;

机械设计课后习题第章作业

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s 一δ、 v 一δ、α一δ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? 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 可知.在其他条件不变的情况下。若为正偏置(e 前取减号).由于推程时(ds/d δ)为正.式中分子ds/d δ-eds /d δ。故压力角增大。负偏置时刚相反,即正偏置会使推程压力角减小,回程压力角增大;负偏置会使推程压力角增大,回程压力角减小。 9—7 试标出题9—6a 图在图示位置时凸轮机构的压力角,凸轮从图示位置转过90o后推杆的位移;并标出题9—6b 图推杆从图示位置升高位移s 时,凸轮的转角和凸轮机构的压力角。 解 如图 (a)所示,用直线连接圆盘凸轮圆心A 和滚子中心B ,则直线AB 与推杆导路之间所夹的锐角为图示位置时凸轮机构的压力角。以A 为圆心, AB 为半径作圆, 得凸轮的理论廓线圆。连接A 与凸轮的转动中心 题9-1图

凸轮机构及其设计(8学时)(精)

凸轮机构及其设计(8学时)(精)

第四章 凸轮机构及其设计(8学时) 一、教学目的和教学要求 1、 教学目的:使学生掌握凸轮机构设计的基础知识,并能根据生产实 际需要的运动规律设计凸轮机构。 2、 教学要求 1)了解凸轮机构的分类和应用 2)了解推杆常用的运动规律及推杆运动规律的选择原则。由于现代机器 的速度提高,几种常用的运动规律已不能满足实际工作需要,因此, 除常用运动规律外,应简单介绍一些改进型的运动规律。 3)掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题(包括压力角对 尺寸的影响,压力角对凸轮受力状况、效率和自锁的影响) 4)能根据选定的凸轮类型和推杆的运动规律设计凸轮的轮廓曲线。设计 时应以解析法为主。 二、本章重点教学内容及教学难点 重点1、推杆常用运动规律的特点及其选择原则; 2、凸轮机构运动过程的分析; 3、凸轮轮廓曲线的设计; 4、凸轮机构压力角与机构基本尺寸的关系。 难点 1、凸轮机构设计的基本方法 凸轮设计的基本方法是反转法,所依据的是相对运动原 理。其求解的关键是确定推杆在复合运动中其尖顶的位置。确 定时应注意以下几点: 1)要注意推杆反转方向。先要明确凸轮的实际转向,然 后在图上用箭头及“-ω”标出推杆的反转方向,以 避免搞错反转方向。 2)要正确确定推杆在反转运动中占据的位置。推杆反转 前后两位置线的夹角应等于凸轮的转角δ。 3)要正确确定推杆的位移s 。推杆在复合运动中,对应的 位移量s 应在对应的反转位置上从基圆上开始向外量 取。 2、凸轮机构的运动分析方法 反转法不仅是凸轮机构设计的基本方法,而且是凸轮机构分 析常用的方法。凸轮机构分析常涉及的问题,如给定一凸轮机构, 即已知凸轮机构的尺寸及其位置、凸轮角速度大小及方向,求解 推程角0δ、远休止角01δ、回程角0 δ'、近休止角02δ以及推杆行程h ;或求解当凸轮转过某一个δ角时,推杆所产生的相应位移s 、 速度v 等运动参数及凸轮与从动件在该位置接触时的压力角α 等。这时,如果让凸轮转过δ角后来求解,显然是很不方便的。 即利用反转法求解,这实际上与凸轮设计的反转法原理相同。 三、教学过程思路 (一)、凸轮机构的应用与分类

机械原理凸轮机构大作业

凸轮大作业 利用计算机辅助设计完成下列偏置式直动滚子推杆盘形构件(推杆的移动副导路位于凸轮盘回转中心右侧)或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作匀速转动。 凸轮机构的推杆在近休、推程、远休及回程阶段的凸轮转角 近修凸轮转角 推程凸轮转角 远修凸轮转角 回程凸轮转角 0°~45° 45°~180° 180°~270° 270°~360° 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数 二、动规律及凸轮廓线方程 推程 等加速 202/2δ δh s = 等减速 2020/)(2δδδ--=h h s 回程 初选基圆半径 R0/mm 偏距 e/mm 滚子半径 Rt/mm 推杆行程 h/mm 许用压力角 许用最小曲率半径 [P amin] [a1] [a2] 30 +5 10 28 30° 70° 0.3Rt

理论轮廓廓线方程 x=(s 0 +s)sin δ+ecos δ y= (s 0 +s)cos δ-esin δ 工作廓线方程 x '=x-t r cos δ y '=y-t r sin δ 实际廓线方程: ()22 /)/(/)/(sin δδδθd dy d dx d dx += () 22/)/(/)/(cos δδδθd dy d dx d dy +-= θcos ' r r x x -= θsin ' r r y y -= 三、原始程序 #include #include using namespace std; #define N 120 #define pi 3.1415926 double oro=0.5; double rt=10,h=28,e=5,a_max1=30*pi/180,a_max2=70*pi/180,p_min=3; double change_angel(int d) { return d*pi/180; } double f_s0(double r0,double e) { return pow(pow(r0,2)-pow(e,2),0.5); } double f_s(double a) {

凸轮机构及其设计习题解答

图 【分析】要正确地根据位移曲线、速度曲线和加速度曲线中的一个画岀其余的两个,必须对 常见四推 杆的运动规律熟悉。至于判断有无冲击以及冲击的类型,关键要看速度和加速度有无突 变。若速度突变处加 速度无穷大,则有刚性冲击;若加速度的突变为有限值,则为柔性冲击。 解:由图(3)可知,在创段内(0 <5^2), /因推杆的速度V 二0,故此段为推杆的近休段,推杆的位移及加 速度均为零。在AB 段内(n∕2 3〃因)v>0,故为推杆的推程段。且在AB 段内,因速 度线图为上升的斜直线,故推杆先等加速上升,位移曲线为抛物线运动曲线,而加速度曲线为正 的水平直线 段;在BC 段内,因速度曲线为水平直线段,故推杆继续等速上升,位移曲线为上升 的斜直线,而加速度曲 线为与 5轴重合的线段;在CD 段内,因速度线为下降的斜直线,故推杆 继续等减速上升,位移曲线为抛物线,而加速度曲线为负的水平线段。在 DE 段内(3 n/2 <5<2n) 因v<0,故为推杆的回程段,因速度曲线为水平线段,故推杆做等速下降运动。其位移曲线为下降的斜直线, 而加速度曲线为与 5轴重合的线段,且在D 和E 处其加速度分别为负无穷大和正无 穷大。综上所述作出推杆的速度 V 及加速度3线图如图⑹及(C)所示。 由推杆速度曲线和加速度曲线知,在 D 及E 处,有速度突变,且相应的加速度分别为负无穷 大和正无穷大。故凸轮机构在 D 和E 处有刚性冲击。而在A, B, C 及D 处加速度存在有限突变, 故在这儿处凸轮机构有柔性冲击。 在F 处有正的加速度值,故有惯性力,但既无速度突变,也无加速度突变,因此, F 处无冲 击存在。 【评注】本例是针对推杆常用的四种运动规律的典型题。解题的关键是对常用运动规律的位 移、速度 以及加速度线图熟练,特另U 是要会作常用运动规律的位移、速度以及加速度线图。 对于图(R 所示的凸轮机构,要求: (1) 写岀该凸轮机构的名称; (2) 在图上标岀凸轮的合理转向。 (3) 画岀凸轮的基圆; (4) 的凸轮转角 画岀从升程开始到图示位置时推杆的位移S,相对应 ,B 点的压力角 (5)画出推杆的行程H 。 如图(d)所示的凸轮机构推杆的速度曲线由五段直线组成。要求:在题图上画岀推杆的位移曲线、加速 度曲 线;判断哪儿个位置有冲击存在,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 J-

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