凸轮机构的应用实例ppt课件
合集下载
第4章凸轮机构课件
s=R-R cosθ
在此图中R=h/2， 当凸轮转角φ=Φ时，θ＝π，则θ/π=φ/Φ。 将R, θ代入上式并对φ求一阶和二阶导数，可得从动件在推程中 作简谐运动时的运动方程为
s
h 2
1
c
os
v
h
2
sin
(4-4)
a
2h
22
2
cos
当从动件按简谐运动规律运动时，如图4-1１所示，其加速 度曲线为余弦曲线，故又称为余弦加速度运动规律。由加速度 线图可知，这种运动规律在开始和终止两点处加速度有突变， 也会产生柔性冲击，只适用于中速场合。只有当加速度曲线保 持连续(如图4-1１中的虚线所示)时， 才能避免柔性冲击。
可以作出从动件的速度线图(v—φ线图)和从动件的加速度线图
(a—φ线图)， 它们统称为从动件的运动线图。
图4-7 尖顶移动从动件凸轮机构
4.2.1
1.
从动件在推程作等速运动时，其位移、速度和加速度的运 动线图如图4-8所示。在此阶段，经过时间t0(相应的凸轮转角为
Φ)，从动件完成升程h，所以从动件的速度v0＝h／t0为常数， 速
(2) 对从动件的运动规律有特殊要求，而凸轮转速又不高 时，应首先从满足工作需要出发来选择从动件的运动规律，其 次考虑其动力特性和是否便于加工。例如，对于图4-3所示的自 动机床上控制刀架进给的凸轮机构，为了使被加工的零件具有 较好的表面质量，同时使机床载荷稳定，一般要求刀具进刀时 作等速运动。在设计这一凸轮机构时，对应于进刀过程的从动 件的运动规律应选取等速运动规律。但考虑到全推程等速运动 规律在运动起始和终止位置时有刚性冲击，动力学特性较差， 可在这两处作适当改进，以保证在满足刀具等速进刀的前提下， 又具有较好的动力学特性。
在此图中R=h/2， 当凸轮转角φ=Φ时，θ＝π，则θ/π=φ/Φ。 将R, θ代入上式并对φ求一阶和二阶导数，可得从动件在推程中 作简谐运动时的运动方程为
s
h 2
1
c
os
v
h
2
sin
(4-4)
a
2h
22
2
cos
当从动件按简谐运动规律运动时，如图4-1１所示，其加速 度曲线为余弦曲线，故又称为余弦加速度运动规律。由加速度 线图可知，这种运动规律在开始和终止两点处加速度有突变， 也会产生柔性冲击，只适用于中速场合。只有当加速度曲线保 持连续(如图4-1１中的虚线所示)时， 才能避免柔性冲击。
可以作出从动件的速度线图(v—φ线图)和从动件的加速度线图
(a—φ线图)， 它们统称为从动件的运动线图。
图4-7 尖顶移动从动件凸轮机构
4.2.1
1.
从动件在推程作等速运动时，其位移、速度和加速度的运 动线图如图4-8所示。在此阶段，经过时间t0(相应的凸轮转角为
Φ)，从动件完成升程h，所以从动件的速度v0＝h／t0为常数， 速
(2) 对从动件的运动规律有特殊要求，而凸轮转速又不高 时，应首先从满足工作需要出发来选择从动件的运动规律，其 次考虑其动力特性和是否便于加工。例如，对于图4-3所示的自 动机床上控制刀架进给的凸轮机构，为了使被加工的零件具有 较好的表面质量，同时使机床载荷稳定，一般要求刀具进刀时 作等速运动。在设计这一凸轮机构时，对应于进刀过程的从动 件的运动规律应选取等速运动规律。但考虑到全推程等速运动 规律在运动起始和终止位置时有刚性冲击，动力学特性较差， 可在这两处作适当改进，以保证在满足刀具等速进刀的前提下， 又具有较好的动力学特性。
凸轮机构完整ppt课件
精品
36
滚子从动件凸轮轮廓曲线的设计步骤：
（1）画出滚子中心的轨
迹（称为理论轮廓曲线）
（2）以理论轮廓上的点为
圆心，滚子半径rT为半径作 一系列的滚子圆，再画滚子
圆的内包络线，则为从动件
β′
凸轮的实际轮廓曲线。
理论轮廓曲线
注意：
n
rT r0
B C
n
实际轮廓曲线
β
（1）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；
44
（2）压力角的校核
凸轮对从动件的作用力F的方向与从动件上力作用点的速度方
向之间所夹的锐角a称为压力角。
F1Fcoas
F2Fsina
自锁：当α增大到一定程度后，以
至于导路的摩擦阻力大于有效分力 时，无论凸轮给予从动件多大的力， 从动件都不能运动。
精品
45
4.4.2 压力角的校核
推荐压力角数值 移动从动件[a]=30°
精品
0
0 0
∞
26
1.等速运动规律
从动件在起始和终止点速度有突变，使瞬时加 速度趋于无穷大，从而产生无限值惯性力，并 由此对凸轮产生冲击 —— 刚性冲击
因此只适用于低速、轻载的场合。
精品
27
s h
1.等加速-等减速运动规律
h/2
从动件在一个行程h中，前 半行程做等加速运动，后半 行程作等减速运动的运动规 律。
对心移动从动件
偏置移动从动件
精品
13
（一）凸轮机构的应用及分类
3）按从动件的运动形式分： 摆动从动件
精品
14
（一）凸轮机构的应用及分类
4）按凸轮高副的锁合方式分：力锁合
精品
15
凸轮ppt
凸轮机构在轻工领域的应用
纺织机械
凸轮机构广泛应用于纺织机械中，控制织布机的经纱和纬纱的运动，保证织 布的精度和质量。
印刷机械
凸轮机构也用于印刷机械中，控制印刷机的版面和印刷质量，保证印刷品的 质量和效果。
THANKS
感谢观看
变速器
凸轮机构也用于汽车的变速器中，通过改变齿轮的大小和转速，实现汽车的变速 和换挡功能。
凸轮机构在航空领域的应用
舵机
凸轮机构在航空领域被广泛应用于舵机中，控制飞机的升降 舵和方向舵，保证飞机的安全飞行。
喷气发动机
凸轮机构还可以用于航空领域的喷气发动机中，控制燃料的 喷射和空气的吸入，保证发动机的正常运转。
仿真流程
建立凸轮机构的仿真模型，输入初始参数，进行仿真实验，并分析仿真结果。
凸轮机构的动力学优化
优化方法
采用遗传算法、粒子群算法等优化方法，对凸轮机构的动力 学参数进行优化设计。
优化流程
确定优化目标函数，选择合适的优化算法，进行优化计算， 并分析优化结果。
05
凸轮机构的应用案例
凸轮机构在机器人领域的应用
04
凸轮机构的动力学分析
凸轮机构的动力学模型
牛顿第二定律
构建凸轮机构动力学模型，应用牛顿第二定律，分析凸轮机构受到的力和运 动状态。
刚体动力学模型
将凸轮机构简化为刚体动力学模型，分析凸轮机构的加速度、速度和位移等 运动参数。
凸轮机构的动力学仿真
仿真软件
使用MATLAB/Simulink等仿真软件，模拟凸轮机构的运动规律，分析其动力学 性能。
凸轮的特点
凸轮的形状可以多种多样，包括盘形、圆柱形、圆锥形等，可以根据实际需要设 计。
凸轮的运动学性能对于从动件的运动规律有着重要影响。
机械设计基础第三章凸轮机构PPT课件
1凸轮
e
第8页/共39页
凸轮机构 ——由凸轮，从动件和 机架构成的三杆高副机构。
h
e
第9页/共39页
第10页/共39页
凸轮机构的分类
h
e
第11页/共39页
Байду номын сангаас
按从动件分： a.按从动件的运动分类
直动从动件凸轮机构 摆动从动件凸轮机构
凹槽凸轮 滚子
h
e
第12页/共39页
b.按从动件的形状分类
滚子从动件 凸轮机构
第4页/共39页
凸轮机构的特点
凸轮机构的优点：
只要适当地设计凸轮的轮廓曲线， 便可使从动件获得任意预定的运 动规律，且机构简单紧凑。
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 动种 力e机 不构 大一 的般 场仅 合用 。于传递
第5页/共39页
小 结 按从动件的运动分类
第30页/共39页
1.偏心尖顶直动从动件
• 已知基圆半径及从动件位移曲线
第31页/共39页
直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
2.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的绘制
已知r0,偏心距e及从动件的运动规律
e
s
120 90 ° 90 ° 60 °
°
第32页/共39页
1.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的绘制
s成的运动规律称为简谐运动 2
推程
位移 H
0
v2
a2
1(t)
速度
回程
1(t)
加速度
1(t)
第26页/共39页
三、其他运动规律
位移 S2 1(t) 曲线：
改进的等加速等减速运动规律 正弦运动规律 高次代数方程
e
第8页/共39页
凸轮机构 ——由凸轮，从动件和 机架构成的三杆高副机构。
h
e
第9页/共39页
第10页/共39页
凸轮机构的分类
h
e
第11页/共39页
Байду номын сангаас
按从动件分： a.按从动件的运动分类
直动从动件凸轮机构 摆动从动件凸轮机构
凹槽凸轮 滚子
h
e
第12页/共39页
b.按从动件的形状分类
滚子从动件 凸轮机构
第4页/共39页
凸轮机构的特点
凸轮机构的优点：
只要适当地设计凸轮的轮廓曲线， 便可使从动件获得任意预定的运 动规律，且机构简单紧凑。
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 动种 力e机 不构 大一 的般 场仅 合用 。于传递
第5页/共39页
小 结 按从动件的运动分类
第30页/共39页
1.偏心尖顶直动从动件
• 已知基圆半径及从动件位移曲线
第31页/共39页
直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
2.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的绘制
已知r0,偏心距e及从动件的运动规律
e
s
120 90 ° 90 ° 60 °
°
第32页/共39页
1.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的绘制
s成的运动规律称为简谐运动 2
推程
位移 H
0
v2
a2
1(t)
速度
回程
1(t)
加速度
1(t)
第26页/共39页
三、其他运动规律
位移 S2 1(t) 曲线：
改进的等加速等减速运动规律 正弦运动规律 高次代数方程
机械原理凸轮机构精品ppt课件
38
二、从动件运动规律的选择
1.机器的工作过程只要求凸轮转过一角度时，推杆完成 一行程h或φ，对运动规律并无严格要求。
则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲 线。如夹紧凸轮。
φ ω
工件
39
2. 机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作 要求的运动规律来设计凸轮廓线。如刀架进给凸轮。
设计：凸轮轮廓曲线。
ω
r0
o
44
μs＝（ ）mm/mm
8’ 9’
7’
11’
5’ 3’
1’
12’
13’ 14’
12 345 67 8 9 11 13 15
μφ＝（ ）°/mm
取适当的比例尺μl＝μs
-ω ω
15
o
45
设计步骤：
① 按给定从动件的运动规律绘制从动件的位移线图。 ② 确定从动件尖底的初始位置。 ③ 确定导路在反转过程中的一系列位置。 ④ 确定尖底在反转过程中的一系列位置。 ⑤ 绘制凸轮廓线。
偏置尖底直动从动件盘形
凸轮机构
20
9.从动件的运动线图
从动件的运动规律——从动件 的位移、速度和加速度与时间 或凸轮转角间的关系。
位移方程 s = f(φ)
速度方程
v
ds dt
ds d
d dt
ds d
加速度方程
a
d
2 s
dt 2
dv dt
dv d
d dt
2
d
2 s
d 2
21
M s1 M1
M’ s1
第一节 凸轮机构的类型
一、凸轮机构的组成
内 燃 机 的 配 气 凸 轮 机 构
1
凸轮机构的应用实例 PPT
偏直动尖顶从动件凸轮机 构
对心直动滚子从动件凸轮机构
对心直动平底从动件凸轮机构
2)摆动从动件
摆动平底从动件凸轮机构 摆动滚子从动件凸轮机构
摆动尖顶从动件凸轮机构Βιβλιοθήκη 二、凸轮机构的一些应用实例
如图所示的内燃机配 气凸轮机构,是一个盘 形凸轮机构,原动凸轮 1连续等速转动,通过 凸轮高副驱动从动件 2(阀杆)按预期的输出 特性启闭阀门,使阀门 既能充分开启,又具有 较小的惯性力
3)圆柱凸轮
2、按从动件运动副元素形状分类
• (1)尖顶从动件:尖顶能与任意复杂凸轮轮廓保持接 触,因而能实现任意预期的运动规律。尖顶与凸轮呈 点接触,易磨损,故只宜用于受力不大的场合。
• (2)滚子从动件:为克服尖顶从动件的缺点,在尖顶处 安装一个滚子,即成为滚子从动件。它改善了从动件 与凸轮轮廓间的接触条件,耐磨损,可承受较大载荷, 故在工程实际中应用最为广泛。
• 绕线轴3连续快速转 动,经蜗杆传动带动 凸轮1缓慢转动,通 过凸轮高副驱动从 动件2往复摆动,从 而使线均匀地缠绕 在绕线轴上。
绕线机排线凸轮机构
冲床装卸料凸轮机构
• 能够看成是移动凸轮 机构,原动凸轮1固定 于冲头上,当其随冲 头往复上下运动时, 通过凸轮高副驱动从 动件2以一定规律往 复水平移动,从而使 机械手按预期的输出 特性装卸工件。
• (3)平底从动件:平底从动件与凸轮轮廓接触为一平 面,显然它只能与全部外凸的凸轮轮廓作用。其优点 是:压力角小,效率高,润滑好,故常用于高速运动场 合。
依照运动形式的不同
• 以上三种从动件还可分为: • 直动从动件 • 摆动从动件 • 作平面复杂运动从动件
1)直动从动件
对心直动尖顶从动件凸轮机 构
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
凸轮机构的应用
Page ▪ 1
高鹏讲
.
一、凸轮机构的分类
1.按凸轮的形状分类 1）盘形凸轮 2）移动凸轮（盘形凸轮的回转中心趋于无穷
远演化来的） 3）圆柱凸轮
.
2
1)盘形凸轮：它是凸轮的基本型式。是一个 相对机架作定轴转动或为机架且具有变化向 径的盘形构件
.
3
2)移动凸轮：
它可视为盘形凸轮 的演化型式。 是一个相对机架作 直线移动或为机架 且具有变化轮廓的 构件，
.
14
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
.
4
3）圆柱凸轮
.
5
2、按从动件运动副元素形状分类
• (1)尖顶从动件：尖顶能与任意复杂凸轮轮廓保持接 触，因而能实现任意预期的运动规律。尖顶与凸轮 呈点接触，易磨损，故只宜用于受力不大的场合。
• (2)滚子从动件：为克服尖顶从动件的缺点，在尖顶 处安装一个滚子，即成为滚子从动件。它改善了从 动件与凸轮轮廓间的接触条件，耐磨损，可承受较 大载荷，故在工程实际中应用最为广泛。
偏直动尖顶从动件凸轮机 构
对心直动滚子从动件凸轮机构
. 对心直动平底从动件凸轮机构
8
2)摆动从动件
摆动平底从动件凸轮机构
摆动尖顶从动件凸轮机构
.
9
摆动滚子从动件凸轮机构
二、凸轮机构的一些应用实例
如图所示的内燃机配 气凸轮机构，是一个 盘形凸轮机构，原动 凸轮1连续等速转动， 通过凸轮高副驱动从 动件2（阀杆）按预期 的输出特性启闭阀门 ，使阀门既能充分开 启，又具有较小的惯 性力
.
12
罐头盒封盖机构
右图所示的罐头盒封盖
机构，是一个圆柱凸轮
机构凸轮机构。
原动件1连续等速转动，
通过带有凹槽的固定凸
轮3的高副导引从动件
2上的端点C沿预期的
轨迹——接合缝S运动 ，
从而完成罐头盒的封
盖任务。
.
13
在右图所示的巧克力 输送凸轮机构中（圆 柱凸轮机构），当带 有凹槽的圆柱凸轮1 连续等速转动时，通 过嵌于其槽中的滚子 驱动从动件2往复移 动，凸轮1每转动一 周，从动件2即从喂 料器中推出一块巧克 力并将其送至待包装 位置。
• (3)平底从动件：平底从动件与凸轮轮廓接触为一平 面，显然它只能与全部外凸的凸轮轮廓作用。其优 点是：压力角小，效率高，润滑好，故常用于高速 运动场合。
.
6
根据运动形式的不同
• 以上三种从动件还可分为： • 直动从动件 • 摆动从动件 • 作平面复杂运动从动件
.
7
1)直动从动件
对心直动尖顶从动件凸轮机 构
.
10
• 绕线轴3连续快速转 动，经蜗杆传动带 动凸轮1缓慢转动， 通过凸轮高副驱动 从动件2往复摆动， 从而使线均匀地缠 绕在绕线轴上。
绕线机排线凸轮机构
.
11
冲床装卸料凸轮机构
• 可以看成是移动凸轮 机构，原动凸轮1固 定于冲头上，当其随 冲头往复上下运动时 ，通过凸轮高副驱动 从动件2以一定规律 往复水平移动，从而 使机械手按预期的输 出特性装卸工件。
Page ▪ 1
高鹏讲
.
一、凸轮机构的分类
1.按凸轮的形状分类 1）盘形凸轮 2）移动凸轮（盘形凸轮的回转中心趋于无穷
远演化来的） 3）圆柱凸轮
.
2
1)盘形凸轮：它是凸轮的基本型式。是一个 相对机架作定轴转动或为机架且具有变化向 径的盘形构件
.
3
2)移动凸轮：
它可视为盘形凸轮 的演化型式。 是一个相对机架作 直线移动或为机架 且具有变化轮廓的 构件，
.
14
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
.
4
3）圆柱凸轮
.
5
2、按从动件运动副元素形状分类
• (1)尖顶从动件：尖顶能与任意复杂凸轮轮廓保持接 触，因而能实现任意预期的运动规律。尖顶与凸轮 呈点接触，易磨损，故只宜用于受力不大的场合。
• (2)滚子从动件：为克服尖顶从动件的缺点，在尖顶 处安装一个滚子，即成为滚子从动件。它改善了从 动件与凸轮轮廓间的接触条件，耐磨损，可承受较 大载荷，故在工程实际中应用最为广泛。
偏直动尖顶从动件凸轮机 构
对心直动滚子从动件凸轮机构
. 对心直动平底从动件凸轮机构
8
2)摆动从动件
摆动平底从动件凸轮机构
摆动尖顶从动件凸轮机构
.
9
摆动滚子从动件凸轮机构
二、凸轮机构的一些应用实例
如图所示的内燃机配 气凸轮机构，是一个 盘形凸轮机构，原动 凸轮1连续等速转动， 通过凸轮高副驱动从 动件2（阀杆）按预期 的输出特性启闭阀门 ，使阀门既能充分开 启，又具有较小的惯 性力
.
12
罐头盒封盖机构
右图所示的罐头盒封盖
机构，是一个圆柱凸轮
机构凸轮机构。
原动件1连续等速转动，
通过带有凹槽的固定凸
轮3的高副导引从动件
2上的端点C沿预期的
轨迹——接合缝S运动 ，
从而完成罐头盒的封
盖任务。
.
13
在右图所示的巧克力 输送凸轮机构中（圆 柱凸轮机构），当带 有凹槽的圆柱凸轮1 连续等速转动时，通 过嵌于其槽中的滚子 驱动从动件2往复移 动，凸轮1每转动一 周，从动件2即从喂 料器中推出一块巧克 力并将其送至待包装 位置。
• (3)平底从动件：平底从动件与凸轮轮廓接触为一平 面，显然它只能与全部外凸的凸轮轮廓作用。其优 点是：压力角小，效率高，润滑好，故常用于高速 运动场合。
.
6
根据运动形式的不同
• 以上三种从动件还可分为： • 直动从动件 • 摆动从动件 • 作平面复杂运动从动件
.
7
1)直动从动件
对心直动尖顶从动件凸轮机 构
.
10
• 绕线轴3连续快速转 动，经蜗杆传动带 动凸轮1缓慢转动， 通过凸轮高副驱动 从动件2往复摆动， 从而使线均匀地缠 绕在绕线轴上。
绕线机排线凸轮机构
.
11
冲床装卸料凸轮机构
• 可以看成是移动凸轮 机构，原动凸轮1固 定于冲头上，当其随 冲头往复上下运动时 ，通过凸轮高副驱动 从动件2以一定规律 往复水平移动，从而 使机械手按预期的输 出特性装卸工件。