移动从动件凸轮机构的设计机械原理课程设计说明书汇总.docx
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移动从动件凸轮机构的设计机械原理课程设计说明书汇总
1．设计目的
机械原理课程设计是机械原理的一个重要组成部分，也是培养学生机构创新设计能力的一个重要的实践性教学环节，其主要目的在于：
1、以系统运动方案为结合点，进一步巩固和加深所学知识；
2、培养学生运用理论知识分析问题、解决问题的能力；
3、使学生在运动学与动力分析方面有一个较完整的概念；
4、提高学生计算和制图以及采用计算机辅助设计的能力；
5、通过编写说明书，培养学生表达、归纳、总结和独立思考与分析的能力。
2．设计背景
2.1设计简介
如图1所示为常用于各种机器润滑系统供油装置的活塞式油泵。
电动机经齿轮z1、z2带动凸轮1，从而推动从动件活塞杆2作往复运动，杆1下行时将油从管道中压出，称为工作行程；上行上自油箱将油吸入，称空回行程。
其运动规律常用等加速等减速运动、余弦加速运动与正弦加速运动等。
（书上119面）
图1活塞式油泵机构简图
2.2设计数据
设计数据见表1。
表1设计数据表
符号
h
n1
[a]
[a]'
Φ
Φs
Φ'
Φ's
从动件运动规律
单位
mm
r/min
°
°
°
°
°
°
方案一
60
300
30
60
90
10
90
170
等加速等减速
方案二
70
300
30
60
90
10
90
170
加速度按余弦变化
方案三
80
300
30
60
90
10
90
170
加速度按正弦变化
已知：
凸轮每分钟转数n1，从动件行程h及运动规律（如图2所示），推程、回程的许用压力角[α]、[α]'。
图2从动件运动规律线图
2.3设计要求
在A3图纸上选择适当比例，用几何作图法绘制从动件运动线图，确定合适的推杆长度，并根据许用压力角确定基圆半径，合理地选取滚子半径，用反转法画出凸轮实际轮廓线。
从三个方案中，选择出最好的进行设计，合理地完成移动从动件凸轮机构的设计。
3．设计方案
3.1机构设计
等加速等减速运动规律会引起柔性冲击，适用于中速、轻载的场合。
余弦加速度运动规律会引起柔性冲击，但是可以完全消除，可用于高速转动中。
正弦加速度运动规律既没有刚性冲击，也没有柔性冲击，可用于高速转动中。
对于本凸轮机构，可使用对心直动滚子盘形凸轮机构的工作配置，运用余弦加速度的运动规律进行设计。
3.2方案拟定
对于本凸轮机构，要用图解法和解析法这两种方法。
图解法形象、直观，在凸轮设计中，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。
4．方案实施
4.1实施过程
本凸轮机构方案实施过程如下：
1、根据图2绘制从动件运动线图；
2、明确凸轮机构的作用力和凸轮机构的压力角；
3、根据许用压力角确定基圆半径大小；
4、用反转法在图纸上绘制凸轮理论轮廓线；
5、合理地选择滚子推杆、滚子半径，用反转法在图纸上绘制凸轮实际轮廓线。
4.2数据处理
1、基圆直径尺寸的确定：
根据许用压力角、转数和行程，由图解法可确定出基圆最小直径为48mm，为方便计算，取基圆直径为50mm。
2、滚子直径的尺寸确定：
根据凸轮工作轮廓线的曲率半径，在满足强度的件下，一方面为了避免出现尖点或“失真”的现象，另一方面，滚子的尺寸还收其强度，结构的限制，不能太小，通常我们取滚子半径为0.1到0.5倍的基圆半径，在此取滚子直径为5mm。
3、运用位移计算公式进行计算：
已知数据有：
推程角Φ=90°
远休止角Φs=10°
回程角Φ'=90°
近休止角Φs'=170°
基圆直径50mm
滚子直径5mm
推程：
s=h[1-cos（πΦ/Φ0）]/2
r=r0+s
ds/dΦ=h/（2Φ0）sin（πΦ/Φ0）
0°≤Φ≤90°
远休止：
s=70
r=r0+s=r0+h
ds/dΦ=-h/（2Φ0）sin（πΦ/Φ0）
90°≤Φ≤100°
回程：
s=h[1+cos（πΦ/Φ0）]/2
r=r0+s
100°≤Φ≤190°
近休止：
s=0r=r0
190°≤Φ≤360°
4、由上述计算结果可以列出表2、表3。
表2推程数据[表中cos为cos（πΦ/Φ0）的省略]
度数
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
cos
1
0.98
0.94
0.87
0.77
0.64
0.50
0.34
0.17
0
s
0
0.53
2.11
4.69
8.19
12.5
17.5
23.0
23.9
35
度数
50
55
60
65
70
75
80
85
90
cos
-.17
-.34
-.50
-.64
-.77
-.87
-.94
-.98
-1
s
41.1
47.0
52.5
57.5
61.8
65.3
67.9
69.5
70
表3回程数据（同上）
度数
100
105
110
115
120
125
130
135
140
145
cos
-.94
-.87
-.77
-.64
-.50
-.34
-.18
0
0.17
0.34
s
70
69.5
67.9
65.3
61.8
57.5
52.5
47.0
41.1
35
度数
150
155
160
165
170
175
180
185
190
cos
0.50
0.64
0.76
0.86
0.94
0.98
1
0.99
0.94
s
28.9
23.0
17.5
12.5
8.19
4.69
2.11
0.53
0
5．结果与结论
5.1设计结果
1、根据表2、表3可以绘制出从动件运动线图（绘制在附件A3图纸上）。
2、根据上述数据，由反转法可得本凸轮机构的实际轮廓线如图3所示。
图3凸轮实际轮廓线
5.2设计结论
机构应合理选用采用，对本次机构采用余弦加速度的运动规律进行凸轮机构的设计，它可用于高速转动，基本符合设计要求并能满足工作需求，设计过程综合考虑各方面的影响。
6．收获与体会
通过对这个凸轮机构的完整设计，我对机械原理有了进一步的了解，机械的设计不仅要满足运动轨迹，还要考虑受力程度和工作行程；不仅培养了一些创新意识，而且了解了一般设计的流程，为我们以后工作打下了基础；更培养了自己运用理论知识分析问题、解决问题的能力。
总之，对这次课程设计我感到获益匪浅。
7．参考资料
【1】《机械原理课程设计指导书》——王湘江、何哲明主编。
【2】《机械原理》第二版——潘存云主编。
【3】《机械设计课程设计图册》第三版——龚桂义、潘沛霖等主编。
【4】《互换性与技术测量》第四版——廖念钊、莫雨松等主编。
8．附件
A3图纸两张（上附从动件运动线图、凸轮实际轮廓线）、铅笔、橡皮擦、圆规、三角尺、丁字尺、制图板。
9．说明
1、本说明书的封面上的湖南科技大学的校徽图片源自网址：
http:
/
2、本说明书的封面上的凸轮机构的图片源自网址：
http:
/
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