凸轮机构

凸轮机构§１凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构的组成1、凸轮机构－－由凸轮、推杆和机架三构件组成的高副机构。

凸轮－－具有曲线轮廓或凹槽的构件，是主动件。

推杆－－被凸轮直接推动的构件，作间隙的连续的移动或摆动。

优点：1)只要适当设计凸轮廓线，可得到任意需要的从动件运动规律；2)结构简单，尺寸紧凑。

缺点：1)高副机构，点、线接触，承载能力低，易磨损；2)凸轮廓线加工复杂，不容易保证精度。

2、应用举例二、凸轮机构的分类1、按凸轮形状分1)盘状凸轮－－径向尺寸变化；2)移动凸轮－－回转中心处于无穷远处的盘状凸轮；3)圆柱凸轮－－将移动凸轮卷成圆柱体而成；4)圆锥凸轮－－将盘状凸轮的一部分（扇形）卷成圆锥体而成。

2、按从动件形状分1)尖端推杆2)滚子推杆3)平底推杆附加：按推杆运动情况分：直动推杆和摆动推杆(摆杆)3、按照凸轮与推杆维持高副接触的形式分1)力封闭的凸轮机构(力锁合)利用重力或弹簧力等外力进行锁合。

2)几何封闭的凸轮机构(形锁合)利用从动件本身的几何形状使凸轮与之保持接触。

§2 凸轮机构推杆常用运动规律凸轮的有关术语：(以尖端直动从动件盘状凸轮为例)基圆---以凸轮最小向径r o为半径所作的圆；推程---推杆从最低位置运动到最高位置的过程·h；回程---推杆从最高位置运动到最低位置的过程·h；推程运动角---推程中凸轮转过的角度·Φ；回程运动角---回程中凸轮转过的角度·Φ'；近休止角---推杆在最低位置停留时，凸轮转过的角度·Φs'；远休止角---推杆在最高位置停留时，凸轮转过的角度·Φs；升程---推杆的最大位移·h。

1、等速运动推程：V=C1，（常数）S=∫Vdt=∫C1dt=C1t +C2 ，a=dv/dt=0, 代入初始条件，可得：t=0,S=0→C2=0 ; t= Φ/ω，S=h ,→C1=hω/Φ;所以推程从动件运动方程为：S=t hω/Φ=hφ/Φ; V=hω/Φ; a=0 ; φ∈(0,Φ)回程：V=C'1，（常数）S=∫Vdt=∫C'1dt=C'1t +C'2 ，a=dv/dt=0,代入初始条件，可得：t=0,S=h→C'2=h ,t=Φ'/ω, S=0→C'1= - hω/Φ' ;所以回程从动件运动方程为：S=h(1-φ/Φ' ) ; V= - hω/Φ' ; a=0 ; φ∈(0,Φ' )由于等速运动在行程始末存在刚性冲击（a→∞）,故只能用于低速工况。

机械设计基础凸轮机构凸轮机构是机械设计中常见的一种机构，用于实现转动运动和直线运动的转换。

它由凸轮和连杆机构组成，具有简单、可靠、紧凑的优点。

本文将介绍机械设计基础凸轮机构的工作原理、应用领域以及设计要点。

一、凸轮机构的工作原理凸轮机构是通过凹凸轮运动对连杆机构施加力，使其发生直线运动。

凸轮的外轮廓形状决定了连杆机构的运动规律。

凸轮可以分为四种基本形状：圆形、椭圆形、心形和指字形。

不同形状的凸轮在工作过程中会给连杆机构带来不同的速度和加速度。

凸轮机构的工作过程可以分为四个阶段：进给段、暂停段、退出段和暂停段。

在进给段，凸轮逐渐使连杆机构向前运动，实现直线运动。

在暂停段，凸轮暂停与连杆机构接触，使连杆机构停止运动。

在退出段，凸轮逐渐使连杆机构向后运动，实现回程。

最后，在暂停段凸轮继续暂停与连杆机构接触，使连杆机构再次停止。

二、凸轮机构的应用领域凸轮机构广泛应用于机械设计中的各个领域。

以下是几个常见的应用领域：1. 发动机：凸轮机构用于气门控制，通过凸轮来控制气门的开闭，实现燃烧室内的气体进出，从而实现发动机的工作。

2. 压力机：凸轮机构用于控制压力机的上下运动，实现工件的压制或切割。

3. 包装机械：凸轮机构用于控制包装机械的送料、密封和分切等工作，实现自动化包装的功能。

4. 自动化流水线：凸轮机构用于控制流水线上的传送带、工作台等部件的运动，实现产品的加工和组装。

5. 机床：凸轮机构用于控制机床上的工作台、进给机构等部件的运动，实现加工工件的精确定位和运动控制。

三、凸轮机构的设计要点在设计凸轮机构时，需要注意以下几个要点：1. 凸轮的轮廓形状：根据实际需求选择合适的凸轮轮廓形状，确保连杆机构的运动规律符合设计要求。

2. 凸轮与连杆机构的配合方式：凸轮与连杆机构之间应具有良好的配合性能，避免偏差和间隙过大导致机构失效或运动不稳定。

3. 连杆机构的设计：根据实际应用需求设计连杆机构，包括长度、角度和材料等参数的选择，确保机构的工作性能满足要求。

机械设计基础凸轮机构1. 引言凸轮机构是机械设计中常用的一种机构，通过凸轮的旋转运动，使其上的凸轮副与其他零部件发生相对运动，从而实现特定的机械功能。

本文将介绍凸轮机构的基本概念、设计原则以及常见的凸轮机构类型。

2. 凸轮机构的基本概念凸轮机构由凸轮和从动件组成，其中凸轮是凸轮机构的核心部件，决定了从动件的运动规律。

凸轮可以是圆形、椭圆形、心形等不同形状，根据不同的设计需求选择不同的形状。

从动件是凸轮上的接触件，通过凸轮的旋转运动，从动件与其他零部件发生相对运动，实现机械功能。

常见的从动件有凸轮挤压件、滑块和摇杆等。

3. 凸轮机构的设计原则设计凸轮机构时应遵循以下原则：•机构运动规律：根据机械功能需求确定凸轮的运动规律，将其转化为凸轮的轮廓曲线，从而确定凸轮的形状。

•受力分析：在凸轮机构运动过程中，对从动件受力进行合理的分析和计算，确保从动件不会发生过大的应力和变形，保证机构的可靠性和稳定性。

•声、振动和能量损失的控制：凸轮机构在运动过程中会产生一定的声音、振动和能量损失，需要通过合理的设计控制其产生的程度，降低噪声、振动和能量损失。

•结构的紧凑性和制造的可行性：凸轮机构的结构需尽可能紧凑，减少零部件数量，简化制造工艺，降低制造成本。

4. 常见的凸轮机构类型4.1 凸轮挤压件机构凸轮挤压件机构是最常见的凸轮机构类型之一。

它由凸轮和挤压件组成，通常用于压铸、冷挤压、热压实等加工过程中。

通过凸轮的旋转运动，挤压件对工件进行加工，使工件形成特定的形状。

凸轮挤压件机构凸轮挤压件机构4.2 滑块机构滑块机构是另一种常见的凸轮机构类型。

它由凸轮和滑块组成，通过凸轮的旋转运动，滑块在滑道上做直线运动。

滑块机构常用于液压系统、工艺装备等领域。

滑块机构滑块机构4.3 摇杆机构摇杆机构由凸轮和摇杆组成，通过凸轮的旋转运动，驱动摇杆做往复运动。

摇杆机构常用于发动机、输送带等机械设备中。

摇杆机构摇杆机构5. 结论凸轮机构在机械设计中扮演着重要的角色，通过不同凸轮形状和从动件的组合，可以实现多种不同的机械功能。

第六章凸轮机构第一节凸轮机构的基本类型一．凸轮机构的组成凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件所组成的一种高副机构。

凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，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。

凸轮机构在各种机械，尤其是在自动化生产设备中得到了广泛的应用。

图6-1所示为一内燃机的配气机构。

凸轮1是一个具有变化向径的盘形构件，当它回转时，迫使推杆2在固定导路3内作往复运动，以控制燃气在适当的时间进入气缸或排出废气。

图6-1 内燃机配气机构图6-2所示为自动机床的进刀机构。

当具有凹槽的凸轮1回转时，其凹槽的侧面迫使从动件2绕O点作往复摆动，通过扇形齿轮2和刀架上的齿条3控制刀架作进刀和退刀运动。

图6-2 自动机床进刀机构二．凸轮机构的分类在工程实际中，凸轮机构的形式多种多样，常用的分类方法有以下三种：1．按凸轮的形状分（1）盘形凸轮机构（图6-1）凸轮是绕固定轴转动且具有变化向径的盘形构件，当凸轮绕其固定轴转动时，从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。

它是凸轮的基本形式，结构简单，应用广泛。

（2）移动凸轮机构（图6-3）凸轮是具有曲线轮廓且只能作相对往复直线移动的构件，它可看作是轴心在无穷远处的盘形凸轮。

（3）圆柱凸轮机构（图6-2）凸轮的轮廓曲线位于圆柱面上，它可以看作是把移动凸轮卷成圆柱体而得。

图6-3移动凸轮机构2．按从动件的形状分（1）尖底从动件（图6-4a）从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，使从动件实现任意的运动规律。

这种从动件结构最简单，但易于磨损，故仅适用于速度较低和作用力不大的场合。

（2）滚子从动件（图6-4b）从动件端部装有可自由转动的滚子，凸轮与从动件之间的摩擦为滚动摩擦，减小了摩擦磨损，可用来传递较大的动力，故应用较广。

（3）平底从动件（图6-4c）从动件与凸轮之间为线接触，接触处易形成油膜，润滑状况好，传动效率高，常用于高速场合，但仅能与轮廓全部外凸的凸轮相配合。

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。

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。