凸轮机构动力学

凸轮机构的弹性动力学

凸轮机构的弹性动力学分析（附MATLAB 代码）【问题】已知一凸轮系统，欲使其考虑弹性因素后从动件的真实运动规律按照余弦加速度运动规律运动，建立该凸轮系统的弹性动力学模型，分析其未考虑弹性因素时从动件的运动规律，并绘制出从动件的理论运动规律及考虑弹性因素后的真实运动规律。

凸轮系统的运动及动力参数自定。

程序代码需提供电子版，并说明运行环境。

【解答】一、建立动力学模型取图1所示的凸轮机构为研究对象，图2为其所对应的动力学模型。

图1：凸轮机构运动简图图2：凸轮机构的动力学模型为使得问题简化，力学模型中忽略了凸轮轴的扭转变形、弯曲变形以及回位弹簧的阻尼作用。

图2中k 为系统等效弹簧的刚度，c 为凸轮机构从动组件的阻尼系数，h k 为回位弹簧的刚度，0F 为回位弹簧的预紧力，M 为凸轮机构在从动件侧的当量质量，x 为与凸轮廓线有关的等效凸轮升程（图中所示的凸轮并非真正的凸轮，其廓线对应的升程与真实凸轮廓线对应的升程0x 具备关系0rx x ，其中r 为摇臂比。

因为x 与0x 仅相差一个比例系数r ，为了便于叙述，后文将只注重分析x 与从动件输出的关系，而不再专门区别x 与0x 的差异），y 为从动件的实际升程。

二、建立动力学方程该机构的自由度为1，利用牛顿第二定律建立运动微分方程：)cos 1(2ϕ-=hy 022)()(F y k dtdxdt dy c x y k dt y d M h ------= （式1）设凸轮转动的角速度为ω，它与时间微分dt 、凸轮转角微分ϕd 具有关系：ωϕd dt =（式2）将（式2）代入（式1）并整理可得：0222)(F kx d dx c y k k d dy c d y d M h -+=+++ϕωϕωϕω （式3）微分方程（式3）有两层含义：①若已知从动件的真实运动规律，可求解出凸轮在高速运转条件下考虑弹性变形影响的理论轮廓；②若已知凸轮廓线，可求解考虑弹性变形的从动件的动力学响应。

凸轮机构的弹性动力学

凸轮机构的弹性动力学分析（附MATLAB 代码）【问题】已知一凸轮系统，欲使其考虑弹性因素后从动件的真实运动规律按照余弦加速度运动规律运动，建立该凸轮系统的弹性动力学模型，分析其未考虑弹性因素时从动件的运动规律，并绘制出从动件的理论运动规律及考虑弹性因素后的真实运动规律。

凸轮系统的运动及动力参数自定。

程序代码需提供电子版，并说明运行环境。

【解答】一、建立动力学模型取图1所示的凸轮机构为研究对象，图2为其所对应的动力学模型。

图1：凸轮机构运动简图图2：凸轮机构的动力学模型为使得问题简化，力学模型中忽略了凸轮轴的扭转变形、弯曲变形以及回位弹簧的阻尼作用。

图2中k 为系统等效弹簧的刚度，c 为凸轮机构从动组件的阻尼系数，h k 为回位弹簧的刚度，0F 为回位弹簧的预紧力，M 为凸轮机构在从动件侧的当量质量，x 为与凸轮廓线有关的等效凸轮升程（图中所示的凸轮并非真正的凸轮，其廓线对应的升程与真实凸轮廓线对应的升程0x 具备关系0rx x ，其中r 为摇臂比。

因为x 与0x 仅相差一个比例系数r ，为了便于叙述，后文将只注重分析x 与从动件输出的关系，而不再专门区别x 与0x 的差异），y 为从动件的实际升程。

二、建立动力学方程该机构的自由度为1，利用牛顿第二定律建立运动微分方程：)cos 1(2ϕ-=hy 022)()(F y k dtdxdt dy c x y k dt y d M h ------= （式1）设凸轮转动的角速度为ω，它与时间微分dt 、凸轮转角微分ϕd 具有关系：ωϕd dt =（式2）将（式2）代入（式1）并整理可得：0222)(F kx d dx c y k k d dy c d y d M h -+=+++ϕωϕωϕω （式3）微分方程（式3）有两层含义：①若已知从动件的真实运动规律，可求解出凸轮在高速运转条件下考虑弹性变形影响的理论轮廓；②若已知凸轮廓线，可求解考虑弹性变形的从动件的动力学响应。

凸轮机构两质量动力学模型的运动误差及接触力分析

摘
要：针对凸轮机构线性单质量、单自由度动力学模型的局限性，利用集中参数法提出了一种两质量的动力学模
型．以凸轮输出为余弦运动形式为例，分析了两质量动力学模型中从动件的输出位移、输出误差及凸轮与从动件间的接触力，并以一个设计实例进行了求解．结果表明：由两质量模型可以得到机构的运动误差、凸轮与从动件间的接触力及凸轮转速对运动误差和接触力的影响．这些结果对凸轮机构的设计具有一定的指导意义．关键词：凸轮机构；动力学模型；运动误差；接触力；角速度中图分类号：ＴＨ１１２．２文献标志码：Ａ文章编号：１００６－７５４Ｘ（２０１３）０３ — ０２５０ — ０４
ｐｕｔｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｃａｍ— — ｆｏｌｌｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｆｏｒｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃａｍａｎｄｆｏｌｌｏｗｅｒｗｅｒｅａｎ — —
Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｋｉｎｅｍａｔｉｃｅｒｒｏｒａｎｄｃｏｎｔａｃｔｆｏｒｃｅｉｎｃａｍ— ｆｏｌｌｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｗｏ。ｍａｓｓｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌ

高速反圆柱凸轮机构滚轮动力学分析

ａｇｌｃｅｅａｉｎｄｔｅｃｍｕｒｅｐｅｓｅａｇｌｓｉｄｅｎｎｔｖｒａｌｎｅａｃｌｒｔｏｎａｈａｃｖｒｓｕｒｎｅａｎｐｅｄｅａｉｂｅ，ａｃｌｒｔｏｎｄｐｕｅｒｌｎｃｅｅａｉｎａｒｏｌｉｇａｌｃｅｅａｉｆｍａｎｒｌｒｓｔｍｒｅｃｄ．Ｔａｉｉｏｌｒａｏｔｇｏｕｓｒｓａｃ — ｎｇｅａｃｌｒｔｏｎｏｉｏｌｙｓｅｗｅｅｄｄｕｅｅｋｎｇｍａｎｒｌｅｎｄｂｌｒｐａｅｅｒｈｏｂ
角加速度。分别以主滚轮和机心组为研究对象，分析了主滚轮纯滚动的动力学必要条件。此研究成果将对反圆柱凸轮机构的Байду номын сангаас 人研究以及改善转管武器凸轮系统传动条件具有一定的参考价值。
ｊｃｅｐｃｉｅｙ，ｂｓｆＮｅｏｙａｃａｅｔｒｓｅｔｌｖｙｕｅｏｗｔｎｄｎｍｉｓｌｗ，ｔｅｎｃｓａｙｄｎｍｉｓｃｎｉｏｆｍａｎｒｌｒｓｓｈｅｅｓｒｙａｃｏｄｔｎｏｉｏｌｙ — ｉｅ
ＡｂｔａｔＷｉｈｔａｋｇｒｕｎｆＧａｌｎＳｃｍｕｒｅｓｏｔａｉｏｌｅｙｔｍ，ｄｙａｉｓａｌｓｓｓｒｃ：ｔｈｅｂｃｏｄｏｔｉｇｕａｃｖｌｎｄｍａｎｒｌｒｓｓｅｎｇｎｍｃｎａｙｉｏｇｈｓｅｄｉｅｓｙｉｅａｍｅｈｎｉｍｓｃｒｉｄｏ．Ａｔｆｒｔｔｅａｃｌｒｔｏｎｏｆｃｍｕｒｅｂｔｆｈｉｐｅｎｖｒｅｃｌｎｄｒｃｍｃａｓｗａａｒｅｕｔｉｓ，ｈｃｅｅａｉａｃｖｏｌｇｒｐｓｓｅｗａｄｃｍｐｅｏｕｙｔｍｓｅｏｏｓｄ，ｔｅｕｌｏｉｔｄｏｕｔｈａｈｅｂｔｇｏｕｈｅｒｓｔｐｎｅｔｔｔｏｌｒｐＳｍａｘｍｕｍｃｅｅａｉｎｈａｉａｃｌｒｔｏｄ

高速凸轮机构的动力学分析

第１２期２０年ｌ０８２月
文章编号：０１３９（０８１ — １１０１０ — ９７２０）２０８ — ２
机械设计与制造
ＭａｈｎｒＤｅｉｎｃｉｅｙｓｇ＆Ｍａｕａｔｒｎｆｃｕｅ１８１
高速凸轮机构的动力学分析
；
【要】自由度系统动力学模型，摘并建立运动方程式，选择将凸轮从动件系统等效为单了摆线运动
：
：规律方程式为激振函数，推导了工作端运动方程式并绘制工作端动态响应变化曲线，得出不同周期比对
；推程区段主振动响应的影响，而对周期比的合理选择做出说明。从
：
关键词：高速凸轮机构；力学模型；态分析动动
：
：
【ｂｔｃ】ｆｍｍｖｇａｓｙｔｃｉｅｕａｎｆｒｄｇｅ— Ａｓａｔｈｒｏｉｐｒｓｍｏａｉｌｔｏｓｅｒｒｏｎｔｓｅｆｎｑｖｅｎｅ
！。ｏＯ。・。。・ｏｏ ◆ 。。・。ｏ・。。。 ◆ 。。 ◆ 。。・。。 ◆。・。・。。・。。 ◆ 。。・。。。。 ◆ 。。 ◆ 。。。。 ’ 。。。：。・。◆Ｏ ◆ 。。・。ｏ￣。。・。。・ｏｏ ◆。・。。・ｏ。 ◆ 。。・。。。ｏ・。。・。。 ◆ 。。 ◆。・。・。。・。。。 ’ 。。。。 ’ 。
；ｗｒｉｎｖｍｎｅｕｔｎｏｔｎｈｉｅｅｔｅｉｄｒｉｔｐｓｅｒｇｌｉｅｔｒｃａ；ｏｋｎｅｄｍｏｅｔｑａｉ，ｂａｔｅｄｒｎｒａｏｏｕｈｔｅｕａｏｓｃｒｉｉｌｇｅｏｉｓｆｐｏｔｈｔｎｏｐｎｐ；ｏｃｌｉｎｒｓｏｅａｄｔｓｐｔｅｓｃｒａｇｖｒｅｐｎｅａｅｉｆｅｃ，ｕｋｓｔｅｅｐａａｉ：ｓｉａｏｅｎｎｔｅｔｎｏｅｓｏｒｔｎｕｎｅｔｓｌｔｐｓｏｏｈｏｈｒｓｆｈｌｈｍａｅｈｘｌｔｎｎｏ

凸轮机构原理

凸轮机构原理凸轮机构是一种常见的机械传动装置，它通过凸轮的旋转运动将其上连接的零件带动实现特定的运动规律。

在本文中，将介绍凸轮机构的原理及其应用。

一、凸轮机构的基本原理凸轮机构由凸轮、从动件和驱动件组成。

其中，凸轮是核心部件，它通常形状为圆柱体，其轴线与从动件轴线平行。

凸轮的外表面通常具有不规则的形状，以满足特定的运动要求。

从动件与凸轮接触并被驱动进行运动，驱动从动件的力来自于驱动件。

凸轮机构的工作原理是基于凸轮的旋转运动。

当凸轮旋转时，凸轮上的形状会与从动件进行接触，从而产生驱动力。

凸轮的形状决定了从动件的运动规律，可以实现直线运动、转动运动或复杂的轨迹运动等。

在凸轮机构中，凸轮的运动通常是以连续的方式完成的。

当凸轮旋转一周后，以不同速度和运动规律运动的从动件会回到初始位置，从而实现特定的往复或连续运动。

在某些凸轮机构中，凸轮的速度和角度可以通过其他传动装置进行调节，以实现调整从动件的运动规律。

二、凸轮机构的应用凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，其中最常见的是内燃机的气门控制系统。

在内燃机中，凸轮机构负责控制气门的开关，以实现燃烧室的进气和排气。

凸轮机构通过凸轮和气门杆的连接，将凸轮的旋转运动转换为气门的上下运动，从而实现气门的开启和关闭。

不同类型内燃机根据其工作原理和要求，凸轮机构的设计和形状也会有所不同。

此外，凸轮机构还应用于机床、自动化生产线、纺织机械等领域。

在机床中，凸轮机构可以用于驱动工作台、进给机构和切削工具等，以实现工件的加工和加工过程的自动化。

在自动化生产线中，凸轮机构可以配合其他传动装置，如链条、齿轮等，实现物料的输送和组装。

而在纺织机械领域，凸轮机构则常用于纺纱机、织布机等的驱动系统，以实现纱线的拉伸和布匹的运动。

凸轮机构的应用范围非常广泛，其原理简单可靠，具有良好的可控性和稳定性。

通过根据具体的运动要求设计凸轮的形状和相关的传动装置，可以实现各种复杂的运动规律，为机械运动的控制和操作提供了有效的解决方案。

弧面分度凸轮机构瞬态动力学分析

ｒｃ啪ｅｈｓｄｓｇｎａｈｃｉｇｍｃａｉｍｅｉｎｉｇｄｃｅｋｎ．ｎｎ
ＫｅｒｓＧｌｂｉａｄｘｎａｃａｉｍ；ａｓｅｔｙａｉｎｌｓｓＣｏｔｃｔｅｓｙｗｏｄ：ｏｏｄｌｎｅｉｇｃｍｍｅｈｎｓＴｒｎｉｎｎｍｃａａｙｉ；ｎａｔｒｓｉｄｓ
后再利用ＡＳＳＷｏｋｅｃＮＹ — ｒｂｎｈ进行动力学分析，出分度盘滚子与凸轮在不同时刻的表面接触应力、得分
度盘角位移、角速度、角加速度曲线，而为弧面凸轮机构的设计、从校核提供一种新思路。
关键词：弧面分度凸轮；瞬态动力学分析；接触应力
任爱华龚青山常治斌郑方炎
（北汽车工业学院机械工程系，湖十堰４２０）４０２ＴｒｎｉｎｙａｉｎｙｉｆｇｏｏｄｌｎｅｉｇｃｍｃａｉｍａｓｅｔｄｎｍｃａａｌｓｓｏｌｂｉａｄｘｎａｍｅｈｎｓｉＲＮＡ－ｕ，ＯＧＱｎ－ｈｎＣＡＧＺｉｂｎＺＮａｇｙｎＥｉｈａＧＮｉｇｓａ，ＨＮｈ－ｉ，ＨＥＧＦｎ－ａ
ｎｍｃｍｄｌｏｅｃｉｅｈｉｓｓｔｕａｅｎｔｎｉｎｄｎｉｓｅｕｔｎｔｅｒｏｔｔａｉｏｅｔｏｍｃａｓｉｅｐｂｓｄｏｒｓｔｙａｃｑａｏ，ｏｏｃｎａｆｈｎｎｍａｅｍｉｈｙｆｃ

机械原理课程设计凸轮机构设计说明书

全面探究凸轮机构设计原理及方法凸轮机构是一种常用的机械传动装置，通过凸轮和摆杆的配合组成，具有可逆性、可编程性和高精度的特点。

本文将从设计原理、设计方法和优化策略三个方面探究凸轮机构设计的要点。

一、设计原理
凸轮机构的设计原理是在摆杆与凸轮配合时，摆杆可以沿凸轮轮廓实现规定的运动规律，如直线运动、往返运动和旋转运动等。

凸轮可以根据运动轨迹、运动频率和运动速度等要求，通过凸轮轮廓的设计来完成。

凸轮轮廓的设计包括了初步设计、动力学分析、运动规划等步骤。

二、设计方法
凸轮机构的设计方法包括手工绘图及设计软件辅助。

手工绘图是传统的凸轮轮廓设计方法，适用于简单的凸轮机构，如往复式转动机构、转动转动机构等；而对于复杂的凸轮机构，可以利用计算机辅助设计软件，如ProEngineer、CATIA、AutoCAD等，进行三维建模、运动模拟和优化设计。

此外，对于凸轮机构的设计还需要考虑到强度计算、可靠性分析等相关问题。

三、优化策略
凸轮机构的设计优化策略主要包括凸轮轮廓的形状优化、摆杆的长度优化和机构传动效率的优化等。

凸轮轮廓的形状优化通常是通过
Cycloid、Involute、Bezier等曲线的拟合来实现；摆杆的长度优化可以通过数学模型来建立，利用遗传算法、粒子群算法等优化算法进行
求解；传动效率的优化可以通过轮廓优化、材料优化、润滑优化等途
径来进行。

凸轮机构的设计是机械工业中非常重要的一环，它涉及到运动学、动力学、力学等多个学科的知识，需要学习者在多方面进行深入研究
和实践。

通过对凸轮机构的深入探究，我们可以更好地理解机械原理
的精髓，提高机械设计的水平和能力。

机械基础凸轮机构教案

机械基础凸轮机构教案第一章：凸轮机构概述教学目标：1. 了解凸轮机构的定义、分类和应用。

2. 掌握凸轮的形状、尺寸和运动特性的基本知识。

教学内容：1. 凸轮机构的定义和分类。

2. 凸轮的形状和尺寸。

3. 凸轮的运动特性和曲线。

4. 凸轮机构在实际应用中的例子。

教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解。

2. 展示凸轮机构的实物模型或图片。

3. 分析凸轮的运动特性和曲线。

教学活动：1. 引入凸轮机构的定义和分类。

2. 展示凸轮的形状和尺寸的图片。

3. 分析凸轮的运动特性和曲线。

4. 举例说明凸轮机构在实际应用中的例子。

作业与练习：1. 复习凸轮机构的定义和分类。

2. 练习分析凸轮的形状和尺寸。

3. 练习分析凸轮的运动特性和曲线。

第二章：凸轮的设计与制造教学目标：1. 掌握凸轮的设计原则和方法。

2. 了解凸轮制造的工艺和设备。

教学内容：1. 凸轮的设计原则和方法。

2. 凸轮制造的工艺和设备。

教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解。

2. 展示凸轮设计的实例。

3. 分析凸轮制造的工艺和设备。

教学活动：1. 介绍凸轮的设计原则和方法。

2. 展示凸轮设计的实例。

3. 分析凸轮制造的工艺和设备。

作业与练习：1. 复习凸轮的设计原则和方法。

2. 练习分析凸轮制造的工艺和设备。

第三章：凸轮机构的工作原理与分析教学目标：1. 掌握凸轮机构的工作原理。

2. 学会分析凸轮机构的运动特性和性能。

教学内容：1. 凸轮机构的工作原理。

2. 凸轮机构的运动特性和性能分析。

教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解。

2. 演示凸轮机构的运动。

3. 分析凸轮机构的运动特性和性能。

教学活动：1. 介绍凸轮机构的工作原理。

2. 演示凸轮机构的运动。

3. 分析凸轮机构的运动特性和性能。

作业与练习：1. 复习凸轮机构的工作原理。

2. 练习分析凸轮机构的运动特性和性能。

第四章：凸轮机构的应用与实例教学目标：1. 了解凸轮机构在实际应用中的例子。

2. 学会分析凸轮机构的优缺点和适用场合。

机械原理大作业凸轮机构有关公式

机械原理大作业凸轮机构有关公式凸轮机构是机械传动中常见的一种机构，具有转动曲线的特点，可以将驱动轴的转动运动通过凸轮的滚动轮廓来实现对从动件的相应动作控制。

在凸轮机构的设计和分析中，有一些与凸轮曲线有关的公式是十分重要的。

一、凸轮曲线方程凸轮曲线是指凸轮的滚动轮廓，可以通过数学方法来表示。

常见的凸轮曲线方程有圆弧、椭圆、正弦曲线等。

其中，最常用的是圆弧和直线的组合，这种凸轮曲线被称为简谐凸轮曲线。

简谐凸轮曲线方程可以表示为：y = r (1 - cos(θ - θ0))其中，r为凸轮半径，θ为凸轮角度，θ0为凸轮曲线的初相位差。

凸轮在其中一角度θ的位置的坐标可以通过此公式计算得出。

二、凸轮曲线的导数和导数变化率在凸轮机构的设计和分析中，对凸轮曲线的导数和导数变化率也有相当重要的影响。

凸轮的导数表示了凸轮曲线的斜率，而导数的变化率表示了凸轮曲线的曲率。

凸轮曲线的导数可以表示为：dy/dθ = r sin(θ - θ0)凸轮曲线的导数变化率可以表示为：d²y/dθ² = r cos(θ - θ0)通过对凸轮的导数和导数变化率的计算和分析，可以确定从动件的运动状态和速度变化情况，进而进行凸轮机构的设计和优化。

三、凸轮压力和压力角在凸轮机构中，凸轮和从动件之间存在着压力作用。

对于凸轮的任何一个位置，凸轮所施加的压力可以通过力的分解计算得出，并且可以利用凸轮的转角来表示。

凸轮的压力可以表示为：F = P * r * cos(θ - θ0)其中，P为压力系数，r为凸轮半径，θ为凸轮角度，θ0为凸轮曲线的初相位差。

凸轮的压力角可以表示为：φ = atan(dy/dθ)其中，dy/dθ为凸轮曲线的导数。

凸轮的压力角可以用来描述凸轮的主动件施加力的方向和作用范围，对凸轮机构的设计和分析具有指导意义。

以上是凸轮机构常见的几个重要的公式，通过这些公式可以计算和分析凸轮机构的运动学和动力学性能，为凸轮机构的设计和优化提供指导。

凸轮机构设计实验报告体会与建议

凸轮机构设计实验报告体会与建议引言凸轮机构是机械传动系统中常用的机械元件，用于实现复杂的运动变换。

在凸轮机构的设计实验中，我们对凸轮机构的结构、运动学和动力学性能进行了研究和测试。

本报告将总结我们在实验中的体会和经验，并提出一些建议用于改进凸轮机构的设计。

实验目的1.掌握凸轮机构的结构和运动学特性；2.进行凸轮机构的动力学性能测试；3.分析凸轮机构的不足之处，并提出改进方案。

实验方法1. 凸轮机构的结构凸轮机构由凸轮、从动件和传动件组成。

我们首先了解了凸轮的特点和凸轮曲线的设计方法。

然后选择了合适的从动件和传动件，完成了凸轮机构的总体结构设计。

2. 凸轮机构的运动学分析为了了解凸轮机构的运动学特性，我们使用理论计算和模拟仿真的方法进行分析。

通过分析凸轮的几何参数、从动件的运动规律和传动件的速度变化，我们得出了凸轮的轮廓曲线、从动件的位移-时间曲线和传动件的速度-时间曲线。

3. 凸轮机构的动力学测试为了测试凸轮机构的动力学性能，我们进行了实际的实验。

我们测量了凸轮机构的负载、转速和功率，并分析了凸轮机构的动力学特性，如动态特性、能量转换和损耗。

实验结果与讨论1. 凸轮机构的结构设计结果我们设计了一个具有合理几何参数的凸轮，使从动件能够按照预定的规律运动。

从动件和传动件的选择也符合凸轮机构的传动要求。

2. 凸轮机构的运动学分析结果通过理论计算和模拟仿真，我们获得了凸轮的轮廓曲线、从动件的位移-时间曲线和传动件的速度-时间曲线。

我们发现凸轮机构的运动学性能与凸轮的几何形状、从动件的工作范围和传动件的速度比等因素密切相关。

3. 凸轮机构的动力学测试结果在实际测试中，我们发现凸轮机构的负载、转速和功率与凸轮的几何参数、从动件的工作负荷和传动件的摩擦有关。

我们还观察到了凸轮机构的动态特性、能量转换和损耗等现象。

结论凸轮机构是一种重要的机械传动元件，具有复杂的结构和运动学、动力学特性。

通过实验和分析，我们对凸轮机构的设计、运动学和动力学性能有了更深入的理解。

凸轮机构动力学1. 简介凸轮机构（Cam Mechanism）是一种常用于将旋转运动转换为直线运动的机械装置。

它由凸轮、摇杆和传动件组成。

凸轮机构在工程领域有广泛的应用，例如发动机的气门控制系统、机床的进给机构等。

凸轮机构动力学研究凸轮机构在运动过程中各部件的相对运动关系以及各部件的运动性能。

2. 凸轮的基本概念和种类2.1 凸轮的基本概念凸轮是凸轮机构中的核心部件，位于凸轮机构的旋转部分。

它通常是一个圆柱形的轮子，具有特定的轮廓曲线。

凸轮的轮廓曲线决定了凸轮机构的运动特性。

2.2 凸轮的种类根据凸轮的轮廓曲线形状，凸轮可以分为以下几种：•圆柱凸轮：轮廓曲线为圆柱面，通常用于简单的直线运动转换。

•轴对凸轮：轮廓曲线为二次曲线，可以实现较为复杂的运动。

•非圆轮廓凸轮：轮廓曲线为非圆形，可以实现特殊形状的运动。

3. 凸轮机构的动力学分析凸轮机构的动力学分析研究凸轮机构中各部件之间的运动关系以及力学性能。

3.1 凸轮与摇杆的运动关系凸轮通过轮廓曲线与摇杆接触，从而实现运动的传递。

凸轮的运动决定了摇杆的运动轨迹。

3.2 凸轮机构的运动学方程凸轮机构的运动学方程描述了凸轮机构中各部件之间的位置和速度关系。

通过求解运动学方程，可以确定凸轮机构在运动过程中的运动状态。

3.3 凸轮机构的力学分析凸轮机构的力学分析研究凸轮机构中各部件之间的力学关系。

例如，摇杆受到凸轮的作用力，凸轮受到传动件的作用力等。

4. 凸轮机构动力学的应用4.1 发动机气门控制系统凸轮机构在发动机气门控制系统中起着重要的作用。

通过凸轮机构，发动机可以控制气门的开闭时间和行程，从而实现燃烧室内气体的进出。

凸轮机构的动力学分析可以帮助优化发动机的气门控制系统，提高燃烧效率。

4.2 机床进给机构在机床的进给机构中，凸轮机构用于控制工件在加工时的运动轨迹和速度。

凸轮机构的动力学分析可以帮助优化机床的进给机构，提高加工效率和精度。

5. 总结凸轮机构动力学是研究凸轮机构运动特性和力学性能的重要领域。

凸轮机构动力学

2
二、动力学模型的简化
等效单自由度动力学模型是这样一个模型：
1）其固有频率等于原系统的第一阶固有频率 2）等效单自由度动力学模型的刚度等于系统的等效刚度ke,例如上例中的串联系统，等效刚度可用下式计算：
1 1 1 1 ' ' ' ' '' ke k1 k 2 k3
3）等效当自由度动力学模型的质量可如下导出：固有频率为：
Yr'' (T ) 4

( 1)
2
sin cos[ (2T 1)]
Y '' (2 ) 2 Y (2 ) 2 S
摆线运动规律的弹性动力分析
摆线运动规律的无因次位移表达式
1 S T sin 2T 2 1 Y (2 ) Y (2 ) (T sin 2T ) 2 此微分方程的解为
sin 2T C2 cos 2T (T sin 2T ) 2 2 1
''

1
2
( sin 2T sin 2T )
在升程阶段
0 t th或0 T 1 系统在位移S (T )的作用下作受迫振动，为主振阶段。当t t h或T 1,升程结束，激励 )消失，但振动未必消失 S(T 振动方程应改写为 r kyr 0 my 即Y (2 ) Yr 0
e
等效质量为：
ke 1 me
me
12
ke
凸轮机构的弹性动力分析
m k (s y) ks y Fp G y
简化为
m ky ks y
上式为分析从动件理论位移引起的动力学响应的弹性动力分析方程

基于ADAMS的凸轮机构弹性动力学分析

‘
图１凸轮机构弹性动力学模型
由于凸轮及机架等的刚度一般远比推杆系统
大，故除推杆外，其他构件视为刚体，即把推杆视为质量为ｍ的质点和刚度为ｋ的无质量的弹簧的
组合体，设采用弹簧力封闭的方法使凸轮与推杆
保持接触，弹性动力学模型如图１示．其所运动微分方程为：
ｍＹ＝ｋＳ—Ｙ（）一ｋＹ—ＣＹ— １ｌ（）１
１（ｃｓ６，０≤６≤５ｒ）远休程运动方５１一ｏ）（７６；／
Ｊ
程：Ｓ＝ｈ５ｒ６≤ ６≤７／；，ｒ－／ｗ６回程运动方程：Ｓ＝３０×
Ｅｍａｌｗｙｄｕｅｕｃ．－ｉ：ｃ＠ｊ．ｄ．ｎｔ
大连交通大学学报
第３１卷
式中，。ｋ为封闭弹簧刚度系数，。ｃ为系统阻尼，３凸轮机构刚柔耦合模型动力学分析ｓ
为凸轮廓线所产生的推杆理论运动位移，推Ｙ为杆实际运动位移，外载荷、擦力、Ｆ为摩弹簧预紧力等阻力．以，虑推杆弹性后ｓ，文借所考 ≠Ｙ本助ＡＡＳ软件建立模型分析这种差别．ＤＭ为更好地模拟仿真凸轮机构的真实运动规
律，现应用有限元软件ＩＥＳ将推杆生成模态 —ＤＡ
中性文件，入ＡＡ导ＤＭＳ中进行仿真．由于推杆与凸轮之间为碰撞接触，至今从理论上还无法准确推导出动态系统的碰撞参数，目前ＡＡＤＭＳ中碰撞模型在刚度及阻尼系数等碰撞参数的选择上，大多采用试验方法．文尝试通过调试选取参本数，这样做并不影响定性分析结果．需更准确地若进行虚拟仿真，需结合试验数据调整模型参数．ＡＡＤＭＳ软件根据机械系统模型，自动建立系统的拉格朗ｆ运动方程：３

凸轮机构设计与动力学分析

凸轮机构设计与动力学分析凸轮机构是一种重要的机械传动系统，用于将旋转运动转换成直线运动。

它是许多机械设备和工业生产线的核心部件之一，广泛应用于汽车、机器人、纺织、食品加工等领域。

本文旨在介绍凸轮机构的设计原理和动力学分析方法，为读者提供一些有关凸轮机构的基本知识和实用技巧。

一、凸轮机构的工作原理凸轮机构是由凸轮轴、凸轮和摆杆等部件组成的，其中凸轮是一个形状奇特的零件，通常由一圆柱形或锥形轴与一个凸起相连接而成。

凸轮轴和摆杆的运动轨迹是由凸轮轴的几何形状和参数决定的。

当凸轮轴旋转时，凸轮与摆杆发生相对运动，从而使摆动杆产生直线运动或允许摆动杆在取向不变的情况下旋转。

杆件的运动轨迹可以显式地表示为位置、速度和加速度方程式，这为凸轮机构的性能分析和优化提供了扎实的理论基础。

二、凸轮机构的设计方法在设计凸轮机构时，我们需要考虑以下几个因素：1. 运动要求：根据设备的需求，确定凸轮机构所需的运动类型和要求。

2. 摆杆结构：选择摆杆的长度、截面和形状，以及凸轮轴和摆动杆的垂直距离。

3. 凸轮形状：根据摆杆的运动要求和限制，选择最合适的凸轮形状。

4. 传动方式：根据凸轮机构的运动类型和要求，选择最合适的传动方式，如凸轮与摆动杆的直接接触或传动链条。

在实际设计中，我们可以采用以下方法来优化凸轮机构的性能：1. 确定凸轮形状：根据运动要求和制造成本，选择最合适的凸轮形状。

通常情况下，我们可以使用标准凸轮形状，如圆形、椭圆形和抛物线形等。

2. 调整凸轮轴位置：根据凸轮轴的位置和方向，调整凸轮的运动轨迹，以满足摆动杆的运动要求和限制。

3. 优化摆杆参数：根据摆动杆的长度、截面和形状，优化摆动杆的质量和稳定性，最大限度地提高运动精度和工作效率。

三、凸轮机构的动力学分析凸轮机构的动力学分析是评价凸轮机构运动性能的重要方法，可以预测和控制凸轮机构的位置、速度、加速度和力学性能等方面的变化。

常用的动力学分析方法包括：1. 几何法：利用几何原理和运动学方程，计算凸轮机构的位置、速度和加速度等参数。

凸轮机构工作过程和从动件运动规律

凸轮机构工作过程和从动件运动规律凸轮机构是一种常见的传动装置，主要用于将转动的轴向运动转变为具有特定规律的径向或直线运动。

它由凸轮、从动件和固定件组成。

在凸轮机构中，凸轮是主动件，从动件是被动件。

凸轮可以是一个圆柱体、椭圆体或者一个不规则形状。

在工作过程中，凸轮通过旋转或者来回运动，驱动从动件进行规律的运动。

凸轮的外形决定了从动件运动的规律，可以实现各种复杂的运动轨迹。

从动件通常是由连杆、滑块等组成的。

其运动规律受到凸轮形状、连接件长度等因素的影响。

常见的凸轮运动规律有以下几种：1.简谐运动：当凸轮的形状为圆形或者椭圆形时，从动件的运动规律呈现出简谐振动的特点，运动轨迹为直线或者椭圆。

2.往复运动：当凸轮的形状为沿轴向的不规则形状时，从动件的运动呈现出往复运动的特点。

这种往复运动可以是直线运动，也可以是曲线运动，具体取决于凸轮的形状。

3.非往复运动：有些凸轮机构的从动件的运动规律是非往复的，从动件的运动轨迹可以是圆弧、摆线等。

这种运动规律可以实现复杂的曲线运动，并广泛应用于工业生产中的各种机械装置中。

凸轮机构的工作过程一般可以分为以下几个步骤：1.凸轮旋转或者运动：凸轮通过外力的作用，开始旋转或者运动。

2.凸轮对从动件的驱动：当凸轮旋转或者运动时，凸轮表面的凸点或者凹槽与从动件的连接件接触，通过摩擦力或者其他力的作用，将动力传递给从动件。

3.从动件的运动：从动件根据凸轮的形状和运动轨迹，进行规律的运动。

从动件可以是连杆、滑块等，在凸轮的作用下，完成各种不同的运动方式。

4.固定件的作用：固定件用于支撑和固定凸轮和从动件，保证凸轮机构的稳定运行。

固定件可以是机架、底座等。

凸轮机构的工作过程和从动件的运动规律是通过优化凸轮形状和连接件长度来实现的。

只有在合理设计和优化的情况下，凸轮机构才能实现稳定可靠的工作，并满足特定的运动要求。

总之，凸轮机构的工作过程主要包括凸轮的运动和从动件的运动，依靠凸轮的形状和运动规律来实现不同的运动效果。

机械原理课程设计凸轮机构

Part Three
机械原理课程设计凸轮机构方案
设计目的和要求
设计目的：掌握凸轮机构的基本原理和设计方法
设计内容：包括凸轮机构的设计、制造、装配和调试
添加标题
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设计要求：满足凸轮机构的运动要求，如速度、加速度、行程等
设计步骤：明确设计任务、选择设计方案、进行设计计算、绘制设计图纸、制作模型、进行实验验证等
凸轮轮廓曲线的设计方法包括解析法、图解法和计算机辅助设计等。
凸轮轮廓曲线的设计需要满足凸轮机构的运动规律、负载、速度、加速度等要求，同时需要考虑到凸轮的制造工艺和成本等因素。
凸轮机构压力角计算
压力角定义：凸轮与从动件接触点处法线与凸轮轮廓线之间的夹角
压力角影响因素：凸轮轮廓线形状、从动件形状、凸轮半径、从动件半径
凸轮机构工作原理
凸轮机构通过凸轮与从动件的接触，实现从动件的位移和运动
凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成
凸轮机构的工作原理是利用凸轮的轮廓曲线，使从动件
产生预定的运动
凸轮机构的应用广泛，如汽车、机床、机器人等领域
凸轮机构分类
按照凸轮运动规律分类：等速运动凸轮、等加速运动凸轮、等减速运动凸轮等
Part Six
凸轮机构运动仿真与优化
运动仿真模型的建立
确定凸轮机构的类型和参数建立凸轮机构的三维模型设定运动仿真的初始条件和边界条件设定运动仿真的时间步长和仿真时间设定运动仿真的输出变量和观察点运行运动仿真，观察仿真结果，并进行优化
运动仿真结果分析
凸轮机构运动仿真结果：包括位移、速度、加速度等参数
凸轮从动件的类型：滚子从动件、滑块从动件、圆柱从动件等

凸轮机构中的作用力与压力角

凸轮机构中的作用力与压力角凸轮机构是一种在机械系统中传递力和运动的重要组成部分。

凸轮机构的作用力和压力角是凸轮机构工作原理的关键参数，对于凸轮机构的设计和应用具有重要的意义。

本文将详细介绍凸轮机构中的作用力和压力角的概念、计算方法及其在实际应用中的重要性。

一、作用力的概念和计算方法作用力是指在凸轮机构中，凸轮上作用于摩擦副或连接杆件上的力，是凸轮机构中传递力和运动的关键力量。

凸轮机构中的作用力可以分为径向力和切向力两个方向。

1. 径向力：指凸轮的作用力在凸轮的轴线方向上的分力。

在凸轮机构中，凸轮的作用力会产生径向力，即凸轮轴的方向上的力。

径向力的大小可以通过分解计算得到，可以用以下公式表示：Fr=Fs*sinβ，其中Fr 表示径向力，Fs表示作用力的大小，β表示压力角。

2. 切向力：指凸轮的作用力在凸轮运动方向上的分力。

在凸轮机构中，凸轮的作用力会产生切向力，即凸轮运动方向上的力。

切向力大小可以用以下公式表示：Ft=Fs*cosβ，其中Ft表示切向力，Fs表示作用力的大小，β表示压力角。

通过上述公式可以看出，作用力和压力角是凸轮机构中作用力的两个重要参数。

压力角是凸轮轴和作用力轴之间的夹角，压力角越小，作用力的切向力越大，径向力越小。

作用力的大小和方向直接影响到凸轮机构的传动效果和稳定性。

在凸轮机构的设计和分析中，需要根据具体的应用要求和工作条件，合理选择作用力的大小和压力角的大小。

二、压力角的概念和计算方法压力角是指切向力与作用力之间的夹角，也可以理解为凸轮的运动方向和作用力的方向之间的夹角。

压力角的大小直接影响到作用力的大小和方向。

压力角的计算方法和作用力的计算方法是相同的，可以根据作用力的大小和角度进行计算。

在凸轮机构中，压力角越小，切向力越大，径向力越小；压力角越大，切向力越小，径向力越大。

压力角的大小与凸轮的轮廓形状和运动方式密切相关。

在凸轮机构的设计和分析中，需要根据具体的应用要求和工作条件，合理选择压力角的大小。

基于ANSYSWorkbench对凸轮结构动力学分析

的过程中将
图1凸轮机构三维示意图
凸轮内部的网格划分的较为粗略一点,而在
接触表面的网格划分的需要密集一些,这样研究方向为机器人领域。

动结构。

具体设置如图2、3所示。

这样就可以在传动过程中,通过观察弹
簧的伸长量变化来获得杆末端的输出力的大小。

2结果分析。

图4凸轮应力分布图
图5凸轮传动过程曲线图(下转第68页)
图6杆末端力变化曲线图
3结论
本文首先通过对凸轮结构进行有限元模型的建立,对其在有限元软件中的边界条件进行了合理的设。