凸轮机构的应用实例讲义
凸轮机构的应用实例
工厂自动化设备中的凸轮机构应用
1
冲压机
通过凸轮机构精确控制冲头的起伏和下压，实现对金属板材的切割、成型等操作。
2
装配线
通过凸轮机构控制自动化装配线上各种器械、工具等的动作和运动，实现生产制 造的自动管控。
3
搬运系统
通过凸轮机构管理自动化搬运系统，控制机器人和输送带等设备的动作和运动， 加快生产效率。
3
案例3：工业机器人
在工业生产线上使用凸轮机构控制机器人的动作，提高生产效率和生产质量。
包装行业中的凸轮机构应用
瓶盖机
通过凸轮机构自动打开和关闭瓶盖，提高工作 效率和生产质量。
充填机
通过不同形状和大小的凸轮，调整不同的流量 和充填速度，提高生产效率。
打包机
利用凸轮机构控制设备自动完成打包、定位和 封口的复杂工序，加快生产速度。
钢轨切割机中的凸轮机构应用
作用
凸轮机构用来操纵钢轨机床上的 切割刀具，通过其形状和动作来 控制切割深度、速度等参数。
特点
由于钢轨体积巨大，重量很重， 凸轮机构必须具有高承载能力和 噪声小的特点。
应用
广泛使用于铁路建设、工矿企业 和岛屿工程等领域。
工厂生产线中的凸轮机构应用
封装机械
凸轮机构控制设备的运动和位 移，实现物流流程中的自动化 精度控制。
3 应用前景
新材料、机器人、人工智 能、自然语言识别、区块 链等技术和应用和智能化 的发展，为凸轮机构应用 和发展带来了新的机遇和 挑战。
裹料机
凸轮机构可以控制裹料北京体育彩票网到食品， 提高裹料的精确度和均匀度。
其他应用
凸轮机构还可以应用在巧克力机、挂面机、粉 丝机、水饺机等食品加工设备中。
木工机械中的凸轮机构应用
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。
生活中运用凸轮机构的例子
生活中运用凸轮机构的例子凸轮机构是一种利用凸轮运动实现动力转换的装置，被广泛应用于生活中的各种场景。
以下是一些常见的生活中运用凸轮机构的例子：1.汽车发动机：汽车的发动机中使用了凸轮机构来控制汽缸的进气和排气过程。
凸轮通过凸轮轴驱动，控制气门的开闭，实现气缸中混合气的进出。
凸轮机构的运用使发动机能够高效地进行燃烧和动力输出。
2.洗衣机搅拌装置：在洗衣机中，搅拌装置通常通过凸轮机构来完成。
凸轮通过驱动电机的转动，使得洗衣桶内的衣物得到充分搅拌，提高洗涤效果。
3.手动缝纫机：手动缝纫机中也运用了凸轮机构。
缝纫机通过驱动轴上的凸轮，实现针杆的上下运动，从而使得针线逐针地贯穿织物，完成缝纫作业。
4.锁具：一些高级的锁具中也使用了凸轮机构。
凸轮的设计使得钥匙在正确插入后，凸轮与锁芯的齿轮形成匹配，进而可以顺利开启锁。
5.车钥匙：现代汽车的遥控钥匙中，通常有一个小型凸轮机构。
当按下按钮时，凸轮的运动会触发芯片，使其发送信号给车辆，实现远程开锁等功能。
6.矿山机械：在煤矿等地下工作场景中，常会使用凸轮机构来驱动提升机、输送机以及破碎机等设备的工作。
凸轮的旋转运动通过连杆来驱动相应机械部件，帮助完成矿山的开采和运输工作。
7.邮件分拣机：在邮件分拣中心，凸轮机构也广泛运用。
凸轮通过机械运动，将邮件按照不同的规则和范围进行分拣和归类，提高邮件处理效率。
8.噪音玩具：一些玩具中会使用凸轮机构来制造声音效果。
凸轮通过旋转时的布条和其他物体的摩擦，产生不同的声音，增加玩具的趣味性。
9.机器人手臂：机器人的手臂通常也运用了凸轮机构。
凸轮通过运动带动连杆的运动，从而使机器人手臂实现精确的抓取和定位功能。
10.雷达系统：在雷达系统中，凸轮机构能够实现收发天线的定位和转动。
凸轮机构可以控制天线的角度和方向，从而准确地接收和发送信号，帮助雷达系统实现目标探测和跟踪。
通过以上例子可以看出，凸轮机构在生活中被广泛运用。
它以其结构简单、运动灵活等特点，提高了各种装置的效率和功能，为我们的生活和工作提供了极大的便利。
生活中运用凸轮机构的例子
生活中运用凸轮机构的例子
凸轮机构是一种常见的机械传动装置，可以通过它将旋转运动转换成直线运动，应用广泛，下面介绍一些实际应用的例子：
1. 发动机中的凸轮机构：汽车发动机中的凸轮机构可以控制气门的开关和进气歧管的进气量，从而实现燃油在汽缸中的燃烧。
2. 纺织机械中的凸轮机构：纺织机械中常常使用凸轮机构来控制纱线的升降、牵伸以及缠绕等动作，有效提高了生产效率。
3. 医疗器械中的凸轮机构：人工心脏起搏器、呼吸机等医疗器械中都使用了凸轮机构，控制机器的工作状态和工作节奏，使其更加稳定可靠。
4. 游乐设施中的凸轮机构：部分游乐设施中，如云霄飞车、摩天轮等，通过凸轮机构控制保护装置和安全阀门，确保游客的安全。
这些例子仅仅是凸轮机构应用的冰山一角，它们在生活中的应用广泛，不管你意识到与不意识到，在你的日常生活中，凸轮机构的应用无处不在。
第4章凸轮机构课件
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
【精品】凸轮机构的应用实例
【精品】凸轮机构的应用实例凸轮机构是一种常见的机械传动装置，可以将凸轮转动带动其他机械部件运动，其应用范围非常广泛。
下面以汽车发动机的控制系统为例，介绍凸轮机构的应用实例。
汽车发动机的控制系统是由一系列机械装置组成的，其中凸轮机构被广泛应用于气门控制系统中。
发动机的气门控制是非常重要的，它决定了发动机进出气的时间和量，直接影响着发动机的功率、燃油经济性和排放量。
凸轮机构可以通过控制气门的开启和关闭，实现气门的进气、排气、过程的调整等功能。
在汽车发动机的气门控制系统中，凸轮机构主要包括凸轮轴、凸轮、压缩机、推杆、摇臂等部件。
凸轮轴是凸轮机构的核心部件，它会随着发动机的转动而带动凸轮轴上的凸轮旋转。
每个凸轮的形状都不同，通过不同形状的凸轮来控制不同的气门运动。
凸轮的形状决定了气门的开启和关闭时间以及补气时间等参数。
压缩机和推杆通常用于连接凸轮轴和摇臂，将凸轮的旋转运动转换成摇臂的线性运动。
摇臂则将线性运动转化为气门的运动，实现开启或关闭气门的功能。
凸轮机构在汽车发动机的气门控制中起到至关重要的作用。
通过凸轮机构的精确控制，可以使气门的开启闭合时间、行程、间隙等参数达到最佳状态，保证气门的性能和稳定性，从而提高发动机的燃油经济性和动力性，减少废气的产生，降低氧化氮的排放。
除了在汽车领域的气门控制系统中，凸轮机构在机械工业中也有着广泛的应用。
比如在发电机组中，通过凸轮机构可实现发电机的起动控制和调速控制；在农业机械中，凸轮机构用于带动种植机的旋转运动，实现高效的农业生产；在舞台机械中，通过凸轮机构可以实现机械动作的精准控制，使演出效果更加生动逼真。
综上所述，凸轮机构凭借其精确可靠的控制能力，在工业生产中得到了广泛应用。
未来，随着科技的不断进步和创新，凸轮机构也将不断涌现出更多新的应用场景，为人们带来更多便利和效益。
凸轮机构的应用实例
A
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。
A
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。
A
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A
4
3）圆柱凸轮
A
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。
凸轮机构的应用
Page ▪ 1
高鹏 讲
A
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
A
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
A
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，
A
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• 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。
机械设计基础第三章凸轮机构PPT课件
e
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凸轮机构 ——由凸轮，从动件和 机架构成的三杆高副机构。
h
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凸轮机构的分类
h
e
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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
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b.按从动件的形状分类
滚子从动件 凸轮机构
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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
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小 结 按从动件的运动分类
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1.偏心尖顶直动从动件
• 已知基圆半径及从动件位移曲线
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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 °
°
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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)
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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
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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
1)直动从动件
对心直动尖顶从动件凸轮机 构
• 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
• 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。
凸轮机构的应用
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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
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
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，
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。
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。
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
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。