凸轮-齿轮组合机构

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。

齿轮凸轮组合机构解析法设计摘要：齿轮凸轮组合机构是一种常见的机械传动装置，广泛应用于各种机械设备中。

本文将采用解析法进行齿轮凸轮组合机构的设计，通过对齿轮凸轮组合机构的结构和原理进行分析，结合运动学方程和几何关系，以及相应的计算方法，可以得到齿轮凸轮组合机构的设计参数。

最后，通过实例验证了解析法的有效性和可行性。

1.引言齿轮凸轮组合机构是一种将齿轮和凸轮两种机构组合在一起的传动装置。

在齿轮机构中，利用互相啮合的齿轮来传递力矩和运动。

而在凸轮机构中，通过凸轮的凸起部分与从动件接触或离开来实现运动传递。

齿轮凸轮组合机构的设计涉及到几何形状、尺寸、齿轮齿数等多个参数，因此需要采用解析法进行设计。

2.齿轮凸轮组合机构的结构和原理齿轮凸轮组合机构由齿轮轴、凸轮轴和从动件组成。

齿轮轴上固定有一个或多个齿轮，凸轮轴上固定有一个凸轮。

从动件由凸轮的凸起部分与齿轮的齿啮合或分离来实现传动。

齿轮的齿数和凸轮的凸起部分的形状决定了齿轮和凸轮之间的运动规律。

3.齿轮凸轮组合机构的解析法设计步骤（1）确定齿轮和凸轮的齿数和凸起部分的形状。

齿轮和凸轮的齿数可以根据所需的传动比进行确定。

凸轮的凸起部分的形状可以通过给定的运动规律进行确定，比如简谐运动规律、等角速度运动规律等。

（2）建立齿轮凸轮组合机构的运动学方程。

运动学方程是描述齿轮凸轮组合机构各部件运动规律的方程。

通过建立从动件运动轨迹与凸轮轴的相对位置之间的关系，可以建立运动学方程。

（3）根据几何关系推导出相关参数。

通过几何关系，可以得到齿轮凸轮组合机构的相关参数，如齿轮的模数、分度圆直径、凸轮的基圆半径、凸起部分的形状参数等。

（4）根据计算方法计算设计参数。

根据所得到的齿轮凸轮组合机构的相关参数，可以利用计算方法进行具体的计算，如齿轮啮合位置的计算、齿轮啮合角的计算、齿轮模数的计算等。

（5）验证设计结果的可行性。

通过实例验证所得到的设计结果的可行性和有效性。

可以利用CAD软件进行设计和模拟仿真，通过调整设计参数，得到最佳的设计方案。

第1题加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计一、设计题目图1－1为加热炉推料机结构总图与机构运动示意图。

该机器用于向热处理加热炉内送料。

推料机由电动机驱动，通过传动装置使推料机的执行构件（滑块）5做往复移动，将物料7送入加热炉内。

设计该推料机的执行机构和传动装置。

图1－1 加热炉推料机结构总图与机构运动示意图二、设计参数与要求加热炉推料机设计参数如表1－1所示。

该机器在室内工作，要求冲击振动小。

原动机为三相交流电动机，电动机单向转动，载荷较平稳，转速误差<4%；使用期限为10年，每年工作300天，每天工作16小时。

表1－1 加热炉推料机设计参数分组参数滑块工作行程最大压力角三、设计任务1.针对图1－1所示的加热炉推料机传动方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；2.假设曲柄AB等速转动，画出滑块F的位移和速度的变化规律曲线；3.在工作行程中，滑块F所受的阻力为常数F r1，在空回行程中，滑块F所受的阻力为常数F r2；不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；4.确定电动机的功率与转速；5.取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；6.设计减速传动系统中各零部件的结构尺寸；7.绘制减速传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图；8.编写课程设计说明书。

第2题块状物品推送机的机构综合与结构设计一、设计题目在自动包裹机的包装作业过程中，经常需要将物品从前一工序转送到下一工序。

现要求设计一用于糖果、香皂等包裹机中的物品推送机，将块状物品从一位置向上推送到所需的另一位置，如图2－1所示。

二、设计数据与要求1.向上推送距离H=120mm，生产率为每分钟推送物品120件；2.推送机的原动机为同步转速为3000转/分的三相交流电动机，通过减速装置带动执行机构主动件等速转动；3.由物品处于最低位置时开始，当执行机构主动件转过1500时，推杆从最低位置运动到最高位置；当主动件再转过1200时，推杆从最高位置又回到最低位置；最后当主动件再转过900时，推杆在最低位置停留不动；4.设推杆在上升运动过程中，推杆所受的物品重力和摩擦力为常数，其值为500N；设推杆在下降运动过程中，推杆所受的摩擦力为常数，其值为100N；图2－1 推送机工作要求5.使用寿命10年，每年300工作日，每日工作16小时；6.在满足行程的条件下，要求推送机的效率高（推程最大压力角小于350），结构紧凑，振动噪声小。

凸轮连杆组合机构解析法设计蒋志华，贺兵，敬宏图，刘忠伟（湖南工业大学机械工程学院，湖南株洲412008）图1凸轮连杆组合机构示意图E D CB 0引言目前已有了许多对凸轮连杆组合机构的研究成果，但在已发表的文献资料中，还未能见到图1所示末端从动件按一定规律往复运动的凸轮连杆组合机构基于解析法的具体设计。

在凸轮连杆的设计中，凸轮轮廓曲线设计的优劣直接影响了凸轮连杆机构的稳定性，因此凸轮轮廓曲线的设计成为研究重点。

常用的凸轮设计方法有解析法和图解法，图解法设计精度低的说法是针对传统的图解法而言的，但利用仿真软件辅助设计时，则具有精确度高、设计周期短等优点[1~3]。

如张磊[4]利用Adams 设计滚子从动件凸轮轮廓曲线，郑彬利[5]用AutoCAD 与Excel 设计凸轮轮廓曲线，黄文权[6]利用Creo 对凸轮机构进行反转设计，王亮[7]采用图解法利用SolidWorks 设计滚子盘形凸轮机构。

利用仿真软件的图解法，能够得到精确的凸轮轮廓，但是只能对某一固定参数的机构进行设计，当机构参数发生改变时，需要利用仿真软件重新建立模型求解，并且不能对凸轮压力角进行检验。

基于上述原因，本文采用解析法并借助MATLAB 对图1所示凸轮连杆组合机构进行设计。

解析法可以对凸轮轮廓曲线的坐标值进行精确的计算，当从动件运动比较复杂，计算复杂时，用MATLAB 软件可以很容易地进行凸轮轮廓曲线的解析法设计[8]。

1凸轮连杆机构设计方法1.1凸轮连杆组合机构工作原理凸轮连杆组合机构如图1所示，凸轮为主动件绕C 点逆时针方向旋转，A D 杆上B 点处的滚子在凸轮槽中滚动，并带动A D 杆绕A 点摆动，A D 杆通过连杆DE 使滑块按一定的运动规律上下往复运动。

在实现相同滑块行程和运动规律的条件下，凸轮连杆机构的凸轮和压力角比单凸轮机构的小得多[9]执行部件按一定运动规律往复运动的机械中具有十分重要的工程意义。

1.2参数确定如图2所示，点为原点，过C 点的水平线为x 轴，过C 点的垂直线为y 轴，垂直xy 平面向外为z 轴建立坐标系。