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机械原理与设计之凸轮机构概述摘要本文介绍了机械原理与设计中的凸轮机构。
凸轮机构是一种常用于工程和机械设计中的传动机构，能够将旋转运动转化为直线运动。
本文将详细介绍凸轮机构的基本原理、构造和应用领域，并讨论凸轮机构的设计要点和优缺点。
引言凸轮机构是一种基于凸轮的传动机构，其通过凸轮与从动件之间的接触，将旋转运动转化为直线运动。
凸轮机构广泛应用于机械制造领域和工程设计中，例如发动机、工具机和自动化装置等。
熟悉凸轮机构的工作原理和设计方法对于机械工程师和设计师来说至关重要。
一、凸轮机构的基本原理凸轮机构的基本原理是利用凸轮的几何形状，通过其与从动件的接触来实现运动转换。
凸轮通常是一个圆柱体，其几何形状决定了从动件的运动规律。
当凸轮旋转时，凸轮上的凸起与从动件相互作用，驱动从动件做直线运动。
凸轮的几何形状可以根据特定的运动要求进行设计和调整。
二、凸轮机构的构造凸轮机构由凸轮、从动件和传动组成。
凸轮是凸轮机构的核心部件，其几何形状决定了从动件的运动规律。
从动件与凸轮相互作用，通过凸轮的旋转实现直线运动。
传动装置用于传递动力和控制凸轮的旋转。
凸轮机构的构造可以基于具体的应用需求进行设计和调整。
凸轮机构广泛应用于许多机械设备和自动化系统中。
它们常见的应用领域包括： - 发动机：凸轮机构用于控制气门的开启和关闭，调节进气和排气过程； - 工具机：凸轮机构用于控制工具的运动，例如车床的进给机构和转塔机床的换刀装置； - 自动化装置：凸轮机构用于实现复杂的运动路径和动作，例如自动化流水线和机器人系统。
四、凸轮机构的设计要点设计凸轮机构时，需要考虑以下要点： 1. 凸轮的几何形状：凸轮的形状应根据需要的从动件运动规律进行设计。
2. 从动件的类型：根据不同的运动要求，选择合适的从动件类型，如销轴、滑块或摇杆等。
3. 传动装置：选择合适的传动装置，以传递动力和控制凸轮的旋转。
4. 动力和扭矩：确定凸轮机构所需的动力和扭矩，以确保正常运行。
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。
第六讲凸轮机构及其设计（一）凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构1．组成：凸轮，推杆，机架。
2．优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。
缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。
二、凸轮机构的分类1．按凸轮的形状分：盘形凸轮圆柱凸轮2．按推杆的形状分尖顶推杆：结构简单，能与复杂的凸轮轮廓保持接触，实现任意预期运动。
易遭磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合滚子推杆：滚动摩擦力小，承载力大，可用于传递较大的动力。
不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
平底推杆：不考虑摩擦时，凸轮对推杆的作用力与从动件平底垂直，受力平稳；易形成油膜，润滑好；效率高。
不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
3．按从动件的运动形式分（1）往复直线运动：直动推杆，又有对心和偏心式两种。
（2）往复摆动运动：摆动推杆，也有对心和偏心式两种。
4．根据凸轮与推杆接触方法不同分：（1）力封闭的凸轮机构：通过其它外力（如重力，弹性力）使推杆始终与凸轮保持接触，（2）几何形状封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。
①等宽凸轮机构② 等径凸轮机构③共轭凸轮（二）推杆的运动规律一、基本名词：以凸轮的回转轴心O 为圆心，以凸轮的最小半径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0 称为基圆半径。
推程：当凸轮以角速度转动时，推杆被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。
推杆上升的最大距离称为推杆的行程，相应的凸轮转角称为推程运动角。
回程：推杆由最远位置回到起始位置的过程称为回程，对应的凸轮转角称为回程运动角。
休止：推杆处于静止不动的阶段。
推杆在最远处静止不动，对应的凸轮转角称为远休止角；推杆在最近处静止不动，对应的凸轮转角称为近休止角二、推杆常用的运动规律1．刚性冲击：推杆在运动开始和终止时，速度突变，加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值，致使推杆产生非常大的惯性力，因而使凸轮受到极大冲击，这种冲击叫刚性冲击。
第八章 凸轮机构1.从动件常用运动规律及其选择2.凸轮轮廓曲线的设计3.凸轮机构的结构尺寸4.圆柱凸轮机构简介教学重点与难点：1.凸轮机构从动件的各类运动规律动力性能。
2.压力角、基圆半径、偏距方位间的关系。
教学方法：课堂教学为主，习题课为辅，充分利用网络课程中的多媒体素材来表示抽象概念。
教学要求：1.了解凸轮机构的分类、凸轮机构从动件的常用运动规律动力性能。
2.能根据公式计算凸轮实际廓线上点的坐标值。
能根据公式分析压力角、基圆半径、偏距方位间的关系。
主要内容与基本要求一、本章主要内容（1）凸轮机构的组成、分类、特点及应用；（2）凸轮轮廓曲线的设计（3）从动件常用运动规律及其选择（4）凸轮机构的结构尺寸（5）圆柱凸轮机构简介二、本章基本要求（1）了解凸轮机构的类型和应用；（2）掌握推杆常用的运动规律的特点及选择运动规律时应考虑的因素；（3）能应用反转法对凸轮机构的运动过程进行分析；（4）能根据给定的运动规律，用解析法计算凸轮实际廓线上点的坐标值；（5）掌握压力角与自锁的关系，能根据公式分析压力角、基圆半径、偏距方位间的关系，以及滚子半径选择的原则；（6）能合理确定凸轮机构的基本尺寸。
重点与难点分析本章重点与难点1.凸轮机构从动件的各类运动规律动力性能。
2．压力角、基圆半径、偏距方位间的关系。
一、本章重点内容分析（1）推杆常用运动规律的特点及其学原则；（2）凸轮机构的运动过程的分析；（3）凸轮轮廓曲线的设计；（4）凸轮机构压力角与机构基本尺寸的关系。
二、本章难点内容分析1、凸轮机构设计的基本方法凸轮机构设计的基本方法是反转法，所依据的是相对运动原理，以图8-1所示的偏置式的尖顶直动推杆盘形凸轮为例，设想给整个机构一个与凸轮角速度ω大小相等而方向相反（即-ω）的转动，这时凸轮将静止不动，而推杆一方面随机架相对凸轮以ω角速度反转运动，另一方面又以原有的运动规律（s=s(δ)）相对于机架运动。
由于推杆的尖顶始终与凸轮轮廓保持接触，所以在推杆这种复合运动中，其尖顶的运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线。
