机械锁紧装置凸轮机构及优化设计分析-优化设计论文-设计论文
凸轮—连杆组合机构优化设计分析
凸轮—连杆组合机构优化设计分析作者：何铭坤来源：《科学与财富》2017年第19期摘要：为满足机械生产需求，需要在现有基础上，来对凸轮-连杆组合结构进行优化设计，争取提高其运行效率和动作精度。
基于其传动原理，对分度结构几何特性进行分析，并应用运行运动学设计解析法等进行分析，争取进一步提高其运行性能。
本文对凸轮-连杆组合机构优化设计要点与技术进行了简单分析。
关键词：分度机构；凸轮连杆组合机构；优化设计当前，凸轮-连杆组合机构已经在机械自动化设备中得到了广泛应用，这种装置，能够实现任意设计运动规律，自行定义运动轨迹，要想对这种装置进行优化，就必须懂得其工作原理，而后结合计算机，对其进行有目的的优化，确保其各个参数的合理性。
通过优化设计后，使其可以更好的满足机械生产实际需求，提高作业效率。
一、凸轮-连杆组合机构运行原理凸轮-连杆组合机构结构其可以精确地实现提前预设的任意运动规律和运动轨迹，因此在自动机械应用中具有很大的优势。
想要对其进行优化设计，需要掌握其运行原理，即原动杆件逆时针转动时，驱动铰销上的滚动轴承将会在固定槽凸轮槽内运动，然后利用连杆作用，促使推送杆可以按照提前设定好的运动规律或者运动轨迹进行往复运动。
对于凸轮-连杆组合机构的优化设计，首先应当建立凸轮-连杆组合机构的设计模型，通过对模型进行分析，并根据模型就凸轮-连杆组合结构的相关参数进行计算，得出结果，从而确保组合结构优化设计的科学性与合理性。
二、建立凸轮-连杆组合机构设计模型1.机构设计要求对凸轮-连杆组合机构进行优化设计，首先需要保证其横向尺寸最小，然后最大程度上来提高机械传动效率。
根据此设计要求，来建立目标函数，并确定设计变量和约束条件，最后根据模型分析进行求解，得出与组合机构设计相关的参数。
2.建立目标函数确定机构横向尺寸为优化目标函数，根据图1所示，机构横向尺寸主要受曲柄长度r以及滑块位于最左端位置时滑块与凸轮轴心O横向间距h0决定，并且还会受动件形成hm影响，则可确定目标函数为：f（x）=hm+h0+r3.确定设计变量想要实现对凸轮-连杆组合机构的优化设计，要保证各结构部位设计的紧凑，需要在设计时加强对构件尺寸的管理。
机械优化设计结课论文
浅谈机械优化设计方法摘要：机械优化设计是一门综合性学科，非常有发展潜力的研究方向，是解决机械问题的一种有效工具，机械优化设计是以最低的成本获得最好的效益,是设计工作者一直追求的目标,从数学的观点看,工程中的优化问题,就是求解极大值或极小值问题,亦即极值问题。
本文重点介绍了机械优化设计方法，以及其原理、优缺点并对适用范围进行了总结。
关键词:机械优化设计约束特点函数一、机械优化概述机械优化设计是适应生产现代化要求发展起来的一门科学，它包括机械优化设计、机械零部件优化设计、机械结构参数和形状的优化设计等诸多内容。
该领域的研究和应用进展非常迅速，并且取得了可观的经济效益，在科技发达国家已将优化设计列为科技人员的基本职业训练项目。
随着科技的发展，现代化机械优化设计方法主要以数学规划为核心，以计算机为工具，向着多变量、多目标、高效率、高精度方向发展。
优化设计方法的分类优化设计的类别很多，从不同的角度出发，可以做出各种不同的分类。
按目标函数的多少，可分为单目标优化设计方法和多目标优化设计方法按维数，可分为一维优化设计方法和多维优化设计方法按约束情况，可分为无约束优化设计方法和约束优化设计方法按寻优途径，可分为数值法、解析法、图解法、实验法和情况研究法按优化设计问题能否用数学模型表达，可分为能用数学模型表达的优化设计问题其寻优途径为数学方法，如数学规划法、最优控制法等。
1.1 设计变量设计变量是指在设计过程中进行选择并最终必须确定的各项独立参数，在优化过程中，这些参数就是自变量，一旦设计变量全部确定，设计方案也就完全确定了。
设计变量的数目确定优化设计的维数，设计变量数目越多，设计空间的维数越大。
优化设计工作越复杂，同时效益也越显著，因此在选择设计变量时。
必须兼顾优化效果的显著性和优化过程的复杂性。
1.2 约束条件约束条件是设计变量间或设计变量本身应该遵循的限制条件，按表达方式可分为等式约束和不等式约束。
按性质分为性能约束和边界约束，按作用可分为起作用约束和不起作用约束。
机械毕业设计1393凸轮机构的模糊优化设计论文正文
1 引言近几年来, 对摆动滚子从动件平面凸轮机构进行普通优化设计的较多, 并能从众多满足设计要求的可行方案中, 选出实现设计目标的最佳方案。
但由于设计中根据设计规范或经验确定的某些参数取值的不确定性, 以及影响设计的某些因素如载荷性质、材质好坏又很难用确定的数值表示, 这就导致了设计的模糊性。
而普通优化设计均未对这些模糊因素进行分析, 致使设计方案难以更好地符合客观实际, 为此需建立模糊优化设计的数学模型。
1.1 本课题的研究意义凸轮机构广泛用于各种自动机中。
例如，自动包装机ヽ自动成形机ヽ自动装配机ヽ自动机床纺织机械ヽ农业机械印刷机械ヽ自动办公设备ヽ自动售货机陶瓷ヽ机械加工中心换刀机构ヽ高速压力机械ヽ自动送料机械ヽ食品机械ヽ物流机械电子机械ヽ自动化仪表服装加工机械ヽ制革机械ヽ玻璃机械ヽ弹簧机械和汽车等。
凸轮机构之所以能够得到广泛的应用，是因为它具有传动ヽ导向和控制等功能。
当它作为传动机构时，可以产生复杂的运动规律；当它作为导向机构时，可使工作机械的动作端产生复杂的运动轨迹；当它作为控制机构时，可控制执行机构的工作循环。
凸轮机构还具有以下优点：高速时平稳性好，重复精度高，运动特性良好，机构的构件少，体积小，刚性大，周期控制简单，运动特性良好，机构的构件少，体积小，刚性大，周期控制简单，可靠性好，寿命长。
1.2 本课题国内外研究现状、水平和发展趋势随着社会发展和科技进步，各种自动机正朝着高效率ヽ高精度ヽ自动化程度高ヽ优良的性能价格比ヽ寿命长ヽ操作简单和维修方便等方向发展。
为适应这种发展形式，满足自动机的要求，作为自动机核心部件的分度凸轮机构必须具有特性优良的凸轮曲线和高速ヽ高精度性能。
由于计算机软件和数控技术的日益普及，凸轮CAD/CAM软件的问世，为高速高精度凸轮机构的设计ヽ制造和检测提供了有利条件。
凸轮曲线特性优良与否直接影响凸轮机构的精度ヽ效率和寿命。
多年来，世界上许多凸轮专家创造了数十种特性优良的凸轮曲线。
机械式精密锁紧机构设计与分析
紧机构
1.齿条
2.主轴
3.调整垫圈
4.盖板
5.轴承端盖
凸轮座环7.凸轮块8、16.销柱9.滚轮10、
11.调整螺钉13.弹簧压板14.顶杆15.勾形压块
锁紧支架18.锁紧支座19.滑柱20．刹车盘
平键23.螺母24.齿轮轴25.手柄26.齿轮支座
轮轴轴肩上，用平键和螺母径向和轴向限位，使之与齿轮轴联成一体。
齿轮支座固定在基座上，齿轮轴可以在齿轮支座中旋转。
（2）凸轮组件，包括凸轮块、凸轮座环和齿条，三件凸轮块均布固定在凸轮座环圆周上。
齿条固定在其中两件凸轮块中间的位置，与凸轮座环同圆，并联成一体，凸轮座环安装在基座联接成一体的轴承端盖的台阶肩颈上，使齿条与齿轮啮合并设有盖板轴向限位。
冷加工。
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将连续的直线运动转换为间歇的往复运动的机械连杆机构。
它由凸轮、凸轮轴和随动件组成，通过凸轮的旋转运动将连续的直线运动转换为随动件的间歇运动。
凸轮机构广泛应用于各种机械装置中，如发动机、泵、液压机械、纺织机械、包装机械等。
它具有结构简单、运动规律明确、重量轻、可靠性高等特点，因此在不同的领域都有着重要的应用。
凸轮的设计是凸轮机构设计的核心之一、凸轮的形状可以根据所需的运动规律来确定。
常见的凸轮形状有椭圆形、正弦形和随机形状等。
凸轮的形状不仅直接影响到随动件的运动规律，还会对凸轮机构的工作性能产生重要影响。
在凸轮的设计过程中，需要考虑到凸轮的尺寸、形状、旋转角度等因素，以及凸轮与随动件之间的运动副差和装配间隙等。
凸轮轴的设计也是凸轮机构设计的重要内容之一、凸轮轴的设计需要满足机械运动的要求，同时还要考虑到凸轮的负载、旋转速度等因素。
凸轮轴的设计时需要考虑轴材料的选择、轴的刚度和强度等问题。
随动件的设计也是凸轮机构设计的关键之一、随动件的运动规律直接受凸轮的形状和凸轮轴的旋转角度等影响。
在随动件的设计过程中，需要考虑到随动件与凸轮之间的运动配合、运动副间隙等问题。
凸轮机构的设计涉及到机械运动、力学和材料等多个学科知识。
为了设计出性能优良、可靠性高的凸轮机构，需要深入研究凸轮机构的运动规律和工作原理，掌握凸轮机构设计的基本原理和方法。
总结起来，凸轮机构是一种将连续的直线运动转换为间歇的往复运动的机械连杆机构。
凸轮机构的设计涉及到凸轮、凸轮轴和随动件的设计，需要考虑到凸轮的形状、尺寸和旋转角度等因素，凸轮轴的材料选择和轴的刚度，以及随动件与凸轮之间的运动配合和运动副间隙等问题。
凸轮机构设计需要深入研究凸轮机构的运动规律和工作原理，掌握凸轮机构设计的基本原理和方法。
凸轮机构的总结范文
一、引言凸轮机构是一种常见的机械传动机构，广泛应用于各种机械设备中。
它主要由凸轮、从动件、机架等部分组成。
本文将对凸轮机构的工作原理、分类、设计方法以及应用领域进行总结。
二、工作原理凸轮机构的工作原理是利用凸轮的旋转运动，使从动件按照预定的轨迹运动。
当凸轮的轮廓与从动件的轮廓接触时，从动件受到凸轮的推动力，从而实现预期的运动。
三、分类1. 按照从动件的类型，凸轮机构可分为尖底从动件凸轮机构、平底从动件凸轮机构和滚子从动件凸轮机构。
2. 按照凸轮的形状，凸轮机构可分为圆柱凸轮、圆锥凸轮、圆弧凸轮和盘形凸轮。
3. 按照凸轮的旋转方向，凸轮机构可分为右旋凸轮和左旋凸轮。
四、设计方法1. 确定从动件的运动规律：根据实际需求，选择合适的从动件运动规律，如等速运动、等加速运动、等减速运动等。
2. 设计凸轮轮廓：根据从动件的运动规律和凸轮的形状，设计凸轮轮廓。
设计过程中，需要满足从动件的运动轨迹、运动速度和加速度等要求。
3. 选择合适的材料：根据凸轮的工作条件和受力情况，选择合适的材料，以保证凸轮机构的性能和寿命。
4. 进行强度校核：在凸轮机构的设计过程中，进行强度校核，确保凸轮机构在受力时不会发生破坏。
五、应用领域凸轮机构在工业生产、日常生活等领域有着广泛的应用，主要包括：1. 自动化设备：如机床、机器人、自动化生产线等。
2. 家用电器：如洗衣机、空调、电风扇等。
3. 交通工具：如汽车、摩托车、自行车等。
4. 农业机械：如收割机、拖拉机等。
六、总结凸轮机构作为一种常见的机械传动机构，具有结构简单、工作可靠、设计灵活等优点。
在今后的研究和应用中，应继续探索凸轮机构的新设计方法、新材料和新应用领域，以满足不断发展的工业生产和人民生活的需求。
凸轮机构的优化设计
(4) 接触强度约束 保证凸轮机构运动过程中凸轮副的最大接触应力不超过许用值。
(5) 几何空间约束 对凸轮机构所占据空间在各个方向的尺寸加以限制。
(6) 防干涉约束 防止各构件实体在空间上发生运动干涉。
(2) 凸轮重量的极小化 为了减小凸轮机构的体积，节省材料和减小惯性，可以凸轮重量W(X)极小作为目标函数。
(3) 最大接触应力的极小化 虽然已用接触强度建立了约束条件，使凸轮副有足够的强度和寿命。但如果要求机构在给定条件下具有最高的强度和最长的寿命，则应使机构种类繁多，同一运动要求往往可以通过多种凸轮机构来实现，即使在凸轮机构类型确定的情况下，实现运动要求的机构基本参数和结构参数也有较大的可取范围。这就存在如何根据使用场合和工作要求，合理选择凸轮机构类型和确定有关参数的问题，它们是建立在设计方案的定量评价基础上的最优化问题。由于凸轮机构类型选择属于概念设计范畴，目前尚无系统的评价理论和方法，在一般的工程设计中，此项工作主要依赖于设计者个人的经验和主观意愿，只有通过对专家设计经验的总结，并加以描述，构造类型设计知识库和定量评价系统，基于人工智能和专家系统技术，才能实现凸轮机构类型的智能设计和最优设计。关于凸轮机构类型确定情况下几何参数的优化设计，已有成熟的理论和方法，基于一定的寻优策略和算法，即可获得最优解。下面仅简要介绍凸轮机构参数优化设计数学模型的建立，优化方法可参考有关专门资料。
以上仅是考虑某个评价指标的单目标优化。若优化设计中要求兼顾多个评价指标，则为多目标优化问题。优化设计理论中也有解决多目标优化问题的方法。
1. 设计变量
凸轮机构的参数很多，如凸轮基圆半径、直动从动件偏距、滚子半径、盘形凸轮轮廓厚度、摆动从动件长度及中心距等，其中有部分参数相互之间存在确定的函数关系。选择其中相互独立的参数作为设计变量，用通式表示为X=[x1,x2...xn,]T。
凸轮机构的应用实例及原理论文
凸轮机构的应用实例及原理一、引言凸轮机构是一种常见的机械传动装置，广泛应用于各个行业中。
本文将介绍凸轮机构的应用实例以及其原理。
二、凸轮机构的应用实例以下是凸轮机构在各个领域中的实际应用实例：1.汽车发动机：凸轮机构在汽车发动机中扮演着关键的角色。
它通过控制气门的开关时机，调节进、排气量和提高发动机的效率。
凸轮机构可以用来控制汽缸的气门开闭时间和顺序，通过调整凸轮的形状和凸轮轴的位置，可以实现不同的气门开闭方式。
2.纺织机械：在纺织机械中，凸轮机构常用于控制织布机或织机的各种运动。
例如，凸轮机构可以用来控制织布机上的梭子的来回往复运动，实现织布机的正常工作。
3.包装机械：在包装机械中，凸轮机构用于控制每个包装步骤的运动顺序和节奏。
凸轮机构可以根据设计要求，通过调整凸轮的形状和凸轮轴的位置，实现不同包装步骤的精确控制。
4.机械手臂：在工业自动化领域中，凸轮机构常用于控制机械手臂的运动。
凸轮机构可以通过凸轮的形状和凸轮轴的位置来实现机械手臂的各种运动，如旋转、举升、摆动等。
凸轮机构的使用可以使机械手臂的运动更加稳定和精确。
5.医疗设备：在医疗设备中，凸轮机构常用于控制手术台、诊断设备等的运动。
凸轮机构可以用来实现设备的高度调节、角度调整等运动。
三、凸轮机构的原理凸轮机构的原理是基于凸轮的形状和凸轮轴的位置来实现运动控制的。
以下是凸轮机构的基本原理：•凸轮的形状：凸轮的形状是决定凸轮机构运动方式的关键因素之一。
凸轮的形状可以根据所需的运动方式进行设计，例如圆形凸轮常用于控制线性运动，心形凸轮常用于控制往复运动等。
•凸轮轴的位置：凸轮轴的位置也是影响凸轮机构运动方式的重要因素之一。
凸轮轴的位置可以决定凸轮与承载凸轮的部件之间的运动关系，从而实现所需的运动控制。
•凸轮与部件的运动关系：凸轮与承载凸轮的部件之间的运动关系是凸轮机构实现运动控制的核心。
凸轮可以通过与部件的接触或配合来实现运动控制，例如凸轮的高点与部件的接触可以使部件运动，凸轮的低点与部件的接触可以使部件停止运动。
凸轮机构设计分析毕业设计
凸轮机构设计分析院系：机械工程学院班级： 12机械设计与制造1班*名：**指导老师：***一、绪论1、1 凸轮机构概述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，是一种高副机构，由具有曲线轮廓和凹槽的构件通过高副接触带动从动件实现预期运动规律。
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。
1、2 凸轮机构课题研究背景及意义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。
凸轮的工艺设计论文
凸轮的工艺设计论文凸轮是机械传动系统中重要的零件之一，广泛应用于自动化设备、工业机械、汽车、摩托车等领域。
凸轮的工艺设计是指根据凸轮的功能需求及其使用条件，综合考虑材料、工艺和加工设备等因素，制定凸轮的制造工艺方案。
一、凸轮的工艺特点凸轮是一种部件复杂、形状多变、精度要求高、生产周期长的零件。
在其加工过程中，存在以下工艺特点。
1.凸轮的加工具有多种选择。
在凸轮的加工中，可选择的加工工艺包括车削、铣削、磨削、电火花加工等，其中应根据凸轮的材质、精度要求、生产批量等综合考虑选择最合适的加工工艺。
2.凸轮的加工精度要求高。
凸轮作为一种重要的机械传动零件，其工作效率和耐久性直接取决于其加工精度。
因此，在制定凸轮的工艺方案时，必须特别注重加工精度的控制。
3.凸轮的表面处理重要。
在凸轮的制造过程中，表面处理是不可或缺的一步，其目的是提高凸轮的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性。
常用的表面处理方法有氮化、热处理、镀层等。
4.凸轮的生产周期较长。
由于凸轮本身形状复杂，精度要求高，对加工工艺和工序的控制也较为严格，因此凸轮的生产周期通常比较长，要求采用优化的工艺方案和适当的加工设备，以提高生产效率。
二、凸轮的工艺设计原则在制定凸轮的工艺方案时，应遵循以下原则。
1.确保凸轮的材质符合要求。
凸轮材质应选择具有良好机械性能、抗疲劳性和高温强度的合金钢材料，并根据凸轮的使用环境和工作条件确定热处理工艺。
2.优化凸轮的加工工艺。
根据凸轮的材质、精度要求、生产批量等不同情况，综合考虑选择最合适的加工工艺和加工设备，以提高加工效率和加工精度。
3.加强凸轮的表面处理。
凸轮的表面处理对其使用寿命和工作效率具有重要的影响，因此应选择适当的表面处理方法，如氮化、热处理、镀层等，以提高凸轮的抗磨性、抗腐蚀性和耐久性。
4.控制凸轮的加工误差。
在凸轮的加工过程中，加工误差是不可避免的，但应通过适当的技术手段和工艺控制措施，尽量减小加工误差，提高凸轮的加工精度和质量水平。
机械锁紧装置中凸轮机构分析及优化设计
机械锁紧装置中凸轮机构分析及优化设计邓援超;张立;杨超;徐一鸣【摘要】针对现有机械锁紧装置中凸轮机构存在的刚性冲击问题进行优化设计.首先,分析原凸轮机构的运动过程并建立从动件的位移、速度、加速度方程,提出利用五次多项式曲线对该机构进行优化;然后,通过建立凸轮机构的三维模型,在机械系统动力学自动分析(ADAMS)中,对凸轮机构进行运动学和动力学仿真.结果表明:从动件的加速度大幅减小,机构刚性冲击消除;这类凸轮机构从动件存在运动不确定的现象,并指出运动不确定现象所在的位置.【期刊名称】《华侨大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(040)003【总页数】7页(P298-304)【关键词】锁紧装置;凸轮机构;轮廓线优化;机械系统动力学自动分析;运动仿真【作者】邓援超;张立;杨超;徐一鸣【作者单位】湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉430068;湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉430068;湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉430068;湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉430068【正文语种】中文【中图分类】TH112.2在需要进行定位锁紧的设备或产品中，如电连接器、数码产品外置记忆卡的插卡装置、电动车的刹车装置等，常常会增加机械锁紧装置.国内外学者对此类锁紧装置做了研究.顾理强[1]分析电子连接器中锁紧装置的静力学和位移曲线;阮理[2]对汽车后排化妆镜中的锁紧装置进行运动学模拟;文献[3-4]对引信用接电开关中的锁紧装置进行结构设计和加速度分析.基于以上理论，本文对可以定位两个位置、实现锁紧位置的快速解锁和锁定的机械锁紧装置中的凸轮机构进行分析，以及运动学和动力学仿真，针对直线型轮廓存在的问题，采用五次多项式曲线[5]对凸轮轮廓进行优化设计.1 锁紧凸轮机构的组成与运动过程锁紧凸轮机构的工作原理主要是滑柱在带有心形槽的凸轮中运动，同时受到竖直滑槽的限制，滑柱运动到凸轮槽锁紧位置时定位锁紧.锁紧凸轮机构由凸轮、滑柱、机座和压簧组成，如图1所示.锁紧凸轮最简单的结构由直线组成，方便制造.图1(b)将锁紧凸轮的廓线简化为连续线段.(a) 三维图 (b) 简图图1 锁紧凸轮机构组成Fig.1 Structures of cam mechanism 锁紧凸轮的运动过程如下:1) 凸轮在外力F作用下向左运动，同时，在压簧1的作用下，滑柱从起始点A移动到第一中间点B，如图2(a)所示，此运动过程定义为行程1；2) 撤消外力F，在压簧1和2的作用下，接触点由第一中间点B移至锁紧点C，如图2(b)所示，此时为锁紧位置，此运动过程定义为行程2；3) 消除锁紧，重新施加外力F，接触点由锁紧点C移至第二中间点D，如图2(c)所示，此运动过程定义为行程3；4) 撤消外力F，在压簧1,2的作用下，接触点由第二个中间点D移至E,最后移至起始点A，回到起始位置，完成一个周期，此运动过程定义为行程4.(a) 运动示意图1 (b) 运动示意图2 (c) 运动示意图3图2 凸轮机构运动示意图Fig.2 Motion diagram of cam mechanism2 锁紧凸轮的廓线方程、滑柱速度和加速度方程(a) 行程1与行程3 (b) 行程2与行程4图3 锁紧凸轮机构的数学模型Fig.3 Mathematical model of locking cam mechanism滑柱的运动规律可通过类速度和类加速度反应，即建立滑柱竖向位移相对于锁紧凸轮横向位移的关系.为便于分析，假定锁紧凸轮不运动，滑柱的横向速度为匀速vx.对锁紧凸轮机构建立以A点为原点的坐标系，滑柱横向运动方向定义为坐标轴ox 的正向，滑柱在推程时的竖向运动方向定义为坐标轴oy的正向.锁紧凸轮机构的数学模型，如图3所示.分别对运动过程中的行程2与行程4中的凸轮廓线进行坐标变换，求解关于坐标轴oy镜像的数学表达式，将锁紧凸轮的廓线方程统一到坐标轴ox正向一致的坐标系中.设Q点为(x，y)，锁紧凸轮廓线表达式为f(x)，从动件的位移方程为y，即(1)式(1)中：凸轮各点的坐标(xA，yA),(xB，yB),(xC，yC),(xD，yD),(xE，yE),以及a1,b1,a2,b2,a3,b3,a4,b4的值由凸轮的具体尺寸确定.滑柱的速度方程为(2)式(2)中：dy/dx为滑柱的类速度.图4 滑柱类速度图像Fig.4 Image of sliding column analogous velocity滑柱的加速度方程为(3)式(3)中：d2y/dx2是滑柱的类加速度.以某机械设备制动锁紧凸轮机构为例，凸轮廓线的A点至E点的坐标依次为:(0，0),(30，8),(23，14),(30，20),(18，20).由式(1)～(3)可以得到滑柱的运动方程，运用Matlab软件绘制出类速度图像，如图4所示.由图4可知：滑柱类速度在拐点处有突变，加速度在整个运动周期内等于零，但加速度在不考虑零部件的弹性变形的情况下，理论上是无穷大的，锁紧凸轮机构存在剧烈的刚性冲击.3 锁紧凸轮机构的优化原锁紧凸轮机构存在刚性冲击，仅适用于低速场合，易产生振动磨损，会降低原锁紧机构的使用寿命；并且原锁紧凸轮存在拐点，拐点可能导致锁紧装置的失效.为了保证从动件在整个周期内运行顺畅，减少锁紧装置受到的冲击力，使其可以适用不同工作转速和工作载荷的场合，在选择从动件的运动规律时，应保证从动件的速度和加速度变化平稳，并且锁紧凸轮运动时的起始位置和末端位置均无柔性冲击.在凸轮机构中，常用的从动件运动规律包括多项式类型运动规律、三角函数类型运动规律及前两者不同类型的组合运动规律，根据凸轮机构的工作状况选择不同的运动规律[6].五次多项式运动规律的特征值最大速度VM、最大加速度AM、最大跃度JM都较小，综合性能良好，可以适用多种工作载荷和转速，因此，采用五次多项式运动规律[7]对各行程进行设计.为了不影响除机械锁紧装置以外的机构，锁紧凸轮的运动行程不变，即锁紧凸轮廓线中的各点坐标不做改动，基于此，可以得到推程期与回程期的边界条件，即(4)设滑柱的运动规律为y=c0+c1x+c2x2+c3x3+c4x4+c5x5.(5)联立式(2)～(5)，可得到优化后的位移方程为其中:由上式可以得到滑柱的运动方程，运用Matlab软件绘制出优化后的类速度和类加速度图像，如图5所示.由图5可知：滑柱运动到锁紧凸轮各行程的初始位置和末端位置，其速度和加速度均为零.(a) 优化后滑柱类速度 (b) 优化后滑柱类加速度图5 优化后滑柱类速度、类加速度图像Fig.5 Optimized image of sliding column analogous velocity and analogous acceleration4 锁紧凸轮的建模与运动学仿真4.1 基于Matlab和ADAMS软件的锁紧凸轮建模及运动学仿真图6 锁紧凸轮机构简易模型Fig.6 Simple model of locking cam mechanism 对锁紧凸轮进行运动学仿真，在机械系统动力学自动分析(ADAMS)中建立锁紧凸轮的简易模型[8-10].对主要零部件凸轮和滑柱建模，其中，锁紧凸轮的模型通过曲线表达.根据锁紧凸轮廓线方程，在Matlab中提取廓线上的点坐标，将得到的坐标导入ADAMS中，生成锁紧凸轮的廓线.优化后的凸轮机构最终生成的模型，如图6所示.对滑柱和凸轮分别建立移动副约束，滑柱与凸轮之间建立点线副.将凸轮的移动副定义为驱动，并根据凸轮的运动情况采用IF函数[11]建立驱动函数，驱动函数包括4段，每一段的运动速度相同.对锁紧凸轮机构进行运动学分析，对各行程优化前与优化后的滑柱运动规律进行对比.行程1为滑柱由起始点A移至第1中间点B，优化前、后的滑柱位移、速度和加速度图像，如图7(a)，(b)所示.行程2为滑柱由第1中间点B移至锁紧点C，优化前、后的滑柱位移、速度和加速度图像，如图7(c)，(d)所示.行程3为滑柱由锁紧点C移至第2中间点D，其各点相对坐标与行程2一致，在此不做赘述.行程4为滑柱由第二中间点D经点E移至起始点A，优化前、后的滑柱位移、速度和加速度图像，如图7(e)，(f)所示.图7中：y为位移；v为速度；a为加速度.(a) 行程1优化前图像 (b) 行程1优化后图像(c) 行程2优化前图像 (d) 行程2优化后图像(e) 行程4优化前图像 (f) 行程4优化后图像图7 各行程优化前后位移、速度、加速度图像对比Fig.7 Images comparison of displacement， velocity and acceleration image before and after optimization of each process在进行运动学分析时，由于未考虑零件的弹性变形，运动学仿真中读取到的最大加速度数值受软件本身步数或步长的影响，加速度理论上在速度突变处都为无穷大.分析以上特性曲线，优化前、后凸轮机构从动件滑柱的速度、加速度，结果如表1所示.表1中：|v|max为速度绝对值的最大值；|a|max为加速度绝对值的最大值；括号内的值为理论值.由表1可知：优化后的速度与加速度变化更加平稳，加速度绝对值的最大值较优化前有较大的改善.表1 锁紧凸轮优化前后参数的对比Tab.1 Comparison of parameters before and after optimization of locking cam参数状态行程1行程2行程3行程4|v|max/mm·s-1优化前优化后5.189.9117.3032.1417.3032.1422.5741.67|a|max/mm·s-2优化前优化后3.71×10-4(∞)20.793.50×10-3(∞)286.973.50×10-3(∞)286.974.42×104(∞)142.814.2 基于SolidWorks和ADAMS软件的锁紧凸轮建模与动力学仿真图8 优化后锁紧凸轮机构装配图Fig.8 Assembly drawing of optimized locking cam mechanism由于锁紧凸轮建模较为复杂，因此，在SolidWorks中建立锁紧凸轮机构的三维模型.采用SolidWorks中方程式驱动曲线的命令，将凸轮廓线的表达式分段输入方程式框中，设定自变量x的范围，生成锁紧凸轮的廓线.对于平面凸轮，可以根据滑柱的大小，建立与滑柱直径相同的柱体，长度为槽深，让其沿着优化后的凸轮廓线进行实体扫描切除，可得到凸轮槽.建立其他零部件三维模型，对锁紧凸轮机构进行装配，装配完成的锁紧凸轮机构，如图8所示.将得到的三维模型导入ADAMS[12-13]中，模型中不运动的零部件采用固定副约束，对凸轮与滑柱分别以移动副约束.凸轮与滑柱之间建立实体接触约束，定义相关接触参数[14-16].对锁紧凸轮机构添加重力、弹簧力约束，定义弹簧力相关参数.建立与运动学仿真同样的驱动形式，根据运行周期编辑运行时间，设定仿真步数为1 000.对优化前、后的锁紧凸轮分别进行动力学仿真，结果如图9所示.由图9可知：除接触力和弹簧力导致速度与加速度存在部分波动外，优化前、后的凸轮在1.3，1.8，2.1，3.5 s处的位移、速度和加速度都出现了较大的波动，即对应图中标识的点1，2，3，4处，这4处分别对应凸轮廓线的A点、B点、C点、D点附近位置，是凸轮廓线的尖点.滑柱运动到这4处时，会出现运动不确定的现象，产生一定的冲击.由图9还可知：这4处的速度与加速度分别对应各行程内的最大速度和最大加速度.(a) 优化前位移图像 (b) 优化后位移图像(c) 优化前速度图像 (d) 优化后速度图像(e) 优化前加速度图像 (f) 优化后加速度图像图9 锁紧凸轮动力学仿真结果对比Fig.9 Comparison of simulation results of locking cam dynamics对优化前、后的锁紧凸轮的特性曲线进行分析，结果如表2所示.与前面运动学分析类似，对各个行程的运动学仿真结果，即速度绝对值和加速度绝对值分别进行比较.由表2可知：各行程优化后的速度都比优化前大，优化后的加速度皆小于优化前.表2 动力学仿真优化前后参数对比Tab.2 Comparison of parameters before and after dynamic simulation optimization参数状态行程1行程2行程3行程4|v|max/mm·s-1优化前优化后202.70400.51235.82260.17173.72179.29351.13388.12|a|max/mm·s-2优化前优化后5.33×1065.25×1053.59×1066.31×1051.44×1061.36×1069.30×1077.89×10 6基于以上分析，优化后从动件的加速度减小，并发现这种锁紧凸轮机构都存在从动件在各行程的衔接位置出现运动不确定的现象，关于从动件出现运动不确定现象的改进也正在研究中.5 结束语对锁紧凸轮机构的组成和运动过程进行分析，建立锁紧凸轮的廓线方程及从动件滑柱的位移、速度和加速度方程.针对锁紧凸轮机构存在的刚性冲击问题，运用解析法，采用五次多项式优化原锁紧凸轮的理论廓线.在ADAMS软件中，建立简易模型对优化前、后的的凸轮机构进行运动学仿真，优化后从动件的加速度大幅减小，凸轮机构的刚性冲击消除.利用SolidWorks建立锁紧凸轮机构的三维模型，在ADAMS中进行动力学仿真，也得到了这一结论.同时,发现优化前、后凸轮机构从动件的速度和加速度在各行程的衔接位置都出现较大的波动，这类锁紧凸轮机构在行程衔接位置都会出现从动件运动不确定的现象.锁紧凸轮的研究方法对今后锁紧凸轮的研究有一定的参考价值，为锁紧装置中凸轮机构的进一步研究提供了问题点. 参考文献：【相关文献】[1] 顾理强.快速卡连接器推退机构耐久性改进研究[D].上海：上海交通大学，2011.[2] 阮理.汽车后排化妆镜的设计[D].上海：上海交通大学，2013.[3] 周小淞，张亚，连云飞.机械式惯性开关设计[J].机械研究与应用，2015，28(6):95-97，100.DOI：10.16576/ki.1007-4414.2015.06.034.[4] 连云飞，王利.引信惯性加速度开关的设计[J].火力与指挥控制，2016，41(3):154-157.DOI：10.3969/j.issn.1002-0640.2016.03.037.[5] 邹慧君.机械原理教程[M].北京:机械工业出版社，2001.[6] 石永刚,吴央芳.凸轮机构设计与应用创新[M].北京:机械工业出版社，2007.[7] 吴佳，何雪明，何楷，等.多项式拟合法在旋盖机凸轮曲线设计中的研究与应用[J].食品与机械，2018，34(6):75-80，151.DOI：10.13652/j.issn.1003-5788.2018.06.016.[8] 李大印.渔线轮移动凸轮机构优化设计过程的二次开发[D].西安：西安工业大学，2018.[9] 徐芳，周志刚.基于ADAMS的凸轮机构设计及运动仿真分析[J].机械设计与制造，2007(9):78-80.DOI：10.3969/j.issn.1001-3997.2007.09.032.[10] DAI Wen，LIU Qiang，YUAN Song-mei.The modeling 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两种凸轮机构的压力角分析和优化研究
（ ５ ）
整理 得 ：
Ｐ
推 导 凸轮机 构 的压 力 角 有 解 析 法 和 作 图法 。 经 过 对实 际凸轮机 构 的测量 ， 可 得到 ： ａ ＝１ ６ ０ ． ８ ７， Ｚ＝
各种机械在速度 、 效率、 寿命 、 噪声和可靠性等方面
要求的日益提高 ， 对凸轮机构的研究也逐步扩展与
深化 ， 从简单地考虑 几何尺寸 、 运 动分析和静力 分
析， 发展到考虑动力学分析 、 润滑 、 误差影响、 弹性变
形等。凸轮机构 由三个元件 （ 凸轮、 从动件或从动 系统 、 机架） 组成。凸轮可制成各种形状 ， 从动件直
Ｇ Ｕ Ｏ Ｙ ｕ ｎ ｂ ｏ ， Ｘ Ｉ Ｎ Ｇ Ｘ ｉ ａ ￣ ｊ ｉ ｎ ｇ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｍ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｃ ａ ｎ ｄ ｒ ａ ｆ ｔ ｍｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｒ ｅ ａ ｒ ｂ ｉ ｔ ｒ ａ ｒ ｙ ．Ｅｘ ａ ｃ ｌｙ ｔ ｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ，ｔ ｈ ｅ ａ ｐ— ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｎ ｌ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｄ ｓ ｉ ｎ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ．Ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｒ ｅ ｆ ｕ ｌ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｇ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ
接 与 凸轮接触 。从 动件 系统包 括所 有受 凸轮驱 动 的 各 个元 件 ， 它们可 以直 接与从 动杆 相连 ， 也可 以通 过
机械锁紧装置凸轮机构及优化设计分析
机械锁紧装置凸轮机构及优化设计分析凸轮机构的设计需要考虑以下几个方面：力的传递、摩擦等。
在设计
凸轮机构时，需要合理选择凸轮的形状和凸轮轴的位置，以满足锁紧和释
放的要求，并尽量减小摩擦损失。
在机械锁紧装置凸轮机构的优化设计方面，以下几个方面值得考虑：首先，凸轮的形状设计。
凸轮的形状对机械锁紧装置的性能有重要影响。
合理选择凸轮的形状可以增强锁紧装置的力传递和锁定稳定性。
比如，采用圆形凸轮时，摩擦面积较小，有利于降低摩擦损失。
而采用椭圆形凸
轮时，能够实现较大的锁定力。
其次，凸轮轴的位置设计。
凸轮轴的位置会影响凸轮与锁紧杆之间的
配合，进而影响锁定力的大小。
合理选择凸轮轴的位置可以增加凸轮与锁
紧杆之间的摩擦力，提高锁定力。
再次，材料选择。
在机械锁紧装置凸轮机构的设计中，需要选择适合
的材料，以保证其强度和耐磨性。
常用的材料有钢、铸铁等。
合理选择材
料可以延长机械锁紧装置的使用寿命。
最后，尺寸设计。
机械锁紧装置凸轮机构的尺寸对其工作性能和结构
紧凑度有影响。
在设计时需要考虑凸轮的直径和长度等尺寸参数，以满足
锁定和释放的功能需求，并尽量减小装置的体积。
综上所述，机械锁紧装置凸轮机构是一种可靠的锁紧机构。
在设计和
优化设计时，需要考虑凸轮的形状、凸轮轴的位置、材料选择和尺寸设计
等方面的因素。
通过合理的设计和优化，可以提高机械锁紧装置的工作性
能和使用寿命。
机械锁紧装置凸轮机构及优化设计分析-优化设计论文-设计论文
机械锁紧装置凸轮机构及优化设计分析-优化设计论文-设计论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：机械锁紧装置中凸轮机构结构紧凑、运动可靠、设计简单，只要设计出合适的凸轮轮廓，就能依靠凸轮机构各组成部分的相互配合得到设计需要的运动规律。
机械凸轮机构运动可靠的特点使其在纺织机、印刷机、内燃机、数控机床等机械中普遍应用。
决定其运动可靠性的主要条件是凸轮轮廓的设计。
凸轮轮廓的设计难度高，需要经过大量的计算和推敲。
凸轮轮廓的优化是提高凸轮机构运动可靠性和减少磨损程度的关键。
本文总共分为四部分。
第一部分简单介绍了凸轮机构；第二部分分析了凸轮机构的运动过程；第三部探讨了影响凸轮机构可靠性的设计因素；第四部分分析了凸轮机构的优化设计。
旨在为凸轮机构动作系统的优化设计提供一些参考。
关键词：机械锁紧装置；凸轮机构；设计；凸轮轮廓凸轮机构是机械设备重要的锁紧装置，常用于定位锁紧设备中。
如纺织机、印刷机、电动车刹车装置、数码产品外置记忆卡的卡槽装置等。
它由凸轮、从动件、机架等构件构成，其中决定凸轮机构性能的主要构件为凸轮。
凸轮的性能主要由其曲线轮廓所决定，而凸轮的轮廓曲线运动、直线运动是凸轮设计的重点，也是凸轮机构设计的重要内容。
由于凸轮机构为机械控制装置的重要组件，它在机械规律的运动过程中承担着传动动能和完成预定的运动规律的作用。
在机械运动过程中，凸轮机构做往复的曲线摆动或直线运动，在这个过程中凸轮轮廓会受到较强的压力、刚性冲击力和摩擦力，因此易发生磨损，从而影响工作性能。
结合弹性流体动压润滑原理、图解法、解析法对凸轮轮廓做精确计算，对凸轮轮廓进行优化设计，是改善凸轮机构运动规律下综合性能的重要途径，也是当前凸轮机构的主要研究方向。
1凸轮机构概述凸轮机构的主要构建包括杆状从动件、盘状或柱状曲线轮廓、三个机架构件组成。
常用于数控机床的进刀机构、汽车发动机的配气机构等。
按照主要构件凸轮的形状分为盘形凸轮机构、移动凸轮机构、圆柱凸轮机构。
机械原理综合训练凸轮机构论文
机械原理综合训练（二）题目：凸轮机构班级：机自13-2姓名：张海征教师：席本强2015年06月10日凸轮机构摘要:凸轮机构由凸轮、从动件或从动件系统和机架组成的高副机构，凸轮通过直接接触将预定的运动传给从动件。
它兼有传动、导引及控制机构的各种功能。
本次研究具有代表性的平面凸轮机构及其包括圆柱凸轮机构、移动凸轮机构、盘形凸轮机构等应用。
The cam mechanism is composed of a cam follower or a follower system and a high vice mechanism, which is transmitted to a follower by direct contact.. It has the function of the drive, guidance and control mechanism.. This research is representative of planar cam mechanism and its application, including cylindrical cam mechanism, cam mechanism, cam mechanism and so on..一丶发展史凸轮机构由凸轮、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。
凸轮机构是典型的常用机构之一，它广泛用于轻工机械丶纺织机械、包装机械、印刷机械、内燃机等各种自动机械中。
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。
人类对凸轮机构的认识由来已久。
凸轮机构的设计与实践 毕业论文
凸轮机构的设计与实践摘要凸轮机构是一种被广泛应用于各种自动化机械、仪器和操纵控制装置中的机械零件。
凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。
凸轮机构可以将凸轮的连续转动或移动转换为从动件连续或不连续的移动或摆动。
与连杆机构相比，凸轮机构便于实现给定的运动规律和轨迹；而且结构简单紧凑；但由于凸轮与从动件之间以高副接触，因此凸轮机构比较容易磨损。
关键词：凸轮机构、高副、自动化AbstractCam is a widely used in a variety of automated machinery, apparatus and control devices to manipulate the mechanical parts. Cam has been the reason why such a wide range of applications, mainly due to a variety of cam mechanism can be achieved sports complex requirements, but also the structure of simple, compact.Cam cam can be a continuous rotation or move converted to Follower continuous or to move or swing. Compared with the linkage mechanism, cam mechanism to facilitate the realization of the given rules and track the movement; and compact structure is simple; but the cam and follower high-ah, deputy contact and easy to wear.In this paper, the design of cam need to understand the relevant terms and the need for the design of the cam and cam design parameters appear in the actual contours of the distortion curve and a sharp change, as well as the solution to the problem in the design should pay attention to the issue of the system Introduction and summary.Key words：Cam、high deputy、automation目录第一章凸轮机构的介绍 (1)第一节凸轮机构的概述 (1)第二节凸轮机构的分类 (2)第三节凸轮机构的特点 (3)第二章从动件的常用运动规律 (4)第一节凸轮机构运动过程及有关名称 (4)第二节凸轮的几何锁合 (4)第三节位移线图 (5)第三章凸轮机构设计基本尺寸的确定 (6)第一节滚子半径的选择 (6)第二节压力角及其校核 (6)第三节基圆半径的选择 (7)第四章凸轮机构的结构设计 (8)第五章凸轮机构的应用 (9)结束语 (10)谢辞 (11)参考文献 (12)第一章凸轮机构的介绍第一节凸轮机构的概述凸轮机构是应用较广泛的机构，特别是在印刷机、纺织机、内燃机、包装机械以及各种自动机械中有着普遍的应用。
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。
机械凸轮的优化设计方法研究
机械凸轮的优化设计方法研究凸轮是机械设备中常用的传动元件之一，它通过转动，使相应的机械零件进行一定的运动。
在实际应用中，为了满足不同的工况需求，凸轮的设计优化变得非常重要。
本文将介绍机械凸轮的优化设计方法研究，主要包括凸轮的工作原理、优化设计的目标和方法。
首先，我们来了解一下凸轮的工作原理。
凸轮是一个圆柱形或者圆锥形的零件，其表面上存在着一系列的凸起，称为凸度。
当凸轮转动时，凸轮的凸度将作用在相应的机械零件上，使之产生一定的运动。
这种运动可以是直线运动、旋转运动或者往复运动，具体取决于凸轮的设计。
为了使凸轮能够更好地满足实际应用需求，我们需要对其进行优化设计。
优化设计的目标主要包括以下几个方面：首先是凸轮的运动稳定性，即在凸轮转动过程中，机械零件的运动是否平稳、连续；其次是凸轮的运动精度，即凸轮转动时，机械零件是否能够准确地按照设计要求进行运动；最后是凸轮的耐久性，即凸轮在长时间运行过程中是否能够保持良好的性能。
为了实现上述目标，我们可以采用多种优化设计的方法。
其中一种常用的方法是凸轮运动学分析。
通过建立凸轮机构的几何模型和动力学方程，可以计算出凸轮的运动规律和机械零件的运动轨迹。
在计算过程中，可以针对不同的应用场景和运动要求，不断调整凸轮参数，直到达到最优设计。
另外一个常用的优化设计方法是凸轮的模拟仿真。
通过建立凸轮与机械零件的三维模型，可以进行仿真计算，模拟凸轮在实际工作状态下的运动情况。
在仿真过程中，可以通过调整凸轮的结构参数和材料选择，来达到最佳的设计效果。
仿真还可以预测凸轮的耐久性和疲劳寿命，有助于提前发现潜在的问题和改进设计。
除了上述方法，还可以利用一些优化算法进行凸轮设计。
例如，遗传算法、粒子群算法等。
这些算法可以通过不断迭代优化，逐步寻找最优设计方案。
通过将凸轮设计问题转化为优化问题，可以有效提高凸轮的设计效率和性能。
综上所述，机械凸轮的优化设计方法是一个复杂而重要的研究领域。
通过运动学分析、模拟仿真和优化算法等方法，可以实现对凸轮设计的优化。
凸轮机构的优缺点以及与其他运动装置的一些对比
凸轮机构的优缺点以及与其他运动装置的一些对比.txt如果青春的时光在闲散中度过，那么回忆岁月将是一场凄凉的悲剧。
杂草多的地方庄稼少，空话多的地方智慧少。
即使路上没有花朵，我仍可以欣赏荒芜。
凸轮机构的优缺点以及与其他运动装置的一些对比凸轮机构最大的优点是可实现高速化，结构紧凑，可靠性高；最大的缺点是不可变，不能变更动作时间（角度）一、关于凸轮动作与气缸动作的比较。
1、结构运动特性：凸轮机构结构紧凑，可靠性高，可以实现高速自动化。
在自动机械中，虽然也可以使用气动装置，但气动动作结束时冲击较大，当改变速度时，需要对节流阀进行调节，当生产速度提高较大时，气缸装置显然无能为力。
而用凸轮机构可以获得平稳的运动，当速度改变时也可以保持同步。
气压易受压力系统影响，当同一气源的其他气缸急速动作时，气压会下降，气缸的动作也会产生变化，而凸轮始终处于稳定状态。
2、运动的时序性：气缸的动作是一个接着一个的，必须是一个动作完成后才能进行下一个动作。
凸轮的位移（角度）与时间是确定的，动作是可以叠加的，一个动作未结束时可以开始下一动作，因此可以缩短循环时间。
3、故障率：设计良好的凸轮机构可以使用到设备的终生，气缸则无法达到此要求。
4、动作变化性：当需要变化动作的次序与时间时，显然凸轮机构无能为力。
凸轮机构一旦设计使用，基本上是不可改变的（除了有些设计成可调角度的凸轮勉强能调整一点角度外），是刚性的。
气动则不然，可以通过PLC进行调整，是柔性的。
5、能耗毫无疑问，凸轮的能耗要比气缸装置少，从能量的转换来说，气缸的能量是空气压缩机转换过来的，存在着转换损失和管道的严重泄露。
二、关于凸轮动作与伺服控制系统的比较不容置疑，伺服控制由于有强大的适应性与灵活性在当今占据着越来越重要的地位。
伺服控制可以摸拟运动曲线而获得很好的运动动力特性，很多优良的运动曲线也是应伺服需要而开发的。
与凸轮机构比较，主要差异是可变性与不变性。
前面说到，伺服具有强大的适应性与可变性，而凸轮机构的动作行程、同步和运动特性是不变的，无论负荷发生了多少的变化，其运动状态是不会发生变化的。
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机械锁紧装置凸轮机构及优化设计分析-优化设计论文-设计论文
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摘要：机械锁紧装置中凸轮机构结构紧凑、运动可靠、设计简单，只要设计出合适的凸轮轮廓，就能依靠凸轮机构各组成部分的相互配合得到设计需要的运动规律。
机械凸轮机构运动可靠的特点使其在纺织机、印刷机、内燃机、数控机床等机械中普遍应用。
决定其运动可靠性的主要条件是凸轮轮廓的设计。
凸轮轮廓的设计难度高，需要经过大量的计算和推敲。
凸轮轮廓的优化是提高凸轮机构运动可靠性和减少磨损程度的关键。
本文总共分为四部分。
第一部分简单介绍了凸轮机构；第二部分分析了凸轮机构的运动过程；第三部探讨了影响凸轮机构可靠性的设计因素；第四部分分析了凸轮机构的优化设计。
旨在为凸轮机构动作系统的优化设计提供一些参考。
关键词：机械锁紧装置；凸轮机构；设计；凸轮轮廓
凸轮机构是机械设备重要的锁紧装置，常用于定位锁紧设备中。
如纺织机、印刷机、电动车刹车装置、数码产品外置记忆卡的卡槽装置等。
它由凸轮、从动件、机架等构件构成，其中决定凸轮机构性能的主要构件为凸轮。
凸轮的性能主要由其曲线轮廓所决定，而凸轮的轮廓曲线运动、直线运动是凸轮设计的重点，也是凸轮机构设计的重要内容。
由于凸轮机构为机械控制装置的重要组件，它在机械规律的运动过程中承担着传动动能和完成预定的运动规律的作用。
在机械运动过程中，凸轮机构做往复的曲线摆动或直线运动，在这个过程中凸轮轮廓会受到较强的压力、刚性冲击力和摩擦力，因此易发生磨损，从而影响工作性能。
结合弹性流体动压润滑原理、图解法、解析法对凸轮轮廓做精确计算，对凸轮轮廓进行优化设计，是改善凸轮机构运动规律下综合性能的重要途径，也是当前凸轮机构的主要研究方向。
1凸轮机构概述
凸轮机构的主要构建包括杆状从动件、盘状或柱状曲线轮廓、三个机架构件组成。
常用于数控机床的进刀机构、汽车发动机的配气机
构等。
按照主要构件凸轮的形状分为盘形凸轮机构、移动凸轮机构、圆柱凸轮机构。
按照从动件的形状分为尖顶从动件凸轮机构、滚子从动件凸轮机构、平底从动件凸轮机构。
按照凸轮机构运动形式分为直动从动件对心凸轮机构、直动从动件偏心凸轮机构、摆动从动件凸轮机构等。
凸轮机构具有结构简单、便于设计、工作可靠、结构紧凑、易于加工制造等优点。
凸轮机构设计要结合具体的工作要求选择凸轮机构设计形式、推杆运动规律、结构尺寸以及凸轮轮廓曲线等。
凸轮曲线的设计是凸轮机构设计的关键，而确定凸轮机构的运动规律则以及凸轮机构的使用需求，是凸轮轮廓曲线设计的前提。
因此，在进行机械锁紧装置凸轮机构的优化设计时，首先要确定推杆的运动规律，并对其进行优化。
2凸轮机构的运动过程
在凸轮机构的运动过程中，推杆的位移、速度、加速度的参数变化将会直接影响着运动规律及机械锁紧装置的可靠性。
凸轮机构的滑柱在凸轮中进行运动，运动过程中受滑槽的限制在到达凸轮槽位置时自动锁紧。
凸轮在外力的F的作用下向左运动，在压簧1的作用下滑
柱从A点运动到B点（图1）。
当取消外力F，在压簧1、压簧2的作用下接触点从B运动到C点锁紧位置（图2）。
消除锁紧，重新在外力F的作用下C点向D点运动。
再取消外力F，在压簧1、压簧2的作用下D点向E点运动，最终回到起点A。
这个完整的运动周期即为机械锁紧装置的运动过程。
3影响凸轮机构可靠性的设计因素
凸轮机构滑柱的运动规律可通过位移、速度和加速度反应。
建立滑柱横竖向位移关系。
假设在锁紧凸轮固定的前提下，滑柱横向速度为匀速v，以A点为中心建立锁紧凸轮的坐标系，设横向运动为x轴，竖向运动为y轴。
以该坐标系中基础建立锁紧凸轮数学模型。
对凸轮机构滑柱的运动路线进行坐标变换，求出oy的数学表达式。
将凸轮轮廓方式带入到ox中，求解凸轮轮廓在运动过程中所受到的刚性冲击。
3.1位移
3.2速度
3.3加速度
当凸轮轮廓线从A点运动到E点的坐标分别为：（0，0）、（30，8）、（23，14）、（20，30）（18，20）时，那么得到滑柱运动方程后借助Matlab软件可绘制出的类速度图像。
可观察到，滑柱类速度在拐点位置加速度直接消失。
在不考虑设备零部件发生形变的条件时，滑柱类速度图表明凸轮机构受到的猛烈的突发性刚性冲击，因此加速度骤减为零。
4凸轮机构的优化设计
4.1刚性冲击性能多次优化
常规的机械锁紧凸轮在低速运动情况下受机械设备振动作用会产生振动摩擦，摩擦阻力较大就会对凸轮轮廓造成损伤，从而缩短凸轮机构的生命周期。
当机械锁紧装置中凸轮轮廓的损伤超过了拐点，这个拐点就是引发机械锁紧装置完全失效的动机。
想要延长凸轮机构的使用寿命，就必须最大程度的提高从动件运动的流畅性，减少运动过程中产生的摩擦力和振动冲击力，防治凸轮机构运动过程中发生的磨损问题。
在充分考虑凸轮机构运动的转速及工作压力等问题，分析从动件的运动规律，然后经过图解及解析对从动件运动的速度、加速度进行优化，使其在运动过程中更加的趋于稳定、平顺，就可以提高机械锁紧装置起始端到末端之间线性运动的柔性，从而减少凸轮机构所受冲击力，即凸轮机构刚性冲击性能的优化，它是延长凸轮机构使用寿命的必要条件。
凸轮机构刚性冲击性能的优化可通过分析从运动件的运动规律实现。
一般借助多项式分析、三角函数分析及组合分析法等分析运动规律，研究凸轮机构在不同工作条件小的运动规律，掌握影响凸轮刚性冲击的最大速度、最大加速度、最大跃度等，然后选择
最小的速度、加速度、跃度参数进行凸轮轮廓线的设计，即可满足凸轮机构在多种工作转速、工作压力下的使用性能。
同时随着工业发展的需要，需要使用凸轮机构的地方越来越多，凸轮机构不能只满足用于简单的机械结构，应根据当前智能化、自动化设备发展的情况，不断优化改进凸轮机构结构，不断提高凸轮机构的使用性能，以满足机械行业发展需要。
4.2锁紧凸轮运动学仿真自动分析与优化
ADAMS软件与上文提到的Matlab软件可对机械锁装署志凸轮机构的运动进行建模，同时具有对运动学仿真分析的功能。
完成凸轮轮廓线的解析后可借助运动学仿真分析模型进一步分析数学模型的曲线表达，从而了解滑柱和凸轮在每一段的速度运动情况。
通过多次对凸轮机构运动学的分析和运动曲线的比对，来选择和优化滑柱起始位置、位移、速度、加速度。
5结语
综上所述，机械锁紧装置中凸轮机构从动件滑柱的位移、速度、加速度是影响凸轮轮廓刚性冲击的关键要素。
在凸轮机构优化设计时，通过建立凸轮轮廓方程计算滑柱的位移、速度、加速度，并用图解法、解析法对凸轮轮廓进行多次优化，最大程度的消除凸轮机构运动过程中可能受到的刚性冲击。
经过优化凸轮机构从件在规律运动过程中速度、加速度的稳定性更好，因此凸轮机构在机械锁紧装置中的衔接性能也得到改善，运动的可靠性相应提高。
参考文献
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