单片凸轮的设计与制造开题报告

一、选题的依据及意义

    低副机构一般只能近似地实现给定运动规律，而且设计较为复杂。当从动件的位移、速度和加速度必须严格地按照预定规律变化，尤其当原动件作连续运动而从动件必须作间歇运动时，则以采用凸轮机构最为简便。凸轮机构由凸轮、从动件或从动件系统和机架组成，凸轮通过直接接触将预定的运动传给从动件。凸轮机构具有结构简单，可以准确实现要求的运动规律等优点。只要适当地设计凸轮的轮廓曲线，

    就可以使推杆得到各种预期的运动规律。在各种机械，特别是自动机械和自动控制装置中，广泛地应用着各种形式的凸轮机构。凸轮机构之所以能在各种自动机械中获得广泛的应用，是因为它兼有传动、导引及控制机构的各种功能。当凸轮机构用于传动机构时，可以产生复杂的运动规律，包括变速范围较大的非等速运动，以及暂时停留或各种步进运动；凸轮机构也适宜于用作导引机构，使工作部件产生复杂的轨迹或平面运动；当凸轮机构用作控制机构时，可以控制执行机构的自动工作循环。因此凸轮机构的设计和制造方法对现代制造业具有

重要的意义。

二、国内外相关研究简介（述）

    早期的工程技术人员大多采用作图法绘制凸轮轮廓，这种方法的效率低、精度差、很难精确地得到压力角和曲率半径等设计参数。在CAD二维设计阶段，CAD的作用仅仅是使工程人员得以摆脱烦琐、精度低的手工绘图，可重复利用已有的设计方案。而如今的CAD三维设计与CAM集成化，使工程人员可以从三维建模开始，进行产品构思设计和制图，实现了设计数据直接传输到生产的过程，大大简化了手工工作环节。由于计算机技术和各种数值计算的发展，使得很多方面的研究得以深入。利用参数化技术三维CAD可以绘制精确的凸轮。参数化设计具有造型精确，造型速度快，避免了手工取点造型的复杂过程，完成三维实体模型可以不断的修改的特点。由于电子技术的发展，现在某些设备的控制元件可以采用电子元器件，但他们一般只能传递较小的功率，而凸轮机构却能在实现控制功能的同时传递较大的功率。因此，凸轮机构在生产中具有无可替代的优越性，尤其在高速度、高精度传动与分度机构及引导机构中，更有突出的优点。可以说，对凸轮机构的进一步研究，特别是对高速凸轮机构及其动力学问题的进一步研究，是长期、持续并有重大意义的工作。现代三维CAD已经辐射到对整个制造企业生产、管理进行全方位的辅助，对制造业的发展具有深远的影响。

三、本课题研究内容

1.充分分析凸轮机构原理，充分分析本课题凸轮从动件（摆杆）的运动规律

2.根据凸轮摆杆的运动规律设计凸轮的轮廓曲线，并对其进行必要的分析。

3.编制工艺规程、设计绘制制造加工工装图等。

4.编制凸轮轮廓曲线最终加工程序。

四、本课题研究方法

凸轮廓线的设计方法有作图法和解析法，其依据的基本原理相同。本课题介绍凸轮廓线设计的基本原理，然后分别介绍作图法凸轮廓线的方法和步骤。

五、研究目标、主要特色（创新）及工作进度

   1.了解凸轮机构的类型及各类凸轮机构的特点和适用场合，学会根据工作要求和使用场合选择凸轮机构的类型。 

2.掌握从动件几种常用运动规律的特点和适用场合以及不同运动规律位移曲线的拼接方法，学会根据工作要求选择或设计从动件的运动规律。 

3.掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则，学会根据这些原则确定移动滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径、滚子半径和偏置方向以及移动平底从动件盘形凸轮机构的基圆半径、平底宽度和偏置方向。 

4.熟练掌握并灵活运用反转法原理，学会根据这一原理设计各类凸轮的廓线。 

5.掌握凸轮机构设计的基本步骤，学会用计算机对凸轮机构进行辅助设计的方法。 

六、参考文献

[1]宋文学、刘锡锋. CAD/CAM应用. 西北大学出版社， 2005

[2]杨可桢、李仲生. 机械设计基础. 高等教育出版社， 2007

[3]成大先. 机械设计手册. 北京：化学工业出版社，2004

[4]孙恒、陈作模. 机械原理. 第6版. 高等教育出版社，2001

[5]机械工程手册编辑委员会. 机械工程手册. 北京：机械工业出版社，1980

[6]中国机械设计大典编委会. 机械设计大典. 南昌：江西科技出版社，2002

[7]郑文纬、吴克坚. 机械原理. 第7版. 北京：高等教育出版社，1997