机械原理大作业 凸轮机构设计

第一篇：机械原理大作业 凸轮机构设计

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

第二篇：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。

第三篇：机械原理凸轮机构习题与答案

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 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）

第四篇：机械原理机构创新设计图例

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

第五篇：机械创新设计大作业

机械创新设计大作业

一、设计题说明：

1、可以查阅参考资料借鉴已有的设计和思路，但需要加入自己的设计思考、改进、改造等；

2、设计题要求：

A、给出设计对象的功能描述，尽量清晰、明确、全面；

B、给出简单的设计方案和设计思路；

C、给出设计图或示意图；

D、总结设计的创新部分内容、创新方法或创新技法。

3、写出设计报告，设计报告要求有封面、页码、内容，封面包括题目名称、姓名、学号、班级等，内容要将以上设计过程通过文字和图的形式表达出来。

3、共6道题，设计任务是每人设计2个创新题目，其中一题必须从中选取，另外一题可以自己选定一个创新题目或者在下面再选一题作为创新题目。

二、设计题目

1、设计目前阶梯教室使用的多功能课桌，要求具有的功能是：

1）用于考试时能够防止前后左右相互偷看；

2）用于上课时能够舒适，便于放置书本、文具等。

2、设计新型横动竖刷式压刷的结构设计，要求具有的功能是：

按照常规刷牙方法横向来回运动，压刷在牙齿上的运动是上下竖刷，符合对牙齿最好的清理效果

3、医院陪护折叠床的设计，要求具有的功能是：

1）可以折叠，折叠后可以作为凳子使用或者放置病床底下；

2）摊开后可作为陪护人员晚上休息之用。

4、动车、公共汽车车身擦洗装置，要求具有的功能是：

1）目前动车、公共汽车的车身都是采用人工手擦清洗的方式进行清洁，效率低，高处擦洗不方便，设计一套装置使人站在地面可进行机械擦洗，提高效率，降低劳动条件；

2）擦洗时能够将水引到擦洗部位，可以控制水流的大小和关停。

5、斜井防跑车装置设计

1）设计背景：

在煤矿井下存在大量的倾斜巷道，在倾斜巷道上经常采用矿车运输煤炭，矿车的牵引是靠在巷道上部的绞车牵引，矿车在斜井的轨道上运动，经常发生由于钢丝绳断裂造成人员伤亡。矿车有1、2、3吨几种。

2）设计任务：

设计一种装置使得在机头牵引钢丝绳断裂的情况下实现矿车的制动的装置。

6、熔体纤维混合装置

1）设计背景：

热塑性聚合物基复合材料是当前的热点，其主要过程是将塑料熔融并将玻璃纤维等纤维加入使其混合均匀后，通过成型制成复合材料制品，但如何将熔融的塑料熔体和纤维混合是困难所在。

设计任务：

设计一种装置，在该装置中能够将熔融的塑料熔体和玻璃纤维混合使纤维在熔体中分布均匀。