移动从动件凸轮机构的设计——机械原理课程设计说明书

1、 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；

2、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hn1aass从动件运动规律单位mmr/min方案一603003060901090170等加速等减速方案二703003060901090170加速度按余弦变化方案三803003060901090170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、。 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

3、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

4、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，

5、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=90远休止角s=10 回程角=90近休止角s=170基圆直径50mm滚子直径5mm推程：s=h1-cos(/0)/2 r=r0 +s ds/d=h/(20)sin(/0) 090远休止：s=70 r=r0+s=r0+hds/d=-h/(20)sin(/0) 90100回程：s=h1+cos(/0)/2 r=r0+s 100190近休止：s=0 r=r0 1903604、由上述计算结果可以列出表2、表3。 表2 推程数据

6、表中cos为cos(/0)的省略度数051015202530354045cos10.980.940.870.770.640.500.340.170s00.532.114.698.1912.517.523.023.935度数505560657075808590cos-.17-.34-.50-.64-.77-.87-.94-.98-1s41.147.052.557.561.865.367.969.570 表3 回程数据 (同上)度数100105110115120125130135140145cos-.94-.87-.77-.64-.50-.34-.1800.170.34s7069.567.965.

7、361.857.552.547.041.135度数150155160165170175180185190cos0.500.640.760.860.940.9810.990.94s28.923.017.512.58.194.692.110.5305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