给定运动规律的齿轮_凸轮组合机构解析法设计_简兆辉
说出凸轮机构从动件常用运动规律
说出凸轮机构从动件常用运动规律1. 引言1.1 概述凸轮机构是一种常见的运动传动装置，通过凸轮和从动件的配合实现不同运动规律的转换。
凸轮机构被广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机、工业机械等领域。
了解凸轮机构从动件的常用运动规律对于理解其工作原理以及设计和优化具有重要意义。
本文将重点介绍凸轮机构从动件常用的三种运动规律，即正圆运动规律、椭圆运动规律和抛物线运动规律。
通过详细讲解每种运动规律的原理和特点，结合相关的应用案例，旨在帮助读者全面了解这些常见的凸轮机构从动件运动规律。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行阐述。
首先，在引言部分对凸轮机构进行了概述，并说明了文章内容和结构。
接下来，在第二部分中简要介绍了凸轮机构的定义与分类以及基本组成部分，同时列举了该装置在各个应用领域中的实际应用。
然后，在第三部分中简要描述了凸轮机构从动件常用的三种运动规律，即正圆运动规律、椭圆运动规律和抛物线运动规律。
在第四部分中，将分别对这些从动件的常用运动规律进行详细解析，并通过实际应用案例加深理解。
最后，在结论与展望部分总结文章的主要内容，并对未来凸轮机构研究方向进行展望。
1.3 目的本文旨在介绍凸轮机构从动件常用的运动规律，包括正圆、椭圆和抛物线三种类型。
通过阐述每一种运动规律的原理和特点，读者能够对凸轮机构从动件的工作原理有更深入的理解，并能够应用于具体的工程设计和优化中。
同时，通过引入实际案例，希望读者能够更好地理解这些运动规律在实际中的应用价值。
2. 凸轮机构简介:2.1 定义与分类:凸轮机构是一种常见的机械传动装置，由凸轮和从动件组成。
凸轮是一个具有非圆周运动的特殊零件，通过转动或移动凸轮使得从动件产生特定的运动规律。
根据凸轮曲线形状和运动规律的不同，凸轮机构可以分为三类主要类型：正圆轨迹型、椭圆轨迹型和抛物线轨迹型。
2.2 基本组成部分:典型的凸轮机构包括凸轮、滑块、连接杆、曲柄等组成部分。
其中，凸轮为核心部件，其曲线形状决定了从动件的运动规律。
机械原理凸轮机构及其设计PPT精品医学课件
终点： = 0 , s=h
升程运动规律：
同理，得回程运动规律：
作推程运动线图
h/2
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
5
6
7
8
4
推程运动线图
s
O
h
0
0/2
：0 = ：
=(/ 0)
位移线图
速度线图
5
6
7
8
1
2
3
5
6
7
8
4
h /20
0
0/2
v
O
1
2
3
4
2
A
O
B
180º
120º
60º
o
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
（1）作出角位移线图；
（2）作初始位置；
（4）找从动件反转后的一系 列位置，得 C1、C2、 等点，即为凸轮轮廓上的点。
A1
A2
A3
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
（3）按- 方向划分圆R得A0、 A1、A2等点；即得机架 反转的一系列位置；
二．图解法设计凸轮轮廓曲线
1. 对心直动尖端从动件盘形凸轮机构
已知：推杆的运动规律、升程 h；凸轮的及其方向、基圆半径r0
设计：凸轮轮廓曲线
h
s
O
/2
h/2
机械原理凸轮凸轮机构及其设计PPT课件
/
2 0
/
2 0
0
后半程：
=
s
=
0
/C2时t 2,=s
=Kh2/2
；
= 0=时1，：s2=：h3，……v =s 0
h
a 4h 2
2h( 0
/
2 0
)2 /
2 0
a
C0=
-sh=,1C：1=4：4h9/…0…, v
4h ( 0
)
/
2 0
0
C2=
)
/
2 0
C0= - h , C1= 4h / 0 ,
a
4h
2
/
2 0
C2=
-2h
/
2 0
结束
推杆常用的运动规律
二、推杆常用的运动规律（以推程为例）
s
5 678
1、多项式运动规律 s C0 C1 C2 2 Cn n
（2）n = 2 等加速等减速运动规律 s C0 C1 C2 2 v ds / dt C1 2C2
结束
凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的类型
1、按凸轮的形状 →圆柱凸轮、盘形凸轮（移动凸轮） 2、按从动件的运动形式 → 摆动从动件、移动从动件 3、按从动件的形式 → 尖底从动件、平底从动件、滚子从动件
凸轮形状
凸轮 — 具有曲线轮廓或凹槽的构件
从动件形式
结束
凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的类型
常用于传力不大的场合 4、轮廓加工困难，不过现在借助新的加工设备已经有了很大改善 5、从动件位移量不能过大，否则凸轮体积将会很大；
凸轮机构的设计方法知识点
凸轮机构的设计方法知识点凸轮机构是一种常用于传动和控制机械运动的装置。
它通过凸轮的几何形状和运动特点来驱动其他零件的相对运动，实现特定的功能。
下面将介绍凸轮机构设计的一些重要知识点。
一、凸轮的基本构成凸轮由凸轮轴和凸轮轮廓组成。
凸轮轴一般是圆柱形的，并且要求与传动装置的轴线相交或平行。
凸轮轮廓则根据具体的应用要求进行设计，常见的有红圆弧、矩形和椭圆等形状。
凸轮的轮廓和几何参数对机构运动特性具有重要影响。
二、凸轮的运动特性凸轮的运动特性包括凸轮轮廓的曲线形状、凸轮轴的转动方式以及凸轮与其他零件之间的相对运动关系。
常见的凸轮运动方式有简谐运动和非简谐运动两种。
简谐运动是指凸轮的转动角度与时间之间存在确定关系，例如等速转动和正弦转动。
而非简谐运动则是指凸轮的转动角度与时间之间不满足确定关系，其运动规律更为复杂。
三、凸轮机构的设计方法1. 确定凸轮的运动要求：根据机械系统的功能要求，确定凸轮需要实现的运动特性，如线性运动、往复运动或任意轨迹运动等。
2. 选择凸轮的轮廓形状：根据运动要求，选择适合的轮廓形状。
例如，需要实现往复直线运动时可以选择矩形轮廓；需要实现往复曲线运动时可以选择红圆弧轮廓。
3. 计算凸轮的几何参数：确定凸轮的几何参数，如凸轮半径、凸轮轴偏心距、凸轮轴转动角度等。
这些参数会直接影响到凸轮的运动特性和机构的工作效果。
4. 验证凸轮机构的性能：利用计算机辅助设计软件或绘图工具，绘制凸轮机构的示意图，并进行运动仿真分析。
通过仿真分析，可以评估凸轮机构的工作性能，发现潜在问题并进行改进优化。
5. 制作凸轮并组装机构：根据设计结果，制作凸轮和其他相关零件，并按照装配顺序进行组装。
在组装过程中，要注意零件之间的配合精度和润滑要求，确保机构的正常运转。
四、凸轮机构的应用领域凸轮机构广泛应用于各个领域，例如机床、汽车、航空航天、纺织机械等。
在机床领域，凸轮机构常用于驱动切削工具进行加工作业；在汽车领域，凸轮机构用于控制气门的开启和闭合；在航空航天领域，凸轮机构常用于驱动复杂的舵面运动等。
凸轮机构及其设计ppt课件
右图可用来推导压力角的计算公式，过程如下： 由ΔBCP得 tanα =CP/BC= CP/（s+s0） （1） 由ΔODC得 s0 = r20 +e2
由瞬心法知，P点是瞬心，有 OP=v/ω=ds/dδ CP=OP-e= ds/dδ-e 代入（1）式得
nv
B
s
D
ω r0 α v
O
s0
作者：潘存云教授
r e C P 0
n
ds/dδ
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
压力角计算公式
增大基圆半径 r0 或增大偏距 e 可减小压力角。
当从动件导路和瞬心点分别位于O点两侧时，
按同样思路可推得压力角计算公式
推程运动方程：
s ＝h φ/Φ v ＝ hω/Φ
a＝0 同理得回程运动方程：
s＝h(1-φ/Φ’) v＝-hω/Φ’
a＝0 运动线图如右图所示。
特点：在运动的起始点存在刚性冲击
s
作者：潘存云教授
Φ v
a +∞
h φ
Φ’
φ
－∞
+∞ φ
2）二次多项式（等加速等减速）运动规律 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益
行程 ——从动件距凸轮回转中心最近点到最远点的距离h 。
凸轮转角——凸轮以从动件位于最近点作为初始位置而转过的角度φ。 从动件位移——凸轮转过φ 角时，从动件相对于基圆的距离s。 从动件运动规律——从动件的位移、速度、加速度与凸轮转角（或时间）之
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计一、教学目标1. 使学生了解凸轮机构的分类、工作原理和应用。
2. 培养学生掌握凸轮机构的设计方法和步骤。
3. 提高学生分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容1. 凸轮机构的分类及工作原理凸轮机构的分类凸轮的工作原理凸轮机构的应用2. 凸轮的轮廓曲线设计凸轮轮廓曲线的基本原理常用凸轮轮廓曲线的特点及应用凸轮轮廓曲线的设计方法3. 凸轮的压力角和基圆半径的选择压力角的定义及作用基圆半径的计算方法压力角和基圆半径的选择原则4. 凸轮机构的设计步骤确定凸轮的类型和参数选择合适的轮廓曲线计算压力角和基圆半径校核凸轮的强度和运动性能5. 凸轮机构的设计实例实例分析设计过程演示结果讨论和评价三、教学方法1. 采用讲授法，讲解凸轮机构的基本概念、设计方法和步骤。
2. 利用多媒体演示凸轮机构的工作原理和设计过程。
3. 引导学生进行实例分析，培养学生的实际设计能力。
4. 开展课堂讨论，提高学生的思考和表达能力。
四、教学环境1. 教室环境：宽敞、明亮，配备多媒体教学设备。
2. 教学材料：教案、PPT、参考书籍、设计实例。
五、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和讨论情况，评价学生的积极性。
2. 作业完成情况：检查学生提交的凸轮机构设计作业，评价学生的理解和应用能力。
3. 期末考试：设置有关凸轮机构设计的题目，评价学生对课程知识的掌握程度。
六、教学活动1. 课堂讲解：讲解凸轮机构的基本概念、分类、工作原理和应用。
2. PPT演示：通过PPT展示凸轮机构的工作原理和设计过程。
3. 实例分析：分析典型凸轮机构设计实例，引导学生掌握设计方法和步骤。
4. 小组讨论：分组讨论凸轮机构设计中的问题，培养学生的团队协作能力。
5. 作业布置：布置凸轮机构设计相关作业，巩固所学知识。
七、教学资源1. PPT：制作精美的凸轮机构教学PPT，展示图片、图表和实例。
2. 参考书籍：提供有关凸轮机构设计和应用的参考书籍，方便学生查阅。
齿轮-凸轮组合机构解析法设计
坐 标参 数方 程 ：
图 １所示 齿 轮 一凸轮 组 合机 构 是 以 相 啮合 的
一
式 中： Ｉ ＝ ０ ， １ ， ２ ， …， Ｎ， 为 了使 设计 准确 ， Ｎ的数
对齿 轮为 基础 ，利 用滚 子 凸轮机 构来 控 制杆 Ｃ Ｄ 的运动 参数 ， 通过 杆 Ａ Ｂ与 杆 Ｂ Ｃ组 成 的 Ｒ Ｒ Ｒ杆组
值应该取足够大 ，一般取凸轮廓线所需点数的 １ ０ 倍 左 右． 设计 中，用到 Ｅ点 的速度 以及 Ｅ点的轨迹坐 标． 在所设计 的凸轮廓线 中， 只要 Ｅ点的轨迹不变 ，
那 么 Ｅ点速度 的变化 就不 会对 其结 果产 生影 响 ． 因 此， 可令 ｄ Ｉ ／ ｄ ｔ ＝ ｌ ， 则得 出 Ｅ点 的速度 为 ：
定 的齿 轮 １的半径 Ｒ １ 、齿 轮 ２的半 径 Ｒ ２ 、杆 Ｃ Ｄ
Ｉ ｆ Ｖ ｘ Ｅ ＝ ｄ ｆ ｌ （ Ｉ ） ／ ｄ Ｉ
ｖ （ Ｉ ） ／ ｄ Ｉ
…
的长 度 Ｌ Ｃ Ｄ、 杆 Ｃ Ｅ的长 度 Ｌ Ｃ Ｅ、 Ａ点 坐标 、 Ｄ点坐 标、 Ｋ点坐 标等 ，因此杆 Ａ Ｂ和杆 Ｂ Ｅ组 成 一 个 Ｒ Ｒ Ｒ Ｉ Ｉ 级杆组． 通 过齿 轮 啮合传 动关 系 由 Ｂ点 的 坐 标确 定可 确定 Ｇ点 的坐标 ．
和杆 Ｃ Ｄ与 杆 Ｃ Ｅ组 成 Ｒ Ｒ Ｒ杆 组 的 运 动 复合 实 现 输 入 与输 出 的运 动 间的关 系 ，从 而 输 出给 定 轨迹 ．
其 中齿 轮 １ 与杆 Ａ Ｂ固联在 一起 ．由于 运 动轨迹 已
知 ，根据 Ａ点坐标 与 Ｅ点轨迹可求 出杆 Ａ Ｂ与杆 Ｂ Ｅ的长度 ； 根 据机 构 的总体 布 置 ， 设 计 者 可预先 确
关 键 词 ： 凸轮 ； 齿轮 ； 组 合 机 构
凸轮机构及设计范文
凸轮机构及设计范文凸轮机构是一种常见的机械传动装置，主要用于将旋转运动转化为直线或曲线运动。
它由凸轮、从动件和连接件三个部分组成，其中凸轮是关键部件，凸轮的形状决定了从动件的运动轨迹。
凸轮的设计是凸轮机构设计中至关重要的一步。
凸轮的形状可以根据从动件的运动要求进行设计。
常见的凸轮形状有椭圆形、圆心偏心形、圆弧形等。
在选择凸轮的形状时，需要考虑从动件的运动速度、加速度、运动轨迹等因素，并结合实际应用的要求进行设计。
凸轮的设计过程中，首先需要确定凸轮的运动周期和凸轮轴的转速。
根据凸轮的运动周期和转速，可以计算出凸轮的基准圆直径。
然后，根据基准圆直径和从动件的运动要求，确定凸轮的形状。
在凸轮的设计过程中，还需要考虑凸轮的材料选择和凸轮的制造工艺。
凸轮通常使用高强度、高耐磨的材料制造，如合金钢、铸铁等。
凸轮的制造工艺主要有铣削、数控加工等。
凸轮机构的设计中，还需要考虑连接件的设计。
连接件主要是指凸轮和从动件之间的连接部件，常见的连接件有滚子、滑块、曲柄等。
连接件的设计要考虑从动件的运动要求和凸轮的形状，合理选择连接件的形式和材料，以确保凸轮机构的正常运行。
凸轮机构的设计在工程实践中有着广泛的应用。
比如，在发动机中，凸轮机构被用于控制气门的开关时间和开闭速度，以实现燃气进出的控制；在纺织机械中，凸轮机构被用于控制织机的运动，使得织机能够按照指定的运动规律工作；在机床中，凸轮机构被用于控制加工工具的运动，以实现工件的加工。
总之，凸轮机构的设计是机械工程中一个重要而复杂的任务。
凸轮的形状和连接件的设计是凸轮机构设计过程中的关键步骤。
通过合理选择凸轮的形状和连接件的设计，可以实现凸轮机构的高效运行和满足不同应用的需求。
凸轮机构的设计需要综合考虑运动要求、材料选择、制造工艺等因素，以确保设计的凸轮机构能够稳定可靠地工作。
凸轮连杆组合机构解析法设计
凸轮连杆组合机构解析法设计蒋志华，贺兵，敬宏图，刘忠伟（湖南工业大学机械工程学院，湖南株洲412008）图1凸轮连杆组合机构示意图E D CB 0引言目前已有了许多对凸轮连杆组合机构的研究成果，但在已发表的文献资料中，还未能见到图1所示末端从动件按一定规律往复运动的凸轮连杆组合机构基于解析法的具体设计。
在凸轮连杆的设计中，凸轮轮廓曲线设计的优劣直接影响了凸轮连杆机构的稳定性，因此凸轮轮廓曲线的设计成为研究重点。
常用的凸轮设计方法有解析法和图解法，图解法设计精度低的说法是针对传统的图解法而言的，但利用仿真软件辅助设计时，则具有精确度高、设计周期短等优点[1~3]。
如张磊[4]利用Adams 设计滚子从动件凸轮轮廓曲线，郑彬利[5]用AutoCAD 与Excel 设计凸轮轮廓曲线，黄文权[6]利用Creo 对凸轮机构进行反转设计，王亮[7]采用图解法利用SolidWorks 设计滚子盘形凸轮机构。
利用仿真软件的图解法，能够得到精确的凸轮轮廓，但是只能对某一固定参数的机构进行设计，当机构参数发生改变时，需要利用仿真软件重新建立模型求解，并且不能对凸轮压力角进行检验。
基于上述原因，本文采用解析法并借助MATLAB 对图1所示凸轮连杆组合机构进行设计。
解析法可以对凸轮轮廓曲线的坐标值进行精确的计算，当从动件运动比较复杂，计算复杂时，用MATLAB 软件可以很容易地进行凸轮轮廓曲线的解析法设计[8]。
1凸轮连杆机构设计方法1.1凸轮连杆组合机构工作原理凸轮连杆组合机构如图1所示，凸轮为主动件绕C 点逆时针方向旋转，A D 杆上B 点处的滚子在凸轮槽中滚动，并带动A D 杆绕A 点摆动，A D 杆通过连杆DE 使滑块按一定的运动规律上下往复运动。
在实现相同滑块行程和运动规律的条件下，凸轮连杆机构的凸轮和压力角比单凸轮机构的小得多[9]执行部件按一定运动规律往复运动的机械中具有十分重要的工程意义。
1.2参数确定如图2所示，点为原点，过C 点的水平线为x 轴，过C 点的垂直线为y 轴，垂直xy 平面向外为z 轴建立坐标系。
齿轮凸轮组合机构解析法设计
齿轮凸轮组合机构解析法设计摘要：齿轮凸轮组合机构是一种常见的机械传动装置，广泛应用于各种机械设备中。
本文将采用解析法进行齿轮凸轮组合机构的设计，通过对齿轮凸轮组合机构的结构和原理进行分析，结合运动学方程和几何关系，以及相应的计算方法，可以得到齿轮凸轮组合机构的设计参数。
最后，通过实例验证了解析法的有效性和可行性。
1.引言齿轮凸轮组合机构是一种将齿轮和凸轮两种机构组合在一起的传动装置。
在齿轮机构中，利用互相啮合的齿轮来传递力矩和运动。
而在凸轮机构中，通过凸轮的凸起部分与从动件接触或离开来实现运动传递。
齿轮凸轮组合机构的设计涉及到几何形状、尺寸、齿轮齿数等多个参数，因此需要采用解析法进行设计。
2.齿轮凸轮组合机构的结构和原理齿轮凸轮组合机构由齿轮轴、凸轮轴和从动件组成。
齿轮轴上固定有一个或多个齿轮，凸轮轴上固定有一个凸轮。
从动件由凸轮的凸起部分与齿轮的齿啮合或分离来实现传动。
齿轮的齿数和凸轮的凸起部分的形状决定了齿轮和凸轮之间的运动规律。
3.齿轮凸轮组合机构的解析法设计步骤（1）确定齿轮和凸轮的齿数和凸起部分的形状。
齿轮和凸轮的齿数可以根据所需的传动比进行确定。
凸轮的凸起部分的形状可以通过给定的运动规律进行确定，比如简谐运动规律、等角速度运动规律等。
（2）建立齿轮凸轮组合机构的运动学方程。
运动学方程是描述齿轮凸轮组合机构各部件运动规律的方程。
通过建立从动件运动轨迹与凸轮轴的相对位置之间的关系，可以建立运动学方程。
（3）根据几何关系推导出相关参数。
通过几何关系，可以得到齿轮凸轮组合机构的相关参数，如齿轮的模数、分度圆直径、凸轮的基圆半径、凸起部分的形状参数等。
（4）根据计算方法计算设计参数。
根据所得到的齿轮凸轮组合机构的相关参数，可以利用计算方法进行具体的计算，如齿轮啮合位置的计算、齿轮啮合角的计算、齿轮模数的计算等。
（5）验证设计结果的可行性。
通过实例验证所得到的设计结果的可行性和有效性。
可以利用CAD软件进行设计和模拟仿真，通过调整设计参数，得到最佳的设计方案。
凸轮从动件运动规律绘制
凸轮从动件运动规律绘制
稿子一
嘿，亲！今天咱们来聊聊凸轮从动件运动规律绘制这个有趣的事儿。
你知道吗？这就好像是在给机械宝宝们设计舞蹈动作一样。
一开始啊，咱得搞清楚到底想要这从动件咋动。
是快速冲出去，还是慢悠悠地晃悠？这可全凭咱们的需求来定。
然后呢，得把时间和位移的关系理清楚。
就像是给它们排好时间表，啥时候到哪儿，都得安排得明明白白。
画图的时候，可别着急。
先画个坐标轴，X 轴代表时间，Y 轴代表位移。
一笔一划，慢慢地把那些点连起来，就像是在给它们搭小桥。
有时候画错了也别怕，擦掉重新来就是啦。
这就跟咱们走路走错了方向，再拐回来是一个道理。
画完之后，看着那漂亮的曲线，心里那叫一个美！感觉自己就像是个机械世界的大导演，指挥着这些零件们跳着精彩的舞蹈。
怎么样，是不是觉得挺有意思的？快来一起试试吧！
稿子二
亲爱的小伙伴们，咱们今天来说说凸轮从动件运动规律绘制哟！
想象一下，这凸轮和从动件就像是一对默契的舞伴。
咱们呢，就是那个编舞大师。
开始之前，咱们得好好琢磨琢磨，这个舞蹈要跳出啥样的风格。
是激情四射的，还是优雅舒缓的？这可关系到后面的每一步呢。
然后拿起笔，在纸上画出那些线条。
画的时候呀，要轻要稳，就像小心翼翼地给舞伴化妆一样。
要是觉得哪里不太对，别犹豫，大胆修改。
这就好比给舞伴换一套更漂亮的服装，让整个表演更加完美。
小伙伴们，快来一起加入这个有趣的绘制之旅吧，说不定会有惊喜等着咱们哟！。
给定运动轨迹的齿轮_凸轮组合机构解析法设计
文章编号 : 1006 22343 ( 2009) 052010203给定运动轨迹的齿轮 —凸轮组合机构解析法设计隋鹏举 , 姚立纲 , 苏同克 , 叶仲和(福州大学 机械学院 ,福建福州 350002 , E 2m a il: sp j com @ 126. com ) 摘 要 : 根据输出轨迹点的运动与凸轮旋转同步的思路 ,提出并解决了按给定的轨迹曲线来设计凸轮 2齿轮组合机构的凸轮廓线的解析设计方法 。
关键词 : 组合机构 ;凸轮机构 ;齿轮机构 ;反求设计中图分类号 : TH 112文献标识码 : A Ana ly t i ca l D e s i gn of the Gea r 2Cam C o m b in e d M echan is m W ith the G iven M ovem en tS U I Peng 2j u, Y AO L i 2gang, SU T ong 2ke, YE Zhong 2he( C o l leg e of M e chan i ca l Enginee r ing Fuzho u U n i ve r sity, Fuzhou 350002, Ch i na )A b stra c t: A cco rd ing to the idea tha t ou tp u t trace po in t moving synch r on iza tion w ith the cam r o ta ti o n, the ana l y ti cde sig n m e thod fo r the given trace of de sig n in g the cam con tou r line of the cam 2g ea r com b ined m echan is m s w ith o s c i ll a 2 ting r o l le r 2fo l l o we r wa s p ropo s ed in th i s p a p e r .Key word s : com b i ned m e chan i s m ; cam m e chan i s m; g ea r m e chan i s m ; reve r se de sig n齿轮凸轮组合机构是一种正在发展的新型组合机构 [ 1 ] 。
凸轮机构和齿轮机构PPT课件
精选ppt
13
δs ´
近停程
δ0 δs δ0´
推程、远停程、回程
当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。
精选ppt
14
S
h
7.2.1 等速运动规律
O
从动件运动的速度为常数 v 时的运动规律，称为等速运 动规律（直线运动规律）。
v
O
推程的运动方程：
sh/
a
vh/
a0
O
精选ppt
15
从动件在运动起始位置和终止两瞬时的速度 有突变，故加速度在理论上由零值突变为无穷大， 惯性力也为无穷大。由此的强烈冲击称为刚性冲 击。
第7章 凸轮机构和 齿轮机构
精选ppt
1
7.1 概述
7.1.1 凸轮机构的组成 一种高副机构，可
将连续转动和移动转换 成从动件的移动和摆动。 广泛应用于各种机械， 尤其是自动机械中。
精选ppt
2
凸轮机构的组成
1.凸 轮——具有曲线状轮廓的构件 2.从动件——作往复移动或摆动的构件
往复移动——直动从动件 往复摆动——摆动从动件 3.机 架——机构中固定不动的构件
精选ppt
23
7.3.2 对心滚子移动从动件盘形凸轮
实 际 轮 廓 曲 线
精选ppt
理 论 轮 廓 曲 线
24
7.3.3 摆动从动件盘形凸轮 已知： 凸轮轴心与从动件的回转中心距a 凸轮基圆半径rb，从动件长 L 凸轮以等角速度逆时针方向转动 从动件的摆角-转角曲线图
精选ppt
25
绘制方法
4’ 3’ 2’ 1’
C’ C” B1 E1
B2 E2 B
E
51
7.5.3 渐开线齿轮的几何尺寸
凸轮机构常用的从动件运动规律分析PPT资料优选版
凸轮机构常用从动件运动规律分析
一、凸轮机构的运动分析 凸轮机构中，从动件的运动是由凸轮轮廓曲线决定的。
轮廓曲线确定的凸轮能够驱动从动件按照一定规律运动； 反之，从动件的不同运动规律，要求凸轮具有不同的轮 廓曲线。 因此，凸轮机构的设计，一般是根据工作要求 选择或设计从动件的运动规律，再根据从动件的运动规 律设计凸轮的轮廓曲线。
推杆作正弦加速度运动时，其加速度没有突变，因而将不产生冲击，适用于高速凸轮机构。
δ(t)曲线） 一、凸轮机构的运动分析
凸轮转角δ与从动件运动状态
凸轮机构常用从动件运动规律分析
加速度曲线：表明从动 轮廓曲线确定的凸轮能够驱动从动件按照一定规律运动；
凸轮机构常用从动件运动规律分析
件加
速度与
时间
的关系
的曲
凸轮机构常用从动件运动规律分析
凸轮机构常用从动件运动规律分析
（3）运动线图 凸轮机构常用从动件运动规律分析
凸轮机构中，从动件的运动是由凸轮轮廓曲线决定的。
凸轮机构常用从动件运动规律分析
位移曲线：表明从动件位移与时间的关系的曲线（s－ 摆线运动规律是指当一个滚圆在一直线上作纯滚动时，滚圆上一点所走过的轨迹。
线
（a－δ(t)曲线）
凸轮机构常用从动件运动规律分析
二、从动件的常用运动规律 所谓从动杆的运动规律是指从动杆在运动时，其位移s、速度
v 和加速度a 随时间t变化的规律。又因凸轮一般为等速运动， 即其转角φ与时间t成正比，所以从动杆的运动规律更常表示 为从动杆的运动参数随凸轮转角φ变化的规律。
凸轮转角δ与从动件运动状态
等加速阶段
等减速阶段
凸轮机构常用从动件运动规律分析
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dyB′ dφ2
=ddyφB2′//ddtt=
关键词 :组合机构 ;凸轮 ;齿轮 ;坐标变换 中图分类号 :TH112 文献标识码 :A
AnalyticalDesignoftheGear-Cam Combined Mechanism WiththeGivenMovement
JIANZhao-hui, LIUXiao-min, LIANGZi-xin, YEZhong-he
(5)
即 该机构在连 杆 1转 一 周的 时间 内 摆杆 3也 转 动了 一周 ,
可知,该机 构的特性 是输入连 杆转一 周, 输出摆杆 也转
一周。
xB =lOB· cos
3π 2
-β0
+φ3
yB =lOB· sin
3π 2
-β0
+φ3
(6)△图 2 输入连杆 1 转动 φ1 后的 由公 式 (6)求导 得 对 应 齿轮 -凸轮连杆组合机构
杆 3的角速度曲线 , 要求 :
ω3 =(1 +0.5· cos2φ1 )· ω1
(1)
式中 :ω1, ω3, 分别为输入连杆 1、滚子摆 动输出杆 3 的角速
度 ;φ1 为连杆 1的转动角度 。 求解所要求的凸轮廓线曲线 。
1.1.2 定尺寸
建立固定 坐标系 O-xy。 为设计方便 , 一般原点 O与输入
对于凸轮轮 廓曲线 的设 计方法 有图 解法 和解析 法 。 图 解法较简便 , 即采用作图法求出 凸轮与 输入件的 运动关 系 , 然后再按运动规律设 计平面凸轮的廓线 。 但 设计精度 不高 , 只用于一般场合 ;对于 精度 要求 较高的 高速 凸轮 、靠模 凸轮 等 , 必须用解析法 精确 设计 。 解析 法是 一种 对于 输出 运动 规律复杂的机构轮廓线的设计 具有精度高 , 编程简 单等优点 的设计方法 [ 1] 。 现阶段对 齿轮 -凸轮 组合 机构 的求解 方法 介绍得比较少 , 尤其是用解析法设计 。 在文献 [ 2] 中 , 虽然给 出了用解析法对给 定输入 输出 角速度 之间 关系 曲线的 凸轮 廓线解析法求解 , 但它是在凸轮固定而从 动齿轮转 动情况下 来设计齿轮 -凸轮组合机构的 凸轮廓线 , 而且并未 提出如何 解决旋转凸轮绕 固定 齿轮转 动时 凸轮廓 线的 求解 过程 。 文 献 [ 3, 5] 也都是求解一般给定输入运动得到旋转 齿轮绕固定 凸轮情况下凸轮廓线的求解过 程 , 并未对 关键的给 定输入输 出关系曲线条件 下的 凸轮廓 线的 求解过 程 。 现 阶段对 按给
m(z +z)
l2 =
2
4
2
14
机械设计与研究 第 25卷
给定 输出 滚 子摆 动
1.2.4 求 理 论 廓 线 和 在 与
从动件杆 3长度 l3 , 滚 子 半 径 Rr, 初 始 位置 时输 出 杆 3 和
固 结的 动坐 标 系 A-x′y′中 的 位置坐标
收稿日期 : 2009 -05 -05
定角速度关系设计的齿轮 -凸轮 组合机构 , 并未存在 比较统
一的步骤 。 下面就通 过两 种不同 的齿 轮 -凸轮 组合机 构来
详细叙述解析法设计凸 轮轮廓曲线过程 。
1 凸轮绕固定齿轮旋转的齿轮 -凸轮组合
机构
1.1 设 计方法
1.1.1 设计要求
如图 1所示为初始状态下的齿轮 -凸轮 组合机构 , 是以
简兆辉 , 刘晓敏 , 梁子新 , 叶仲和 (福州大学 机械工程学院 , 福州 350002, E-mail:311jzh@)
摘 要 :通过实例分 析齿轮 -凸轮组合机构 , 介绍了实现给定输入输出角速 度关系曲线的齿轮 -凸轮组合机 构凸轮廓线的解析法设计方法 , 提高了机 构设计的精确性 、可靠性和设计结果的直观性 。
组 “ -”、“ +”号用于外包络 线 , 下 面一组 “ +”、“ -”号用于 内包络线 。 由给定参数 , 即可得给定输入 输出轨迹 曲线所要
式 (8)中 dxB′/dφ2 和 dyB′/dφ2 的公式分别为 :
dxB′ dφ
=ddxφB′//ddtt=
2
2
VBX· cosφ2 -xB· ω2 · sinφ2 +VBY· sinφ2 +yB· ω2· cosφ2 -VAX· cosφ2 +xA· ω2 · sinφ2 -VAY· sinφ2 -yA· ω2 · cosφ2 ω2
z2 z+2 z4 dt
(3)
dφ
dφ
t为 输入 连杆 1 转动 的 时间 。 将 ω2 = dt2 , ω1 = dt1代 入式
(3), 得到杆 1和齿轮 2转角之间的关系 :
φ2 =z2 z+2 z4 · φ1
(4)
连杆
1转一圈的转角
φ为 1
2π, 在此周期内杆
3的
ω波 3
动仅两周期 , 因此在此周期内齿轮 2必须 相对于连 杆 1转过
连杆 1 作为输 入原动 件 , 构 件 3作 为输出 构件 , 组成自 由度
为 1的组合机构 。 连杆 1逆时针匀 速转动 , 先通过行 星轮系
获得行 星轮 2 的运动 , 然后 以构件 1为相 对机架 , 叠加 一滚
子摆动从动件盘形凸轮机构 。 凸轮与行星 轮 2固结 。 在杆 1
和轮 2共同作用下 , 杆 3输出 。 当给定输 入连杆 1和 输出摆
2圈 , 则齿轮 2也就是 凸轮需 相对于 机架 转过三 圈为 6π, 所
以
φ 2
=3φ1,
于是
z4 z2
=2。
对角速度关系曲Байду номын сангаас线 :ω 3
=[
1 +0.5·
cos2φ1]
·
ω, 1
进行
积分得 :
∫ ∫ t
t
φ 3
=
ωdt=
03
(1
0
+0.5·
cos2φ1)ω1 dt=
φ1 +0.25· sin2φ1
力角 主要 是 受输 入
位置为 :
杆和 输出 摆 杆的 初
始夹角 β0 和摆 杆 3 长度 的 影 响 。 根 据
压力 角最 好 不要 大
于 60°, 适 当增 大两
△图 1 初始状态下齿轮 -凸
杆的初始夹角 β 可 0
轮连杆组合机构
以较好的减小最大压力角 , 但缺点是会导 致凸轮的 整体尺寸
变得更大 , 凸轮实际尺 寸太 大时 不符合 优化 设计的 要求 , 所
由图 2可知 , 当主 动杆 1
输入杆 1 的夹角 β0。 设 计过 程 中 发 现当 给定 输 入输 出
转 φ1 角 度 时 , 杆 3 转 动 了 φ3, 齿 轮 2 和 凸轮 以 及 固 结 在凸 轮 上的 动 作标 系 A-x′y′
角速 度关 系时, 凸 轮和 摆杆 之 间的 压
转过 了 φ2, 所以 滚 子中 心 B 点在定坐标系 O-xy下的坐标
(CollegeofMechanicalEngineering, FuzhouUniversity, Fuzhou 350003, China) Abstract:Thegear-cam combinationmechanism isanalyzedbyexamples, andananalyticaldesignmethodof theconvexcontourthatcanrealizethegivenrelationshipbetweeninputandoutputangularvelocitycurveofthegearcam combinedmechanism isintroduced.Thesolutionprocessoftheconvexcontourofacam rotatingaroundafixed gearisdescribed.Theaccuracy, reliabilityandtheintuitivedesigntesaltofthemechamism areallimproved.
ω -ω
z
i124
=ω24
1
-ω1
=-
4
z2
式中 :ω2, ω4 分 别为齿轮 2、齿轮 4 的角速度 ;z2 、z4 为齿轮
2、齿轮 4的齿数 。
因为齿轮 4固定 , 则 ω4 =0, 所以有 :
ω (z +z)
ω2 = 1
2
z2
4
对式 (2)进行积分得 :
(2)
∫ ∫ t
0 ω2 dt=
t
0 ω1
dyB′/dφ2 (dyB′/dφ2 )2 +(dxB′/dφ2 )2
dxB′/dφ2 (dyB′/dφ2)2 +(dxB′/dφ2 )2
(8)
第 5期 简兆 辉等 :给定运动规律的齿轮 -凸轮组合机构解析法设 计
15
若凸轮逆 时针转 动 , 则 M =+1;否则 M= -1。 上 面一 求的凸轮廓线曲线 。
Key words:combinedmechanism;cam;gear;coordinatetransformation
齿轮 -凸轮机构 是一种正在发 展的新型 组合机 构 。 它可 以将主动件的连续匀速整周回 转 , 变换为 从动件的 单向整周 变速回转 、带停歇的单向整周转动等 。 它 兼有凸轮 和齿轮的 特性 , 控制准 确有 效 , 结 构紧 凑 、灵 巧 。 由 于 它使 用 了凸 轮 副 , 所以可以精确地实现 任意 复杂 的运动 规律 [ 4] ;由于 它使 用了齿轮副 , 所以它能 实现 整周 回转 , 而且 有良 好的动 力性 能和 运动的 可靠性 。 因 此 , 齿轮 -凸轮机 构在轻 工机械 、纺 织食品 , 特别是精度要 求较 高的 标准零 件制 造 、仪器仪 表行 业得到越来越广泛的 应用 。