7-1凸轮机构的应用,间歇运动机构
§7-1凸轮机构的应用，间歇运动机构
【课程名称】
凸轮机构的应用，间歇运动机构
【教材版本】
李世维主编，中等职业教育国家规划教材――机械基础（机械类）。
第2版。
北京：高等教育出版社，2006。
【教学目标与要求】
一.知识目标
1.掌握凸轮机构的应用实例。
了解凸轮机构的有关参数。
2.熟悉棘轮机构和槽轮机构的组成及运动特点。
二.能力目标
1.能够分析凸轮机构中的凸轮运动与从动件运动轨迹的关系。
2.熟悉常用棘轮机构与槽轮机构的间歇运动特性。
三.素质目标
1.善于从凸轮应用的实例中归纳总结出凸轮应用的规律。
2.能够分析棘轮机构和槽轮机构的运动特点和应用实例，培养善于理论联系实际的思维方式。
四.教学要求
1.熟悉几种常用的凸轮应用实例，让学生尽力举出所见到的应用凸轮机构工作的例子。
2.了解常用间歇运动机构的运动特点与应用。
【教学重点】
1.凸轮应用举例。
讲授时重点放在为什么要选用凸轮机构，而不用四杆机构来代替。
并注意凸轮机构的选型思考。
2.机构和槽轮机构的运动特点。
【难点分析】
1.根据工作条件来选择合适的凸轮机构。
2.机构和槽轮机构运动特点比较。
【教学方法】
应用课件，教具进行动态演示，讲授凸轮机构的应用，分析间歇运动机构的运动特点。
【学生分析】
实物与课件，教具的演示将会提高学生的学习兴趣，增强感性认识，提高教学效果。
注意从演示中让学生比较各种间歇运动机构之间的特点。
【教学资源】
1.吴联兴主编。
机械基础练习册。
北京：高等教育出版社，2006。
2.教具，实物或课件。
【教学安排】
2学时
【教学过程】
一.导入新课
从上节课中已经知道凸轮机构的运动特点和常用类型，凸轮机构有着广泛的用途，如缝纫机，补鞋机这二种日常生活机械就是典型例子，电子自动配钥匙机也是一种。
在工业生产中也应用很广。
引出了本节课的内容。
二.新课讲授
1.凸轮机构的应用
通过书中四个实例的讲解，分别对三种类型的凸轮例举出应用实例，如学生能够举出自己见到的例子，那教学效果更好！讲授时注意分析比较不同例子的运动特点，从中更进一步地认识不同类型凸轮的运动特点。
2.棘轮机构与槽轮机构
从教具或课件的演示入手，比较得出这二种机构的各自组成，即连续转动而且是匀速转动的主动轮，将运动转化称断续的间歇运动的棘轮和槽轮，所不同的是棘轮的转角比较小，一般不大于45°，而槽轮的转角只能是90°，60°和45°几种，不能作任意调整。
所以可根据从动轮的转角大小，来选择对应的间歇运动机构。
止回棘爪在起重机构中是必不可少的辅助元件，它保证了重物不
致于自动下落；可翻转的棘爪可使棘轮获得双向运动；双棘爪棘轮机构，可使棘轮的运动速度增加一倍。
三.小结
1.凸轮机构由于构件少，结构紧凑，在轻载的工作条件下，得到广泛的应用。
2.间歇运动机构是将连续转动转变成间歇的运动，按间歇运动的特点，可选用棘轮机构或槽轮机构，前者从动轮的转角可以在小范围内随意调整，而且转角较小；后者转角成固定的90°，60°和45°，不能任意调整。
四.布置作业
练习册
【课后分析】。
凸轮机构的工作原理特点及应用
凸轮机构的工作原理特点及应用一、凸轮机构的工作原理凸轮机构是一种将圆周运动转化为复杂直线运动的机械装置。
它包括凸轮和随之运动的从动件。
凸轮是一个具有不规则形状的旋转零件，通过凸轮的不规则形状，使从动件在运动过程中产生复杂的直线运动。
凸轮机构的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.凸轮进行旋转运动；2.从动件由于凸轮的不规则形状而产生直线运动；3.从动件进行线性运动，完成特定的工作。
凸轮机构的工作原理主要基于凸轮的几何形状的变化。
通过不同形状的凸轮，可以实现不同的直线运动，从而适应不同的工作需求。
凸轮的几何形状可以通过计算和仿真进行设计，以确保从动件的运动满足特定的要求。
二、凸轮机构的特点凸轮机构具有以下几个特点：1.复杂的运动控制：凸轮机构可以通过设计不同形状的凸轮实现复杂的直线运动。
这使得凸轮机构在一些需要精确控制运动轨迹的应用中非常有用。
2.高效的能量转换：凸轮机构通过圆周运动转换为直线运动，实现了能量的高效转换。
相比于其他机械装置，凸轮机构能够更高效地利用能源。
3.稳定性和可靠性：凸轮机构的结构相对简单，因此具有较高的稳定性和可靠性。
凸轮的旋转运动相对平稳，从动件的直线运动也相对稳定，适用于长时间工作和高频率运动的场景。
4.易于维护和调整：凸轮机构的结构相对简单，凸轮和从动件相互作用的方式也比较清晰明了。
这使得凸轮机构在维护和调整方面较为便捷，可以快速进行修理和替换。
三、凸轮机构的应用凸轮机构在工业生产和日常生活中有广泛的应用。
以下列举了几个常见的凸轮机构应用场景：1.发动机气门控制：凸轮机构在内燃机中的应用非常常见。
凸轮机构通过控制气门的开闭动作，调节气门打开和关闭的时间和幅度，以实现燃油和空气的混合物进入和废气回收。
这对于内燃机的性能和燃烧效率非常重要。
2.彩铃制造：凸轮机构在手机和电子设备中的应用也比较常见。
通过凸轮机构，手机可以实现不同声音和音调的响铃，提供更加丰富多样的用户体验。
机械设计基础第四章
对心尖端直动从动件 12 盘形凸轮机构
等速运动规律 等加速等减速运动规律 余弦加速度运动规律 正弦加速度运动规律
13
一、等速运动规律
h v2 常数 t1
h s2 v2 t t t1
a2 0
刚性冲击
14
从动件的速度有突变，加速度理论上
发生无穷突变，产生巨大的惯性力， 从而对凸轮机构造成强烈冲击。
轮廓的设计方法及步骤
凸轮机构的基圆半径与许用压力角有什么关系？ 棘轮机构和槽轮机构各有什么特点？ 槽轮机构有哪些主要参数？如何选取？
76
作业
85～86页： 4-2，4-3，4-4，4-5，4-9，4-11
77
rk＜ρmin时，可画出完整的轮廓曲线β’
49
rk＝ρmin时， ρ′=0
β’出现尖点 易磨损，从而改变预定的从动件运动规律
50
rk>ρmin时， ρ’<0 β’将出现交叉，在交 叉点以上部分的曲线 加工时将被切去，致 使从动件不能实现预 期的运动规律而发生 运动失真。
51
外凸时，rk min ,
3
内 燃 机 的 凸 轮 配 气 机 构
4
绕线机的凸轮绕线机构
5
缝纫机的凸轮拉线机构
6
移动凸轮机构
7
分类
按凸轮的形状分
盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮
8
按从动件的结构型式分
尖顶从动件
构造简单、易磨损、用于仪表机构
滚子从动件
磨损小，应用广
平底从动件
受力小、润滑好，用于高速传动
9
按从动件的运动方式分
※ 从动件在反转时依次占据的位置均是偏距圆的切线55
凸轮间歇机构原理
凸轮间歇机构原理
凸轮间歇机构是一种通过凸轮运动来控制机械装置的工作的机构。
其原理是利用凸轮的几何形状和运动来实现间歇动作。
其结构包括凸轮、摇杆、推杆、活导杆等部件。
凸轮通常呈圆柱体形状，并固定在轴上。
凸轮的中心轴线与某一特定的点称为基准点，通过凸轮的旋转运动，基准点与凸轮的接触点会随着凸轮的旋转而改变。
摇杆是凸轮间歇机构中的重要组成部分，其一端与推杆相连，另一端与凸轮接触。
摇杆的作用是将凸轮的旋转运动转化为推杆的线性运动。
推杆是连接摇杆和活导杆的部件，其运动由摇杆的运动决定。
当凸轮旋转时，通过摇杆和推杆的传动，使得活导杆执行特定的间歇动作。
活导杆则负责在凸轮和工作装置之间传递动力或执行具体的工作。
凸轮的运动使得活导杆在不同的时间间隔内执行不同的运动，从而实现间歇动作的控制。
通过调整凸轮的形状和摆动角度，可以使得凸轮间歇机构实现不同的运动规律和间歇动作。
凸轮间歇机构广泛应用于各种机械装置中，如自动化生产线、机床等领域，实现不同工序的协调和控制。
凸轮机构的作用
凸轮机构的作用凸轮机构是一种常见的机械传动装置，它主要由凸轮、摆杆、滑块等部件组成。
凸轮机构的作用是将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动，从而实现机械设备的运动控制和动力传递。
下面将从凸轮机构的原理、分类、应用等方面展开介绍。
一、凸轮机构的原理凸轮机构的原理是利用凸轮的不规则形状，使得凸轮在旋转时，摆杆或滑块的运动轨迹呈现出规律性的变化，从而实现机械设备的运动控制。
凸轮的形状可以根据需要进行设计，常见的凸轮形状有圆形、椭圆形、心形、三角形等。
不同形状的凸轮可以实现不同的运动轨迹，从而满足不同的机械设备的运动要求。
二、凸轮机构的分类根据凸轮的形状和运动方式，凸轮机构可以分为以下几类：1. 圆柱凸轮机构：凸轮为圆柱形，摆杆或滑块在圆柱面上运动，常用于机床、自动化生产线等设备中。
2. 椭圆凸轮机构：凸轮为椭圆形，摆杆或滑块在椭圆面上运动，常用于汽车发动机、船舶等设备中。
3. 心形凸轮机构：凸轮为心形，摆杆或滑块在心形面上运动，常用于煤矿机械、冶金设备等设备中。
4. 三角凸轮机构：凸轮为三角形，摆杆或滑块在三角形面上运动，常用于纺织机械、印刷机械等设备中。
三、凸轮机构的应用凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，主要用于实现机械设备的运动控制和动力传递。
以下是凸轮机构的一些应用：1. 机床：凸轮机构常用于机床中，用于控制刀具的进给、退刀、升降等运动。
2. 汽车发动机：汽车发动机中的凸轮机构用于控制气门的开关，从而实现汽车的正常运转。
3. 纺织机械：纺织机械中的凸轮机构用于控制纱线的张力、卷绕等运动。
4. 冶金设备：冶金设备中的凸轮机构用于控制钢水的倾倒、转移等运动。
总之，凸轮机构是一种重要的机械传动装置，它可以实现机械设备的运动控制和动力传递，广泛应用于各种机械设备中。
在实际应用中，需要根据具体的要求选择合适的凸轮形状和运动方式，从而实现最佳的运动效果。
机械设计基础习题含答案
机械设计基础习题含答案《机械设计基础课程》习题第1章机械设计基础概论1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？1-3 机械设计过程通常分为⼏个阶段？各阶段的主要内容是什么？1-4 常见的零件失效形式有哪些？1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？1-6 什么是磨损？分为哪些类型？1-7 什么是零件的⼯作能⼒？零件的计算准则是如何得出的？1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？1-9 指出下列材料牌号的含义及主要⽤途：Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310－570 、QT600－3。
第2章现代设计⽅法简介2-1 简述三维CAD系统的特点。
2-2 试写出优化设计数学模型的⼀般表达式并说明其含义。
2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。
2-4 优化设计的⼀般过程是什么？2-5 机械设计中常⽤的优化⽅法有哪些？2-6 常规设计⽅法与可靠性设计⽅法有何不同？2-7 常⽤的可靠性尺度有那些？2-8 简述有限元法的基本原理。
2-9 机械创新设计的特点是什么？2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。
第3章平⾯机构的组成和运动简图3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。
3-2 平⾯机构具有确定运动的条件是什么?3-3 运动副分为哪⼏类？它在机构中起何作⽤？3-4 计算⾃由度时需注意那些事项？3-5 机构运动简图有何⽤途？怎样绘制机构运动简图？3-6 绘制图⽰提升式⽔泵机构的运动简图，并计算机构的⾃由度。
3-7 试绘制图⽰缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的⾃由度。
3-8 试绘制图⽰冲床⼑架机构的运动简图，并计算机构的⾃由度。
3-9 试判断图a、b、c所⽰各构件系统是否为机构。
若是，判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。
3-10 计算图a、b、c、d、e、f所⽰各机构的⾃由度，如有复合铰链、局部⾃由度、或虚约束请指出。
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。
第4章凸轮机构及其设计
●搬运机器人 海尔机器人公司 搬运机器人 海尔机器人公司
●便携式机器人 哈尔滨工业大学
便携式机器人 哈尔滨工业大学
●机器人应用工程 一汽集团 沈阳自动化所 哈尔滨工业大学 一汽“红旗”轿车机器人焊接线 一汽集团 沈阳自动化所 哈尔滨工业大学
特种机器人简介
护士助手 美国TRC公司
约瑟夫.恩格尔伯格 Joseph Engelberger
-∞
4.2.2等加等减速运动规律
s
h
v
特点：有柔性冲击 柔性冲击：加速度有限值突变 引起的冲击。 应用：中速。
a
2
s
4.2.3余弦加速运动规律 (简谐运动规律) v
h
特点：有柔性冲击。
应用：中速。 a
s
4.2.4正弦加速运动规律 （摆线运动规律）
特点：无冲击。 v
h
应用：高速。
应用场合
传力不大的场合。
分类 ●按凸轮形状分： （1）盘形 （2）移动
（3）圆柱凸轮 端面
●按从动件的型式分 （1）尖顶从动件 （2）滚子从动件 （3）平底从动件
●按从动件的运动型式分
（1）直动从动件 （2）摆动从动件
4.2 从动件的常用运动规律
●凸轮机构的运动工作循环（重点）
s h
s s s
火星探测机器 日本
日本的仿人形机器人
●P2（本田公司） 身高1.80米，体重120公斤
P2 本田公司
●P3（本田公司，1977年 ） 身高160cm，体重130公斤
P3 本田公司
ASIMO 本田公司
“阿西莫” 正在与人交流 2005年12月15日
第3章凸轮机构与间歇运动机构
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平底从动件盘形凸轮轮廓的绘制过程
①把平底与导路的交点 A0看作尖顶从动件的 尖顶，按照尖顶从动件 凸轮轮廓的绘制方法， 求出理论轮廓上一系列 点A1、A2、A3、…； ②过这些点画平底的各 个位置A0B0、A1B1、 A2B2、A3B3、…； ③作这些平底的包络线， 便得到平底从动件凸轮 的轮廓曲线。
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33
3.4.2棘轮机构的应用
◆制动
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34
◆间歇送进
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35
◆超越、离合
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36
3.5间歇运动机构—槽轮机构
3.5.1棘轮机构的工作原理
典型槽轮机构的组成：由主动拨 盘、从动槽轮和机架等组成。 槽轮机构的工作原理：主动拨盘 连续转动，当主动拨盘的圆销A 未进入槽轮径向槽时，槽轮的内 凹锁住弧被构件1的外凸圆弧卡 住，静止不动；当主动拨盘的圆 销A进入槽轮径向槽时，槽轮受 圆销A驱动而转动。从而使槽轮 做间歇运动。
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4
图3-2 自动机床进刀机构
圆柱凸轮是一个具有曲 线轮廓或凹槽的构件， 被凸轮直接推动的构件 称为从动件（或称为推 杆）。凸轮通常作等速 转动，但也有作往复摆 动或者往复直线移动等 其他运动。从动件通过 凸轮的曲线轮廓与其以 高副接触从而获得预期 的运动，所以凸轮机构 是由凸轮、从动件和机 架三个基本构件组成的 高副机构。
max [ ]
[ ]
。
推程（工作行程）推荐的许用压力角为：
直动从动件 摆动从动件
[ ] 30
[ ] 35
0
~ 40
~ 45
0
0
0
回程（空回行程） [ ] 70 0 ~ 80 0
凸轮机构
2 从动件的常用运动规律
一、基础知识
设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律， 然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。 下面以尖顶直动从动件盘形凸轮机构为例，说明从动件的运 动规律与凸轮轮廓线之间的相互关系。
凸轮机构
1
凸轮机构的应用和类型
2
从动件的常用运动规律
1 凸轮机构的应用和类型
凸轮机构是机械中的一种常用机构，在自动化和半自动化机械 中应用非常广泛。
一、凸轮机构的组成 主要由： 凸轮、 从动件 机架 三个基本构件的组成。 凸轮机构是由具有曲线轮廓 或凹槽的构件，通过高副接触带 动从动件实现预期运动规律的一 种高副机构
1 凸轮机构的应用和类型
三、类型 2.按从动件的结构形式分 (2)滚子从动件 如图示。为了克服尖顶从动 件的缺点，在从动件的尖顶处安 装一个滚子，即成为滚子从动件。 滚子和凸轮轮廓之间为滚动 摩擦，耐磨损，可以承受较大载 荷，所以是从动件中最常用的一 种型式。 但滚子与转轴之间有间隙， 故不适用于高速的凸轮机构。
2 从动件的常用运动规律
一、基础知识 6.回程: 从动件尖顶以一定运动 规律回到起始位置，这个过 程称为回程。 7.回程运动角δh : 与回程对应的凸轮转角δh。
8.近休止角δs′:从动件在最近位置停留不动，凸轮转角δs′。
9.从动件位移线图:从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线。
2 从动件的常用运动规律
§3-3
凸轮机构的压力角
机械基础下册 第一篇 第三章 凸轮机构和间歇运动机构
◇ 尖顶从动件（图3-3） ◇ 滚子从动件（图3-1b) ◇ 平底从动件（图3-2）
Machinery Foundation
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
3.2 从动件常用的运动规律及其选择
Machinery Foundation
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
3.2 从动件常用的运动规律及其选择
Machinery Foundation
第一篇 机构及机械零件基础
第3章 凸轮机构和间歇性运动机构
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
目录
3.1 凸轮机构的应用和分类 3.2 从动件常用的运动规律及其选择 3.3 用作图法设计盘形凸轮的轮廓曲线 3.4 凸轮机构基本尺寸的确定 3.5 间歇运动机构
Machinery Foundation
3.2 从动件常用的运动规律及其选择
图3-5 凸轮与从动杆的运动关系
r min： 基圆半径
1 ：匀角速
h ：升距
t ：推程角
：远休止角 s
h ：回程角
' s
：近休止角
Machinery Foundation
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
3.2 从动件常用的运动规律及其选择
常用从动件运动规律
图3-9 反转法原理
Machinery Foundation
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
3.3用作图法设计盘形凸轮的轮廓曲线
（一）尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制 几何法步骤 第一步 选择适当的比例尺 ，取横坐标表示凸轮的转角，
纵坐标表示从动件的位移
第二步 按区间等分位移曲线横坐标值，确定从动件的相
优点
结构简单、紧凑，工作可靠