凸轮机构的应用实例
机构应用举例
机构应用举例【篇一：机构应用举例】凸轮机构应用举例范文一：第三章凸轮机构典型例题例 1 在图示的对心移动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，其圆心在a点，半径r=40mm，凸轮转动方向如图所示，loa=25mm，滚子半径rt=10mm，试问：（1）凸轮的理论廓线为何种曲线？（2）凸轮的基圆半径r b=?（3）从动件的升距h=?解：选取适当的比例尺作机构图如图（b）所示（2）凸轮的基圆半径r br b=l ac － lao =（r+rt）－lao=（40+10）－25=25mm（3）从动件的升距hh=（lao+r+rt）－r b=25+40+10－25=50mm例2 如图（a）所示为凸轮机构推杆的速度曲线，它由四段直线组成。
要求：画出推杆的位移线图和加速度线图；判断那几个位置有冲击存在，是刚性冲击还是柔性冲击；在图示的f位置。
凸轮与推杆之间有无惯性力作用，有无冲击存在。
解：由图（a）所示推杆的速度线图可知在oa段内，因推杆的速度v=0，故此段为推杆的近休止，推杆的位移及加速度均为零，即s=0，a=0，如图（b）（c）所示。
解：在de段内，因v由推杆速度线图（a）和加速度线图（c）可知，在d及e处，有速度突变，且在加速度线图上分别为负无穷大和正无穷大。
故在在d及e处有刚性冲击。
在加速度线图上a在f处有正的加速度值，故有惯性力，但既无速度突变，也无加速度突变，因此，f处无冲击存在。
例3 图示为一移动滚子从动件盘形凸轮机构，滚子中心位于b0点时为该机构的起始位置。
试求：解（1）这是灵活运用反转法的一种情况，即已知凸轮廓线，求当从动件与凸轮廓线上从一点到另一点接触时，凸轮转过的角度。
求解步骤如下：1）正确作出偏距圆，如图（b）所示3）找出滚子与凸轮在b1点接触时滚子中心的位置b1。
（2）这是灵活运用反转法的另一种情况，即已知凸轮廓线，求当凸轮从图示位置转过某一角度到达另一位置时，凸轮机构的压力角。
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
第3章凸轮机构
h A
δ’s
D
rmin
δt
o δt δs ω1
t δh δ’s δ 1
δh δs
设计：潘存云
B
C
⑴基圆、基圆半径——以凸轮轮廓最小向径 基圆、基圆半径 rmin为半径所作的圆称为凸轮的基圆， rmin 称 为基圆半径。如图所示。 从动件推程、升程、推程运动角——从动件 ⑵从动件推程、升程、推程运动角 在凸轮轮廓的作用下由距凸轮轴心最近位置 被推到距凸轮轴心最远位置的过程称为从动 件的推程，在推程中从动件所走过的距离称 为从动件的升程h，推程对应的凸轮转角δt称 为推程运动角，如图所示。 ，
s2 h/2
设计：潘存云
h/2 1 2 3 4 5 6δ 1
δt
s2 ＝h-2h(δt –δ1)2/δ2t v2 ＝-4hω1(δt-δ1)/δ2t a2 ＝-4hω21 /δ2t
重写加速段推程运动方程为： 重写加速段推程运动方程为：
v2 2hω/δt
δ1
a2 4hω2/δ2 t
s2 1 t v2 ＝4hω1δ1 /δ2t a2 ＝4hω21 /δ2t
s2 = C0+ C1δ1+ C2δ21+…+Cnδn1 v2 = C1ω+ 2C2ω1δ+…+nCnω1δn-11 a2 = 2 C2ω21+ 6C3ω21δ1…+n(n-1)Cnω21δn-21 等速运动（一次多项式） 1.等速运动（一次多项式）运动规律 s2 在推程起始点： 在推程起始点：δ1=0， s2=0 在推程终止点： 在推程终止点：δ1=δt ，s2=h δt 代入得： 代入得：C0＝0， C1＝h/δt v2 推程运动方程： 推程运动方程： s2 ＝hδ1/δt v2 ＝ hω1 /δt a2 a2 ＝ 0 ∞ 刚性冲击 +∞ 同理得回程运动方程： 同理得回程运动方程： s2＝h(1-δ1/δh ) v2＝-hω1 /δh a 2＝ 0
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。
凸轮设计
（2）凸轮基圆半径的确定
凸轮基圆半径的确定的原则是：应在满足αmax≤[α]的条件下， 合理地确定凸轮的基圆半径，使凸轮机构的尺寸不至过大。
先按满足推程压力角α≤[α]的条件来确定基圆半径r0， 即
（b）
（2）平底推杆凸轮机构的失真现象
当平底推杆凸轮机构出现失真现象时，可适当增大凸轮的基 圆半径r0来消除失真现象。
表 9-1
运动规律
等速运动 等加速运动 余弦加速度 正弦加速度
最大速度vmax 最大加速度amax 最大跃度jmax
(hω /δ0)×
(hω2/δ02)×
(hω2/δ02)×
适用场合
1．凸轮廓线设计的基本原理 无论是采用作图法还是解析法设计凸轮廓线，所依据的基本 原理都是反转法原理。 例9-2 偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构 （1）凸轮的轮廓曲线与推杆的相对运动关系 当给整个凸轮机构加一个公共角速度－ω，使其绕凸轮轴心 转动时，凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其导轨作反转运动， 另一方面又沿导轨作预期的往复运动。 推杆在这种复合运动中， 其尖顶的运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线。
d0＝∠BOB＝∠AOB1
远休止角d01：从动件停留 在离回转中心最远位置所对 应的凸轮转角。
d01＝∠BOC＝∠B1OC1
e
B
d0
A
d0
r0 O
d0
B
d01 B1
C1
C
D
回程运动角d0：从动件从离回 转中心最远位置回到最近位置 所对应的凸轮转角。
d0 ＝∠COD
近休止角d01 行程h h ＝ AB'
机械基础凸轮机构教案
机械基础凸轮机构教案第一章：凸轮机构概述1.1 凸轮机构的定义凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的机械传动机构。
凸轮是具有曲线轮廓或凹槽的旋转构件，用于转换转动运动为线性或其他形式的运动。
1.2 凸轮的分类按形状分类：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮等。
按工作原理分类：正凸轮、逆凸轮、复合凸轮等。
1.3 凸轮机构的特点和应用特点：简单、紧凑、易于控制和调节。
应用：印刷机械、包装机械、机床、汽车等。
第二章：凸轮的轮廓设计2.1 凸轮轮廓的基本参数基圆半径：凸轮与从动件接触点的圆的半径。
顶圆半径：凸轮最高点或最低点的圆的半径。
工作圆半径：凸轮轮廓的最小圆的半径。
2.2 凸轮轮廓的计算按运动规律计算：正弦、余弦、直线等运动规律。
按压力角计算：凸轮轮廓的压力角与基圆压力角的关系。
2.3 凸轮轮廓的设计方法按运动要求设计：确定凸轮的升程、降程和回程。
按力学要求设计：计算凸轮的强度和刚度。
按加工要求设计：选择合适的加工方法和刀具。
第三章：凸轮机构的从动件设计3.1 从动件的分类和特点按形状分类：摆动从动件、直线从动件、滚子从动件等。
按驱动方式分类：曲柄摇杆机构、摆线机构、蜗轮蜗杆机构等。
3.2 从动件的设计要点确定从动件的运动规律和运动要求。
选择合适的从动件形状和尺寸，满足力学和运动要求。
考虑从动件与凸轮的接触条件和磨损情况。
3.3 从动件的设计实例以摆动从动件为例，介绍其设计步骤和注意事项。
分析不同形状和尺寸的从动件对凸轮机构性能的影响。
第四章：凸轮机构的动力特性4.1 凸轮机构的压力角和啮合角压力角：凸轮和从动件接触点处的压力角。
啮合角：凸轮和从动件啮合点处的啮合角。
4.2 凸轮机构的动态特性冲击和振动：凸轮和从动件的接触冲击和振动。
传动误差：凸轮和从动件的啮合误差。
4.3 凸轮机构的动力分析和优化分析凸轮机构的动力特性对整个机械系统的影响。
优化凸轮的形状和参数，减小冲击和振动，提高传动效率。
第五章：凸轮机构的应用实例5.1 印刷机械中的凸轮机构介绍印刷机械中凸轮机构的作用和应用。
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。
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优点：结构 简单 ，应用最为广泛。 缺点：从动杆的 行程 不能太大。 应用：多用于行程 较短 的场合。
(２)移动凸轮
移动凸轮又称为 板状凸轮。盘形凸轮回转中心 趋向无穷远 时就变成移动凸轮，可以相对机架作 往复直线移动。当凸轮 移动时，可推动从动杆得到预定要求的运动（图6-21b）。
（３）平底式从动杆（如图所示）
特点：从动杆顶端作成较大的平底与凸轮接触。 优点：凸轮对推杆的作用力始终垂直于推杆的底边，故
受力比较平稳，而且凸轮与底面接触面较大，容 易形成油膜，减少了摩擦.
缺点：灵敏性较差
（见学案）
1、 从动件的运动规律取决于凸轮的（A ）
A、轮廓曲线 B、转速 C、形状 D、大小
请同学们在课前预习的基础上，来 与我一起探究“凸轮机构的组成、 特点、类型及应用”。
一、凸轮机构的组成、特点
1、凸轮机构的组成 如图所示，凸轮机构是由 凸轮 、 从动件（气门）
和机架三个基本构件组成的 高副 机构。凸轮是一个具 有曲线轮廓 的构件，一般为 主动件，作等幅回转运动或往 复移动。与凸轮轮廓接触的构件一般作往复直线运动或摆 动，称为 从动杆 。
从动件
2、凸轮机构的基本特点
凸轮机构的基本特点在于能使从动件获得 较复杂的运动规律。从动件的运动规律取 决于凸轮轮廓曲线，只要根据从动件的运动 规律就可以设计出凸轮的轮廓曲线
二、凸轮机构的类型
凸轮机构的类型
1、按凸轮的形 状分
2、按运动方式分
3、按从动杆的 结构形式分
1、按凸轮的形状分
（１）盘形凸轮（又称为圆盘凸轮）
同学们好： 欢迎来到《机械基础》课堂！
运动副
1、低副是指两构件之间作 面 接触的运动副。 2、高副是指两构件之间作 点 或 线 接触的运动副。
请根据高低副的概念判断下列运动副：
平面四杆机构
低副
凸轮副 高副
§6–2 凸 轮 机 构
那么什么样的装置为凸轮机构？它 有哪几部分组成？其特点又是怎样 的呢？
A.平底式 B.磙子式 C.尖顶式 D.曲面式
4.（2010年考题）以下应用了空间凸轮机构的是（ A ）
A.自动车床横刀架进给机构
B.偏心轮机构
C.车床仿行机构
D.内燃机配气机构
因凸轮机构可以实现各种复杂的运 动要求，而且结构简单、紧凑。所 以其在生活和生产中的应用非常广 泛，请大家讨论一下，生活中还见 到哪些应用实例
补鞋机
缝纫机 电子自动配钥匙机
同学们在生活中要勤观察、多 思考，不但要学会认识、使用一些 机械设备，而且还要为设计和制造 出更经济、更实用的机械设备做好 知识储备，以便在这个科技日新月 异的时代大显身手，力争为社会主 义的现代化建设做出更大贡献。
1、了解：凸轮机构的组成，特点。 2、掌握：不同类型的特点和适用场合。 3、熟悉：凸轮机构的应用实例。 4、学会：主动探究问题，观察、分析和解
图6-21c
图6-21d
（４）圆锥凸轮
在圆锥表面上制成合乎要求的 封闭曲线槽（图6-21），使 从动杆沿一倾斜导轨 移动 。 也是 空间 凸轮，只是应用较少。
图6-21e
2.按从动杆的运动方式分
（１）移动（直动）从动杆凸轮机构（图６-２２ａ、ｃ）
6-22a
6-22c
（２）摆动从动杆凸轮机构（图６-２２ｂ）
的是（C ）
A、一般都把凸轮作为主动件 B、凸轮轮廓曲线决定了从动线的运动规律 C、盘形凸轮多应用于从动件行程较大的机械 D、盘形凸轮回转中心趋于无穷远时就变成了移动凸轮
三、凸轮机构的应用
① 图６-２０所示为内燃机配气机构 当凸轮转动时，依靠凸轮的轮廓，使从动件（气门） 向下移动打开气门，借助弹簧的作用力关闭，实现 按预定时间打开或关闭气门，完成内燃机的配气动 作。
图６-２０
② 自动车床横刀架进给机构（如图6-24）
当凸轮转动时，依靠凸轮的轮廓可使从动杆做往复 摆动。从动杆上装有扇形齿轮，通过它可带动横刀 架完成进刀和退刀的动作。
图6-24
③ 车床仿形机构（如图6-25）
移动凸轮可使从动杆沿凸轮轮廓运动，带动刀架 进退，完成与凸轮轮廓曲线相同的摇动手柄使轴转动，同时使固连于轴上的蜗杆和 线轴一起转动；通过蜗杆与蜗轮减速带动凸轮缓 慢转动，靠凸轮轮廓与从动杆（摆杆）上尖顶Ａ 之间的接触，推动从动杆绕Ｂ点摆动，其端部拨 叉使导线均匀地绕在线轴上。
图6-26
1.（08年）以下各项没有应用凸轮机构的是（B ）
A.自动车床横刀架进给机构
B.偏心轮机构
C.车床仿行机构
D.内燃机配气机构
2.（09年高考题）在仿行车床上加工成形面，仿行机构中应
用的凸轮属于（ B ）
A.盘形凸轮 B.移动凸轮 C .圆柱凸轮 D.圆锥凸轮
3.（09年）仪表应用的凸轮机构，要求低速、传力小、动作灵
敏，应选用的从动杆端部结构形式（C ）
2、（06年高考）从动件行程较短，应用最为广泛的凸轮形式（例如内燃
机的气门机构）是（A ）
A、盘形凸轮
B、移动凸轮 C 、圆柱凸轮 D、圆锥凸轮
3、（07年高考题）移动（直动）从动杆凸轮机构中，从动杆与机架构成
的运动副是（D ）
A、高副 B、螺旋副 C、转动副 D、移动副
4、（07年高考题）凸轮机构应用广泛，下列对凸轮机构的叙述中不正确
3. 按从动杆的端部结构形式分
（１）尖顶式从动杆
如图所示，这种从动杆做成尖顶与凸轮轮廓接触。 优点：构造简单、动作灵敏； 缺点：从动杆和凸轮轮廓都容易磨损，
适用于：低速、传力小和动作灵敏等场合，如用于仪表机构中。
（２）滚子式从动杆
如图6-23b所示，这种从动杆顶端装有滚子。 由于滚子与凸轮之间为滚动摩擦 ，所以凸轮接触 摩擦阻力小 ，解决了凸轮机构磨损过快的问题， 故可用来传递较大的动力。
图6-21b
（３）圆柱凸轮
圆柱凸轮是在圆柱端面上作出 曲线轮廓（图6-21c），或在圆 柱面上开有曲线凹槽（图6-21d）。从动杆一端顶在端面上或夹 在凹槽中，当凸轮转动时从动杆沿端面或沟槽作直线往复运动 或摆动。这种凸轮与从动杆的运动不在同一平面内，因此是一 种 空间凸轮，可使从动杆得到较大的行程。主要适用于行程较 大的机械。