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（方案Ⅲ）
院 系：工程机械学院
专业班级：机械设计制造及其自动化三班
学 号： [1**********]6
设 计 者：侯凯龙
指导教师：陈世斌
日 期：2014年1月13日—17日
目 录
1．设计任务简介
1.1机构简介………………………………………………（3）
1.2 设计数据………………………………………………（3）
1.3设计任务………………………………………………（4）
2．设计方案
2.1机构设计………………………………………………（4） 2.2方案拟定………………………………………………（5）
3．方案实施
3.1实施过程………………………………………………（5）
3.2数据处理………………………………………………（5）
4．结果与结论
4.1设计结果………………………………………………（7）
4.2设计结论………………………………………………（7）
5．收获与体会……………………………………………（8）
6．参考资料………………………………………………（8）
7．说明……………………………………………………（8）
8．附件
附件（一）……………………………………………（9） 附件（二）……………………………………………（10）
1．设计任务简介
1.1机构简介。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2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。
图1 活塞式油泵机构简图
1.2设计数据。设计数据见表1。
表1 设计数据表
图2 从动件运动规律线图
1.3设计任务
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']。 要求：基于方案Ⅲ绘制从动件运动线图，根据许用压力角确定基圆半径，选取滚子半径，画出凸轮实际轮廓线。
2．设计方案
2.1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，运用正弦加速度的运动规律进行设计。
2.2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。
3．方案实施
3.1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、根据许用压力角确定基圆半径大小；
3、用反转法在图纸上绘制凸轮理论轮廓线；
4、合理地选择滚子半径，用反转法绘出凸轮实际轮廓线。
3.2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47mm，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
的尺寸还受其强度，结构的限制，不能太小，通常我们取滚子半径为0.1到0.15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[Φ/Φ0-sin(2πΦ/Φ0) /2π]
r=r0 +s
ds/dΦ=h/Φ0 [ 1-cos(2πΦ/Φ0) ]
0°≤Φ≤90°
远休止：s=70
r=r0+s=r0+h
ds/dΦ=0
90°≤Φ≤100°
回程：s=h {(Φ-10)/Φ0-sin[2π(Φ-10)/Φ0 ]/2π}
r=r0+s
100°≤Φ≤190°
近休止：s=0 r=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3 回程数据
4．结果与结论
4.1设计结果
1、根据表2、表3可以绘制出从动件运动线图（附件一）。
2、根据上述数据，由反转法可得本凸轮机构的实际轮廓线
（附件二）。
4.2设计结论
机构应合理选用采用，对本次机构采用正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。
5．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；这不仅培养了我们的创新意识，而且让我们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，这次课程设计让我获益匪浅。
6．参考资料
【1】《机械原理课程设计指导书》——戴娟主编。
【2】《机械原理》第三版——张伟社主编。
【3】《互换性与技术测量》——张帆、宋绪丁主编。
7．说明
1、本说明书的封面上的长安大学的校徽图片源自网址：
http:/ www.banfu.cc。
2、本说明书的封面上的凸轮机构的图片源自网址：
http:/www.shlaboratory.com/tongfang/cp_view.asp?id=721。
从动件运动线图
凸轮机构的实际轮廓线
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（方案Ⅲ）
院 系：工程机械学院
专业班级：机械设计制造及其自动化三班
学 号： [1**********]6
设 计 者：侯凯龙
指导教师：陈世斌
日 期：2014年1月13日—17日
目 录
1．设计任务简介
1.1机构简介………………………………………………（3）
1.2 设计数据………………………………………………（3）
1.3设计任务………………………………………………（4）
2．设计方案
2.1机构设计………………………………………………（4） 2.2方案拟定………………………………………………（5）
3．方案实施
3.1实施过程………………………………………………（5）
3.2数据处理………………………………………………（5）
4．结果与结论
4.1设计结果………………………………………………（7）
4.2设计结论………………………………………………（7）
5．收获与体会……………………………………………（8）
6．参考资料………………………………………………（8）
7．说明……………………………………………………（8）
8．附件
附件（一）……………………………………………（9） 附件（二）……………………………………………（10）
1．设计任务简介
1.1机构简介。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2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。
图1 活塞式油泵机构简图
1.2设计数据。设计数据见表1。
表1 设计数据表
图2 从动件运动规律线图
1.3设计任务
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']。 要求：基于方案Ⅲ绘制从动件运动线图，根据许用压力角确定基圆半径，选取滚子半径，画出凸轮实际轮廓线。
2．设计方案
2.1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，运用正弦加速度的运动规律进行设计。
2.2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。
3．方案实施
3.1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、根据许用压力角确定基圆半径大小；
3、用反转法在图纸上绘制凸轮理论轮廓线；
4、合理地选择滚子半径，用反转法绘出凸轮实际轮廓线。
3.2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47mm，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
的尺寸还受其强度，结构的限制，不能太小，通常我们取滚子半径为0.1到0.15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[Φ/Φ0-sin(2πΦ/Φ0) /2π]
r=r0 +s
ds/dΦ=h/Φ0 [ 1-cos(2πΦ/Φ0) ]
0°≤Φ≤90°
远休止：s=70
r=r0+s=r0+h
ds/dΦ=0
90°≤Φ≤100°
回程：s=h {(Φ-10)/Φ0-sin[2π(Φ-10)/Φ0 ]/2π}
r=r0+s
100°≤Φ≤190°
近休止：s=0 r=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3 回程数据
4．结果与结论
4.1设计结果
1、根据表2、表3可以绘制出从动件运动线图（附件一）。
2、根据上述数据，由反转法可得本凸轮机构的实际轮廓线
（附件二）。
4.2设计结论
机构应合理选用采用，对本次机构采用正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。
5．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；这不仅培养了我们的创新意识，而且让我们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，这次课程设计让我获益匪浅。
6．参考资料
【1】《机械原理课程设计指导书》——戴娟主编。
【2】《机械原理》第三版——张伟社主编。
【3】《互换性与技术测量》——张帆、宋绪丁主编。
7．说明
1、本说明书的封面上的长安大学的校徽图片源自网址：
http:/ www.banfu.cc。
2、本说明书的封面上的凸轮机构的图片源自网址：
http:/www.shlaboratory.com/tongfang/cp_view.asp?id=721。
从动件运动线图
凸轮机构的实际轮廓线