河北工程大学机电学院。
任务书。设计题目： 摆动从动件杆盘型凸轮机构设计
指导教师：
班级： 机制0806
姓名： 刘文权
学号： 31
第一节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：
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：
1、 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，以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、 按给定条件综合连杆机构，确定连杆机构各构件的尺寸，以满足不同的实际工作的要求；
2、 对机构进行运动分析；（**法及解析法两种方法）
3、 设计凸轮轮廓曲线，绘制凸轮从动件位移曲线。
三、课程设计采用方法：
对于上面所提任务，要用**法和解析法两种方法。**法形象，直观，应用**法可进一步提高学生绘图能力，在某些方面，如凸轮设计中，**法是解析法的出发点和基础；但**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。在本次课程设计中，可将两种方法所得的结果加以对照。
四、编写说明书：
1、 设计题目（包括设计条件和要求）；
2、 机构运动简图及设计方案的确定，原始数据；
3、 机构运动学综合；
4、 列出必要的计算公式，写出**法的向量方程，写出解析法的数学模型，计算流程和计算程序，打印结果；
5、 分析讨论。
河北工程大学机电学院。
指导书。设计题目：摆动从动件杆盘型凸轮机构设计。
指导教师：
班级： 机制0806
姓名： 刘文权
学号： 31
第二节设计示范：
用解析法进行机构的运动综合和运动分析。
设计题目：牛头刨床。
机构结构示意图1所示：
原始数据：曲柄转速：nab =90r/min
滑枕行程：h=0.32m
行程速比系数：k=1.2
机架长度：ac=0.65m
连杆de与导杆cd的长度比de/cd=0.25
一、导杆机构的综合。
由机构行程速比系k计算极位夹角θ
由刀架的行程h计算导杆长度，导杆的摆角φ=θ
cd=cd=1.124m
曲柄长度ab
ab=ac×sin（φ/2）
0.65×sin（φ/2）≈0.0925m
圆整后取ab=0.092m
连杆长度de
de=0.25cd=0.25×1.124≈0.281m
圆整后取de=0.28m
为了使连杆de和滑枕之间传力良好，保证传动角尽可能最大，保证滑枕的运动轴线位于gf的中点，如图2所示：
ye==1.118m
二、导杆机构的运动分析：
图3 机构运动分析。
如图3所示，令ab为l1，，cd为l3，de为l4，ac为l6，cg为l6’（即ye）,各杆长ab、cd、de、ac、cg为已知，已知曲柄转速为ω1，建立如图坐标系。其中，选定一θ1，则θ3，s3，θ4，se为未知数，利用两个封闭图形abca、cdegc，建立两个封闭矢量方程求解未知数。
1）求θ3，ω3，ε3，由封闭图形abca：
l6+ l1=s3
向x、y轴投影： l1cosθ1 =s3cosθ3a)
l6 +l1sinθ1 =s3sinθ3b)
解得：θ3=arctans3=
将（a）式(b)式对时间求导，得到：
vb2b3=-ω1l1sin(θ1-θ33=
将（a）式(b)式对时间求二次导数，得到：
ab2b3r=ω32s3-ω12l1cos(θ1-θ3)
2）求se ,v e ,ae
由封闭图形cdegc可得：
l3+ l4= l6/+se
向x、y轴投影：l3cosθ3 + l4cosθ4=se --c)
l4sinθ4 +l3sinθ3 = l6d)
由（d）式可得：θ4= arcsin
由（c）式可得：se =l3cosθ3 + l4cosθ4–
将（c）式(d)式对时间求导，得到：
4ve= —
将（c）式(d)式对时间求二次导数，得到：
ae=－三、计算程序框图。
第三节用解析法设计凸轮轮廓。
一、设计题目。
试设计一凸轮机构。工作要求当凸轮顺时针转过180时，从动件上升50mm；当凸轮继续转过90时，从动件停歇不动；当凸轮再转90时，从动件返回原处。已知凸轮以等角速度ω=10rad/s转动，工作要求机构既无刚性冲击又无柔性冲击。
二、设计思路。
1、根据使用场合和工作要求，选择凸轮机构的类型。本例中，要求从动件作往复移动，因此可选择一对心滚子移动从动件盘型凸轮机构。
2、根据工作要求选择从动件的运动规律。为了保证机构既无刚性冲动又无柔性冲击，可选用正弦加速度运动规律或3-4-5次多项式运动规律。本例中，从动件推程和回程可选用正弦加速度运动规律。
推程运动角φ=180，回程运动角φˊ=90，停歇角φs=90
3、根据滚子的结构和强度等条件，选择滚子半径rr 本例中，滚子半径rr=8mm。
4、根据机构的结构空间，初选基园半径rb 本例中，基圆半径rb=25mm。
5、进行计算机辅助设计。为保证机构有良好的受力状况，推程许用压力角［α］38，回程许用压力角［αˊ70，设计过程中要保证α推程≤［α38，α回程≤［α70，为保证机构不产生运动失真和避免凸轮廓线应力集中，取凸轮实际廓线的许用曲率半径［ρa］=3mm，设计过程中要保证凸轮理论廓线外凸部分的曲率半径ρ≥［a］+ rr =3+8=11mm。
三、凸轮机构解析法设计。
凸轮解析法设计及有关尺寸计算参见《机械原理》第七版（西北工业大学机械原理及机械零件教研室编）p162—168页。
四、计算程序框图。
转下页。续前页。
输入参数：h（从动件行程），rb（凸轮基圆半径），rr（滚子半径），［推程许用压力角），［回程许用压力角），ρa（凸轮实际廓线的曲率半径），ω凸轮旋转角速度），φ推程运动角），φ远休止角），φs（回程运动角），△rb（基圆修正量），e（机构偏心距）；
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