凸轮机构的特点优点

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第9章_凸轮机构及其设计

第9章_凸轮机构及其设计
是在圆柱面上开有曲线凹 槽或在圆柱端面上具有曲线轮 廓的构件。 它是一种空间凸轮机构。 行程可较大,但结构较复杂。e
ω
V
V
ω
ω
2、按推杆末端(the follower end)形状分:(如图9-5) 1)尖顶(knife-edge)推杆(图a、b): (a) (a) 结构简单,因是点接触,又是滑动 (d 摩擦,故易磨损。只宜用在受力不 (a)(a) ( (a) 大的低速凸轮机构中,如仪表机构。 图a) 图b)
▲ 注意:
1)所有运动过程的推杆位 移s是从行程的最近位臵 开始度量。回程时,推 杆的位移s是逐渐减小的。 2)凸轮的转角δ是从各个 运动过程的开始来度量。 如:在推程时,δ是从推程开始时进行度量;
在回程时,δ是从回程开始时进行度量。
3)有的凸轮δ01=0° (无远休),有的δ02=0°(无近休), 有的同时无远休和无近休。 e
2)运动线图——用于图解法
s = s(δ)—位移线图;如图9-8b所示。 v = v(δ)—速度线图; a = a(δ)—加速度线图。
图9-8
推杆的运动规律可分为基本运动规律和组合运动规律。 e
一)基本(Basic)运动规律
1、等速运动规律(一次多项式运动规律) v=常数。 s 1)方程: s=hδ/δ0 推程 v=hω/δ0 a=0 (9-3a) (δ:0~δ0)
对心直动尖顶 推杆盘形凸轮 机构
偏臵直动尖顶 推杆盘形凸轮 机构
对心直动滚子 直动平底推杆 推杆盘形凸轮 盘形凸轮机构 机构
摆动尖顶推杆 盘形凸轮机构
摆动滚子推杆 盘形凸轮机构
摆动平底推杆 盘形凸轮机构
上面介绍的是一些传统的凸轮机构,目前还研究出了 一些新型的凸轮机触,增加了接触面积, 提高了凸轮机构的承载能力。

凸轮机构的类型应及其应用特点

凸轮机构的类型应及其应用特点

凸轮机构的应用特点是可以方便地 实现从动件多个不同的复杂运动规 律和特殊运动轨迹。
凸轮机构的应用特点还包括能够实现 从动件的复杂运动规律和特殊运动轨 迹,这使得凸轮机构在自动化生产线、 医疗器械等领域中得到广泛应用。
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凸轮机构的应用特点还包括能够实现 从动件的复杂运动规律和特殊运动轨 迹,这使得凸轮机构在许多领域中得 到广泛应用。
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凸轮机构的应用实例
汇报速、低速或间歇运动 适用于自动化生产线和精密设备 在汽车、纺织、印刷、包装等行业广泛应用
凸轮机构通常由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成,结构简单紧凑,易于设计和制造。
由于凸轮机构具有较高的传动效率和精度,因此在自动化生产线、纺织机械、轻工机械等领 域得到广泛应用。
特点:修正底式凸轮机构具有较高的精度和稳定性,适用于需要精确控制运动轨迹的场合。
应用领域:修正底式凸轮机构广泛应用于机械、航空、汽车、医疗等领域,尤其在需要高精 度运动的场合,如数控机床、机器人等。
优势:修正底式凸轮机构能够实现精确的运动控制,减小运动误差,提高机械系统的稳定性 和可靠性。
PART TWO
凸轮机构的应用特点还包括能够实现 从动件的复杂运动规律和特殊运动轨 迹,这使得凸轮机构在航空航天、军 事等领域中得到广泛应用。
原因:凸轮与从动件间为点或线接触,接触面较小 影响:摩擦损失较大,导致传动效率较低
凸轮机构的应用特点
凸轮机构的应用范围
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凸轮机构在各种机械中的应用
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定义:凸轮的底部为平面的凸轮机构 特点:结构简单,制造方便,适用于传递较小扭矩 应用场景:适用于低速轻载的场合,如内燃机、压缩机等机械中 工作原理:通过平底与从动件之间的摩擦力或强制方式实现从动件的往复运动

凸轮机构的结构特点和功能

凸轮机构的结构特点和功能

凸轮机构的结构特点和功能一、引言凸轮机构是机械中常见的一种转动运动机构,广泛应用于各种机械设备中。

其结构特点和功能对于了解和应用凸轮机构的人员都非常重要。

二、凸轮机构的基本结构1. 凸轮:凸轮是凸出的圆柱面,通常由钢铁等材料制成。

凸轮可以根据需要设计成各种形状,如圆柱形、球形、棱柱形等。

2. 凸轮轴:凸轮轴是支撑凸轮的主要部件,通常由钢铁等材料制成。

凸轮轴和凸轮之间通过键槽或花键连接,以保证两者同步转动。

3. 摆杆:摆杆是连接凸轮和被控件(如阀门、气门等)的部件,通常由钢铁等材料制成。

摆杆通常具有可调节长度的特点,以适应不同的工作条件。

三、凸轮机构的工作原理1. 凸轮在旋转过程中将摆杆向上或向下推动,从而控制被控件的开启或关闭。

2. 凸轮上不同位置处的形状决定了摆杆的运动轨迹和速度,从而实现对被控件的精确控制。

3. 凸轮机构通常具有高精度、高可靠性、低噪音等特点,适用于各种工作环境和工作条件。

四、凸轮机构的应用领域1. 发动机:凸轮机构广泛应用于汽车、飞机等发动机中,用于控制气门的开启和关闭。

2. 工业生产设备:凸轮机构也广泛应用于各种工业生产设备中,如纺织机械、印刷机械等。

3. 其他领域:凸轮机构还可以应用于医疗器械、舞台灯光等领域。

五、凸轮机构的优缺点1. 优点:凸轮机构具有高精度、高可靠性、低噪音等特点,适用于各种工作环境和工作条件。

2. 缺点:凸轮机构需要经常进行润滑保养,且在高速运动时容易产生磨损和噪音。

六、结论凸轮机构是一种重要的转动运动机构,其结构特点和功能对于了解和应用凸轮机构的人员都非常重要。

凸轮机构具有高精度、高可靠性、低噪音等特点,在各种领域都有广泛的应用前景。

凸轮机构

凸轮机构

h
凸轮机构的缺点:
凸轮与从动件是高副接触, 比压较大,易于磨损,故 这种机构一般仅用于传递 动力不大的场合。
e
自动车床上的走刀机构
作用:将凸轮的转动或移动转变为从动件 的移动或摆动
凸轮一般为主动件,匀速转动 从动件常用的运动规律 (1)等速运动 (2) 等加速等减速运动
(3) 摆线运动
二、凸轮传动机构的类型 1、按凸轮的形状和运动分类 (1)、盘形凸轮
凸轮机构
授课人:段帅江
知识回顾
• 1.什么是急回特性? • 2.什么是死点?如何通过死点位置?
新课导入
这学期我们学习的传动机构类型都有那些?下列图片中, 这些机构属于凸轮传动机构,什么是凸轮机构?凸轮机 构是如何进行工作的?带着这个疑问我们进入今天的学 习内容。
第十章 凸轮机构
凸轮传动是通过凸轮与从动件间的接触来传递运动和动力,是一种 常见的高副机构,结构简单,紧凑。只要设计出适当的凸轮轮廓曲 线,就可以使从动件实现任何预定的复杂运动规律。
)
三、选择 1、凸轮机构中从动件的最大升程叫( )。 A、位移 B、导程 C、行程 D、升程 2、( )从动杆的行程不能太大。 A、盘形凸轮机构 B、移动凸轮机构 C、圆柱凸轮机构 3、自动车床横刀架进给机构采用的凸轮机构是( ) A、圆柱凸轮机构 B、移动凸轮机构 C、盘形凸轮机构 D、球面凸轮机构 4、多用于传力小,速度低,传动灵敏场合的是( )。 A、尖顶从动件 B、滚子从动件 C、平底从动件 D、曲面从动件 5、摩擦阻力小,传力能力大应选用 ( ) A、滚子从动件 B、尖顶从动件 C、平底从动件 D、曲面式从动件 6、( )可使从动件获得较大的行程。 A、盘形凸轮机构 B、移动凸轮机构 C、圆柱凸轮机构 D、圆锥凸轮机构 7、( )机构可将凸轮的直线往复运动转变为从动件的往复直线运动或摆动。 A、盘形凸轮 B、圆柱凸轮 C、移动凸轮 D、圆锥凸轮 8、凸轮机构属于( )机构。 A、高副 B、低副 C、移动副 9、( )决定了从动件预定的运动规律。 A、凸轮转速 B、凸轮形状 C、凸轮轮廓曲线 10、从动杆底面与凸轮之间润滑良好,并常用于高速场合的从动杆是( ) A、滚子从动杆 B、平底从动杆 C、尖顶式从动杆 D、曲面从动杆

机械设计基础第3章

机械设计基础第3章


常用解决方法:增大r0,原则是保证不出现尖点和失 真现象的前提下,取r0最小。
三,平底与导路中心线的交点为尖顶
四 摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
已知凸轮以等角速w顺时针回转,凸轮基圆半径为r0,凸轮 与摆动从动件的中心距为a,从动件长度l,从动件最大摆角ymax, 以及从动件的运动规律(位移线图y-f),求作此凸轮的轮廓曲线。 设计步骤: (1)以为半径作基圆,以中心距为a,作摆杆长为l与基圆交点于点 (2)作从动件位移线图,并分成若干等分 (3)以中心矩a为半径,o为原心作图 (4)用反转法作位移线图对应等得点A0,A1,A2,…… (5)以l为半径,A1,A2,……,为原心作一系列圆弧、……交于 基圆C1,C2,……点 (6)以l为半径作对应等分角。 (7)以A1C1,A2C2向外量取对应的A1B1,A2B2…… (8)将点B0,B1,B2……连成光滑曲线。
§3-5 凸轮廓线的解析法设计
一 滚子直动从动件盘形凸轮 已知偏距e,基圆半径r0,滚子半径rT,从动件运动规 律s=s( )以及凸轮以等角速度w顺时针方向回转。
• 已知基圆半径r0,从动件运动规律s=s( )以及 凸轮以等角速度w顺时针方向回转。
二 平底直动从动件盘形凸轮
第三章 凸轮机构
机架 从动件(推杆)
凸轮
凸轮机构的优点:凸轮具有曲线工作表面, 只需设计适当的凸轮轮廓,便可使从动件得 到所需的运动规律,并且结构简单、紧凑、 设计方便。 凸轮机构的缺点:凸轮轮廓与从动件之间是 点接触或线接触,易于磨损,通常用于传力 不大的控制机构。
凸轮和滚子材料的选择





(2)将位移线图s-φ的推程运动角和回程运动角分别作若干等分 (图中各为四等分)。 (3)自OC0开始,沿w的相反方向取推程运动角(1800)、远休止 角(300)、回程运动角(1900)、近休止角(600),在基圆上得C4、 C5、C9诸点。将推程运动角和回程运动角分成与从动件位移线 图对应的等分,得C1、C2、C3和C6、C7、C8诸点。 (4)过C1、C2、C3、...作偏距圆的一系列切线,它们便是反转 后从动件导路的一系列位置。 注意:射线方向应与凸轮的转动方向相一致。 (5)沿以上各切线自基圆开始往外量取从动件相应的位移量, 即取线段C1B1=11' 、C2B2=22'、...,得反转后尖底的一系列位 置B1、B2、...。 (6)将B0、B1、B2、...连成光滑曲线(B4和B5之间以及B9和 B0之间均为以O为圆心的圆弧),便得到所求的凸轮轮廓曲线。 滚子直动从动件盘形凸轮 只要首先取滚子中心为参考点,把它看作为尖顶从动件的尖顶, 则由上方法得出的轮廓曲线称为理论轮廓曲线,然后以该轮廓曲 线为圆心,滚子半径rT为半径画一系列圆,再画这些圆所包络的 曲线,即为所设计的轮廓曲线,这称为实际轮廓曲线。其中r0指 理论轮廓曲线的基圆半径。

第三章凸轮机构

第三章凸轮机构
分析: 点在圆周上作匀速运动, 它在这个圆的直径上 的投影所构成的运动。 凸轮作匀速运动, S2按余弦规律变化→余弦加 速度运动→始点与终点有柔性冲击。
作图:
四.摆线运动规律(正弦运动规律):
s hh[1/[10 csoisn2(2(//0]0/)/(02)]
a2h12 sin2(/0)/02
速度、加速度均连 续没有突变,无冲击。 可用于高速传动。
冲击。用于中、低
速场合。
V0=0,
等加速等减速
s
1 2
at 2
当时间为→ 位移为 →
1 1
: :
2 4
: :
3 9
:4 :16
作图: (推程)
前半行程(h/2)→等加速 →将每半行程时 →位 1 : 4 : 9 :16 后半行程(h/2)→等减速 间分为χ(4) 份 移 16 : 9 : 4 : 1
3.3 凸轮机构的压力角
凸轮机构中的作用力与凸轮机构压力角
压力角:从动件运动方向与受力方向 夹角的锐角。 压力角越小,机构传动效率越好。 压力角过大,机构将处于自锁状态。 许用压力角:推程[α]=30°-40°
max
压力角与凸轮机构尺寸的关系
tanPCOP OC
BC BC
OCe
BCs r02e2
凸轮的轮廓线是按照从动件的运动规律来设计的
§3-2从动件的常用运动规律 p.41
(一)凸轮运动常用术语:图3-5 p.42
基圆:以轮廓的最小向径所作的圆r0-基圆半径 推程:从动件从离回转中心最近→最远的这一过程。 升程h:推程所移动的距离。
推程运动角φ0 : 与推程对应的凸轮转角
远休止角φS: 从动件在最远位置不动时对应的凸轮转角

第三章 凸轮机构

第三章 凸轮机构

第三章凸轮机构§3-1 凸轮机构的组成和类型一、凸轮机构的组成1、凸轮:具有曲线轮廓或沟槽的构件,当它运动时,通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触,使从动件获得预期的运动。

2、凸轮机构的组成:由凸轮、从动件、机架这三个基本构件所组成的一种高副机构。

二、凸轮机构的类型1.按照凸轮的形状分:空间凸轮机构:盘形凸轮:凸轮呈盘状,并且具有变化的向径。

它是凸轮最基本的形式,应用最广。

移动(楔形)凸轮:凸轮呈板状,它相对于机架作直线移动。

盘形凸轮转轴位于无穷远处。

空间凸轮机构:圆柱凸轮:凸轮的轮廓曲线做在圆柱体上。

2.按照从动件的形状分:(1)尖端从动件从动件尖端能与任意形状凸轮接触,使从动件实现任意运动规律。

结构简单,但尖端易磨损,适于低速、传力不大场合。

(2)曲面从动件:从动件端部做成曲面,不易磨损,使用广泛。

(3)滚子从动件:滑动摩擦变为滚动摩擦,传递较大动力。

(4)平底从动件优点:平底与凸轮之间易形成油膜,润滑状态稳定。

不计摩擦时,凸轮给从动件的力始终垂直于从动件的平底,受力平稳,传动效率高,常用于高速。

缺点:凸轮轮廓必须全部是外凸的。

3.按照从动件的运动形式分:4.按照凸轮与从动件维持高副接触的方法分:(1)力封闭型凸轮机构:利用重力、弹簧力或其它外力使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。

封闭方式简单,对从动件运动规律没有限制。

5、其它反凸轮机构:摆杆为主动件,凸轮为从动件。

应用实例:自动铣槽机应用反凸轮实现料斗翻转§3-2 凸轮机构的特点和功能一.凸轮机构的特点1、优点: (1)结构简单、紧凑,具有很少的活动构件,占据空间小。

(2)最大优点是对于任意要求的从动件运动规律都可以毫无困难地设计出凸轮廓线来实现。

2、缺点:由于是高副接触,易磨损,因此多用于传力不大的场合。

二.功能1、实现无特定运动规律要求的工作行程应用实例:车床床头箱中利用凸轮机构实现变速操纵2、实现有特定运动规律要求的工作行程应用实例:自动机床中利用凸轮机构实现进刀、退刀3、实现对运动和动力特性有特殊要求的工作行程应用实例:船用柴油机中利用凸轮机构控制阀门的启闭4、实现复杂的运动轨迹应用实例:印刷机中利用凸轮机构适当组合实现吸纸吸头的复杂运动轨迹§3-3 从动件运动规律设计一.基础知识1、从动件运动规律:从动件的位移、速度、加速度及加速度变化率随时间或凸轮转角变化的规律。

凸轮机构(GDX2)

凸轮机构(GDX2)

3.按从动件端部的结构分类 1. 尖底从动件 a) 2. 滚子从动件 b) 3. 平底从动件 c)
尖底从动件
(1)尖端从动件:从动件端部以尖顶与凸轮轮廓 接触,这种从动件结构最简单,尖顶能与 任意复杂的凸轮轮廓保持接触。
尖底从动件
优点:尖顶从动件能与任意复杂的 凸轮轮廓保持接触,因而能使从动 件实现任意的运动规律。
盘形凸轮
▪ 盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件 绕固定轴线回转
盘形凸轮种类:盘形外轮廓凸轮和盘形槽凸轮。
盘形外轮廓凸轮:利用外轮廓推动从动件。
盘形槽凸轮:利用曲线沟槽推动从动件。 盘形凸轮作等速回转时,从动件在垂直凸轮轴线的平面内运动 (往复移动或摆动),所以是平面凸轮。机构是平面凸轮机构。
▪ 盘形凸轮是一个具有变化半径的圆盘形构件,结 构简单,是凸轮的最基本形式。盘形凸轮分为两 种:利用外轮廓推动从动件的称为盘形外轮廓凸 轮;
凸 轮 机 构
凸轮机构
一、凸轮、凸轮机构的概述
凸轮是具有曲线或曲面轮廓且作为高 副元素的构件。含有凸轮的机构称为凸轮 机构。凸轮机动的的凸轮机构称为平面凸轮 机构,各构件间的相对运动包含空间运动 的凸轮机构称为空间凸轮机构。 凸轮机构 广泛用于传递动力不大的各种机器和机构 中。
▪ 利用曲线沟槽推动从动件运动的称为盘形 槽凸轮。
盘形凸轮
特点: (1)依靠回转半径的变化推动从动件移动或摆动, 但从动件行程不宜过大,否则会引起凸轮径向尺寸变 化过大,增大了机构的结构尺寸,不利于机构正常工 作。
(2)结构简单,适用于从动件行程或摆动较小的场 合。
移动凸轮
▪ 移动凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形 凸轮的一部分,它作往复直线移动。
▪ 2.凸轮机构可以高速启动,动作准确可靠。 ▪ 3.凸轮机构是高副机构,两构件接触处为点接触或线接触

第3章 凸轮机构

第3章 凸轮机构

应用:中速、中载。
h s2 1 cos( 1 ) 2 t h1 v2 sin( 1 ) 2 t t h 2 12 a2 cos( 1 ) 2 2 t t
24
余弦加速度运动规律
从动件回程简谐运动方程
25
从动件运动规律的选择
(1)满足机器的工作要求; (2)使凸轮机构具有良好的动力性能; (3)使凸轮轮廓便于加工,尽量采用圆弧、直线等 易加工曲线。
26
3.3 凸轮轮廓设计
根据工作要求合理地选择从动件的运动 规律后,可按照结构允许的空间等具体要求, 初步确定凸轮的基圆半径,然后绘制凸轮的 轮廓。 图解法 解析法
看其中最大值max是否超 过许用压力角[] 。如超过,
应修改,常用的办法是加大
基圆半径。
42
3.4.2 基圆半径的确定
基圆大小影响凸轮机构的尺寸,欲使结构紧 凑,应减小基圆半径;但基圆半径减小会增大压 力角。 先根据凸轮的具体结构条件试选凸轮基圆半 径,对所作的凸轮轮廓校核压力角,若不满足要 求,则增大基圆半径然后再设计校核,直至满足
8’
9’ 11’ 12’
13’ 14’ 9 11 13 15
e
ω A
k12 k11 k10 k9 kk k1314 15
-ω 1
1 3 5 78
15’ 15 14’ 14 13’
设计过程
1、选比例尺μ
l
=μ s作基圆r0,偏置圆e;
12’
k 13 k21 12 k k8 k4 3 k7k6 k5 11 10 9
27
直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制—— 反转法原理 1 对心尖顶移动从动件盘形凸轮 2 偏置尖顶移动从动件盘形凸轮 3 对心滚子移动从动件盘形凸轮 4 偏置滚子移动从动件盘形凸轮 5 摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制

凸轮与间歇运动机构

凸轮与间歇运动机构
设计方法
根据工作要求选择适当的凸轮和间歇运动机构类型,进行运动学和动力学分析, 确定机构尺寸参数,进行强度、刚度和稳定性校核,优化设计方案。
凸轮与间歇运动机构选型依据
01
02
03
04
工作要求
明确机构需要实现的运动规律 、精度、速度、加速度等性能
指标。
机构特性
了解不同类型凸轮和间歇运动 机构的运动特性、优缺点及适
凸轮机构作用
通过凸轮的旋转或往复运动,推 动从动件按预定规律运动,实现 机械自动化和精确控制。
凸轮类型与特点
01
02
03
盘形凸轮
凸轮形状为圆盘形,具有 结构简单、紧凑、易于加 工和维修方便等特点。
移动凸轮
凸轮作往复直线运动,从 动件通过导轨或导槽与凸 轮接触,实现直线或曲线 运动。
圆柱凸轮
凸轮形状为圆柱形,从动 件沿凸轮轮廓作曲线运动, 适用于空间复杂运动。
凸轮与间歇运动机构
目 录
• 凸轮机构基本概念与分类 • 间歇运动机构概述及分类 • 凸轮与间歇运动机构组合设计 • 凸轮与间歇运动机构性能分析 • 凸轮与间歇运动机构应用领域探讨 • 总结与展望
01 凸轮机构基本概念与分类
凸轮机构定义及作用
凸轮机构定义
由凸轮、从动件和机架三个基本 构件组成的高副机构。
动力传递效率评估
评估凸轮机构在动力传递 过程中的效率,优化机构 设计以提高动力传递效率。
精度与稳定性评估
凸轮加工精度控制
控制凸轮的加工精度,确保凸轮轮廓曲线的准确性和一致性。
从动件定位精度评估
评估从动件在间歇运动过程中的定位精度,确保从动件能够准确地 停留在预定的位置上。
机构稳定性分析

上海理工大学 机械原理与机械零件 第三章 凸轮机构

上海理工大学 机械原理与机械零件 第三章 凸轮机构
摆线运动:一圆在直线上作纯 滚动时,其上任一点在直线上的 投影运动为摆线运动。
s2= h(θ –cosθ ) /2
推 程 运 动 规 律 图
a2|t =0= 0 a2|t =T =0 无冲击,适用于 高速场合。
§3-3 盘形凸轮轮廓的设计
根据工作要求合理地选择从动件的运动规律, 然后 根据机构的空间要求和其它具体要求, 设计凸轮轮廓 (图解法/解析法)。 ( ) s( )
绕轴心O 顺时针转动, lOA=30 mm, 滚子半径rT=12mm, 试求:
1) 凸轮的基园半径r0;
2) 从动件的升程h ;
3) 推程运动角δt ,回程运动
角δh,远休止角δs 和近休 止角δs’ ; 4) 在图中标出B点的从动件 位移S 和压力角α 。
5/5
滚子直动从动件盘形凸轮 已知:从动件位移线图,凸
rmin 在理 论轮廓上
轮的基圆半径rmin , 凸轮角速 度ω1 , 滚子半径rT 设计说明: 1) 将滚子中心看作尖顶,然 后按尖顶推杆凸轮廓线的设 计方法确定滚子中心的轨迹, 称其为凸轮的理论廓线; 2) 以理论廓线上各点为圆心, 以滚子半径rr为半径,作一 系列圆;
摆动从动件的结构型式
习题讲解
P54~55:题3-7、3-9~11、 3-13~15
作 业
P54:题3-8、3-12
复习与练习
一、填空: 1、凸轮机构按凸轮形状可分为 、 和 。按从动件型式可分为 、 和 三种。 2、在图解法设计滚子从动件凸轮中,把滚子中心的轨 迹称为凸轮 ;为使凸轮型线在任何位 置既不变尖,更不相交,就要求滚子半径必须小于 的最小曲率半径。 3、凸轮机构中,从动件采用等加速等减速运动规律时, 将引起 冲击,采用等速运动规律时会引 起 冲击。

凸轮机构原理

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机构,它是通过凸轮的转动运动来推动工作部件实现工作的。

在许多机械装置中,凸轮机构都有广泛的应用,比如汽车发动机、印刷机等,因此对凸轮机构的原理和工作过程进行了深入研究。

凸轮机构的基本构成部分就是凸轮。

凸轮是一种椭圆形、圆形、正弦形等截面形状的曲面,它是通过转动轴的运动来驱动工作部件的。

在凸轮机构中,凸轮与摆动杆、推杆、滑块等配合使用,通过它们的相互作用,实现了机械运动的传递。

接下来我们就来详细了解凸轮机构的原理及其工作过程。

一、凸轮机构的工作原理凸轮机构的工作原理是利用凸轮的转动运动来推动工作部件进行工作。

凸轮的形状可以根据需要进行设计,通常是根据工作部件的形状和运动轨迹来决定。

根据凸轮的形状不同,可以将凸轮机构分为圆形凸轮机构、正弦形凸轮机构、椭圆形凸轮机构等三类。

- 圆形凸轮机构圆形凸轮机构是一种最简单的凸轮机构,常见于日常生活中的各种机械。

其原理是圆形凸轮的转动带动摆动杆进行往复运动,从而推动工作部件实现工作。

通常情况下,摆动杆在运动过程中的偏移量是不变的,因此圆形凸轮机构的运动状态相对稳定。

- 正弦形凸轮机构正弦形凸轮机构是一种难度较高的凸轮机构,它需要将正弦形凸轮的运动与工作部件的运动进行精密匹配,才能实现准确的运动传递。

通常情况下,正弦形凸轮机构适用于一些对运动要求较高的场合,如高速运动的机械。

- 椭圆形凸轮机构椭圆形凸轮机构是一种具有典型工业应用的凸轮机构,其原理是利用椭圆形凸轮的转动运动来推动工作部件进行工作。

椭圆形凸轮机构适用于需要进行往复运动或旋转运动的场合,如某些机床的上下工作台、搅拌机等。

二、常见的凸轮机构类型凸轮机构按照其功能和结构特点,可以分为如下几种类型:- 滑块式凸轮机构滑块式凸轮机构的特点是通过凸轮的转动,实现滑块的往复运动,从而推动工作部件完成工作。

常见的滑块式凸轮机构有快进机构、闸门机构等。

这种机构结构简单、运动状态稳定,广泛用于多种家电、机床、汽车等领域。

凸轮机构

凸轮机构

速度曲线也必须连续。
③尽量减小速度和加速度的最大值。
特点: amax 最小 → 惯性力小。

0
起、中、末点有软性冲击. 适于中低速、中轻载.
低速轻载凸轮机构:
采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸轮轮廓
曲线,如气门开闭。
高速重载凸轮机构:
①首先考虑动力特性,以避免产生过
大的冲击。 ②为避免刚性冲击,位移曲线和速度 曲线必须连续;而为避免柔性冲击,加
s
2

S
s
2
O

S

O


S

(1)升-停-回-停型(RDRD型) (2)升-回-停型(RRD型)
s
2
s

2
O

S

O



(3)升-停-回型(RDR型)
(4)升-回型(RR型)
二、凸轮从动件的运动规律
• 常用的从动件的运动规律有等速运动规律 和等加速等减速运动规律。
一、等速运动规律 (直线位移运动规律、 一次多项式运动规律)
8.3凸轮机构工作过程及从动件运动规律
• 一、凸轮机构的工作过程 • 凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作 等速回转运动,从动件作往复移动。凸轮 回转时,从动件作升—停—降—停的运动 循环。
圆弧段
圆弧段
圆弧段
基圆(rmin)——以最短向径所作的圆
600 rmin 1200
1200 600
S2
对心尖顶直动从动件 盘形凸轮机构
偏置尖顶直动从动件 盘形凸轮机构
滚子摆动从动件盘形 凸轮机构
沟 槽 凸 轮 重力锁合凸轮
弹 力 锁 合 凸 轮

凸轮机构设计毕业设计

凸轮机构设计毕业设计

结论:凸轮机构 强度与刚度满足 设计要求
优化建议:优化 凸轮轮廓曲线, 提高强度与刚度
优化建议:优化 凸轮材料,提高 强度与刚度
优化建议:优化 凸轮结构,提高 强度与刚度
凸轮机构设计案例 分析
实用性:选择实际应用中常见的凸轮机构设计案例 创新性:选择具有创新性、独特性的凸轮机构设计案例 代表性:选择能够代表不同类型、不同用途的凸轮机构设计案例 难度适中:选择难度适中,能够体现设计能力的凸轮机构设计案例
减小噪音:优化凸轮机构的结 构,降低噪音
提高寿命:优化凸轮机构的材 料和加工工艺,提高使用寿命
减小体积:优化凸轮机构的结 构,减小体积,提高空间利用 率
凸轮机构材料选择
钢:强度高,耐磨性好,易于加工 铝:重量轻,耐腐蚀性好,易于加工
塑料:重量轻,耐腐蚀性好,易于成型
陶瓷:耐磨性好,耐高温,但脆性大
实例2:凸轮机构在机械加工 设备中的应用
实例1:凸轮机构在汽车发动 机中的应用
凸轮机构运动学分析:研究凸 轮机构在运动过程中的力学特 性和运动规律
实例3:凸轮机构在机器人控 制系统中的应用
实例4:凸轮机构在航空航天 设备中的应用
实例5:凸轮机构在医疗设备 中的应用
凸轮机构运动学分析主要包括运动学方程、速度分析、加速度分析等
精度要求:满足设计精度 要求,保证机构运动精度
安全要求:保证机构安全 运行,防止意外事故发生
环保要求:符合环保要求, 减少对环境的影响
经济性要求:降低制造成 本,提高经济效益
确定凸轮参数:根据设计目标, 确定凸轮的尺寸、齿数、模数 等参数
设计凸轮轮廓:根据设计目标, 选择合适的凸轮轮廓,如盘形 凸轮、圆柱凸轮等
运动学分析结论:凸轮机构的运动规律、运动特性、运动稳定性等

机械原理大作业凸轮

机械原理大作业凸轮

机械原理大作业凸轮凸轮是一种常见的机械传动装置,通过其特殊的轮廓形状和旋转运动,可以实现对连杆机构的运动控制。

在机械原理的学习中,凸轮是一个重要的研究对象,其设计和运用涉及到机械工程、动力学、运动学等多个学科领域。

本文将从凸轮的基本原理、结构特点、工作原理和应用范围等方面进行介绍和分析。

首先,凸轮的基本原理是利用凸轮轮廓的不规则形状,在旋转运动中对连杆机构施加不同的力和运动规律,从而实现对机械装置的运动控制。

凸轮的轮廓可以是圆形、椭圆形、心形等多种形状,根据具体的运动要求和传动方式来设计选择。

凸轮的轮廓形状决定了其在运动中对连杆机构的推动和拉动效果,是凸轮传动的关键。

其次,凸轮的结构特点主要包括凸轮轴、凸轮轮廓和凸轮支撑等部分。

凸轮轴是凸轮的轴心部分,通过轴承和传动装置与动力源相连,实现旋转运动。

凸轮轮廓是凸轮的轮廓外形,根据具体的运动要求和传动方式进行设计和加工。

凸轮支撑是凸轮的固定支撑装置,通常由轴承、轴套和固定座等部分组成,用于支撑和固定凸轮的运动。

凸轮的工作原理是利用凸轮轮廓的不规则形状,在旋转运动中对连杆机构施加不同的力和运动规律,从而实现对机械装置的运动控制。

当凸轮轴转动时,凸轮轮廓与连杆机构发生接触和相互作用,通过凸轮的推动和拉动作用,实现对连杆机构的运动控制。

凸轮的工作原理是基于凸轮轮廓的不规则形状和旋转运动,通过对连杆机构施加不同的力和运动规律,实现对机械装置的运动控制。

最后,凸轮在机械工程中有着广泛的应用范围,常见的应用包括发动机气门控制、机床加工控制、自动化生产线等领域。

在发动机气门控制中,凸轮通过其特殊的轮廓形状和旋转运动,实现对气门的开启和关闭,从而控制气缸内气体的进出。

在机床加工控制中,凸轮通过其特殊的轮廓形状和旋转运动,实现对工件的加工和定位,从而实现精密加工和高效生产。

在自动化生产线中,凸轮通过其特殊的轮廓形状和旋转运动,实现对工件的输送和定位,从而实现自动化生产和装配。

第八章 凸轮机构

第八章  凸轮机构
表示凸轮转过一角度,从动件对应移动的距离 表示从动件位移S和凸轮转角的关系曲线 表示从动件运动速度和凸轮转角的关系曲线 表示从动件加速度和凸轮转角的关系曲线
行程
位移 位移曲线 速度曲线 加速度曲线
1.基圆、基圆半径 2. 推程运动角δ0
r0 h
S
3. 远休止角δs
4. 回程运动角 δ0′ 5. 近休止角 δs' 6. 转角、位移S 7. 行程 (升程)h w
凸轮机构
机架
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内燃机配气机构 自动车床走刀机构 靠模车削机构 应用实例 插齿机切深机构 火柴自动装盒机构 缝纫机紧线机构 绕线机构
上一页 下一页 返 回 结 束
缝纫机紧线机构
1—凸轮 2—挑线板(摇 杆) 3—机架
绕线机构
图6-3
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返 回
结 束
凸轮机构结构简单、紧凑。但凸轮机构中包含 有高副,因此不宜传递较大的动力,此外,凸轮 的曲线轮廓加工制造比较复杂。所以凸轮机构一 般适用于实现特殊要求的运动规律而传力不太大 的场合。
通常,加速段和减速段的 时间相等,位移也相等 (h/2),加速度的绝对 值也相等。
第五章 凸轮机构
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§6—2 凸轮机构的工作原理
位移曲线:抛物线
速度曲线:斜直线 柔性冲击 :加速度发生有限值的突变 应用:凸轮作中速回转,从动件质量不大和轻载 的场合 应用实例:内燃机配气机构
第五章 凸轮机构
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返 回
结 束
§6—1 凸轮机构概述
(2)柱体凸轮 圆柱凸轮:在圆柱面上开有曲线凹槽 端面凸轮:在圆柱端面上作出曲线轮廓
柱体凸轮

凸轮机构的应用实例

凸轮机构的应用实例

2、(06年高考)从动件行程较短,应用最为广泛的凸轮形式(例如内燃
机的气门机构)是(A )
A、盘形凸轮
B、移动凸轮 C 、圆柱凸轮 D、圆锥凸轮
3、(07年高考题)移动(直动)从动杆凸轮机构中,从动杆与机架构成
的运动副是(D )
A、高副 B、螺旋副 C、转动副 D、移动副
4、(07年高考题)凸轮机构应用广泛,下列对凸轮机构的叙述中不正确
①盘形凸轮是凸轮的最基本形式。 ②盘形凸轮是一个绕固定轴转动且径向尺寸变化的盘形 构件,其轮廓曲线位于外缘处(如图)。 ③当凸轮转动时,可使从动杆在垂直平面内运动。(平面凸轮)
优点:结构 简单 ,应用最为广泛。 缺点:从动杆的 行程 不能太大。 应用:多用于行程 较短 的场合。
(2)移动凸轮
移动凸轮又称为 板状凸轮。盘形凸轮回转中心 趋向无穷远 时就变成移动凸轮,可以相对机架作 往复直线移动。当凸轮 移动时,可推动从动杆得到预定要求的运动(图6-21b)。
3. 按从动杆的端部结构形式分
(1)尖顶式从动杆
如图所示,这种从动杆做成尖顶与凸轮轮廓接触。 优点:构造简单、动作灵敏; 缺点:从动杆和凸轮轮廓都容易磨损,
适用于:低速、传力小和动作灵敏等场合,如用于仪表机构中。
(2)滚子式从动杆
如图6-23b所示,这种从动杆顶端装有滚子。 由于滚子与凸轮之间为滚动摩擦 ,所以凸轮接触 摩擦阻力小 ,解决了凸轮机构磨损过快的问题, 故可用来传递较大的动力。
图6-20
② 自动车床横刀架进给机构(如图6-24)
当凸轮转动时,依靠凸轮的轮廓可使从动杆做往复 摆动。从动杆上装有扇形齿轮,通过它可带动横刀 架完成进刀和退刀的动作。
图6-24
③ 车床仿形机构(如图6-25)
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1推程、2远休止、3回程、4近休止
2 1 3 4
当凸轮连续转动时,从动件将重复上述运动过程。

4-2 从动件常用运动规律
二、从动件常用运动规律
等速运动(刚性冲击) 等加速—等减速运动(柔性冲击) 余弦加速度运动(起停有柔性冲击) 正弦加速度运动
余弦加速度运动
正弦加速度运动

4-5 凸轮机构设计中的几个问题
二、 滚子半径的确定
凸轮轮廓曲线形状与滚子半径的关系 r' = r + rr 当理论廓线内凹时 此时,无论滚子半径大小,凸轮工作轮廓总是光滑曲线(如图a)
当理论廓线外凸时(可分为三种情况)
r' = r - r r
1) r > rr时 r ' > 0这时所得的凸轮实际轮廓为光滑的曲线(如图b)

第四章 凸轮机构及其设计
§4-1 §4-2 §4-3 §4-4 §4-5 §4-6 概述 从动件常用运动规律 图解法设计盘形凸轮轮廓 用解析法设计凸轮机构 凸轮机构设计中的几个问题 凸轮常用材料和结构

1概 述
在机械装置中,尤其是在自动控制机械中,为实现某些 特殊或复杂的运动规律,广泛地应用着各种凸轮机构
2) r = rr 时r ' = 0,实际轮廓线变尖,极易磨损,不能使用(如图c)。 3) r < rr 时r ' < 0, ,即实际曲线出现交叉会出现失真(如图d)。

4-5 凸轮机构设计中的几个问题
三、压力角及校核
压力角:不计摩擦时,凸轮对从动件的作用
力(法向力)与从动件上受力点速度方向所 夹的锐角。该力可分解为两个分力 :
Fy Fn cos a 有效分力 Fx Fn sin a 有害分力 压力角越小,有效分力越大,机构传力越好。
许用压力角:凸轮机构在运转中的压力角是变化的,为避免机构发生自锁并 具有较高的传动效率,必须对最大压力角加以限制,其许用值应远低于临界 压力角,即 : 对移动从动件的推程,取[a]=30° 对摆动从动件的推程,取[a]=35°~45°回程时,可取[a]=70°~80 °

4-1 概 述
二、凸轮机构的分类
按照凸轮的形状不同可把凸轮分为以下几种: 盘形凸轮 移动凸轮
圆柱凸轮
曲面凸轮
按照凸轮的锁合方式可把凸轮分为以下几种: 力锁合 形锁合

4-2 从动件常用运动规律
确定从动件的运动规律是凸轮设计的前提 一、凸轮机构的工作过程
4-3 图解法设计盘形凸轮轮廓
对心尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 基圆半径R b
已知,如图: 1.选与位移线图一致的比例作 凸轮的基圆 2.将基圆分成与位移线图中相 对应的等份 3.分别自基圆圆周向外量取从 动件位移线图中相应的位移量 4.光滑连接各点即为所求的凸 轮轮廓


4-1 概 述
2、凸轮机构的特点 优点:只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线,就 能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期 的复杂运动规律的运动,而且设计简单;凸轮机构结 构简单、紧凑、运动可靠。 缺点:点、线接触易磨损;凸轮轮廓加工困难;行程 不大。

4-3 图解法设计盘形凸轮轮廓
图解法绘制凸轮轮廓曲线是利用反转法原理完成的。
加角速度-w(与凸轮角速度大小相等、方向相反)
凸轮静止不动
从动件与导路绕角速度-w以凸轮转动
从动件相对导路移动
从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线

等速运动
等加速—等减速运

4-2 从动件常用运动规律
三、从动件运动规律的选择
1、在选择从动件的运动规律时,应根据机器工作时的运动要求来确 定。 2、对无一定运动要求,只需要从动件有一定位移量的凸轮机构。 3、对于高速机构,应减小惯性力、改善动力性能,可选用正弦 加速度运动规律或其他改进型的运动规律。
4-4 用解析法设计凸轮机构
偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计
建立凸轮转轴中心的坐标系xOy
根据反转法原理,凸轮以w转过j角;
B点坐标为
x (s0 s) sin j e cosj y (s0 s) cosj e sin j
上式即为凸轮理论廓线方程 实际廓线与理论廓线在法线上相距 滚子半径rT,则推出
a max a ac

4-6 凸轮常用材料和结构
一、常用材料及热处理
低速、轻载:凸轮材料可选HT250、QT800-2、QT900-2等, 用球墨铸铁时,轮廓表面可进行淬火处理,以提高其耐磨性。从 动件受弯曲应力大,不用脆性材料,可选中碳结构钢,高副端表 面淬火至40-50HRC。为减小冲击,也可选用质量小的尼龙作 为从动件材料。 中速、中载:凸轮常用45、45Cr、20Cr、20CrMn等材料,从动 件可用20CR等低碳合金钢,并经表面淬火,低碳合金钢应渗碳 淬火,渗碳层深0.8-1.5mm,使硬度达56-62HRC。 高速、重载:凸轮可用40CR等中碳合金钢。表面高频淬火至56 -60HRC,或用38CrMoAl,经渗氮处理至60-67HRC,但渗氮 表层脆而不宜受冲击。从动件则可用T8、T10等碳素工具钢,经 表面淬火处理。
动画演示1 பைடு நூலகம்画演示2

4-1 概 述
一、凸轮机构的组成和特点
1、凸轮机构的组成 凸轮机构由凸轮1、从动件2和机架3三个基本构件组成,如图, 其中凸轮是一个具有控制从动件运动规律地曲线轮廓或凹槽地 主动件,通常作连续等速运动(也有作往复移动地);从动件 则在凸轮轮廓驱动下按预定运动规律作往复直线运动或摆动
x x rT cos y y rT sin
式中取“—”号时为内等距曲线,取“+”号时为外等距曲线

4-5 凸轮机构设计中的几个问题
一、 凸轮轮廓的加工
1.铣、锉削加工 对用于低速、轻载场合的凸轮,可以应用反转法原理在未淬火凸 轮轮坯上通过作图法绘制轮廓曲线,采用铣床或用手工锉削办法加工 而成。必要时可进行淬火处理,但用这种方法则凸轮的变形难以得到 修正。 2.数控加工 采用数控线切割机床对淬火凸轮进行加工,这是目前最常用的一 种凸轮加工方法。加工时应用解析法,求出凸轮轮廓曲线的x,y坐标, 并将xOy坐标系的原点换算成切割时的起点,而滚子半径相当于钼丝 半径再加上放电间隙。
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