移动从动件凸轮机构课程设计说明书.doc

机 械 原 理
课 程 设 计 说 明 书

设计题目： 移动从动件凸轮机构设计

院 系： 工程机械学院
专 业： 工业设计
班级学号：
课程组人员:陈生臣
田旭
周志华
指导老师：张伟社
2023 年 01月12
目录
1设计题目……………………………………………..1
2设计背景……………………………………………..2-3
3方案实行……………………………………………..4-7
4速度及加速度分析…………………………………8
5结果与结论………………………………………….9-10
6设计过程中的心得体会…………………………….11
7参考文献……………………………………………12
8附件……………………………………13

1设计目的
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。

2设计背景
1设计题目
如下图所示为常用于各种机器润滑系统供油装置的活塞式油泵。电动机经齿轮带动凸轮1，从而推动活塞杆2（从动件）作往复运动，杆2下行时将油从管道中压出，称为工作行程；上行时自油箱中将油吸入，称空行程。其运动规律常用等加减速运动、余弦加速度与正弦加速度运动
2设计数据与规定

符号
方案
h (mm)
n1 (r/min)
[a]
[a]
Φ0
Φs
Φ0’
Φs’
从动件运动规律
1
60
300
30
60
90
10
90
170
等加、减速
2
70
300
30
60
90
10
90
170
加速度按余弦变化
3
80
300
30
60
90
10
90
170
加速度按正弦变化

已知：已知凸轮每分钟转数，从动件行程h及运动规（律见附图25），推程、回程的许用压力角。

规定：绘制从动件运动线图，根据许用压力角拟定基圆半径，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线。以上内容画在2号图纸上。

3方案实行
1（实行方案过程）
运用图解法作出凸轮机构，1明确凸轮机构的作用力和凸轮机构的压力角。2拟定基圆半径大小。3滚子推杆滚子半径的选择和平底推杆尺寸的拟定。了解推杆运动位移图。

2（数据计算）
1基圆直径尺寸的拟定
根据许用压力角、转数和行程，画出S-φ图,如上图所示,
(1) 画出从动件的位置B0B1*μ=S,画出V和ω的方向;
(2) 由S=S(φ)求出LBD=V/ω=ds/dφ,将V按ω转900,画出BD1=LBD/μ;
(3) 自D1点作直线D1d1,使<BD1d1=900-[α];
(4) 依次作出D2 D3 D4 ……并作出<BD2d2=900-[α]、<BD3d3=900-[α]、<BD4d4=900-[α]最后拟定O点；
(5) 连接OB0则为最短基圆半径。
则对心直动滚子盘形凸轮的基圆半径为AB=100mm。
2、滚子半径r1的选择
我们用ρ表达凸轮工作廓线的曲率半径,用ρ表达理论廓线的曲率半径.所以有ρ=ρ±r1;为了避免发生失真现象，我们应当使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
在此，我们可以取r1=0.1*r0=10mm。
3原始数据及分析
依题意，原始数据如下：
Φ0=90度 推程运动结束前的凸轮总转角，其中Φ为推程角
Φs=10度 远休止运动结束时总转角，其中为Φs远休止角
Φ0’=90度 回程运动结束的凸轮总转角，其中Φ’为回程角
Φs’ =170度 远休止运动结束总转角，其中Φs’为远休止角
基圆半径为100mm
滚子半径为10mm
位移计算公式：
推程：s=2hΦ2/Φ02 r=s+r0 （00≤Φ≤450）
s=h-2h(Φ0-Φ)2/Φ02 （450≤Φ≤900）
远休止：s=60,r= r0+s= r0 +h (900≤Φ≤1000)
回程：s=h-2h[Φ-(Φ0+Φs) 2 ]/ Φ0’ 2 r=s+r0(1000≤Φ≤1450)
S=2h[Φ0+Φs +Φ0’-φ]2(1450≤Φ≤1900)
近休止:s=0 r= r0 (1900≤Φ≤3600)

4速度及加速度分析

推程：V=4hωΦ/Φ02 （00≤Φ≤450） V=4hω(Φ0-Φ)2/Φ02 （450≤Φ≤900）
远休止：V=0 (900≤Φ≤1000)
回程：V=-2hω/ Φ0’ 2 (1000≤Φ≤1450)
V=-4hω[Φ0+Φs +Φ0’-φ] (1450≤Φ≤1900)
近休止：V=0 (1900≤Φ≤3600)

推程：a=4hω2/Φ02 =48m/s2（00≤Φ≤450） a=-4hω2/Φ02 =-48m/s2（450≤Φ≤900）
远休止：a=0 (900≤Φ≤1000)=48m/s2
回程：a=-4hω2/Φ02 =-48m/s2 (1000≤Φ≤1450) a=4hω2/Φ02 =48m/s2 (1450≤Φ≤1900)
近休止：a=0 (1900≤Φ≤3600)

5结果与结论（设计结果
对心滚子尖顶从动件盘形凸轮轮廓的绘制
如图所示为从动件导路通过凸轮回转中心的滚子对心直动从动件盘形凸轮机构。根据已知条件从动件的位移线图，凸轮的基圆半径，以及凸轮以等角速度，规定绘出此凸轮的轮廓。 根据“反转法”原理，可以作图如下：
 1.选择长度比例尺μl，作从动件位移曲线S=s(φ)，如图 所示。
2. 将曲线推程角和回程角提成若干等分。
3. 以基圆半径为半径作基圆，按长度比例尺μl作图，此基圆与导路的交点B0便是从动件滚子中心的起始位置。
4. 将位移线图的推程和回程所相应的转角提成若干等份。
5自OB沿凸轮转动的相反方向取角度φ0φsφhφs,并将它们各提成与图 相应的若干等分得C1、C2、C3……点。连接O C1、O C2、O C3……，并延长各径向线，它们便是反转后从动件导路线的各个位置。
6.在位移曲线中量取各个位移量，并取C1B1、C2B2、C3B3……分别与相应的角度的位移相等得反转后从动件尖顶的一系列位B1，B2，B3……
7．将B0，B1，B2，B3……连成光滑的曲线，即是所规定的凸轮的理论轮廓。
8. 在理论轮廓上画出一系列滚子，作出这些滚子的内包络线，即为凸轮的实际轮廓线。

6设计过程中的心得体会
作为一名机械系，工业设计专业大三的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分故意义，并且是十分必要的。  在已度过的大学时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次大作业的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在作设计，但我们不是艺术家。他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。  在这次课程设计中，充足运用了所学的机械原理知识，根据设计规定和运动分析，选用合理的分析方案，从而设计出比较合理的机构来。这次课程设计，不仅让我们把自己所学的知识运用到实际生活中去，设计一些对社会有用的机构，也让我们深刻体会到团队合作的重要性，由于在以后的学习和工作中，但靠我们自己个人的力量是远远不够的，必须积聚大家的智慧，才干发明出令人满意的产品来。  创新也是一个国家、一个社会、一个公司必不可少的，设计中的创新需要高度和丰富的发明性思维，没有发明性的构思，就没有产品的创新，产品也就不具有市场竞争性。在设计过程中，虽然我们的创新是肤浅的，但我们在设计过程中发现了自己的局限性，分析和解决问题的方法与能力不够强.尚有在整个过程中我发现像我们这些学生最最缺少的是经验没有感性的结识空有理论知识有些东西很也许与实际脱节.总体来说我觉得做这种类型的作业对我们的帮助还是很大的它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来从中暴露出自身的局限性以待改善.有时候一个人的力量是有限的合众人智慧我相信我们的作品会更完美!  这也锻炼了我们的能力，更指明了我们努力的方向；  这次课程设计也为我们以后的毕业设计打下了一个基础，我相信，通过这次设计，我们毕业设计的时候不再会象现在这么茫然了，也一定能做好它。为我们的以后奠定基础。
7参考文献
（1） 《机械原理 》二版 ————张伟社主编
（2） 《机械设计课程设计图册》 第三版 ———哈尔滨工业大学 龚桂义，潘沛霖等主编
（3） 《机械零件设计手册》 ————金工业出版社
（4） 《互换性与几何测量技术》西安电子科技大学出版社————张帆、宋绪丁等主编
（5） 《机械原理课程设计》————陆凤仪主编
（6） 《凸轮机械设计》————机械工业出版社，刘昌祺编
（7） 《机械设计课程设计图册》（第三版）————哈尔滨工业大学 龚桂义,潘沛霖等主编

8附件