机械原理课程设计凸轮机构
机械原理与设计之凸轮机构概述
机械原理与设计之凸轮机构概述摘要本文介绍了机械原理与设计中的凸轮机构。
凸轮机构是一种常用于工程和机械设计中的传动机构，能够将旋转运动转化为直线运动。
本文将详细介绍凸轮机构的基本原理、构造和应用领域，并讨论凸轮机构的设计要点和优缺点。
引言凸轮机构是一种基于凸轮的传动机构，其通过凸轮与从动件之间的接触，将旋转运动转化为直线运动。
凸轮机构广泛应用于机械制造领域和工程设计中，例如发动机、工具机和自动化装置等。
熟悉凸轮机构的工作原理和设计方法对于机械工程师和设计师来说至关重要。
一、凸轮机构的基本原理凸轮机构的基本原理是利用凸轮的几何形状，通过其与从动件的接触来实现运动转换。
凸轮通常是一个圆柱体，其几何形状决定了从动件的运动规律。
当凸轮旋转时，凸轮上的凸起与从动件相互作用，驱动从动件做直线运动。
凸轮的几何形状可以根据特定的运动要求进行设计和调整。
二、凸轮机构的构造凸轮机构由凸轮、从动件和传动组成。
凸轮是凸轮机构的核心部件，其几何形状决定了从动件的运动规律。
从动件与凸轮相互作用，通过凸轮的旋转实现直线运动。
传动装置用于传递动力和控制凸轮的旋转。
凸轮机构的构造可以基于具体的应用需求进行设计和调整。
凸轮机构广泛应用于许多机械设备和自动化系统中。
它们常见的应用领域包括： - 发动机：凸轮机构用于控制气门的开启和关闭，调节进气和排气过程； - 工具机：凸轮机构用于控制工具的运动，例如车床的进给机构和转塔机床的换刀装置； - 自动化装置：凸轮机构用于实现复杂的运动路径和动作，例如自动化流水线和机器人系统。
四、凸轮机构的设计要点设计凸轮机构时，需要考虑以下要点： 1. 凸轮的几何形状：凸轮的形状应根据需要的从动件运动规律进行设计。
2. 从动件的类型：根据不同的运动要求，选择合适的从动件类型，如销轴、滑块或摇杆等。
3. 传动装置：选择合适的传动装置，以传递动力和控制凸轮的旋转。
4. 动力和扭矩：确定凸轮机构所需的动力和扭矩，以确保正常运行。
机械原理凸轮机构设计
凸轮机构的设计一、简介凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。
凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。
与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。
凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。
因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。
凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置。
凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。
二、凸轮机构的工作原理由凸轮的回转运动或往复运动推动从动件作规定往复移动或摆动的机构。
凸轮具有曲线轮廓或凹槽，有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等，其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线，因而属于空间凸轮。
从动件与凸轮作点接触或线接触，有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。
尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。
为了使从动件与凸轮始终保持接触，可采用弹簧或施加重力。
具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的一种。
一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。
多数凸轮是单自由度的，但也有双自由度的劈锥凸轮。
凸轮机构结构紧凑，最适用于要求从动件作间歇运动的场合。
它与液压和气动的类似机构比较，运动可靠，因此在自动机床、内燃机、印刷机和纺织机中得到广泛应用。
但凸轮机构易磨损，有噪声，高速凸轮的设计比较复杂，制造要求较高。
一、工作过程和参数在凸轮机构中最常见的运动形式为凸轮机构作等速回转运动，从动件往复移动。
以图6-8为例（对心外轮廓盘形凸轮机构）。
首先介绍一下本图中各构件的名称。
1，运动分析：停CA4ϕ2、参数①推程（升程）-- 从动件自最低位置升到最高位置的过程 ②推程角（升程角）--推动从动件实现推程时的凸轮转角（ϕ1） ③回程 -- 从动件自最高位置升到最低位置的过程 ④回程角 --从动件从最高位置回到最低位置时的 凸轮转角（ϕ3）⑤远停角（远休止角）从动件在最高位置停止不动，与此对应的凸轮转角。
机械原理凸轮课程设计--摆动滚子从动件盘形凸轮机构
机械原理课程设计目录1.设计题目及要求--------------------------------------------------------------------P32.设计目的------------------------------------------------------------------------------P33.设计过程与思路----------------------------------------------------------------------P44.从动件运动规律设计--------------------------------------------------------------P55.凸轮基本尺寸设计-------------------------------------------------------------------P86.凸轮廓线设计------------------------------------------------------------------------P97.校核压力角和凸轮廓线是否出现运动失真现象------------------------P108.改进设计------------------------------------------------------------------------------P119.绘制机构工作图-------------------------------------------------------------------P1110.结束语--------------------------------------------------------------------------------P12 附录及参考文献：机械原理课本机械原理课程ppt，pdf1. 设计题目及要求某技术人员欲设计一台打包机，其推送包装物品的机构如图所示。
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计
机械原理课程教案一凸轮机构及其设计一、教学目标及基本要求1了解凸轮机构的基本结构特点、类型及应用，学会根据工作要求和使用场合选择凸轮机构。
2.了解凸轮机构的设计过程，对凸轮机构的运动学、动力学参数有明确的概念。
3.掌握从动件常用运动规律的特点及适用场合，了解不同运动规律位移曲线的拼接原则与方法。
4.掌握凸轮机构基本尺寸设计的原则，学会根据这些原则确定移动滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径、滚子半径和偏置方向，摆动从动件盘形凸轮机构的摆杆长、中心距以及移动平底从动件平底宽度。
5.熟练掌握应用反转法原理设计平面凸轮廓线，学会凸轮机构的计算机辅助设计方法。
二、教学内容及学时分配第一节概述第二节凸轮机构基本运动参数设计第三节凸轮机构基本尺寸设计（第一、二、三节共2学时）第四节凸轮轮廓曲线设计（15学时）第五节凸轮机构从动件设计（1学时）第六节凸轮机构的计算机辅助设计（0.5学时）三、教学内容的重点和难点重点：1.凸轮机构的型式选择。
2.从动件运动规律的选择及设计。
3.盘形凸轮机构基本尺寸的设计，凸轮轮廓曲线设计的图解法和解析法。
4.从动件的设计，包括高副元素形状选择，滚子半径和平底宽度的确定。
难点：凸轮轮廓曲线设计的图解法四、教学内容的深化与拓宽空间凸轮机构与高速凸轮机构简介。
五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。
在教学过程中应强调凸轮机构的运动学参数与结构参数的概念及其选用设计；应用反转法原理进行凸轮轮廓曲线的图解法设计时凸轮转角的分度，要注意从动件反转方向；正确确定偏置移动从动件凸轮机构在反转过程中从动件所依次占据的位置线；滚子从动件凸轮机构理论轮廓曲线与实际轮廓曲线的联系和区别等。
要注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。
六、主要参考书目1黄茂林，秦伟主编.机械原理.北京：机械工业出版社,2010 2申永胜主编.机械原理教程（第2版）.北京：清华大学出版社,20053孙桓，陈作模、葛文杰主编.机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，20064石永刚，徐振华.凸轮机构设计.上海：上海科学技术出版社，1995七、相关的实践性环节凸轮机构运动参数测试实验。
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计一、教学目标1. 让学生了解凸轮机构的定义、分类和应用。
2. 使学生掌握凸轮的轮廓曲线设计方法。
3. 培养学生分析、解决凸轮机构实际问题的能力。
二、教学内容1. 凸轮机构的定义及分类1.1 凸轮机构的组成1.2 凸轮机构的分类1.3 凸轮机构的应用2. 凸轮的轮廓曲线2.1 凸轮的轮廓曲线类型2.2 基圆、止点圆和顶点圆的概念2.3 凸轮轮廓曲线的设计方法3. 凸轮机构的设计步骤3.1 确定凸轮的类型和参数3.2 选择合适的凸轮材料3.3 设计凸轮的轮廓曲线3.4 计算凸轮的强度和寿命4. 凸轮机构的实际应用案例分析三、教学方法1. 采用讲授法，讲解凸轮机构的定义、分类和应用。
2. 利用多媒体演示法，展示凸轮机构的运动原理和设计方法。
3. 案例分析法，分析实际应用中的凸轮机构设计。
四、教学准备1. 教案、教材、多媒体课件。
2. 凸轮模型或图片。
五、教学过程1. 导入：简要介绍凸轮机构的定义和应用，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解：详细讲解凸轮机构的分类、凸轮的轮廓曲线设计方法。
3. 演示：利用多媒体展示凸轮机构的运动原理和设计方法。
4. 实践：让学生分组讨论，分析实际应用中的凸轮机构设计案例。
6. 作业：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂问答：通过提问方式检查学生对凸轮机构基本概念的理解。
2. 练习题：布置针对性的练习题，巩固学生对凸轮轮廓曲线设计和凸轮机构设计步骤的掌握。
3. 案例分析报告：评估学生对实际应用案例分析的能力，检查学生能否将理论知识运用到实际问题中。
七、拓展学习1. 介绍其他类型的凸轮机构，如摆动凸轮、复合凸轮等。
2. 探讨凸轮机构在现代机械设计中的应用和发展趋势。
八、课后作业1. 复习本节课的内容，重点掌握凸轮机构的分类、凸轮轮廓曲线的设计方法及设计步骤。
2. 分析课后练习题，加深对凸轮机构及其设计的理解。
九、课程回顾与展望2. 展望下一节课的内容，让学生对后续学习有所期待。
机械原理大作业凸轮机构设计
机械原理大作业凸轮机构设计一、凸轮机构概述凸轮机构是一种常见的传动机构，它通过凸轮的旋转运动，带动相应零件做直线或曲线运动。
凸轮机构具有结构简单、运动平稳、传递力矩大等优点，在各种机械设备中得到广泛应用。
二、凸轮基本结构1. 凸轮凸轮是凸起的圆柱体，通常安装在主轴上。
其表面通常为圆弧形或其他曲线形状，以便实现所需的运动规律。
2. 跟随件跟随件是与凸轮配合的零件，它们通过接触面与凸轮相互作用，并沿着规定的路径做直线或曲线运动。
跟随件可以是滑块、滚子、摇臂等。
3. 连杆连杆连接跟随件和被驱动部件，将跟随件的运动转化为被驱动部件所需的运动。
连杆可以是直杆、摇杆等。
三、凸轮机构设计要点1. 几何参数设计设计时需要确定凸轮半径、角度和曲率半径等参数，这些参数的选择将直接影响凸轮机构的运动规律和性能。
2. 运动规律设计根据被驱动部件的运动要求，选择合适的凸轮曲线形状，以实现所需的运动规律。
3. 稳定性设计在设计凸轮机构时，需要考虑其稳定性。
例如，在高速旋转时，可能会发生跟随件脱离凸轮或者产生振动等问题，因此需要采取相应措施提高稳定性。
4. 材料和制造工艺设计在材料和制造工艺方面，需要考虑凸轮机构所承受的载荷和工作环境等因素，选择合适的材料和制造工艺。
四、几种常见凸轮机构及其应用1. 摇臂式凸轮机构摇臂式凸轮机构由摇臂、连杆和被驱动部件组成。
它通常用于实现直线运动或旋转运动，并且具有结构简单、运动平稳等优点。
摇臂式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如发动机气门控制系统、纺织设备等。
2. 滑块式凸轮机构滑块式凸轮机构由凸轮、滑块、连杆和被驱动部件组成。
它通常用于实现直线运动，并且具有结构简单、运动平稳等优点。
滑块式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如冲压设备、印刷设备等。
3. 滚子式凸轮机构滚子式凸轮机构由凸轮、滚子、连杆和被驱动部件组成。
它通常用于实现圆弧形运动，并且具有运动平稳、传递力矩大等优点。
滚子式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机气门控制系统等。
机械原理课程设计-牛头刨床凸轮机构
机械原理课程设计-牛头刨床凸轮机构
牛头刨床凸轮机构是一种被广泛应用在机械加工中的机构。
它具有较高的效率，能够提供精确而又质量高的加工结果。
牛头刨床凸轮机构由三部分组成：刨床、刀具和传动机构。
刨床主要由主轴、轴类、滑块、变位器杆和机座等组成，其动作是：主轴通过电机传动，带动滑块、变位器杆和刀具同步运动，使加工物把后刀具推向前刀具，达到切削加工的目的。
要保证牛头刨床凸轮机构的良好运行，首先要正确的校正凸轮的定位。
精确的定位可以有效的提高机构的定位精度，从而保证工件的加工精度。
其次，要检查机构的传动装置和同步转向机构的运行状况，排除可能存在的故障。
最后，要定期检查加工质量，以确保良好的加工质量。
此外，在运行牛头刨床凸轮机构时，也需要遵守特定的安全操作规则，并且有一定的操作技巧，以避免出现事故。
出现危险时，需及时警醒，并采取有效的措施，以确保机构的安全运行。
牛头刨床凸轮机构是用于金属加工的一种高效率、高精度的机构，而且在机械加工中应用十分广泛。
当正确、安全地使用时，机构可获得较高的加工效果，同时也可以减少损失。
因此，使用该机构时应非常重视安全，并且要充分了解机构特性，以获得最佳的加工效果。
机械原理课程设计凸轮机构
目录（一）机械原理课程设计的目的和任务 (2)（二）从动件（摆杆）及滚子尺寸的确定 (4)（三） .............................. 原始数据分析5（四） ............. 摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程6（五） ................................ 程序方框图8（六） .............................. 计算机源程序9（七） ....................... 程序计算结果及其分析14（八） .......................... 凸轮机构示意简图16（九） .................................. 心得体会16（十）参考书籍 (18)（一）机械原理课程设计的目的和任务一、机械原理课程设计的目的：1、机械原理课程设计是一个重要实践性教学环节。
其目的在于：进一步巩固和加深所学知识；2、培养学生运用理论知识独立分析问题、解决问题的能力；3、使学生在机械的运动学和动力分析方面初步建立一个完整的概念；4、进一步提高学生计算和制图能力，及运用电子计算机的运算能力。
二、机械原理课程设计的任务：1、摆动从动件杆盘型凸轮机构2、采用图解法设计：凸轮中心到摆杆中心A的距离为160mm,凸轮以顺时针方向等速回转，摆杆的运动规律如表：3、设计要求：①确定合适摆杆长度②合理选择滚子半径rr③选择适当比例，用几何作图法绘制从动件位移曲线并画于图纸上；④用反转法绘制凸轮理论廓线和实际廓线，并标注全部尺寸（用A2图纸）⑤将机构简图、原始数据、尺寸综合方法写入说明书4、用解析法设计该凸轮轮廓，原始数据条件不变，要写出数学模型，编制程序并打印出结果备注：1、尖底（滚子）摆动从动件盘形凸轮机构压力角：临f[acos*M）—I]tan:asin伴°十屮）在推程中，当主从动件角速度方向不同时取“-”号，相同时取“ +” 号。
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即 a=π2h w2cos(πd/d1) /(2d12)
②远休止过程：120o＜d≤160o 摆杆角位移：f= h 摆杆角速度：v=0 摆杆角加速度：a= 0 在推程和远休止过程中凸轮轮廓轨迹：
在运动时的许用压力角为：[α]=35°~ 45°
根据压力角公式：
tan
l
d d
[a cos( 0 ) l]
a sin( 0 )
注：当主从动件角速度方向不同时取“-”号，相同时取“+”号。
由此我们可以取到：l=120mm；此时摆杆的初始摆角：φ0≈12.429° 2、滚子半径 r1 的选择 我们用ρ1 表示凸轮工作廓线的曲率半径,用ρ表示理论廓线的曲率半 径.所以有ρ1=ρ±r1;为了避免发生失真现象，我们应该使 p 的最小值 大于 0，即使ρ＞r1；另一方面，滚子的尺寸还受其强度，结构的限 制，不能太小，通常我们取滚子半径；r1=（0.1~ 0.5）* r0
r0=50 l =120
基圆半径 此处设摆动从动杆长度为 120 mm
h=25 o 从动杆的总角行程
w=1 rad / s 此处设凸轮角速度为 1 rad / s
rr=10
此处设滚子半径为 10
2、设计所求量：
f 摆动从动杆的角位移
v 摆动从动杆的角速度
a 摆动从动杆的角加速度
以凸轮的中心为原点，竖直和水平方向分别为 x,y 轴，建立平面直角
90º
50
从动杆运动规律
推程
回程
简谐 等加减速
3、设计要求： ①确定合适摆杆长度 ②合理选择滚子半径 rr ③选择适当比例，用几何作图法绘制从动件位移曲线并画于图纸上； ④用反转法绘制凸轮理论廓线和实际廓线，并标注全部尺寸（用 A2 图纸） ⑤将机构简图、原始数据、尺寸综合方法写入说明书
4、用解析法设计该凸轮轮廓，原始数据条件不变，要写出数学模型，
编制程序并打印出结果
备注：
1、尖底（滚子）摆动从动件盘形凸轮机构压力角:
l tan
d d
[a cos( 0程中，当主从动件角速度方向不同时取“-”号，相同时取“+”
号。
1、
三、课程设计采用方法：
对于此次任务，要用图解法和解析法两种方法。图解法形象，直
观，应用图解法可进一步提高学生绘图能力，在某些方面，如凸轮设
学模型，计算流程和计算程序，打印结果；
5、分析讨论。
（二）从动件（摆杆）及滚子尺寸的确定
1、摆杆长度 l 确定： 根据右图建立坐标系 Oxy。
B0 点为推程段摆杆起始点， 开始时推杆滚子中心处于
B0 点处，依几何关系有： B0 的坐标:
X0=sin(φ0)/l Y0=a-l* cos (φ0) f0=arcos[(a²+l²-r0²)/2a*l］ 又因为摆动盘形凸轮机构
在此，我们可以取 r1=0.2*r0=10mm。
（三）原始数据及分析
依题意，原始数据如下：
1、已知量：（未标明的单位为 mm）
d1=120 o d2=160 o d3=270 o d4=360 o r =160
推程运动结束的凸轮总转角，其中(d1-d0)为推程角δ01 远休止运动结束时总转角，其中(d2-d1)为远程休止角δ02 回程运动结束的凸轮总转角，其中(d3-d2)为回程角δ03 远休止运动结束总转角，其中(d4-d3)为远程休止角δ04 凸轮中心到摆杆中心 A 的距离
计中，图解法是解析法的出发点和基础；但图解法精度低，而解析法
则可应用计算机进行运算，精度高，速度快。在本次课程设计中，可
将两种方法所得的结果加以对照。
四、编写说明书：
1、设计题目（包括设计条件和要求）；
2、机构运动简图及设计方案的确定，原始数据；
3、机构运动学综合；
4、列出必要的计算公式，写出图解法的向量方程，写出解析法的数
（一）机械原理课程设计的目的和任务
一、机械原理课程设计的目的：
1、机械原理课程设计是一个重要实践性教学环节。其目的在于：
进一步巩固和加深所学知识；
2、培养学生运用理论知识独立分析问题、解决问题的能力；
3、使学生在机械的运动学和动力分析方面初步建立一个完整的概念；
4、进一步提高学生计算和制图能力，及运用电子计算机的运算能力。
二、机械原理课程设计的任务：
1、摆动从动件杆盘型凸轮机构
2、采用图解法设计：凸轮中心到摆杆中心 A 的距离为 160mm，凸轮
以顺时针方向等速回转，摆杆的运动规律如表：
摆杆角 符号 行程
h
推程运 动角
δ01
远休止 角
δ02
回程运 动角
δ03
近休止 角
δ04
基圆 半径
r0
数据 25º
120º
40º
110º
坐标系
x 为凸轮轮廓的轨迹的 x 坐标点
y 为凸轮轮廓的轨迹的 y 坐标点
（四）摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程
1、摆杆运动规律：
①推程过程：0o＜d≤120o 摆杆角位移：f=h(1-cos(πδ/δ01) )/ 2
即 f=h(1-cos(πd/d1))/ 2 摆杆角速度：v=πhw sin(πδ/δ01)/(2δ01)
目录
（一）机械原理课程设计的目的和任务··················2 （二）从动件（摆杆）及滚子尺寸的确定··················4 （三）原始数据分析··········································5 （四）摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程···············6 （五）程序方框图·············································8 （六）计算机源程序··········································9 （七）程序计算结果及其分析····························14 （八）凸轮机构示意简图··································16 （九）心得体会··············································16 （十）参考书籍··············································18