凸轮机构的类型及应用

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图 4-2
由于前两类凸轮运动平面 与从动件运动平面平行，故称 平面凸轮，后一种我们就称为 空间凸轮。
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2．按从动 件的形状分 类
根据从 动件与凸轮 接触处结构 形式的不同， 从动件可分 为三类：
图 4－4
（1）尖顶从动件； （2）滚子推杆从动件； （3）平底推杆从动件。
图 4－6
图示凸轮的轮廓由AB、BC、CD及DA四 段曲线所组成，而且BA和CD两段为圆弧，A点 为基圆与凸轮轮廓的切点。
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如图中所示，当推
杆与凸轮轮廓在A点
接触时，推杆尖端
处于最低位置（或
者说：推杆尖端处
于与凸轮轴心O最
近的位置）。当凸
轮以等角速度 沿
图 4－6
顺时针方向转动时，
maxvmaxamaxvmaxamaxvmaxa表表31从动件运动规律特性比较?0??h?202??h运动规律冲冲击推荐应用范围等速运动100刚性低速轻载等加速等减速运动200400柔性中速轻载余弦加速度157493柔性中速中载正弦加速度200628高速轻载五次多项式188577高速中载变形梯形加速度200489高速轻载33凸轮轮廓廓线曲线设计在合理地选择了从动件运动规律以后结合一些具体条件就可以进行凸轮轮廓的设计
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图 4-2
然后重复上 述运动循环。这 样一个复杂的运 动规律是由一个 作等速回转运动 的圆柱凸轮通过 摆动从动件来控 制实现的。其运 动规律完全取决 于凸轮凹槽曲线 形状。
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图 4-2
由上述例子可以看出，从动件的运动规 律是由凸轮轮廓曲线决定的，只要凸轮轮廓 设计得当，就可以使从动件实现任意给定的 运动规律。

如图3-1-9所示为冲床装卸料凸轮机构，其从动件是滚子从动件， 也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，通过凸轮高副驱动滚子从动件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。
如图3-1-10所示为罐头盒封盖凸轮机构，其从动件应用了滚子 从动件。原动件1连续匀速转动，通过带有凹槽的固定凸轮3的高副 导引滚子从动件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。
二、凸轮机构的分类、特点和应用
按照凸轮的几何形状分为三种：盘形凸轮、圆柱凸轮、移动凸 轮；按照从动件的端部结构形式，凸轮机构可以分为：尖顶从动件、 滚子从动件、平底从动件这三种类型。
1.盘形凸轮
如图3-1-1所示的凸轮机构就是一种盘形凸轮，也叫平板凸轮， 是凸轮的最基本形式。这种凸轮是一个径向尺寸变化的盘形构件， 当凸轮1绕固定轴转动时，可以使从动件2在垂直于凸轮轴的平面内 作往复直线运动。在盘形凸轮机构中，凸轮是主动件，绕轴作旋转 运动，这种形式在工程上应用最为广泛。
2.圆柱凸轮
如图3-1-4所示为圆柱凸轮。凸轮为一圆柱体，曲线轮廓可以开 在圆柱体的断面也可以在圆柱面上开出曲线凹槽。当圆柱凸轮旋转 时，圆柱体上的凹槽迫使从动件作往复移动或绕定点摆动。
典型应用圆柱凸轮的工程实例是自动车床刀架进给机构，如图
3-1-5所示。圆柱凸轮转动时，其凹槽带动摆杆绕固定轴往复摆动， 从而通过其上的扇形齿轮与齿条啮合，推动与齿条相固定连接的刀 架按一定规律运动，实现进刀和退刀。
3.移动凸轮
如图3-1-6所示的靠模车削机构应用了移动凸轮。当盘形凸轮的 径向尺寸变得无穷大时，其转轴也将在无穷远处，这时凸轮将作往 复直线运动，从而推动从动件作往复运动，通常称这种凸轮为移动 凸轮。

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
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。
•凸轮机构的应用实例
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。
•凸轮机构的应用实例
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
•凸轮机构的应用实例
•凸轮机构的应用实例
Байду номын сангаас
•凸轮机构的应用实例
3）圆柱凸 轮
•凸轮机构的应用实例
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。
•凸轮机构的应用实例
• 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。