机械原理凸轮设计
机械原理第九章凸轮机构及其设计
凸轮的设计和参数选择
设计原则
凸轮的设计应考虑载荷、速度 和精度等因素，并满足运动学 和强度学的要求。
参数选择
凸轮的参数包括凸轮半径、凸 轮轴角度和凸轮顶点位置等， 应根据具体需求进行选择。
优化方法
通过数学模型和仿真分析，可 以优化凸轮的形状和参数，以 提高凸轮机构的性能。
凸轮机构的运动分析
1
转动运动
通过凸轮的旋转，实现机构的直线或曲线运动。
2
滑动运动
随着凸轮轮廓的变化，机构的接触点会产生水平或竖直方向的滑动运动。
3
摇摆运动
凸轮的摇杆或滚柱可以实现机构的摇摆运动。
凸轮机构的布置和设计原则
1 布置方式
根据机构的运动要求和空间限制，选择合适 的凸轮布置方式，如列状、行状或环状。
2 设计原则
在凸轮机构的设计过程中，要考虑机构的刚 度、强度和稳定性等因素，以提高机构的性 能。
凸轮机构的应用案例
发动机气门机构
凸轮机构用于控制发动机气门的 开闭，保证发动机的正常运行。
印刷机印版定位
凸轮机构用于实现印刷机印版的 准确定位，提高印刷质量。
纸张折叠机构
凸轮机构用于纸张折叠机构，实 现精确的折叠操作。
小结和要点
1 2 3 4
5
6
凸轮机构是一种常见的机械传动机构。 凸轮机构具有多种分类和特点。 凸轮的设计和参数选择需要考虑多个因素。 凸轮机构的运动分析可以通过几何和动力学方法 实现。 凸轮机构的布置和设计应根据具体要求进行选择。
凸轮机构在多个领域都有广泛应用。
凸轮机构是机械工程中常见的一种机构，用于将轮系运动转化为直线或曲线 的机械动作。它具有简单可靠的特点，广泛应用于各个领域。
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9凸轮机构设计
δ0
ω
作者：潘存云教授
φ
工件
2.选择运动规律 选择原则： 2) 机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工 作要求的运动规律来设计凸轮廓线。如刀架进给凸轮。
ω δ0
作者：潘存云教授
h
3) 对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避 免出现刚性或柔性冲击外，还应当考虑Vmax和 amax。
高速重载凸轮要选Vmax和amax比较小的理由：
a＝2πhω2 sin(2πδ/δ0)/δ20
12 θ=2πδ/δ0
34
δ0
5
回程：
v
vmax=2hω/δ0
s＝h[1-δ/δ’0+sin(2πδ/δ’0)/2π]
v＝hω[cos(2πδ/δ’0)-1]/δ’0 a＝-2πhω2 sin(2πδ/δ’0)/δ’20 a amax=6.28hω2/δ02
第九章 凸轮机构及其设计
§9－1 凸轮机构的应用和分类 §9－2 推杆的运动规律
§9－3 凸轮轮廓曲线的设计
§9－4 凸轮机构基本尺寸的确定
§9－1 凸轮机构的应用和分类
结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。
作用：将连续回转 => 从动件直线移动或摆动。
优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。 实例 缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。 比较
s ＝h-2hδ2/δ’20 v ＝-4hωδ/δ’20 a ＝-4hω2/δ’20
回程等减速段运动方程为：
s ＝2h(δ’0-δ)2/δ’20 v ＝-4hω(δ’0-δ)/δ’20 a ＝4hω2/δ’20
(3)五次多项式运动规律
一般表达式：
s =C0+ C1δ+ C2δ2+ C3δ3+ C4δ4+C5δ5 v =ds/dt = C1ω+ 2C2ωδ+ 3C3ωδ2+ 4C4ωδ3+ 5C5ωδ4 a =dv/dt = 2C2ω2+ 6C3ω2δ+12C4ω2δ2+20C5ω2δ3
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。
机械原理凸轮轮廓曲线设计
3
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③ 确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置。
设计步骤
④ 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
④ 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
0
l
d
δ
1
2
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6 小结
应用反转法时应注意： 要能正确理解凸轮实际廓线和理论廓线的关系 要正确确定推杆的反转方向 正确确定推杆在反转运动中占据的位置 直动推杆：推杆在反转前后两位置线的夹角应等于凸轮的转角 摆动推杆：反转前后推杆摆动中心和凸轮轴心的两连线之间的夹角应等于凸轮的转角 正确确定推杆的位移或摆角 直动推杆：位移等于推杆所在位置与理论廓线的交点和与基圆交点之间的距离。 摆动推杆：角位移等于推杆所在位置与推杆起始位置之间的夹角。
O
s
1
3
5
7
8
60º
120º
90º
90º
60º
120º
1
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90º
A
90º
9
11
13
151357 89
11
13
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14
10
二、 用作图法设计凸轮廓线 1. 对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计
已知凸轮的基圆半径r0，凸轮角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
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。
机械原理第6章 凸轮机构及其设计
优点： 1)从动件可以实现复杂运动规律。 2)结构简单、紧凑，能准确实现预期运动，运动特性好。 3)性能稳定，故障少，维护保养方便。 4)设计简单。 缺点： 凸轮与从动件为高副接触，易于磨损。由于凸轮的轮廓 曲线通常都比较复杂，因而加工比较困难。
2.凸轮机构的分类
盘形凸轮（图6-1）
(1)按凸轮的e and follo wer displacement(凸轮转角 与从动件的位移)
Fig.6-10 Motion of the follower(凸轮机构运动循环图)
6.2 从动件的运动规律及其设计
1.从动件的基本运动规律
(1)多项式类运动规律
1)一次多项式运动规律。
移动凸轮（图6-2）
圆柱凸轮（图6-3） 尖底从动件
(2)按从动件的形状分类
（图6-4）
滚子从动件
平底从动件
曲底从动件
(3)按从动件的运动形式分类
（图6-4、图6-5）
直动从动件 摆动从动件 力封闭方式（图6-6） 形封闭方式（图6-7）
(4)按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类
Fig.6-2 Translating cam mechanisms(移动凸轮机构)
1.凸轮机构的相对运动原理
如图6-19a所示，在直动尖底从动件盘形凸轮机构中，当凸轮 以等角速度ω作逆时针方向转动时，从动件作往复直线移动。设 想给整个凸轮机构加上一个绕凸轮回转中心O的反向转动，使反 转角速度等于凸轮的角速度，即反转角速度为－ω。此时，凸轮 将静止不动，而从动件一方面随导路绕O点以角速度－ω转动，分 别占据B′1、B′2，同时又沿其导路方向作相对移动，分别占据B1、 B2等位置。因此，从动件尖底导路的反转和从动件相对导路移动 的复合运动轨迹，便形成了凸轮的轮廓曲线，这就是凸轮机构的 相对运动原理，也称反转法原理
机械原理课程设计凸轮机构设计说明书
全面探究凸轮机构设计原理及方法凸轮机构是一种常用的机械传动装置，通过凸轮和摆杆的配合组成，具有可逆性、可编程性和高精度的特点。
本文将从设计原理、设计方法和优化策略三个方面探究凸轮机构设计的要点。
一、设计原理
凸轮机构的设计原理是在摆杆与凸轮配合时，摆杆可以沿凸轮轮廓实现规定的运动规律，如直线运动、往返运动和旋转运动等。
凸轮可以根据运动轨迹、运动频率和运动速度等要求，通过凸轮轮廓的设计来完成。
凸轮轮廓的设计包括了初步设计、动力学分析、运动规划等步骤。
二、设计方法
凸轮机构的设计方法包括手工绘图及设计软件辅助。
手工绘图是传统的凸轮轮廓设计方法，适用于简单的凸轮机构，如往复式转动机构、转动转动机构等；而对于复杂的凸轮机构，可以利用计算机辅助设计软件，如ProEngineer、CATIA、AutoCAD等，进行三维建模、运动模拟和优化设计。
此外，对于凸轮机构的设计还需要考虑到强度计算、可靠性分析等相关问题。
三、优化策略
凸轮机构的设计优化策略主要包括凸轮轮廓的形状优化、摆杆的长度优化和机构传动效率的优化等。
凸轮轮廓的形状优化通常是通过
Cycloid、Involute、Bezier等曲线的拟合来实现；摆杆的长度优化可以通过数学模型来建立，利用遗传算法、粒子群算法等优化算法进行
求解；传动效率的优化可以通过轮廓优化、材料优化、润滑优化等途
径来进行。
凸轮机构的设计是机械工业中非常重要的一环，它涉及到运动学、动力学、力学等多个学科的知识，需要学习者在多方面进行深入研究
和实践。
通过对凸轮机构的深入探究，我们可以更好地理解机械原理
的精髓，提高机械设计的水平和能力。
机械原理凸轮课程设计
机械原理凸轮课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解凸轮的基本概念、分类及在机械原理中的应用；2. 掌握凸轮的运动规律、轮廓曲线的设计方法；3. 了解凸轮机构的设计与优化原则。
技能目标：1. 能够运用所学知识，分析并解决实际凸轮机构中的运动问题；2. 学会使用相关软件（如CAD）进行凸轮轮廓曲线的设计；3. 能够通过小组合作，完成一个简单的凸轮机构设计与制作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械原理学科的兴趣，激发其创新意识和探索精神；2. 培养学生的团队协作能力，使其认识到团队协作的重要性；3. 增强学生的环保意识，使其在设计过程中注重节能、减排。
课程性质：本课程为机械原理课程的实践环节，旨在让学生将理论知识应用于实际设计中，提高学生的实践能力。
学生特点：学生为高年级本科生，已具备一定的机械原理知识基础，具有较强的自学能力和动手能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，将课程目标分解为具体的学习成果，注重理论与实践相结合，提高学生的综合应用能力。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动探索、积极思考，培养学生的创新精神和实践能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使其成为具有全面素质的工程技术人才。
二、教学内容1. 凸轮基本概念及分类- 凸轮的定义、作用及分类方法；- 各类凸轮的特点和应用实例。
2. 凸轮运动规律及轮廓曲线设计- 凸轮运动规律的基本理论；- 常见凸轮轮廓曲线的设计方法；- 运用CAD软件进行凸轮轮廓曲线设计的操作步骤。
3. 凸轮机构设计与优化- 凸轮机构设计的基本原则；- 凸轮机构优化方法及案例分析；- 凸轮机构设计与制造过程中的注意事项。
4. 实践操作- 小组合作，设计并制作一个简单的凸轮机构；- 分析并解决实际凸轮机构运动问题；- 总结实践操作过程中的经验教训。
教材章节关联：本教学内容与教材第十章“凸轮机构”相关，涵盖凸轮的基本概念、运动规律、轮廓曲线设计、机构设计与优化等方面的内容。
机械原理凸轮机构及其设计方案
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。
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计
一、教案概述机械原理课程教案—凸轮机构及其设计教学目标：1. 使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及其设计方法；3. 使学生熟悉凸轮机构的设计步骤和注意事项。
教学内容：1. 凸轮机构的定义和分类；2. 凸轮的轮廓曲线及其设计；3. 凸轮机构的设计步骤；4. 凸轮机构的应用实例。
教学重点：1. 凸轮机构的分类和应用；2. 凸轮的轮廓曲线及其设计方法；3. 凸轮机构的设计步骤。
教学难点：1. 凸轮的轮廓曲线的设计方法；2. 凸轮机构的设计步骤。
教学准备：1. 教学PPT；2. 凸轮机构的相关图纸和实例；3. 设计软件（如AutoCAD、SolidWorks等）。
教学方法：1. 讲授法：讲解凸轮机构的定义、分类和应用；2. 案例分析法：分析凸轮机构的设计实例；3. 实践操作法：引导学生利用设计软件进行凸轮机构的设计。
二、教学过程1. 导入：通过展示凸轮机构的实例，引导学生思考凸轮机构的定义和作用。
2. 讲解凸轮机构的定义、分类和应用。
3. 讲解凸轮的轮廓曲线及其设计方法。
4. 讲解凸轮机构的设计步骤。
5. 分析凸轮机构的设计实例。
6. 练习：引导学生利用设计软件进行凸轮机构的设计。
三、教学评价1. 课堂问答：检查学生对凸轮机构的定义、分类和应用的掌握情况。
2. 设计练习：评估学生对凸轮机构设计方法的掌握程度。
3. 课后作业：布置相关设计题目，检查学生对凸轮机构设计的实际操作能力。
四、教学拓展1. 介绍其他常见的机械传动机构，如齿轮传动、皮带传动等；2. 介绍凸轮机构的应用领域，如汽车、机械制造等。
五、教学资源1. 教学PPT；2. 凸轮机构的相关图纸和实例；3. 设计软件（如AutoCAD、SolidWorks等）。
六、教学进度安排1. 课时：2课时（90分钟）；2. 教学环节：讲解、案例分析、练习。
六、教学内容6. 凸轮机构的动态特性分析a. 运动规律b. 压力角与传动角c. 凸轮与从动件的接触条件d. 凸轮机构的效率与功耗7. 凸轮机构的强度计算a. 凸轮的接触应力b. 从动件的弯曲应力c. 凸轮机构的疲劳寿命d. 安全系数的确定8. 凸轮机构的实验研究a. 实验目的与意义b. 实验设备与方法c. 实验结果分析9. 凸轮机构的设计案例分析a. 案例一：单凸轮机构设计b. 案例二：双凸轮机构设计c. 案例三：组合凸轮机构设计d. 案例讨论与总结10. 凸轮机构的应用与创新a. 凸轮机构的实际应用场景b. 凸轮机构在现代工业中的挑战与机遇c. 凸轮机构的设计创新d. 未来发展趋势与展望七、教学过程1. 导入：通过展示凸轮机构的动态特性实验，引导学生关注凸轮机构的动态特性分析。
机械原理20_凸轮轮廓设计凸轮基本尺寸的确定
机械原理20_凸轮轮廓设计凸轮基本尺寸的确定凸轮是机械中常用的传动元件，广泛应用于各种工业设备和机械装置中。
凸轮的设计需要确定凸轮轮廓和基本尺寸。
本文将介绍凸轮轮廓设计和凸轮基本尺寸的确定方法。
凸轮轮廓设计是指确定凸轮的外形形状。
凸轮的轮廓形状决定了它的运动轨迹，因此在设计凸轮轮廓时需要考虑以下几个因素：1.运动要求：根据凸轮所要驱动的运动机构的要求，确定凸轮的轮廓形状。
例如，如果凸轮需要驱动一个摆动臂做往复运动，那么凸轮的形状应该是一个椭圆或近似椭圆的轮廓。
2.动力学要求：根据凸轮轮廓和运动机构的特点，考虑凸轮的加速度、凸轮轮廓的曲率、运动速度的变化等因素，以满足设计要求。
一般情况下，凸轮轮廓的曲率应该尽可能平滑，避免出现尖锐的拐角和突变。
3.制造工艺要求：考虑凸轮的制造工艺，选择合适的加工方法和工艺参数。
凸轮的轮廓形状应该尽量简单，避免过于复杂的几何形状，以降低制造成本和加工难度。
确定凸轮基本尺寸是指确定凸轮的大小和形状。
凸轮的基本尺寸包括凸轮的直径、高度、凸轮轴的位置等。
1.直径：凸轮的直径是指凸轮的外径，一般由运动机构的安装空间和工作要求来确定。
直径越大，凸轮的刚性越高，但制造成本也会增加。
2.高度：凸轮的高度是指凸轮的轮廓跟凸轮轴之间的距离。
高度的选择应考虑运动机构的工作要求、凸轮的强度和刚度要求等因素。
3.凸轮轴的位置：凸轮轴的位置决定了凸轮的相对位置和工作空间。
凸轮轴的位置应根据运动机构的要求和布置来确定。
确定凸轮的基本尺寸需要进行综合考虑运动要求、动力学要求、制造工艺要求等因素。
可以通过计算和仿真分析，也可以根据经验进行初步估算，然后根据实际情况进行调整和优化。
总之，凸轮轮廓设计和凸轮基本尺寸的确定是机械原理中重要的一部分。
准确的凸轮轮廓设计和合理的凸轮基本尺寸可以保证机械系统的正常运转和性能要求的满足。
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。
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机械原理课程设计
说明书
设计题目：盘形凸轮写字机构D 工程机械 xxxxxxxxxxxxxxxxx 设计者：xxxxxxxx
学号：xxxxxxxxxxx
指导教师：xxxxxxxxxxx
2015 年 1 月 23 日
一．设计任务 (1)
二．原始数据设计及设计要求 (1)
三．设计方案分析 (1)
四．设计内容 (2)
五．设计小结 (6)
六．参考文献 (7)
一．设计任务
设计能写出英文字母D的凸轮写字机构。
且该机构由两凸轮连续回转的协调配合及相应的连杆，控制绘图部件画出英文字母D。
二．原始数据设计及设计要求
1.D字高60mm(y方向)。
2.D字宽30mm(x方向)。
3.机构体积小，质量轻，工作可靠，启动或停顿时冲击小。
三．设计方案分析
1.方案一：两对心直动尖顶推杆盘形凸轮写字机构。
尖顶推杆虽然构造简单，但易磨损，且启动或
停顿时冲击大。
2.方案二：两对心直动滚子推杆盘形凸轮写字机构。
滚子与凸轮间为滚动摩擦，磨损小，传动精度
高，冲击小。
3.方案选择：通过对上述两种方案分析比较，选用方案二。
Φ
/°0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 X/mm 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 Φ
/°130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 X/mm 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 55.2 60.3 65.0 69.3 73.0 76.0 78.2 Φ
/°260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360
X/mm 79.5 80.0 79.5 78.2 76.0 73.0 69.3 65.0 60.3 55.2 50.0
凸轮A的理论廓线如图所示
取滚子半径r=3mm得凸轮A的实际廓线
Φ
/°0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Y/mm 50.0 53.3 56.7 60.0 63.3 66.7 70.0 73.3 76.7 80.0 83.3 86.7 90.0 Φ
/°130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 Y/mm 93.3 96.7 100.0 103.3 106.7 110.0 109.5 108.5 105.9 102.9 99.3 95.0 90.3 Φ
/°260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360
Y/mm 85.2 80.0 74.8 69.7 65.0 60.7 57.0 54.0 51.8 50.4 50.0
凸轮B的理论廓线如图所示
取滚子半径r=3mm得凸轮B的实际廓线
得到机构示意图如下图所示
五．设计小结
在本次机械原理课程设计中，我的任务是设计一个可以写出英文字母D的写字机构。
在开始设计前，我把课本上的相关知识又看了一遍，熟悉了绘制凸轮轮廓线的方法，同时也了解了机械产品设计的过程。
我认为，这次设计的难点在于曲线轨迹的设计。
而选取正确、恰当的方程是关键。
这就又用到了数学方面的知识。
我深刻体会到课程设计不仅是各学科的综合应用，更是我们专业课程知识的实践训练。
而作为一名设计者，一定要有过硬的专业知识和耐心。
所以在今后的学习过程中，要尽可能多地将课本上的知识运用于实践当中。
六．参考文献
[1] 孙恒陈作模葛文杰.《机械原理》（第八版）
北京：高等教育出版社 2013.5
[2] 戴娟. 《机械原理课程设计指导书》
北京：高等教育出版社 2011.1。