机械原理大作业凸轮机构设计

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机械原理大作业凸轮设计

机械原理大作业凸轮设计本文档旨在介绍《机械原理大作业凸轮设计》的背景和目的。

凸轮设计在机械工程中具有重要性和挑战，因此本文档将探讨凸轮设计的原理和方法，并提供相应的示例和解释。

本文档包括以下内容：凸轮设计的背景和意义凸轮设计的原理和方法凸轮设计的实例和案例分析结论和建议每一部分将详细阐述相关的知识和技术，旨在帮助读者理解和应用凸轮设计的原理及方法。

请继续阅读以下各章节，以便全面了解凸轮设计的重要性和实践应用。

凸轮的定义和作用凸轮是一种机械元件，具有特殊形状的轮缘。

它主要用于传递运动和改变运动方向。

凸轮通常与其他机械部件，如凸轮轴和凸轮销，一起使用，以实现特定的工作任务。

凸轮的重要性和应用凸轮在机械原理中具有重要的作用。

它被广泛应用于不同的机械系统中。

首先，凸轮在传输运动方面非常重要。

通过凸轮的特殊形状，它可以转换来自动力源的旋转运动为直线或曲线的机械运动。

这使得凸轮能够将动力传递给其他部件，实现机械装置的工作。

其次，凸轮还能够改变运动方向。

通过将凸轮与其他机械部件连接，如齿轮或连杆，可以改变运动的方向和速度。

这使得凸轮在不同机械系统中能够实现不同的功能，例如提供机械装置的正向和反向运动。

最后，凸轮还可以用于执行特定的运动模式。

通过调整凸轮的形状和轮缘的位置，可以实现不同的运动曲线和运动模式。

这为机械系统的设计师提供了更大的灵活性，以满足特定的工作要求。

总之，凸轮在机械原理中起着关键的作用。

它通过传输运动和改变运动方向，为不同机械系统的功能实现提供支持。

凸轮的设计和应用需要充分考虑机械装置的工作需求和运动特性，以确保凸轮的有效性和可靠性。

本文介绍凸轮设计的基本原则，包括凸轮外形的选择和凸轮参数的确定。

我们将讨论凸轮的轮廓曲线以及与其相关的几何特征。

此外，我们还将介绍凸轮的运动学和动力学分析，以及对凸轮进行性能评估和优化的方法。

本文以一个具体案例为例，详细介绍凸轮设计的过程。

通过该案例研究，读者可以了解凸轮设计的步骤和方法，以及可能遇到的问题和解决方案。

机械原理大作业二凸轮(完整版) 20

Harbin Institute of Technology机械原理大作业二作业名称：凸轮机构设计设计题目： 20 院系：机电工程学院班级：设计者：学号：指导教师：**设计时间： 2014年5月哈尔滨工业大学一、设计题目如图1所示直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表1。

表1 凸轮机构参数升程/h mm 升程运动角 0/ϕ 升程运动规律升程许用压力角[]/α 回程运动角 0/ϕ'回程运动规律回城许用压力角[]/α'远休止角/s ϕ 近休止角/s ϕ' 110 120 正弦加速度 3590 正弦加速度 65 50 100二、运动方程式及运动线图本实验假设凸轮逆时针旋转。

1.确定凸轮机构推杆升程、回程运动方程（ϕ为凸轮转角，ω为凸轮角速度）。

推程(余弦加速度)（203ϕπ≤≤）：图1远休止段：当21738πϕπ≤≤时，110s h==，0v=，0a=回程(正弦加速度)（171389πϕπ≤≤）：近休止段：当1329πϕπ≤≤时，0s=，0v=，0a=2.绘制推杆位移、速度、加速度线图图2三、绘制凸轮机构的ds s d ϕ-线图，并由此确定凸轮的基圆半径和偏距图3图4如图3、图4所示，在ds d ϕ轴正侧（对应于推程），以tan(90[])α-为斜率做ds s d ϕ-曲线的切线1L ，在ds d ϕ轴负侧（对应于回程），以tan(90[])α'+为斜率做ds s d ϕ-曲线的切线2L ，再过点(0,0)O 做斜率为tan(90[])α+的直线3L ，则直线1L 、2L 、3L 与s 轴的夹角分别为[]α、[]α'、[]α。

显然，1L 、2L 、3L 三条直线下方的公共部分即为满足推程压力角不超过[]α和回程压力角不超过[]α'时，凸轮回转中心的可取区域。

记直线1L 与2L 的交点为12P ，直线1L 与3L 的交点为13P ，则最小基圆半径013r OP ==45.79mm ，对应的偏距e =26.27mm （点13P 到s 轴的距离），2200s r e =-=37.51mm 。

机械原理大作业凸轮结构设计

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 ６0 50２、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/6３、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/6S(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elseｉｆt（m)＜=7*pｉ/6Ｓ(m）=h;v（m)=0;a(m)=０；% 求远休止位移，速度，加速度elｓｅif ｔ(ｍ)<=31*pi/１8T(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elｓｅＳ（m)=0;v(m)=0;a(m)=０;% 求近休止位移，速度,加速度endend推杆位移图推杆速度图推杆加速度图4、确定凸轮基圆半径与偏距在凸轮机构得ds/dφ-s线图里再作斜直线Ｄt dｔ与升程得［ｄs/dφ-s(φ)］曲线相切并使与纵坐标夹角为升程许用压力角[α],则D t d t线得右下方为选择凸轮轴心得许用区。

机械原理大作业凸轮设计(1)(1)

目录一、题目及原始数据 (2)二、推杆运动规律及凸轮廓线方程 (4)三、计算程序 (5)四、计算结果及分析 (12)五、凸轮机构图 (12)六、体会及建议 (15)七、参考书 (15)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表1 凸轮结构的推杆运动规律直动推杆组题号推程运动规律回程运动规律10-A 等加速等减速运动五次多项式运动表2 凸轮结构的推杆在近休、推程、远休及回程段的凸轮转角题号近休凸轮转角推程凸轮转角远休凸轮转角回程凸轮转角10-A 0°~60°60°~180°180°~270°270°~360°表3 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R r/mm推杆行程h/mm许用压力角许用最小曲率半径[ρamin][α1] [α2]10-A 15 +5 10 28 30 70 0.3r r（1）打印出原始数据；（2）打印出理论轮廓和实际轮廓的坐标值；（3）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；（4）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；（5）打印最后所确定的凸轮的基圆半径。

计算点数：100πδ0δ二、推杆运动规律及凸轮廓线方程1、推杆运动规律（1）近休阶段：0°≤δ< 60°=s0/=δd ds 0/22=δd s d（2）推程阶段：60°≤δ< 180° 等加速段运动方程 s=2h（3）远休阶段：210°≤δ< 280°30==h s 0/=δd ds/22=δd s d（4）回程阶段：280°≤δ< 360° 2、凸轮廓线方程(1)理论廓线方程2200er s -=δδcos sin )(0e s s x ++= δδsin cos )(0e s s y -+=(2)工作廓线方程 x′=θcos rrx -y′=θsin rry -三、计算程序#include<stdio.h> #include<math.h> void main(){//freopen("xxx.txt","w",stdout); doubler0,dr,rr,h,e,q1,q2,q3,q4,a,a11,a22,Q,pi,pa,paa,QQ,A1,A2,B1,B2,C1,C2; /*定义变量*/double xz[90],yz[90],sz[90],x1z[90],y1z[90],Q1,Q2;doubles0,s,x,y,y1,x1,dx,dxx,dy,dyy,ds,dss,sino,coso,p;int N,i,j;r0=22;e=14;h=35;rr=18;q1=30;q2=180;q3=70;q4=80;a11=35 ;a22=65;dr=1;pi=3.141592653;pa=6.3; /*给已知量赋值*/ N=90;A1=0;B1=0;C1=1000;for(; ;){Q=0;C1=1000;QQ=180/pi;r0=r0+dr;s0=sqrt(r0*r0-e*e);for(i=1,j=0;i<=N;i++,j++){if(Q<30){ /*近休阶段*/s=0;ds=0;dss=0;a=atan(e/sqrt(r0*r0-e*e)); /*求压力角*/if(a>a11/QQ){break;}else{if(a>A1)A1=a;A2=Q;}}elseif(Q>=30&&Q<210){ /*推程阶段*/ Q1=Q-30;s=h*(1-cos(pi*Q1/q2))/2;ds=pi*h*sin(pi*Q1/q2)/(2*q2);dss=pi*pi*h*cos(pi*Q1/q2)/(2*q2*q2);a=atan(fabs(ds-e)/(sqrt(r0*r0-e*e)+s));if(a>a11/QQ){break;}else{ /*远休阶段*/if(a>A1)A1=a;A2=Q;}}else if(Q>=210&&Q<280){s=35;ds=0;dss=0;a=atan(fabs(ds-e)/(sqrt(r0*r0-e*e)+s));if(a>a22/QQ){break;}else{if(a>B1)B1=a;B2=Q;}}elseif(Q>=280&&Q<360){ /*回程阶段*/Q2=Q-280;s=h*(1-(Q2/q4)+sin(2*pi*Q2/q4)/(2*pi));ds=h*(cos(2*pi*Q2/q4)-1)/q4; dss=-2*pi*h*sin(2*pi*Q2/q4)/(q4*q4);a=atan(fabs(ds-e)/(sqrt(r0*r0-e*e)+s));if(a>a22/QQ){break;}else{if(a>B1)B1=a;B2=Q;}}dx=(ds-e)*sin(Q/QQ)+(s0+s)*cos(Q/QQ);dy=(ds-e)*cos(Q/QQ)-(s0+s)*sin(Q/QQ);dxx=dss*sin(Q/QQ)+(ds-e)*cos(Q/QQ)+ds*cos(Q/QQ)-(s0+s)* sin(Q/QQ);dyy=dss*cos(Q/QQ)-(ds-e)*sin(Q/QQ)-ds*sin(Q/QQ)-(s0+s)* cos(Q/QQ);sino=dx/(sqrt(dx*dx+dy*dy));coso=-dy/(sqrt(dx*dx+dy*dy));x=(s0+s)*sin(Q/QQ)+e*cos(Q/QQ);y=(s0+s)*cos(Q/QQ)-e*sin(Q/QQ);x1=x-rr*coso;y1=y-rr*sino;sz[j]=s;yz[j]=y;xz[j]=x;x1z[j]=x1;y1z[j]=y1;p=pow(dx*dx+dy*dy,1.5)/(dx*dyy-dy*dxx); /*求理论轮廓曲率半径*/if(p<0){paa=(fabs(p)-rr);if(paa<pa){break;}else{if(paa<C1)C1=paa;C2=Q;}}Q=Q+4;}if(i==91){break;}}for(j=0;j<90;j++){printf("第%d组数据 ",j+1); /*输出数据*/printf("s=%f ",sz[j]);printf("x=%f ,y=%f ;",xz[j],yz[j]);printf("x1=%f ,y1=%f\n",x1z[j],y1z[j]);}printf("r0=%f\n",r0);printf("推程最大压力角(弧度)=%f,相应凸轮转角=%f\n",A1,A2-4);printf("回程最大压力角(弧度)=%f,相应凸轮转角=%f\n",B1,B2-4);printf("最小曲率半径=%f,相应凸轮转角=%f\n",C1,C2-4);}四、计算结果及分析五、凸轮机构图Matlab绘图x=[14.000000 15.410715 16.746350 18.000399 19.166752 20.239726 21.214094 22.085109 22.854177 23.556980 24.209136 24.819841 25.396590 25.944936 26.468300 26.967836 27.442352 27.888294 28.299787 28.668732 28.984970 29.236490 29.409692 29.489697 29.460687 29.306288 29.009969 28.555457 27.927166 27.110613 26.092836 24.862782 23.411678 21.733355 19.824539 17.685091 15.318189 12.730454 9.932014 6.936504 3.760995 0.425869-3.045381 -6.626403 -10.288302 -14.000000 -17.728645 -21.440063-25.099229 -28.670776 -32.119500 -35.410884 -38.511609 -41.395702-44.073115 -46.535808 -48.771783 -50.770147 -52.521164 -54.016303-55.248280 -56.211093 -56.900051 -57.311798 -57.444328 -57.296994-56.870516 -56.166970 -55.189784 -53.943719 -52.434845 -50.642721-48.444586 -45.721768 -42.406762 -38.494686 -34.046072 -29.180734-24.063677 -18.885153 -13.837781 -9.093986 -4.786983 -0.997898 2.249248 4.984188 7.279382 9.233165 10.949732 14.000000];y=[20.712315 19.685270 18.562321 17.348938 16.051032 14.674928 13.227328 11.715287 10.155210 8.605179 7.071191 5.547906 4.028334 2.5041510.966043 -0.595920 -2.191898 -3.831884 -5.525313 -7.280673 -9.105140 -11.004237 -12.981525 -15.038337 -17.173559 -19.383462 -21.661588-23.998702 -26.382794 -28.799157 -31.230513 -33.657210 -36.057462-38.407658 -40.682702 -42.856404 -44.901901 -46.792104 -48.500165-49.999950 -51.266511 -52.276556 -53.008891 -53.444842 -53.568639-53.367760 -52.833222 -51.959822 -50.746310 -49.195504 -47.314339-45.113841 -42.609040 -39.827853 -36.843216 -33.679083 -30.350869-26.874788 -23.267776 -19.547405 -15.731802 -11.839555 -7.889627-3.901261 0.106111 4.112966 8.099784 12.047140 15.935803 19.746829 23.461650 27.055239 30.461071 33.572280 36.259587 38.390725 39.851417 40.564743 40.505890 39.709940 38.271358 36.335020 34.079893 31.697536 29.368412 27.239317 25.405150 23.897652 22.682758 20.712315];x1=[3.920000 4.315000 4.688978 5.040112 5.366690 5.667123 5.939946 6.183831 6.407565 6.656245 6.939957 7.262933 7.627623 8.034738 8.483268 8.970511 9.492073 10.041892 10.612251 11.193822 11.775737 12.345689 12.890081 13.394214 13.842522 14.218843 14.506733 14.689800 14.752070 14.678354 14.454625 14.068384 13.509012 12.768088 11.839684 10.720610 9.410609 7.912503 6.232279 4.379110 2.365319 0.206274 -2.079773-4.471913 -6.946854 -9.479256 -12.042104 -14.607122 -17.145218-19.626947 -22.022998 -24.304672 -26.444369 -28.424511 -30.262966-31.953983 -33.489324 -34.861508 -36.063850 -37.090493 -37.936434-38.597553 -39.070629 -39.353357 -39.444359 -39.343192 -39.050348-38.567256 -37.896268 -37.040653 -36.004579 -34.769401 -33.220147-31.245851 -28.787411 -25.848578 -22.498389 -18.864538 -15.118342-11.453008 -8.057698 -5.090569 -2.654686 -0.781762 0.570733 1.505255 2.154694 2.647497 3.079986 3.920000];y1=[5.799448 5.511876 5.197450 4.857703 4.494289 4.108980 3.703652 3.280280 2.840231 2.411219 1.994237 1.578653 1.153648 0.708380 0.232122 -0.285610 -0.854923 -1.485412 -2.185991 -2.964711 -3.828560 -4.783237 -5.832928 -6.980083 -8.225211 -9.566690 -11.000625 -12.520742 -14.118339 -15.782286 -17.499088 -19.253010 -21.026255 -22.799200 -24.550682-26.258332 -27.898945 -29.448882 -30.884491 -32.182550 -33.320701-34.277896 -35.034810 -35.574247 -35.881505 -35.944704 -35.755071-35.307167 -34.599059 -33.632433 -32.412639 -30.948670 -29.253078-27.347942 -25.298530 -23.125866 -20.840535 -18.453672 -15.976904-13.422298 -10.802300 -8.129674 -5.417441 -2.678815 0.072862 2.824184 5.561746 8.272213 10.942378 13.559233 16.110028 18.567736 20.858131 22.874250 24.490421 25.581511 26.043773 25.814282 24.885999 23.315941 21.224639 18.785871 16.206636 13.698834 11.446845 9.578710 8.150077 7.145668 6.494271 5.799448];plot(x,y,x1,y1,'r')六、体会及建议这次作业让我们收获良多，尽管编出程序后的不断调试henkun难，消耗了大量时间来纠正错误。

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回程回程许用许用远休近休升程运升程运运回程运压力压力止角止角（mm）动角动规律动角动规律角角（）（）（）（）（）（）14090等加速等4080正弦7050140减速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：1120s22回程阶段：v22401222402a1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2s1120(2)21402v2240 1 (2)222402a1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2(97)sin(97)s140[1422]23151[1cos(97)]v22(0)4()422835 12 sin(97)711a222⋯⋯⋯⋯⋯ ()99【 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dss 线图 di1=(0:0.01:(1/4)*pi);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【4】确定凸轮基圆半径和偏距d ssd线图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 ，s0200mm【 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);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 i5s0 = 200;e = 20;s1=280*(((2/pi)*i1).^2);t1 = (s1 + s0)*cos(i1)-e*sin(i1);y1 = (s0 + s1)*sin(i1) - e*cos(i1);ti1=diff(t1,i1);tii1=diff(t1,i1,2);yi1=diff(y1,i1);yii1=diff(y1,i1,2);for ii1=(0:0.01:(1/4)*pi);k1=subs(abs((ti1*yii1-tii1*yi1)/(ti1^2+yi1^2)^1.5),{i1},{ii1});v=[v,1/k1];ends2=140-1120.*(((pi/2)-i2).^2)/((pi).^2);t2= (s2 + s0)*cos(i2)-e*sin(i2);y2 = (s0 + s2)*sin(i2) - 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];ends3=140;t3 = (s3 + s0)*cos(i3)-e*sin(i3);y3 = (s0 + s3)*sin(i3) - e*cos(i3);ti3=diff(t3,i3);tii3=diff(t3,i3,2);yi3=diff(y3,i3);yii3=diff(y3,i3,2);for ii3=((1/2)*pi:0.01:(7/9)*pi);k3=subs(abs((ti3*yii3-tii3*yi3)/(ti3^2+yi3^2)^1.5),{i3},{ii3});v=[v,1/k3];ends4=140.*(1-((9.*i4-7*pi)/(4*pi))+sin(((9.*i4)-(7*pi))./2)/(2*pi)); t4 = (s4 + s0)*cos(i4)-e*sin(i4);y4 = (s0 + s4)*sin(i4) - 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];Ends5=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});v=[v,1/k5];endmin(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);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(i 1)-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)。

机械原理凸轮大作业程序、图与设计说明说

一、设计题目：27题如图所示直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见下表，据此设计该凸轮机构。

二、凸轮推杆升程、回程运动方程和位移、速度、加速度线图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。

1、对于凸轮的升程的运动方程如下所示：12[sin()]2s h ϕπϕφπφ=-12[1cos()]h v ωπϕφφ=- 21222sin()h a πωπϕφφ=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（°） 130 150正弦加速度30100余弦加速度6030802、对于凸轮的回程运动方程如下所示：01{1cos[()]}2s h s πϕφφφ=+-+1011sin[()]s h v πωπϕφφφφ=--+2210121cos[()]2s h a πωπϕφφφφ=--+3、推杆位移线图（横坐标凸轮转过角度，单位：°；纵坐标推杆位移，单位：mm ）4、推杆速度线图（横坐标图轮转过角度，单位°；纵坐标为推杆速度，单位mm/s)5、推杆加速度线图（横坐标为凸轮转过角度，单位：°；纵坐标为推杆加速度，单位：mm/s^2）三、凸轮机构的ds sd ϕ-线图，凸轮的基圆半径和偏距1、根据ds s d ϕ-线图得无偏心距时最小基圆半径0116r =。

具体作图过程见下页。

2、查阅相关文献，知直动从动件盘形凸轮最小基圆半径求解公式为：00022(arctan)tan tan h r πππφαφα=-经计算得：0116.7835r =四、滚子半径的确定及凸轮理论廓线和实际廓线的绘制查阅有关文献，得知在有偏置机构的凸轮最小基圆半径求解公式为最小基圆半径：02cos p r r α=其对应的偏心距：0tan 2r e α=计算得：67.55p r =；33.78e =。

机械原理第9章凸轮机构及其设计

第二十一页，编辑于星期日：十四点分。
②等减速推程段：
当δ =δ0/2 时，s = h /2，h/2 = C0＋C1δ0/2＋C2δ02/4 当δ = δ0 时，s = h ，v = 0，h = C0＋C1δ0＋C2δ02
0 = ωC1＋2ωC2δ ，C1=－2 C2δ0 C0=－h，C1= 4h/δ0, C2=－2h/δ02
如图所示，选取Oxy坐标系，B0 点为凸轮廓线起始点。当凸轮转过δ 角度时，推杆位移为s。此时滚子中心B点的坐标为
x (s0 s) sin e cos
y
(s0
s) cos
A7
C8 A6 C7
w
A8
-w
A9
C9 B8 B9 B7 r0
C10
B12100 ° B0
O
B1 a B2
C1 L C2φ1φ0
A10 A0
φ
Φ
o
2
1
2 3 456
180º
7 8 9 10
60º 120º
δ
(1)作出角位移线图；
(2)作初始位置；
A5
C6
B6 B1580°B4
C4
C5
φ3
φC23
A1
↓对心直动平底推杆盘形凸轮机构
↑偏置直动尖端推杆盘形凸轮机构
第十一页，编辑于星期日：十四点分。
↑尖端摆动凸轮机构
↓平底摆动凸轮机构
↑滚子摆动凸轮机构
第十二页，编辑于星期日：十四点分。
(4)按凸轮与从动件保持接触的方式分
力封闭型凸轮机构
利用推杆的重力、弹簧力或其他外力使推杆与凸轮保持接
触的
此外，还要考虑机构的冲击性能。

机械原理大作业2_凸轮机构设计

机械原理⼤作业2_凸轮机构设计1. 设计题⽬第32题：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/。

回程运动规律回城许⽤压⼒⾓/。

远休⽌⾓/。

近休⽌⾓/。

150120余弦加速度 35 90 正弦加速度65 55 952.运动⽅程式及运动线图本实验假设凸轮逆时针旋转。

（1）确定凸轮机构推杆升程、回程运动⽅程，并绘制推杆位移、速度、加速度线图。

（设定⾓速度为ω= 2π/3.）升程：（ 0 <φ< 2π/3）由公式：;v =πh ω/(2)sin(); a = /(2) cos().由此得：s = 75*(1 - cos(1.5*φ));v=0.225/2 * ω * sin(1.5 *φ); a = 0.675/4 *φ^2 .* cos(1.5*φ);回程：（ 35*π/36 <φ< 53*π/36）由公式 s = h[1 – T/ + 1/2πsin(2πT/)];v = - h ω/[1 –cos(2πT/)];a = -2πh sin(2πT/) ; T = φ–()得到s= 0.150*(53/18 - 2*φ/π + 1/(2*π)*sin (4*φ- 35* π/9)); v = -0.300/π * ω* (1 - cos(4*φ- 35*π/9)); a = -1.200 *φ^2/π*sin(4*φ- 35*π/9);由上述公式通过编程得到位移、速度、加速度曲线如下：（编程见附录）1. 凸轮机构的sd ds-?线图及基圆半径和偏距的确定2.凸轮机构的s d ds-?线图如下图所⽰（代码详见附录）：确定凸轮基圆半径与偏距：见下页：基圆半径为r 0 = 142mm ，偏距e = 20mm 。

3. 滚⼦半径的确定及凸轮理论廓线和实际廓线的绘制得到的理论轮廓曲线为：求其最⼩曲率半径 = 90.0051= 10mm。

这⾥取半径为 rr程序代码见附录3.凸轮轮廓绘制得到的外包络轮廓，得到图线为：得到的内包络线图为：这⾥取内包络线图。

机械原理凸轮机构含其设计

第六讲凸轮机构及其设计（一）凸机构的用和分一、凸机构1．成：凸，推杆，机架。

2．点：只要合适地出凸的廓曲，就可以使推杆获取各种期的运律，而且机构凑。

缺点：凸廓与推杆之点、接触，易磨，所以凸机构多用在力不大的合。

二、凸机构的分1．按凸的形状分：形凸柱凸2．按推杆的形状分尖推杆：构，能与复的凸廓保持接触，任意期运。

易遭磨，只适用于作用力不大和速度低的合子推杆：摩擦力小，承力大，可用于大的力。

不能够与凹槽的凸廓保持接触。

平底推杆：不考摩擦，凸推杆的作用力与从件平底垂直，受力平；易形成油膜，滑好；效率高。

不能够与凹槽的凸廓保持接触。

3．按从件的运形式分（1）往来直运：直推杆，又有心和独爱式两种。

（ 2）往来运：推杆，也有心和独爱式两种。

4．依照凸与推杆接触方法不同样分：（1）力封的凸机构：通其他外力（如重力，性力）使推杆始与凸保持接触，（ 2）几何形状封的凸机构：利用凸或推杆的特别几何构使凸与推杆始保持接触。

①等凸机构②等径凸机构③共凸（二）推杆的运动规律一、基本名：以凸的回心O 心，以凸的最小半径r0半径所作的称凸的基，r 0称基半径。

推程：当凸以角速度，推杆被推到距凸中心最的地址的程称推程。

推杆上升的最大距离称推杆的行程，相的凸角称推程运角。

回程：推杆由最位置回到初步地址的程称回程，的凸角称回程运角。

休止：推杆于静止不的段。

推杆在最静止不，的凸角称休止角；推杆在近来静止不，的凸角称近休止角二、推杆常用的运律1．性冲：推杆在运开始和止，速度突，加速度在理大将出瞬的无大，致使推杆生特别大的性力，所以使凸碰到极大冲，种冲叫性冲。

2.柔性冲：加速度有突，所以推杆的性力也将有突，不一突有限，所以引起有限冲，叫柔性冲。

3.掌握等速运律和等加速等减速运律的推程的速度、位移、加速度的方程：推杆运律——推杆在推程或回程，其位移s、速度 v 和加速度 a 随t 化的律。

3.1 多式运律：一般表示：s = C0+ C1δ+ C2δ2+⋯ + C nδn（ 1）一次多式运律（等速运律）δδν推程：s=hδ/ δ0v = hω/δ0δa =0δ/ωh＋∞δ－∞图7-7回程： s=h(1- δ / δˊ )v=- hδ ˊ0ω/图示为其推程运动线图。

哈工大机械原理大作业2凸轮机构设计

机械原理大作业（二）作业名称：凸轮机构设计设计题目：23题院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时刻：哈尔滨工业大学机械设计1.运动分析题目：设计直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见下表2.确信凸轮机构推杆升程、回程运动方程（设定角速度为ω=10 rad/s）升程：0°< Φ < 120°由公式可得：s=60-60*cos(3*Φ/2)；v=90*ω*sin(3*Φ/2)；a=135*ω2 *cos(3*Φ/2)；远停止：120°< Φ < 200°由公式可得：s=120；v=0；a=0；回程：200°< Φ < 290°由公式可得：s=h[1-(10T23-15T24+6T25)]v=(-30hω1/Φ0')T22(1–2T2+T22)a=(-60hω12/Φ0'2)T2(1–3T2+2T22)式中：T2=(Φ-Φ0-Φs)/ Φ0'近停止： 290°< Φ < 360°由公式可得：s=0；v=0；a=0；3.绘制推杆位移、速度、加速度线图(设ω=10rad/s）1) 推拉位移曲线代码：%推杆位移曲线;x=0:(pi/1000):(2*pi/3);s1=60-60*cos(1.5*x);y=(2*pi/3):(pi/1000):(10*pi/9);s2=120;z=(10*pi/9):(pi/1000):(29*pi/18);T2=(z-10*pi/9)*2/pi;s3=120*(1-(10*T2.^3-15*T2.^4+6*T2.^5));m=(29*pi/18):(pi/1000):(2*pi);s4=0;plot(x,s1,'b',y,s2,'b',z,s3,'b',m,s4,'b'); xlabel('角度(rad)');ylabel('行程(mm)');title('推杆位移曲线');grid;2）推杆速度曲线代码：%推杆速度曲线;w=10;x=0:(pi/1000):(2*pi/3);v1=90*w*sin(1.5*x);y=(2*pi/3):(pi/1000):(10*pi/9);v2=0;z=(10*pi/9):(pi/1000):(29*pi/18);T2=(z-10*pi/9)*2/pi;v3=(-30*120*w/(pi/2))*T2.^2.*(1-2*T2.^2+T2.^2); % v3=-120*w*sin(2*z-20*pi/9);m=(29*pi/18):(pi/1000):(2*pi);v4=0;plot(x,v1,'r',y,v2,'r',z,v3,'r',m,v4,'r'); xlabel('角度(rad)');ylabel('速度(mm/s)');title('推杆速度曲线(w=10rad/s)');grid;3）凸轮推杆加速度曲线代码：%凸轮推杆加速度曲线;w=10;x=0:(pi/1000):(2*pi/3);a1=135*w^2*cos(3*x/2);y=(2*pi/3):(pi/1000):(10*pi/9);a2=0;z=(10*pi/9):(pi/1000):(29*pi/18);T2=(z-10*pi/9)*2/pi;a3=(-60*120*w^2/(pi/2)^2)*T2.*(1-3*T2.^2+2*T2.^2); m=(29*pi/18):(pi/1000):(2*pi);a4=0;plot(x,a1,'m',y,a2,'m',z,a3,'m',m,a4,'m');xlabel('角度(rad)');ylabel('加速度(mm/s^2)');title('凸轮推杆加速度曲线(w=10rad/s)');grid;4）绘制凸轮机构的dd/dd−d线图，并依次确信凸轮的基圆半径和偏距代码：%dd/dd−d线图，确信e，s0;x=0:(pi/1000):(2*pi/3);s1=60-60*cos(1.5*x);ns1=90*sin(1.5*x);y=(2*pi/3):(pi/1000):(10*pi/9);s2=120;ns2=0;z=(10*pi/9):(pi/1000):(29*pi/18);T2=(z-10*pi/9)*2/pi;s3n=120*(1-(10*T2.^3-15*T2.^4+6*T2.^5));ns3=-120*10*3*T2.^2+120*15*4*T2.^3-120*6*5*T2.^4 ;m=(29*pi/18):(pi/1000):(2*pi);s4=0;ns4=0;x1=0:pi/36000:pi/2;s1n=60-60*cos(1.5*x1);v1=90*sin(1.5*x1);m1=diff(s1n);%求切线1n1=diff(v1);z=m1./n1;for i=1:length(z);if abs(z(i)+tan(-55*pi/180))<0.001;breakendendb11=s1n(i)-z(i)*v1(i);x1=-300:200;y01=z(i)*x1+b11;%切线1k1=z(i);plot(x1,y01)x3=10*pi/9:pi/36000:14*pi/9;%求切线2s3n=120*(1-(10*T2.^3-15*T2.^4+6*T2.^5));v3=-120*10*3*T2.^2+120*15*4*T2.^3-120*6*5*T2.^4 ;m3=diff(s3n);n3=diff(v3);p=m3./n3;for o=1:length(p);if abs(p(o)-tan(-25*pi/180))<0.01;breakendendo;b33=s3n(o)-p(o)*v3(o);x3=-300:700;y03=p(o)*x3+b33;%切线2plot(x3,y03);sym uv[u,v]=solve('u= 1.4281*v-81.7665','u=-0.4663*v-59.6715');%v=11.66332347972972972972972972973 x%u=-65.110107738597972972972972972973 yplot(ns1,s1,'m',ns2,s2,'b',ns3,s3n,'b',ns4,s4,'b',x1,y01,'g',x3,y03,'g',v,u,'*'); xlabel('ds/d¦µ');ylabel('S');axis([-300,200,-300,300]);title('s0,e 的确信');grid;确信凸轮基圆半径与偏距：偏距e=90mm，d020mm；基圆半径为d0=150mm。

机械原理大作业凸轮机构有关公式

机械原理大作业凸轮机构有关公式凸轮机构是机械传动中常见的一种机构，具有转动曲线的特点，可以将驱动轴的转动运动通过凸轮的滚动轮廓来实现对从动件的相应动作控制。

在凸轮机构的设计和分析中，有一些与凸轮曲线有关的公式是十分重要的。

一、凸轮曲线方程凸轮曲线是指凸轮的滚动轮廓，可以通过数学方法来表示。

常见的凸轮曲线方程有圆弧、椭圆、正弦曲线等。

其中，最常用的是圆弧和直线的组合，这种凸轮曲线被称为简谐凸轮曲线。

简谐凸轮曲线方程可以表示为：y = r (1 - cos(θ - θ0))其中，r为凸轮半径，θ为凸轮角度，θ0为凸轮曲线的初相位差。

凸轮在其中一角度θ的位置的坐标可以通过此公式计算得出。

二、凸轮曲线的导数和导数变化率在凸轮机构的设计和分析中，对凸轮曲线的导数和导数变化率也有相当重要的影响。

凸轮的导数表示了凸轮曲线的斜率，而导数的变化率表示了凸轮曲线的曲率。

凸轮曲线的导数可以表示为：dy/dθ = r sin(θ - θ0)凸轮曲线的导数变化率可以表示为：d²y/dθ² = r cos(θ - θ0)通过对凸轮的导数和导数变化率的计算和分析，可以确定从动件的运动状态和速度变化情况，进而进行凸轮机构的设计和优化。

三、凸轮压力和压力角在凸轮机构中，凸轮和从动件之间存在着压力作用。

对于凸轮的任何一个位置，凸轮所施加的压力可以通过力的分解计算得出，并且可以利用凸轮的转角来表示。

凸轮的压力可以表示为：F = P * r * cos(θ - θ0)其中，P为压力系数，r为凸轮半径，θ为凸轮角度，θ0为凸轮曲线的初相位差。

凸轮的压力角可以表示为：φ = atan(dy/dθ)其中，dy/dθ为凸轮曲线的导数。

凸轮的压力角可以用来描述凸轮的主动件施加力的方向和作用范围，对凸轮机构的设计和分析具有指导意义。

以上是凸轮机构常见的几个重要的公式，通过这些公式可以计算和分析凸轮机构的运动学和动力学性能，为凸轮机构的设计和优化提供指导。

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. 使学生了解凸轮机构的分类、工作原理和应用。

2. 培养学生掌握凸轮机构的设计方法和步骤。

3. 提高学生分析问题和解决问题的能力。

二、教学内容1. 凸轮机构的分类及工作原理凸轮机构的分类凸轮的工作原理凸轮机构的应用2. 凸轮的轮廓曲线设计凸轮轮廓曲线的基本原理常用凸轮轮廓曲线的特点及应用凸轮轮廓曲线的设计方法3. 凸轮的压力角和基圆半径的选择压力角的定义及作用基圆半径的计算方法压力角和基圆半径的选择原则4. 凸轮机构的设计步骤确定凸轮的类型和参数选择合适的轮廓曲线计算压力角和基圆半径校核凸轮的强度和运动性能5. 凸轮机构的设计实例实例分析设计过程演示结果讨论和评价三、教学方法1. 采用讲授法，讲解凸轮机构的基本概念、设计方法和步骤。

2. 利用多媒体演示凸轮机构的工作原理和设计过程。

3. 引导学生进行实例分析，培养学生的实际设计能力。

4. 开展课堂讨论，提高学生的思考和表达能力。

四、教学环境1. 教室环境：宽敞、明亮，配备多媒体教学设备。

2. 教学材料：教案、PPT、参考书籍、设计实例。

五、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和讨论情况，评价学生的积极性。

2. 作业完成情况：检查学生提交的凸轮机构设计作业，评价学生的理解和应用能力。

3. 期末考试：设置有关凸轮机构设计的题目，评价学生对课程知识的掌握程度。

六、教学活动1. 课堂讲解：讲解凸轮机构的基本概念、分类、工作原理和应用。

2. PPT演示：通过PPT展示凸轮机构的工作原理和设计过程。

3. 实例分析：分析典型凸轮机构设计实例，引导学生掌握设计方法和步骤。

4. 小组讨论：分组讨论凸轮机构设计中的问题，培养学生的团队协作能力。

5. 作业布置：布置凸轮机构设计相关作业，巩固所学知识。

七、教学资源1. PPT：制作精美的凸轮机构教学PPT，展示图片、图表和实例。

2. 参考书籍：提供有关凸轮机构设计和应用的参考书籍，方便学生查阅。

机械原理大作业凸轮设计

机械原理大作业凸轮设计1. 引言凸轮是一种通过凸起部分的形状变化驱动其他机械部件的旋转元件。

在机械系统中，凸轮被广泛应用于各种传动装置和运动控制系统。

本文档将讨论凸轮的设计原理和方法，并以一个具体的案例进行说明。

2. 凸轮设计原理2.1 凸轮的基本概念凸轮由凸起部分和基座两部分组成。

其中，凸起部分通常称为凸轮型面，它的形状决定了凸轮所能产生的运动规律。

基座是凸轮的固定部分，通常与主轴连接，使凸轮能够旋转。

2.2 凸轮设计的基本要求凸轮设计的目标是实现所需的运动规律。

在设计一个凸轮时，需要考虑以下几个方面：•运动规律：根据具体需求确定凸轮的运动规律，如线性运动、往复运动、旋转运动等。

•周期性：确定凸轮的运动周期，即凸轮的一次完整运动所需的时间。

•加减速：确定凸轮的运动加速和减速过程，以实现平滑的运动过渡。

•载荷和寿命：考虑凸轮所承受的载荷和使用寿命要求，选择适当的材料和结构。

2.3 凸轮设计的方法凸轮设计可以采用基于经验的方法或基于计算机辅助设计（CAD）的方法。

基于经验的方法通常适用于简单的凸轮系统，而复杂的凸轮系统通常需要借助CAD 软件进行设计和分析。

凸轮设计的关键步骤包括：•确定凸轮的运动规律和周期。

•根据凸轮的运动规律计算凸轮型面的形状。

•通过CAD软件创建凸轮的三维模型。

•进行凸轮的运动仿真和动态分析。

•对凸轮进行优化设计，以满足运动要求和结构要求。

3. 案例分析：凸轮驱动往复运动机构3.1 问题描述设计一个凸轮驱动的往复运动机构，要求满足以下条件：•机构的往复运动幅度为20mm。

•机构的往复运动频率为10Hz。

•机构的驱动电机转速为1000rpm。

•机构的凸轮型面应满足正弦形状。

3.2 设计步骤1.确定凸轮的运动规律和周期。

根据往复运动要求，选择正弦运动作为凸轮的运动规律，运动周期为0.1s。

2.计算凸轮型面的形状。

根据凸轮的运动规律和运动周期，计算凸轮型面的形状参数。

3.创建凸轮的三维模型。

机械原理大作业-凸轮机构

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ϕ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、流程框图图2三、运用VC编程#include<stdio.h>#include<math.h>#define pi 3.141592654 //定义全局变量int main() //主函数{int i,j,k,l;double s; //定义位移量double v; //定义速度量double a; //定义加速度量double r; //定义弧度制角度量double d,o,m,t=40,x1,x2,y1,y2,d1,d2; //定义中间变量double p; //定义角度制角度量double w=1; //定义并角速度量赋值double R=50; //定义基圆半径double e=30; //定义偏距double n; //定义压力角double u; //定义曲率半径double Rr=17; //定义滚子半径并赋值double x,y,X,Y; //定义实际与理论廓线上点的坐标r=0;for(i=0;i<20;i++){s=20/pi*(4*r-sin(4*r));x=-(t+s)*sin(r)-e*cos(r);y=(t+s)*cos(r)-e*sin(r);d1=-(s+t)*cos(r)+e*sin(r);d2=-(s+t)*sin(r)-e*cos(r);X=x-Rr*d2/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);Y=y+Rr*d1/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);d=80/pi*(1-cos(4*r));v=80/pi*(1-cos(4*r));a=320/pi*sin(4*r);m=atan(fabs(d-e)/(s+t));n=180*m/pi;x1=(t+s)*cos(r)+v/w*sin(r)-e*sin(r);y1=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);x2=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)+a/(w*w)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);y2=-(t+s)*cos(r)-v/w*sin(r)+a/(w*w)*cos(r)-v/w*sin(r)+e*sin(r);u=pow(x1*x1+y1*y1,1.5)/fabs(x1*y2-y1*x2);r=r+pi/40;p=180/pi*r;printf("%lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf\n", p,s,v,a,d,n,u,x,y,X,Y);}r=pi/2;for(j=0;j<5;j++){s=s;x=-(t+s)*sin(r)-e*cos(r);y=(t+s)*cos(r)-e*sin(r);d1=-(s+t)*cos(r)+e*sin(r);d2=-(s+t)*sin(r)-e*cos(r);X=x-Rr*d2/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);Y=y+Rr*d1/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);d=0;v=0;a=0;m=atan(fabs(d-e)/(s+t));n=180*m/pi;x1=(t+s)*cos(r)+v/w*sin(r)-e*sin(r);y1=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);x2=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)+a/(w*w)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);y2=-(t+s)*cos(r)-v/w*sin(r)+a/(w*w)*cos(r)-v/w*sin(r)+e*sin(r);u=pow(x1*x1+y1*y1,1.5)/fabs(x1*y2-y1*x2);r=r+pi/9;p=180/pi*r;printf("%lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf\n", p,s,v,a,d,n,u,x,y,X,Y);}r=(19*pi)/18;for(k=0;k<20;k++){o=(18*r-19*pi)/(5*pi);s=40*(1-35*pow(o,4)+84*pow(o,5)-70*pow(o,6)+20*pow(o,7));x=-(t+s)*sin(r)-e*cos(r);y=(t+s)*cos(r)-e*sin(r);d1=-(s+t)*cos(r)+e*sin(r);d2=-(s+t)*sin(r)-e*cos(r);X=x-Rr*d2/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);Y=y+Rr*d1/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);d=18*40/5/pi*(-35*4*pow(o,3)+84*5*pow(o,4)-70*6*pow(o,5)+20*7*pow(o,6));v=-80/pi*(140*pow(o,3)-420*pow(o,4)+420*pow(o,5)-140*pow(o,6));a=-160/pi*(420*pow(o,2)-1680*pow(o,3)+2100*pow(o,4)-840*pow(o,5));m=atan(fabs(d-e)/(s+t));n=180*m/pi;x1=(t+s)*cos(r)+v/w*sin(r)-e*sin(r);y1=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);x2=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)+a/(w*w)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);y2=-(t+s)*cos(r)-v/w*sin(r)+a/(w*w)*cos(r)-v/w*sin(r)+e*sin(r);u=pow(x1*x1+y1*y1,1.5)/fabs(x1*y2-y1*x2);r=r+pi/72;p=180/pi*r;printf("%lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf\n", p,s,v,a,d,n,u,x,y,X,Y);}r=(4*pi)/3;for(l=0;l<5;l++){s=s;x=-(t+s)*sin(r)-e*cos(r);y=(t+s)*cos(r)-e*sin(r);d1=-(s+t)*cos(r)+e*sin(r);d2=-(s+t)*sin(r)-e*cos(r);X=x-Rr*d2/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);Y=y+Rr*d1/pow(d1*d1+d2*d2,0.5);d=0;v=0;a=0;m=atan(fabs(d-e)/(s+t));n=180*m/pi;x1=(t+s)*cos(r)+v/w*sin(r)-e*sin(r);y1=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);x2=-(t+s)*sin(r)+v/w*cos(r)+a/(w*w)*sin(r)+v/w*cos(r)-e*cos(r);y2=-(t+s)*cos(r)-v/w*sin(r)+a/(w*w)*cos(r)-v/w*sin(r)+e*sin(r);u=pow(x1*x1+y1*y1,1.5)/fabs(x1*y2-y1*x2);r=r+2*pi/15;p=180/pi*r;printf("%lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf\n", p,s,v,a,d,n,u,x,y,X,Y);}return 0;}四、计算结果处理1.输出数据位移s、速度v、加速度a、类速度ds/dϕ、压力角α、曲率半径ρ（其中曲率半径缺失的数据为太大而不合题意的数据，已将其舍去）:表1凸轮轮廓：理论廓线坐标、实际廓线坐标：表22.根据输出数据做出图像：图2图3图4图5图6图7图8。

机械原理大作业(二)-凸轮机构设计

机械原理大作业（二）凸轮机构设计（题号：1—B）班级：05020402姓名：学号：时间：2006/12/4一、题目及原始数据：凸轮机构的推杆在近休,推程,远休及回程段的凸轮转角近休：0——45°推程：45°--210°远休：210°--260°回程：260°--360°偏置直动滚子推杆盘行凸轮机构已知参数基圆半径 r0=20mm偏距 e=+10mm滚子半径 r1=14mm推杆行程 h=30mm许用压力角α1=30°α2=75°许用最小曲率半径ρ=0.3*14mm二、推杆运动规律及凸轮轮廓曲线方程：推程： (等加速等减速运动)加速期：s=2hδ2/δ02减速期：S=h-2h(δ-δ0)2/δ02回程: (余弦加速度运动) s=h[1+cos(πδ/δ0＇)]/2 轮廓线方程:x=(s0+s)*sinδ+e*cosδ;y=(s0+s)*cosδ-e*sinδ;s0=sqrt(r*r-e*e);三、计算源程序:#include "stdio.h"#include "math.h"#define n 120#define pi 3.1415926#define a pi/180.0main (){ int r0,r1,h,e,i;doubleangle0,angle1,angle2,angle3,angle4,angle,angle01,angle02,angle03,angle1m,angle2m,angle3m,angle0 m1,angle0m2,rm,r3,r4,r,s,s0,m,m1;float r2,x11,y11,b;double x,x1,x2,y,y1,y2,t,t0,t1,t2;r0=20;r1=14;h=30;e=10;r4=10000;angle1=45*a;angle2=165*a;angle3=50*a;angle4=100*a;angle01=30*a;angle02=75*a;r=1;rm=4.2;angle0m1=-1000;angle0m2=-1000;b=3.1415926*2/n;fp=fopen("zf.txt","w");for (i=0;i<n;i++){s0=sqrt(r0*r0-e*e);angle=i*b;if (angle<=angle1){s=0;m=0;m1=0;}if((angle>angle1)&&(angle<(angle1+angle2/2))){s=2*h*(angle-angle1)*(angle-angle1)/(angle2*angle2);m=4*h*(angle-angle1)/(angle2*angle2);m1=4*h/(angle2*angle2);}elseif((angle<=angle1+angle2)&&(angle>=(angle1+angle2/2))){s=h-2*h*(angle-angle1-angle2)*(angle-angle1-angle2)/(angle2*angle2);m=4*h*(angle-angle1-angle2)/(angle2*angle2);m1=-4*h/(angle2*angle2); }if (angle>(angle1+angle2)&&angle<=(angle1+angle2+angle3)){s=h;m=0;m1=0;}if (angle>(angle1+angle2+angle3)&&angle<=(angle1+angle2+angle3+angle4)){s=h*(1+cos(3.1415926*(angle-angle1-angle2-angle3)/angle4))/2;m=h*(1-3.1415926/angle4*sin(3.1415926*(angle-angle1-angle2-angle3)/angle4))/2;m1=h*(1-3.1415926/angle4*3.1415926/angle4*cos(3.1415926*(angle-angle1-angle2-angle3)/angle4)) /2;}x=(s0+s)*sin(angle)+e*cos(angle);y=(s0+s)*cos(angle)-e*sin(angle);x1=(m-e)*sin(angle)+(s0+s)*cos(angle);y1=(m-e)*cos(angle)-(s0+s)*sin(angle);x11=(m1-s0-s)*sin(angle)+(2*m-e)*cos(angle);y11=(m1-s0-s)*cos(angle)-(m1+m-e)*sin(angle);t0=sqrt(x1*x1+y1*y1);t1=x1/t0;t2=-y1/t0;x2=x-r1*t2;y2=y-r1*t1;fprintf(fp,"X=%8f,Y=%8f,X'=%8f,Y'=%8f\r\n", x,y,x2,y2,angle);angle0=atan(fabs((m-e))/(s0+s));if(angle>(angle1+angle2+angle3)&&angle<=(angle1+angle2+angle3+angle4)) if(angle0>angle02){r0=r0+r;i=0;continue;}else{ if(angle0>angle0m2){angle0m2=angle0;angle2m=angle; }}elseif(angle0>angle01){r0=r0+r;i=0;continue;}else{ if(angle0>angle0m1){angle0m1=angle0;angle1m=angle; }}t=sqrt(x1*x1+y1*y1);r2=(x1*x1+y1*y1)*t/(x1*y11-x11*y1);if(r2>0) continue;elseif(-r2-r1>=rm){r3=-r2;if(r3<r4){r4=r3;angle3m=angle;}}else {r0=r0+r;i=0;continue;}}fprintf(fp,"angle0m1=%8f,angle1m=%8f,angle0m2=%8f,angle2m=%8f\r\n",angle0m1,angle1m,angle 0m2,angle2m );fprintf(fp,"r4=%8f,angle3m=%8f,r0=%d,\r\n",r4,angle3m ,r0);fclose(fp);}四、计算结果：X理:15.224368 Y理论：34.816930 X实：8.012825 Y实：18.324700 角度：0.034907X理:16.430187 Y理论：34.264398 X实：8.647467 Y实：18.033894 角度：0.069813X理:17.615988 Y理论：33.670120 X实：9.271573 Y实：17.721116 角度：0.104720X理:18.780327 Y理论：33.034820 X实：9.884383 Y实：17.386747 角度：0.139626X理:19.921785 Y理论：32.359272 X实：10.485150 Y实：17.031196 角度：0.174533X理:21.038972 Y理论：30.890773 X实：11.647645 Y实：16.258301 角度：0.244346X理:23.195117 Y理论：30.099611 X实：12.207956 Y实：15.841900 角度：0.279253X理:24.231448 Y理论：29.271777 X实：12.753394 Y实：15.406198 角度：0.314159X理:25.238257 Y理论：28.408280 X实：13.283293 Y实：14.951726 角度：0.349066X理:26.214317 Y理论：27.510172 X实：13.797009 Y实：14.479038 角度：0.383972X理:27.158439 Y理论：26.578547 X实：14.293915 Y实：13.988709 角度：0.418879X理:28.069473 Y理论：25.614540 X实：14.773407 Y实：13.481337 角度：0.453786X理:28.946309 Y理论：24.619326 X实：15.234899 Y实：12.957540 角度：0.488692X理:29.787877 Y理论：23.594117 X实：15.677894 Y实：12.417876 角度：0.523599X理:30.597738 Y理论：22.547499 X实：16.238226 Y实：11.693725 角度：0.558505X理:31.380498 Y理论：21.487419 X实：16.781649 Y实：10.957767 角度：0.593412X理:32.136687 Y理论：20.414132 X实：17.308378 Y实：10.210150 角度：0.628319X理:32.866804 Y理论：19.327822 X实：17.818601 Y实：9.451001 角度：0.663225X理:33.571317 Y理论：18.228604 X实：18.312475 Y实：8.680423 角度：0.698132X理:34.250653 Y理论：17.116533 X实：18.790127 Y实：7.898500 角度：0.733038X理:34.905199 Y理论：15.991601 X实：19.251651 Y实：7.105296 角度：0.767945X理:35.535294 Y理论：14.853745 X实：19.697110 Y实：6.300855 角度：0.802851X理:36.141226 Y理论：13.702849 X实：20.126535 Y实：5.485205 角度：0.837758X理:36.723230 Y理论：12.538747 X实：20.539923 Y实：4.658354 角度：0.872665X理:37.281479 Y理论：11.361229 X实：20.937237 Y实：3.820292 角度：0.907571X理:37.816091 Y理论：10.170047 X实：21.318405 Y实：2.970995 角度：0.942478X理:38.327115 Y理论：8.964915 X实：22.031842 Y实：1.238504 角度：1.012291X理:39.278267 Y理论：6.511511 X实：22.363791 Y实：0.355173 角度：1.047198X理:39.718153 Y理论：5.262536 X实：22.678949 Y实：-0.539666 角度：1.082104X理:40.133964 Y理论：3.998215 X实：22.977064 Y实：-1.446122 角度：1.117011X理:40.525395 Y理论：2.718161 X实：23.257841 Y实：-2.364318 角度：1.151917X理:40.892067 Y理论：1.421981 X实：23.520946 Y实：-3.294393 角度：1.186824 X理:41.233521 Y理论：0.109286 X实：23.766004 Y实：-4.236496 角度：1.221730X理:41.549225 Y理论：-1.220309 X实：23.992595 Y实：-5.190790 角度：1.256637 X理:41.838566 Y理论：-2.567176 X实：24.200257 Y实：-6.157445 角度：1.291544 X理:42.100855 Y理论：-3.931668 X实：24.388482 Y实：-7.136640 角度：1.326450 X理:42.335325 Y理论：-5.314117 X实：24.556716 Y实：-8.128557 角度：1.361357 X理:42.541133 Y理论：-6.714823 X实：24.704357 Y实：-9.133381 角度：1.396263 X理:42.717361 Y理论：-8.134052 X实：24.830754 Y实：-10.151294角度：1.431170 X理:42.863017 Y理论：-9.572031 X实：24.935204 Y实：-11.182474角度：1.466077 X理:42.977036 Y理论：-11.028939 X实：25.016957 Y实：-12.227089角度：1.500983 X理:43.058283 Y理论：-12.504905 X实：25.075207 Y实：-13.285293角度：1.535890 X理:43.105554 Y理论：-13.999999 X实：25.109100 Y实：-14.357222角度：1.570796 X理:43.117583 Y理论：-15.514232 X实：25.117724 Y实：-15.442991角度：1.605703 X理:43.093039 Y理论：-17.047545 X实：25.100120 Y实：-16.542684角度：1.640609 X理:43.030531 Y理论：-18.599806 X实：25.055273 Y实：-17.656355角度：1.675516 X理:42.928616 Y理论：-20.170809 X实：24.982117 Y实：-18.784019角度：1.710423 X理:42.785796 Y理论：-21.760262 X实：24.879535 Y实：-19.925647角度：1.745329 X理:42.600528 Y理论：-23.367789 X实：24.746359 Y实：-21.081163角度：1.780236 X理:42.371224 Y理论：-24.992923 X实：24.581374 Y实：-22.250433角度：1.815142 X理:42.096259 Y理论：-26.635099 X实：24.383318 Y实：-23.433268角度：1.850049 X理:41.773975 Y理论：-28.293658 X实：24.150885 Y实：-24.629410角度：1.884956 X理:41.402684 Y理论：-29.967833 X实：23.882726 Y实：-25.838535角度：1.919862 X理:40.980677 Y理论：-31.656754 X实：23.577457 Y实：-27.060242角度：1.954769 X理:40.506228 Y理论：-33.359442 X实：23.233655 Y实：-28.294048角度：1.989675 X理:39.977599 Y理论：-35.074804 X实：22.849868 Y实：-29.539388角度：2.024582 X理:39.393048 Y理论：-36.801635 X实：22.424617 Y实：-30.795607角度：2.059489 X理:38.750832 Y理论：-38.538610 X实：30.996081 Y实：-22.294723角度：2.094395 X理:38.034505 Y理论：-40.275093 X实：30.635951 Y实：-23.865906角度：2.129302 X理:37.229060 Y理论：-41.998368 X实：30.195071 Y实：-25.429633角度：2.164208 X理:36.334928 Y理论：-43.703821 X实：29.673680 Y实：-26.981747角度：2.199115 X理:35.352771 Y理论：-45.386865 X实：29.072232 Y实：-28.518112角度：2.234021 X理:34.283477 Y理论：-47.042954 X实：28.391390 Y实：-30.034623角度：2.268928 X理:33.128164 Y理论：-48.667589 X实：27.632027 Y实：-31.527214角度：2.303835 X理:31.888169 Y理论：-50.256336 X实：26.795224 Y实：-32.991867角度：2.338741 X理:30.565053 Y理论：-51.804829 X实：25.882264 Y实：-34.424625角度：2.373648 X理:29.160590 Y理论：-53.308787 X实：24.894633 Y实：-35.821603角度：2.408554 X理:27.676767 Y理论：-54.764018 X实：23.834010 Y实：-37.178990角度：2.443461X理:26.115775 Y理论：-56.166435 X实：22.702269 Y实：-38.493066角度：2.478368 X理:24.480008 Y理论：-57.512061 X实：21.501469 Y实：-39.760208角度：2.513274 X理:22.772056 Y理论：-58.797042 X实：20.233853 Y实：-40.976899角度：2.548181 X理:20.994696 Y理论：-60.017654 X实：18.901839 Y实：-42.139736角度：2.583087 X理:19.150889 Y理论：-61.170311 X实：17.508017 Y实：-43.245441角度：2.617994 X理:17.243771 Y理论：-62.251576 X实：16.055139 Y实：-44.290865角度：2.652900 X理:15.276645 Y理论：-63.258169 X实：14.546115 Y实：-45.272999角度：2.687807 X理:13.252975 Y理论：-64.186972 X实：12.984005 Y实：-46.188982角度：2.722714 X理:11.176377 Y理论：-65.035040 X实：11.372013 Y实：-47.036103角度：2.757620 X理:9.050611 Y理论：-65.799606 X实：9.713475 Y实：-47.811815 角度：2.792527 X理:6.879570 Y理论：-66.478087 X实：8.011857 Y实：-48.513735 角度：2.827433 X理:4.667275 Y理论：-67.068092 X实：6.270741 Y实：-49.139653 角度：2.862340 X理:2.417862 Y理论：-67.567427 X实：4.493819 Y实：-49.687538 角度：2.897247 X理:0.135574 Y理论：-67.974100 X实：2.684885 Y实：-50.155542 角度：2.932153 X理:-2.175249 Y理论：-68.286327 X实：0.847824 Y实：-50.542004 角度：2.967060 X理:-4.510181 Y理论：-68.502536 X实：-1.013396 Y实：-50.845455角度：3.001966 X理:-6.864718 Y理论：-68.621368 X实：-2.894735 Y实：-51.064624角度：3.036873 X理:-9.234291 Y理论：-68.641684 X实：-4.792090 Y实：-51.198438角度：3.071779 X理:-11.614274 Y理论：-68.562570 X实：-6.701303 Y实：-51.246026角度：3.106686 X理:-13.999998 Y理论：-68.383332 X实：-8.618173 Y实：-51.206722角度：3.141593 X理:-16.386759 Y理论：-68.103506 X实：-10.538466 Y实：-51.080066角度：3.176499 X理:-18.769828 Y理论：-67.722852 X实：-12.457925 Y实：-50.865809角度：3.211406 X理:-21.144466 Y理论：-67.241362 X实：-14.372278 Y实：-50.563908角度：3.246312 X理:-23.505932 Y理论：-66.659256 X实：-16.277251 Y实：-50.174531角度：3.281219 X理:-25.849493 Y理论：-65.976983 X实：-18.168578 Y实：-49.698054角度：3.316126 X理:-28.170439 Y理论：-65.195221 X实：-20.042008 Y实：-49.135065角度：3.351032 X理:-30.464088 Y理论：-64.314875 X实：-21.893321 Y实：-48.486359角度：3.385939 X理:-32.725805 Y理论：-63.337076 X实：-23.718330 Y实：-47.752936角度：3.420845 X理:-34.951002 Y理论：-62.263178 X实：-25.512901 Y实：-46.936005角度：3.455752 X理:-37.135160 Y理论：-61.094758 X实：-27.272952 Y实：-46.036974角度：3.490658 X理:-39.273831 Y理论：-59.833608 X实：-28.994473 Y实：-45.057452角度：3.525565 X理:-41.362653 Y理论：-58.481737 X实：-30.673528 Y实：-43.999244角度：3.560472 X理:-43.397357 Y理论：-57.041364 X实：-32.306269 Y实：-42.864349角度：3.595378 X理:-45.373781 Y理论：-55.514913 X实：-33.888943 Y实：-41.654952角度：3.630285 X理:-47.287876 Y理论：-53.905008 X实：-35.417601 Y实：-40.373690角度：3.665191 X理:-49.140327 Y理论：-52.221847 X实：-36.805047 Y实：-39.113039角度：3.700098 X理:-50.932908 Y理论：-50.475062 X实：-38.147651 Y实：-37.804734角度：3.735005X理:-52.663435 Y理论：-48.666781 X实：-39.443779 Y实：-36.450371角度：3.769911 X理:-54.329801 Y理论：-46.799207 X实：-40.691850 Y实：-35.051598角度：3.804818 X理:-55.929973 Y理论：-44.874616 X实：-41.890345 Y实：-33.610121角度：3.839724 X理:-57.462004 Y理论：-42.895352 X实：-43.037803 Y实：-32.127695角度：3.874631 X理:-58.924025 Y理论：-40.863826 X实：-44.132826 Y实：-30.606126角度：3.909537 X理:-60.314257 Y理论：-38.782514 X实：-45.174080 Y实：-29.047268角度：3.944444 X理:-61.631006 Y理论：-36.653952 X实：-46.160296 Y实：-27.453020角度：3.979351 X理:-62.872666 Y理论：-34.480732 X实：-47.090273 Y实：-25.825326角度：4.014257 X理:-64.037726 Y理论：-32.265503 X实：-47.962878 Y实：-24.166167角度：4.049164 X理:-65.124766 Y理论：-30.010963 X实：-48.777047 Y实：-22.477565角度：4.084070 X理:-66.132461 Y理论：-27.719860 X实：-49.531789 Y实：-20.761578角度：4.118977 X理:-67.059584 Y理论：-25.394984 X实：-50.226184 Y实：-19.020296角度：4.153884 X理:-67.905005 Y理论：-23.039168 X实：-50.859387 Y实：-17.255841角度：4.188790 X理:-68.667695 Y理论：-20.655283 X实：-51.430625 Y实：-15.470362角度：4.223697 X理:-69.346723 Y理论：-18.246232 X实：-51.939202 Y实：-13.666035角度：4.258603 X理:-69.941264 Y理论：-15.814951 X实：-52.384500 Y实：-11.845058角度：4.293510 X理:-70.450591 Y理论：-13.364403 X实：-52.765975 Y实：-10.009650角度：4.328417 X理:-70.874085 Y理论：-10.897571 X实：-53.083164 Y实：-8.162046 角度：4.363323 X理:-71.211231 Y理论：-8.417463 X实：-53.335678 Y实：-6.304498 角度：4.398230 X理:-71.461616 Y理论：-5.927099 X实：-53.523211 Y实：-4.439270 角度：4.433136 X理:-71.624936 Y理论：-3.429514 X实：-53.645535 Y实：-2.568632 角度：4.468043 X理:-71.700992 Y理论：-0.927751 X实：-53.702499 Y实：-0.694865 角度：4.502949 X理:-71.689692 Y理论：1.575143 X实：-53.694035 Y实：1.179748 角度：4.537856 X理:-71.591049 Y理论：4.076118 X实：-53.620154 Y实：3.052924 角度：4.572763 X理:-71.405183 Y理论：6.572126 X实：-53.480944 Y实：4.922381 角度：4.607669 X理:-71.132321 Y理论：9.060128 X实：-53.276577 Y实：6.785840 角度：4.642576 X理:-70.772796 Y理论：11.537091 X实：-53.007300 Y实：8.641032 角度：4.677482 X理:-70.327044 Y理论：13.999997 X实：-52.673441 Y实：10.485697 角度：4.712389 X理:-69.795610 Y理论：16.445847 X实：-52.275408 Y实：12.317586 角度：4.747296 X理:-69.179140 Y理论：18.871661 X实：-51.813686 Y实：14.134467 角度：4.782202 X理:-68.478387 Y理论：21.274482 X实：-51.288837 Y实：15.934129 角度：4.817109 X理:-67.694203 Y理论：23.651383 X实：-50.701500 Y实：17.714377 角度：4.852015 X理:-66.827543 Y理论：25.999469 X实：-48.967984 Y实：23.755335 角度：4.886922 X理:-65.826230 Y理论：28.304563 X实：-48.198716 Y实：24.661658 角度：4.921828 X理:-64.641138 Y理论：30.545434 X实：-47.354426 Y实：25.528507 角度：4.956735 X理:-63.277589 Y理论：32.708746 X实：-46.436309 Y实：26.354907 角度：4.991642 X理:-61.742338 Y理论：34.781770 X实：-45.445180 Y实：27.139606 角度：5.026548X理:-60.043499 Y理论：36.752532 X实：-44.381628 Y实：27.880902 角度：5.061455 X理:-58.190457 Y理论：38.609954 X实：-43.246217 Y实：28.576525 角度：5.096361 X理:-56.193761 Y理论：40.343979 X实：-42.039706 Y实：29.223604 角度：5.131268 X理:-54.065005 Y理论：41.945689 X实：-40.763271 Y实：29.818699 角度：5.166175 X理:-51.816696 Y理论：43.407404 X实：-39.418688 Y实：30.357907 角度：5.201081 X理:-49.462114 Y理论：44.722769 X实：-38.008483 Y实：30.837009 角度：5.235988 X理:-47.015156 Y理论：45.886825 X实：-36.536027 Y实：31.251667 角度：5.270894 X理:-44.490184 Y理论：46.896056 X实：-35.005558 Y实：31.597628 角度：5.305801 X理:-41.901856 Y理论：47.748429 X实：-33.422163 Y实：31.870935 角度：5.340707 X理:-39.264965 Y理论：48.443405 X实：-31.791688 Y实：32.068114 角度：5.375614 X理:-36.594271 Y理论：48.981938 X实：-30.120610 Y实：32.186351 角度：5.410521 X理:-33.904333 Y理论：49.366454 X实：-28.415872 Y实：32.223619 角度：5.445427 X理:-31.209352 Y理论：49.600808 X实：-26.684679 Y实：32.178772 角度：5.480334 X理:-28.523011 Y理论：49.690231 X实：-24.934287 Y实：32.051606 角度：5.515240 X理:-25.858326 Y理论：49.641248 X实：-23.171771 Y实：31.842866 角度：5.550147 X理:-23.227508 Y理论：49.461596 X实：-21.403787 Y实：31.554223 角度：5.585054 X理:-20.641836 Y理论：49.160111 X实：-19.636335 Y实：31.188218 角度：5.619960 X理:-18.111538 Y理论：48.746612 X实：-17.874522 Y实：30.748173 角度：5.654867 X理:-15.645690 Y理论：48.231769 X实：-16.122329 Y实：30.238080 角度：5.689773 X理:-13.252132 Y理论：47.626960 X实：-14.382380 Y实：29.662480 角度：5.724680 X理:-10.937397 Y理论：46.944124 X实：-12.655715 Y实：29.026329 角度：5.759586 X理:-8.706659 Y理论：46.195602 X实：-10.941579 Y实：28.334888 角度：5.794493 X理:-6.563697 Y理论：45.393977 X实：-9.237212 Y实：27.593631 角度：5.829400 X理:-4.510882 Y理论：44.551909 X实：-7.537676 Y实：26.808219 角度：5.864306 X理:-2.549177 Y理论：43.681970 X实：-5.835723 Y实：25.984552 角度：5.899213 X理:-0.678160 Y理论：42.796486 X实：-4.121776 Y实：25.128959 角度：5.934119 X理:1.103938 Y理论：41.907374 X实：-2.384077 Y实：24.248559 角度：5.969026 X理:2.800176 Y理论：41.025993 X实：-0.609152 Y实：23.351818 角度：6.003933 X理:4.414829 Y理论：40.162996 X实：1.217241 Y实：22.449289 角度：6.038839 X理:5.953300 Y理论：39.328197 X实：3.108484 Y实：21.554424 角度：6.073746 X理:7.422014 Y理论：38.530446 X实：5.074646 Y实：20.684161 角度：6.108652 X理:8.828300 Y理论：37.777519 X实：7.119318 Y实：19.858831 角度：6.143559 X理:10.180267 Y理论：37.076022 X实：9.236299 Y实：19.100791 角度：6.178466 X理:11.486659 Y理论：36.431311 X实：11.407342 Y实：18.431486 角度：6.213372 X理:12.756712 Y理论：35.847426 X实：13.602413 Y实：17.867304 角度：6.248279推程最大压力角0.601797 此时的角度2.094395回程最大压力角0.621338 此时的角度5.724680 曲率半径最小值25.000000 此时的角度0.034907 基圆半径38六、运动线图及分析：凸轮理论廓线凸轮实际廓线七. 体会。

机械原理课程设计凸轮机构

机械原理课程设计凸轮机构一、课程设计目标本课程设计旨在通过对凸轮机构的学习，使学生了解凸轮机构的基本工作原理、结构特点和应用领域，掌握凸轮机构的设计和分析方法，培养学生的机械原理分析和设计能力。

二、课程设计内容1. 凸轮机构的基本概念和分类（1）凸轮机构的定义和基本概念（2）凸轮机构的分类和特点2. 凸轮机构的工作原理和运动分析（1）凸轮机构的工作原理和运动规律（2）凸轮机构的运动分析方法3. 凸轮机构的设计和优化（1）凸轮机构的设计原则和方法（2）凸轮机构的优化设计方法4. 凸轮机构的应用和发展（1）凸轮机构在机械传动系统中的应用（2）凸轮机构的发展趋势和前景三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括课堂讲授、案例分析、实验演示、课外阅读和小组讨论等。

通过多种教学手段，引导学生深入理解和掌握凸轮机构的基本原理和设计方法，提高学生的分析和设计能力。

四、教学评价本课程的教学评价主要包括平时作业、课堂表现、实验报告和期末考试等。

通过对学生的综合评价，评估学生的学习成果和能力提高情况，为学生提供有效的反馈和指导。

五、参考教材1.《机械设计基础》（第四版），郑育新、刘道玉编著，清华大学出版社，2017年。

2.《机械原理》（第五版），唐光明编著，高等教育出版社，2018年。

3.《机械设计手册》（第三版），机械工业出版社，2015年。

六、教学进度安排本课程的教学进度安排如下：第一周：凸轮机构的基本概念和分类第二周：凸轮机构的工作原理和运动分析第三周：凸轮机构的设计和优化第四周：凸轮机构的应用和发展第五周：实验演示和案例分析第六周：课外阅读和小组讨论第七周：期末考试和总结回顾。

机械原理课程设计凸轮机构

Part Three
机械原理课程设计凸轮机构方案
设计目的和要求
设计目的：掌握凸轮机构的基本原理和设计方法
设计内容：包括凸轮机构的设计、制造、装配和调试
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
设计要求：满足凸轮机构的运动要求，如速度、加速度、行程等
设计步骤：明确设计任务、选择设计方案、进行设计计算、绘制设计图纸、制作模型、进行实验验证等
凸轮轮廓曲线的设计方法包括解析法、图解法和计算机辅助设计等。
凸轮轮廓曲线的设计需要满足凸轮机构的运动规律、负载、速度、加速度等要求，同时需要考虑到凸轮的制造工艺和成本等因素。
凸轮机构压力角计算
压力角定义：凸轮与从动件接触点处法线与凸轮轮廓线之间的夹角
压力角影响因素：凸轮轮廓线形状、从动件形状、凸轮半径、从动件半径
凸轮机构工作原理
凸轮机构通过凸轮与从动件的接触，实现从动件的位移和运动
凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成
凸轮机构的工作原理是利用凸轮的轮廓曲线，使从动件
产生预定的运动
凸轮机构的应用广泛，如汽车、机床、机器人等领域
凸轮机构分类
按照凸轮运动规律分类：等速运动凸轮、等加速运动凸轮、等减速运动凸轮等
Part Six
凸轮机构运动仿真与优化
运动仿真模型的建立
确定凸轮机构的类型和参数建立凸轮机构的三维模型设定运动仿真的初始条件和边界条件设定运动仿真的时间步长和仿真时间设定运动仿真的输出变量和观察点运行运动仿真，观察仿真结果，并进行优化
运动仿真结果分析
凸轮机构运动仿真结果：包括位移、速度、加速度等参数
凸轮从动件的类型：滚子从动件、滑块从动件、圆柱从动件等

机械原理_凸轮机构设计

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）、计算程序方框图 (5)（四）、计算源程序 (6)（五）、程序计算结果及分析 (10)（六）、凸轮机构图 (15)（七）、心得体会 (16)（八）、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r0Deltar0=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r rh=0.028; 推杆行程he=0.005; 偏距eomega=1; 原动件凸轮运动角速度，逆时针ωdelta1=pi/3; 近休止角δ1delta2=2*pi/3; 推程运动角δ2delta3=pi/2; 远休止角δ3delta4=pi/2; 回程运动角δ4alpha1=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<60 os=0v=0a=0（2）推程阶段：60o≤δ<180 o等加速运动规律：60o≤δ<120 os=2h(δ-60o)2/(120 o)2v=4hω(δ-60o)/(120 o)2a=4hω2/(120 o)2等减速运动规律：120o≤δ<180 os=h-2h(120o -(δ-60o))2/(120 o)2v=4hω(120o -(δ-60o))/(120 o)2a=-4hω2/(120 o)2（3）远休阶段：180o≤δ<270 os=hv=0a=0（4）回程阶段：270o≤δ≤360 o五次多项式运动规律：s=h-(10h(δ-270o)3/(90 o)3-15h(δ-270o)4/(90 o)4+6h(δ-270o)5/(90 o)5)v=-(30hω(δ-270o)2/(90 o)3-60hω(δ-270o)3/(90 o)4+30hω(δ-270o)4/(90 o)5)a=-(60hω2(δ-270o)/(90 o)3-180hω2(δ-270o)2/(90o)4+120hω2(δ-270o)3/(90 o)5)凸轮廓线方程：（1）理论廓线方程：s0=sqrt(r02-e2)x=(s0+s)sinδ+ecosδy=(s0+s)cosδ-esinδ(2)实际廓线方程先求x，y的一阶导数x’=(v/ω-e) sinδ+(s0+s)cosδy’=(v/ω-e) cosδ-(s0+s)sinδ再求sinθ，cosθsinθ＝x’/sqrt((x’)2+(y’)2)cosθ＝-y’/sqrt((x’)2+(y’)2)最后求实际廓线方程x1=x-rr cosθy1=y-rr sinθ压力角方程：曲率半径计算公式：（四）、计算源程序%凸轮机构大作业Matlab语言源程序%选题：偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构5—A% 推程运动规律：等加速等减速运动% 回程运动规律：五次多项式运动% 作者:WYH 学号：xxxxxxxx 日期：2007.12.26 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clear all;%close all;clc;%赋初值r0=0.015;Deltar0=0.0005;rr=0.010;h=0.028;e=0.005;omega=1; %原动件凸轮运动角速度，逆时针delta1=pi/3; %近休止角delta2=2*pi/3; %推程运动角delta3=pi/2; %远休止角delta4=pi/2; %回程运动角alpha1=pi/6; %推程许用压力角alpha2=(70/180)*pi; %回程许用压力角rho0min=0.3*rr; %许用最小曲率半径del1=delta1+delta2;del2=del1+delta3;temp=0; %判断是否执行r0＝r0＋Deltar0的变量while (temp==0)temp=1;s0=sqrt(r0^2-e^2); %求解s0alpha1max=0;delta1max=0; %定义alpha1的最大值以及对应的delta1值alpha2max=0;delta2max=0; %定义alpha2的最大值以及对应的delta2值rhoamin=r0-rr;deltamin=0; %定义rhoa的最小值以及对应的delta值for I=0:120; %圆周120等分delta=(I*3/180)*pi;if delta>=0&delta<delta1 %近休阶段s=0; %位移v=0; %速度a=0; %加速度elseif delta>=delta1&delta<(delta2/2)+delta1 %等加速推程s=2*h*(delta-delta1)^2/delta2^2;v=4*h*omega*(delta-delta1)/delta2^2;a=4*h*omega^2/delta2^2;elseif delta>=(delta2/2)+delta1&delta<del1 %等减速推程s=h-2*h*(delta2-(delta-delta1))^2/delta2^2;v=4*h*omega*(delta2-(delta-delta1))/delta2^2;a=-4*h*omega^2/delta2^2;elseif delta>=del1&delta<del2 %远休阶段s=h;v=0;a=0;elseif delta>=del2&delta<=2*pi %五次多项式运动规律回程s=h-(10*h*(delta-del2)^3/delta3^3-15*h*(delta-del2)^4/delta3^4+6*h*(delta-del 2)^5/delta3^5);v=-(30*h*omega*(delta-del2)^2/delta4^3-60*h*omega*(delta-del2)^3/delta4^4 +30*h*omega*(delta-del2)^4/delta4^5);a=-(60*h*omega^2*(delta-del2)/delta4^3-180*h*omega^2*(delta-del2)^2/delta 4^4+120*h*omega*(delta-del2)^3/delta4^5);endx=(s0+s)*sin(delta)+e*cos(delta); %理论轮廓方程式y=(s0+s)*cos(delta)-e*sin(delta);x_=(v/omega-e)*sin(delta)+(s0+s)*cos(delta); %理论轮廓对delta求一次导数y_=(v/omega-e)*cos(delta)-(s0+s)*sin(delta);x__=(a/omega^2-(s0+s))*sin(delta)+(2*v/omega-e)*cos(delta); %理论轮廓对delta求二次导数y__=(a/omega^2-(s0+s))*cos(delta)-(2*v/omega--e)*sin(delta);x1=x-rr*(-y_/sqrt(x_^2+y_^2)); %实际轮廓方程式y1=y-rr*(x_/sqrt(x_^2+y_^2));alpha=atan((v-e)/(sqrt(r0^2-e^2)+s)); %求压力角if delta>=del2&delta<=2*pi %判断是否为回程if abs(alpha)>alpha2 %判断是否大于回程许用压力角r0=r0+Deltar0;temp=0;break;elseif 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;endendelseif 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;elseif 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;endendendrho=(x_^2+y_^2)^(3/2)/(x_*y__-y_*x__); %计算曲率半径if rho<0rhoa=abs(rho)-rr;if rhoa>=rho0min %满足最小曲率半径if rhoa<rhoamin %找出实际轮廓曲线的最小曲率半径及其对应的delta角rhoamin=rhoa;deltamin=delta;endelser0=r0+Deltar0;temp=0;break;endendDelta(I+1)=(delta/pi)*180; %delta由弧度值转化为角度值X(I+1)=x*1000;Y(I+1)=y*1000;X1(I+1)=x1*1000;Y1(I+1)=y1*1000;S(I+1)=s;V(I+1)=v;A(I+1)=a;ALPHA(I+1)=(alpha/pi)*180;PHO(I+1)=rho*1000;endenddeltamin=(deltamin/pi)*180;alpha1max=(alpha1max/pi)*180;delta1max=(delta1max/pi)*180;alpha2max=(alpha2max/pi)*180;delta2max=(delta2max/pi)*180;figure(1);axis equal;hold ont=0:0.01:2*pi;xx=r0*cos(t)*1000;yy=r0*sin(t)*1000;xxx=(rr*cos(t)+X(1)/1000)*1000;yyy=(rr*sin(t)+Y(1)/1000)*1000;xxxx=e*cos(t)*1000;yyyy=e*sin(t)*1000;plot(xx,yy,'m--',X,Y,':',X1,Y1,'k',xxx,yyy,'c-',xxxx,yyyy,'y-');%画出理论轮廓及实际轮廓以及基圆legend('基圆','理论轮廓','实际工作轮廓');plot(0,0,'ko')plot(X(1),Y(1),'ko');title('凸轮轮廓曲线图');xlabel('X/mm');ylabel('Y/mm');figure(2);plot(Delta,S,Delta,V,'r--',Delta,A,'k:'); %画出位移、速度、加速度曲线图title('凸轮运动规律曲线图');xlabel('{\delta}/(^o)');ylabel('s/m v/m.s^{-1} a/m.s^{-2}');legend('位移','速度','加速度');%结果显示：disp([num2str(Delta'),num2str(X'),num2str(Y'),num2str(X1'),num2str(Y1'),num 2str(S'*1000)]);disp(['rhoamin=',num2str(rhoamin*1000),'deltamin=',num2str(deltamin)]);disp(['alpha1max=',num2str(alpha1max),'delta1max=',num2str(delta1max)]);disp(['alpha2max=',num2str(alpha2max),'delta2max=',num2str(delta2max)]);disp(['r0=',num2str(r0*1000)]);（五）、程序计算结果及分析求得ραmin及对应的δαmin值：rhoamin=14.0952 deltamin=288求得α1max及对应的δ1max值：alpha1max=29.782 delta1max=120求得α2max及对应的δ2max值：alpha2max=47.4426 delta2max=324求得最后的基圆半径r0为:r0=24.5（七）、心得体会通过对凸轮机构的编程设计：（1）、熟悉了推杆的运动规律特别是等加速等减速和五次多项式运动规律；（2）、掌握了已知推杆运动规律用解析法对凸轮轮廓曲线的进行设计的方法以及设计时应该注意的各个性能要求；（3）、加深了对Matlab语言的熟悉与应用（八）、参考书（1）《机械原理》第七版高等教育出版社（2）《MATLAB程序设计教程》中国水利水电出版社。

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