凸轮机构研究及发展趋势综述
机械原理9凸轮机构
复合型橡胶凸轮
未来凸轮机构中将逐步使用复 合型橡胶凸轮代替铸铁或钢凸 轮，以降低噪音、提高安卓性 等。
绿色环保
凸轮机构的绿色环保趋势也将 是未来重要的发展方向，主要 包括材料的生产过程及使用环 保等方面。
凸轮机构在汽车发动机中的应用
汽车发动机气门控制
凸轮机构通过传递卡盘、摇臂等 控制部分实现汽车发动机的运转 规律。
汽车变速器控制机构
凸轮机构也可用于汽车变速器的 运转，控制配合机构实现汽车的 变速和前进后退等功能。
汽车转向机构
前轮转向机构和汽车转向机构都 可以使用凸轮机构来实现控制驾 驶员操作，具有精度和可靠性等 优点。
特点
设计简单，使用广泛。凸轮在 运动过程中会带动其他机构的 工作。
应用
• 汽车发动机的进气门和 排气门传动机构。
• 纺织设备中控制织机各 部件升降、打开、闭合、 控制采纱、切纱等工作。
• 数控机床、切割等机械 设备中的传动与定位机 构。
双动凸轮机构
定义
双动凸轮机构主要由两个凸轮 和一对滑块组成，可以实现两 个互不相同的运动规律。
特点
控制运动精确、运动简单、且 适用于高速运动，长时间负载 等方面。
应用
• 工业设备中的精密机构、 机械手臂等，在精度要 求高的应用中广泛使用。
• 汽车发动机中控制滑门 和配油器的开关等。
• 用于复杂的机电一体化 的设计中，如机床、生 产线等方面。
凸轮轮廓的设计
确定轮廓确定参数
在凸轮轮廓设计中参数的确定 是很关键的，需要考虑一些因 素：凸轮的型号、运动学、力 学特性等方面，使得凸轮轮廓 达到最优的效果。
3 最重要的运动特点是
具有非规律的运动过程，同时常与制动件、相切滑块联合使用。
凸轮机构的总结范文
一、引言凸轮机构是一种常见的机械传动机构，广泛应用于各种机械设备中。
它主要由凸轮、从动件、机架等部分组成。
本文将对凸轮机构的工作原理、分类、设计方法以及应用领域进行总结。
二、工作原理凸轮机构的工作原理是利用凸轮的旋转运动，使从动件按照预定的轨迹运动。
当凸轮的轮廓与从动件的轮廓接触时，从动件受到凸轮的推动力，从而实现预期的运动。
三、分类1. 按照从动件的类型，凸轮机构可分为尖底从动件凸轮机构、平底从动件凸轮机构和滚子从动件凸轮机构。
2. 按照凸轮的形状，凸轮机构可分为圆柱凸轮、圆锥凸轮、圆弧凸轮和盘形凸轮。
3. 按照凸轮的旋转方向，凸轮机构可分为右旋凸轮和左旋凸轮。
四、设计方法1. 确定从动件的运动规律：根据实际需求，选择合适的从动件运动规律，如等速运动、等加速运动、等减速运动等。
2. 设计凸轮轮廓：根据从动件的运动规律和凸轮的形状，设计凸轮轮廓。
设计过程中，需要满足从动件的运动轨迹、运动速度和加速度等要求。
3. 选择合适的材料：根据凸轮的工作条件和受力情况，选择合适的材料，以保证凸轮机构的性能和寿命。
4. 进行强度校核：在凸轮机构的设计过程中，进行强度校核，确保凸轮机构在受力时不会发生破坏。
五、应用领域凸轮机构在工业生产、日常生活等领域有着广泛的应用，主要包括：1. 自动化设备：如机床、机器人、自动化生产线等。
2. 家用电器：如洗衣机、空调、电风扇等。
3. 交通工具：如汽车、摩托车、自行车等。
4. 农业机械：如收割机、拖拉机等。
六、总结凸轮机构作为一种常见的机械传动机构，具有结构简单、工作可靠、设计灵活等优点。
在今后的研究和应用中，应继续探索凸轮机构的新设计方法、新材料和新应用领域，以满足不断发展的工业生产和人民生活的需求。
2022年凸轮轴行业分析报告及未来五至十年行业发展报告
凸轮轴行业分析报告及未来五至十年行业发展报告目录序言 (4)一、凸轮轴行业（2022-2027）发展趋势预测 (4)(一)、凸轮轴行业当下面临的机会和挑战 (4)(二)、凸轮轴行业经营理念快速转变的意义 (5)(三)、整合凸轮轴行业的技术服务 (6)(四)、迅速转变凸轮轴企业的增长动力 (6)二、凸轮轴产业未来发展前景 (6)(一)、我国凸轮轴行业市场规模前景预测 (7)(二)、凸轮轴进入大规模推广应用阶 (7)(三)、中国凸轮轴行业的市场增长点 (7)(四)、细分凸轮轴产品将具有最大优势 (8)(五)、凸轮轴行业与互联网等行业融合发展机遇 (8)(六)、凸轮轴人才培养市场广阔，国际合作前景广阔 (9)(七)、凸轮轴行业发展需要突破创新瓶颈 (10)三、凸轮轴行业政策背景 (11)(一)、政策将会持续利好凸轮轴行业发展 (11)(二)、凸轮轴行业政策体系日趋完善 (11)(三)、凸轮轴行业一级市场火热,国内专利不断攀升 (12)(四)、宏观经济背景下凸轮轴行业的定位 (12)四、凸轮轴行业发展状况及市场分析 (13)(一)、中国凸轮轴市场行业驱动因素分析 (13)(二)、凸轮轴行业结构分析 (13)(三)、凸轮轴行业各因素（PEST）分析 (14)1、政策因素 (14)2、经济因素 (15)3、社会因素 (16)4、技术因素 (16)(四)、凸轮轴行业市场规模分析 (16)(五)、凸轮轴行业特征分析 (17)(六)、凸轮轴行业相关政策体系不健全 (17)五、凸轮轴行业财务状况分析 (18)(一)、凸轮轴行业近三年财务数据及指标分析 (18)(二)、现金流对凸轮轴业的影响 (20)六、关于“十四五”凸轮轴业发展战略规划的建议 (20)(一)、凸轮轴业“十四五”战略规划简介 (20)1、凸轮轴业的社会化 (21)2、大规模的凸轮轴业 (21)(二)、“十四五”期间凸轮轴业的市场应用方向 (21)(三)、十四五”期间凸轮轴业的发展重点 (22)七、凸轮轴业的外部环境及发展趋势分析 (23)(一)、国际政治经济发展对凸轮轴业的影响 (23)(二)、国内政治经济发展对凸轮轴业的影响 (23)(三)、国内突出经济问题对凸轮轴业的影响 (23)八、凸轮轴成功突围策略 (24)(一)、寻找凸轮轴行业准差异化消费者兴趣诉求点 (24)(二)、凸轮轴行业精准定位与无声消费教育 (24)(三)、从凸轮轴行业硬文广告传播到深度合作 (25)(四)、公益营销竞争激烈 (25)(五)、电子商务提升凸轮轴行业广告效果 (25)(六)、凸轮轴行业渠道以多种形式传播 (26)(七)、强调市场细分，深耕凸轮轴产业 (26)九、关于未来5-10年凸轮轴业发展机遇与挑战的建议 (27)(一)、2022-2027年凸轮轴业发展趋势展望 (27)(二)、2022-2027年凸轮轴业宏观政策指导的机遇 (27)(三)、2022-2027年凸轮轴业产业结构调整的机遇 (27)(四)、2022-2027年凸轮轴业面临的挑战与对策 (28)十、凸轮轴行业企业差异化突破战略 (29)(一)、凸轮轴行业产品差异化获取“商机” (29)(二)、凸轮轴行业市场分化赢得“商机” (29)(三)、以凸轮轴行业服务差异化“抓住”商机 (30)(四)、用凸轮轴行业客户差异化“抓住”商机 (30)(五)、以凸轮轴行业渠道差异化“争取”商机 (30)十一、未来凸轮轴企业发展的战略保障措施 (31)(一)、根据公司发展阶段及时调整组织结构 (31)(二)、加强人才培养和引进 (32)1、制定总体人才引进计划 (32)2、渠道人才引进 (33)3、内部员工竞聘 (33)(三)、加速信息化建设步伐 (33)序言依据编者的深度调查分析及专业预测,本次行业报告将从下面九个方面全方位对凸轮轴行业过去的发展情况进行详细的研究与分析,并将对凸轮轴行业进行专业的未来发展趋势预测,还将对凸轮轴行业前景进行展望及提出合理化的建议。
说出凸轮机构从动件常用运动规律
说出凸轮机构从动件常用运动规律1. 引言1.1 概述凸轮机构是一种常见的运动传动装置，通过凸轮和从动件的配合实现不同运动规律的转换。
凸轮机构被广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机、工业机械等领域。
了解凸轮机构从动件的常用运动规律对于理解其工作原理以及设计和优化具有重要意义。
本文将重点介绍凸轮机构从动件常用的三种运动规律，即正圆运动规律、椭圆运动规律和抛物线运动规律。
通过详细讲解每种运动规律的原理和特点，结合相关的应用案例，旨在帮助读者全面了解这些常见的凸轮机构从动件运动规律。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行阐述。
首先，在引言部分对凸轮机构进行了概述，并说明了文章内容和结构。
接下来，在第二部分中简要介绍了凸轮机构的定义与分类以及基本组成部分，同时列举了该装置在各个应用领域中的实际应用。
然后，在第三部分中简要描述了凸轮机构从动件常用的三种运动规律，即正圆运动规律、椭圆运动规律和抛物线运动规律。
在第四部分中，将分别对这些从动件的常用运动规律进行详细解析，并通过实际应用案例加深理解。
最后，在结论与展望部分总结文章的主要内容，并对未来凸轮机构研究方向进行展望。
1.3 目的本文旨在介绍凸轮机构从动件常用的运动规律，包括正圆、椭圆和抛物线三种类型。
通过阐述每一种运动规律的原理和特点，读者能够对凸轮机构从动件的工作原理有更深入的理解，并能够应用于具体的工程设计和优化中。
同时，通过引入实际案例，希望读者能够更好地理解这些运动规律在实际中的应用价值。
2. 凸轮机构简介:2.1 定义与分类:凸轮机构是一种常见的机械传动装置，由凸轮和从动件组成。
凸轮是一个具有非圆周运动的特殊零件，通过转动或移动凸轮使得从动件产生特定的运动规律。
根据凸轮曲线形状和运动规律的不同，凸轮机构可以分为三类主要类型：正圆轨迹型、椭圆轨迹型和抛物线轨迹型。
2.2 基本组成部分:典型的凸轮机构包括凸轮、滑块、连接杆、曲柄等组成部分。
其中，凸轮为核心部件，其曲线形状决定了从动件的运动规律。
凸轮机械原理ppt
凸轮、从动件和机架是凸轮机构的基本结构，其中凸轮是控制从动件运动的 关键元件。
凸轮机构的分类
根据凸轮和从动件的运动关系，凸轮机构可分为平面凸轮机构和空间凸轮机 构，以及摆动从动件凸轮机构和移动从动件凸轮机构。
凸轮机构的优化目标与方法
凸轮机构的优化目标
主要包括提高凸轮机构的传力性能、减小凸轮和从动件之间的接触应力、降低凸 轮机构的振动和噪声等方面。
凸轮机构的工作过程是凸轮转动时，从动件在凸轮轮 廓控制下沿着一定轨迹进行往复运动。
平面凸轮机构又可以分为尖顶从动件、滚子从动件和 平底从动件三种类型。
从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓形状和从动件的 Βιβλιοθήκη 构形式。凸轮机构的运动规律
凸轮机构的运动规律取决于凸轮的轮廓形状和从动件 的结构形式。
每种运动规律都有其特点和应用范围，可以根据实际 需要选择合适的运动规律。
解决方法
为了减小冲击，可以在配合部件之间加入阻尼材料，如橡胶 、聚氨酯等，以吸收冲击能量。同时，可以调整配合间隙的 大小，提高配合部件的刚度，以减小冲击。
凸轮机构的疲劳及解决方法
总结词
凸轮机构的疲劳是由于长期承受交变载荷 的作用，使得配合部件表面出现微裂纹并 逐渐扩展，最终导致配合部件破坏。
VS
解决方法
2023
凸轮机械原理
目录
• 凸轮机构概述 • 凸轮机构的工作原理 • 凸轮机构的类型及特点 • 凸轮机构的常见问题及解决策略 • 凸轮机构的设计及优化 • 凸轮机构的应用前景与发展趋势
01
凸轮机构概述
凸轮机构的定义与特点
凸轮机构的定义
凸轮机构是一种广泛应用于各种机械中的高副机构，它由凸 轮、从动件和机架三个基本构件组成，通过凸轮的轮廓控制 从动件的位移和运动规律。
凸轮轴的发展趋势
凸轮轴的发展趋势凸轮轴是汽车发动机配气机构中重要的零件，凸轮轴的结构设计与加工质量好坏，直接影响着发动机的性能。
近年来，因环境保护的需要，正在开发低油耗、低污染的发动机。
为了解决汽车尾气无污染排放问题，实现发动机的高转速、高输出功率，许多发动机采用多气门及配气相位、气门升程可变的结构，这就增加了气门弹簧的载荷。
同时，为了降低油耗及摩擦损耗，凸轮与摇臂间采用滚子结构，凸轮与滚子的接触面形成高压力区，这对凸轮轴运动的平稳性、动平衡、耐磨性能及抗扭强度提出了更高的要求。
另外，为了达到汽车轻型化、低成本的目的，在不影响各个零件性能要求的前提下，应该使零件尽可能简化加工、降低重量，材料使用也更趋合理。
凸轮轴的构造凸轮轴的主体是一根与气缸组长度相同的圆柱形棒体。
上面套有若干个凸轮，另一端与驱动轮相连接。
凸轮的侧面呈鸡蛋形。
其设计的目的在于保证气缸充分的进气和排气，尽可能在短时间内完成气门的开、闭动作。
另外考虑到发动机的耐久性和运转的平顺性，气门也不能因开闭动作中的减速过程产生过多过大的冲击，否则就会造成气门的严重磨损、噪声增加或者其它严重后果。
因此，凸轮和发动机的功率、扭矩输出以及运转的平顺性有很直接的关系。
一般来说，直列式发动机中，一个凸轮就对应一个气门。
V型发动机或水平对置式发动机则是每两个气门共享一个凸轮。
而转子发动机和无阀配气发动机由于其特殊的结构，并不需要凸轮。
为了实现轻量化，易于加工且低成本，以及发动机的高转速、高输出功率，发动机部件，尤其是凸轮轴的设计必须重新考虑，要求其结构紧凑、功能高度集中、重量轻，能承受更高的接触压力。
在目前的凸轮轴应用中，已经将缸盖润滑系统集中于中空式凸轮轴，将实现缸内直喷的燃油泵驱动组件在凸轮轴上实现，将VVT(可变正时气门)在凸轮轴尾端使用。
在配气机构中，对凸轮轴各个部位的性能要求是不同的。
对于凸轮和燃油泵驱动轮，要求耐磨损、耐胶着、耐点蚀；对于轴颈要求滑动性能好；对于轴则要求刚性、弯曲、扭转性能好。
弧面分度凸轮机构的研究综述
摘 要 ： 绍 了弧 面分度 凸轮 机构 的 工作原 理 与发展 历程 ， 介 并从 几何 学 与运 动 学 、 力学 、பைடு நூலகம்动 制造 、 测及 误 差等 方面对 弧 面分 度 的研 究进行 了 检
详 细阐述 ， 对该机 构 的研 究方 向与 重点 进行 了分析 与展 望 。
Ａｂｓｒ ｔ ｔａｃ ：Ｗ ｏ ｋｎ ｒｎ ｉｌ ｎ ｅ ｅｏ ｒ ｉｇ ｐ ｉ ｃｐｅ ａ ｄ ｄ ｖ ｌｐｍｅ ｔ ｒｃ ｓ ｆＲｏｌｒ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｌｅ Ｇｅ ｒ Ｃａ Ｍｅ ｈ ｎｓ ａ Ｃ ｉ ｔｏ ｕ ｅ Ｔｈ ｔ ｄ ｆｇ ｏ ｔｙ ａ ｄ ｋ Ｂ ｍａ ｃ ． ａ ｍ ｃ ａ ｉｍ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｒ ｅ ｓｕ ｙ ｏ ｅ ｍｅｒ ｎ ｉ ｅ ｆ ｓ ｉ
．
ｄ ｎ ｍｉｓ ｙ ａ ｃ ，ｍａ ｆ ｃｕ ｅ ｔ ｓｉ ｎ ｒｏ ｎ ｅ ｒ ｘ ｌｉｅ ａ ｈｅｓ ｍｅｔｍｅ ｈ ｎ ｔｔ ｉｎ ｒｓ ａ ｃ ｉｅ ｔ ｎ ａ ｄ ｆｃ ｓａｅ ａ ａｙ ｅ ｎ ｒｓ ｅ ｔｄ ｎｕａ ｔｒ ， ｅ ｔ ａ ｄ ｅｒ ｒｉｄ ｘ ａｃｅ ｐａｎ ｄ， ｔｔ ａ ｉ ，ｔｅ ｉｓｉ ｏ ｅｅ ｒｈ ｄ ｒｃｉ ｎ ｏ ｕ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｐ ｏ ｐ ｃｅ ｎｇ ｕｔ ｏ
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ６ ４ ｌ （０ ０）３ ０ ８ 一 ｌ １０ — ３ １２ １ ０ — ０ ２ Ｏ
具 转 角 误差 等都 会 引起 凸 轮 的 廓 面 形状 误差 ， 而 造 成 装 配 过 程 中 从 当前 ， 械 产 品正 沿着 两 个 方 向 发展 ： 是 大 型 化 、 机 ～ 自动 化 、 精 的啮合 间隙或干涉 ， 响高速运动情况下 的动态性 能 ， 影 降低从 动盘 密化、 高速 化和 成 套 化 ， 是小 型化 、 功 能 、 构 简 单 、 用 可 靠 和 的 分 度 与 定位 精 度 。 因此 ， 究 弧 面 凸 轮 制 造 误 差 或 加 工 精 度 的 影 二 多 结 使 研 成 本低 廉 。 在 此 发 展 进 程 中 ， 种 各 样 的 自动 机 械 占 有令 人 瞩 目的 响 因素 ， 索 有 效 的测 量 手 段 ， 保 证 弧 面 分 度 凸轮 机 构 的质 量 关 各 探 是 重 要地 位 。 键 ： 用 矢 量 法 分 析 弧 面 凸 轮廓 面 的原 始 加 工 误 差 及 其 对 弧 面 分 度 采 随着微 电子技术的发展 ， 微机控制 的自动机械也有 了较快 的发 凸轮机构从动件 运动规律 的影响 ： 三坐标测量机是复杂 曲面精确测 展 。 而 由于 它 受 运行 速度 、 靠 性 与价 格 等 因素 的 限制 ， 较 长 时 量的有效手段 ， 然 可 在 也是实现弧面 凸轮精确测量的主要工具。目前 ， 我国 期 内仍 然 不 可 能 大 量 取 代 采 用 凸 轮 及其 组 合 机 构 的 自动 机 械 。 凸 已经 有 了弧 面 凸 轮 的 系列 产 品 ， 立 完 善合 理 的精 度 指 标 体 系 已刻 以 建 轮 机构 为核 心 ， 已发展 出成 千 上 万 种 高 效 、 型 、 易 、 密 、 廉 的 不容缓。如 果能够 实现弧面 凸轮的制造 过程 中的在线检测 ， 小 简 精 价 并规定 自动机 械 ， 布 各行 各业 。 遍 凸轮 轮 廓 曲面 的应 检 验 项 目，将 可 以 大 大 提 高 弧 面 凸轮 的 加 工 质 弧 面 分 度 凸 轮 机 构 又 称 为 蜗 形 分 度 凸 轮机 构 或 滚 子 齿 形 分度 量 。 ５ 研 究 展 望 凸 轮 机 构 ， 机 构 由弧 面 分 度齿 轮 、 动 转 盘 以及 在 从 动 转 盘 径 向 该 从 均 部 的 滚 子组 成 。基 于 大 量 的 文 献检 索 ， 几何 学 、 力 学 、 构 设 从 动 结 与 传 统 的 间 隙 分 度 机 构 相 比 ，弧 面 分度 凸 轮 机 构 在 动 力 学 性 计 、制造与检 测等方面对我 国 目前该 领域 的研究进行 了全面 的综 能 、 载 能 力 、 度 精 度 以 及 分 度 的速 度 方面 均 有 不 可 比 拟 的 优 越 承 分 述 ， 对 其 未 来 的 发 展 进 行简 明 的 分析 。 并 性， 已广 泛运 用 与 烟 草 机 械 、 装 机 械 、 工 中 心 的换 刀机 械 手 等 自 包 加 １ 几何 学与 运 动 学 研 究 动 机 械 中 ， 誉 为 是 最理 想 的 间 隙传 动 机 构 ， 有 广泛 的市 场 前 景 。 被 具 弧面 凸轮 的轮 廓 曲面 为 不 可展 的 空 间 曲 面 ， 实 现 凸 轮 的设 计 从 目前弧面凸轮的研究和发展分析 ， 要 关于弧面 凸轮未来 的研究重点 与 制 造 ， 先 必 须 对 该 机 构 的啮 合 原 理 进 行 分 析 ， 出 凸 轮 的 轮廓 与 方 向可 能 分 为 如 下 几个 方面 ： 首 求 曲面 方 程 。 国对 弧 面 分 度 凸 轮机 构 的研 究 也 是 从 弧 面 凸轮 的 几何 我 （ ） 弧 面 分 度 凸轮 机 构 的 啮 合 原 理 和 结 构 的 设 计 方面 ， 要 １在 主 学 与 运 动学 研 究 开 始 的。 过 对 弧面 分度 凸轮 机 构 的几 何 学 与 运动 是 针 对 现 有 弧 面 凸 轮 在 实 际应 用 中存 在 的缺 陷 ， 通 结合 其 它理 论 以相 学 的深 入 研 究 ， 弧面 凸 轮 的 设 计 、 造 及 其 动 力学 研 究 提 供 了 坚 对 成 熟 的传 动 机 构 ， 涡 轮 蜗 杆 传 动 、 轮 传 动 、 珠 丝 杠 传 动 等 ， 为 制 如 齿 滚 实 的理 论基 础 。 对 弧 面 凸轮 在 原理 上和 结 构 上 进 行 改 进 。 点 啮 合 弧 面 分 度 凸 轮机 如 ２ 结构 设计 与研 究 构 、 球 面 包 络 蜗 杆 分度 凸轮 机 构 以 及 平 面 包 络 蜗 杆 分 度 凸轮 机 构 就 （ 在 传 统的弧面 分度 凸轮机构是种典型 的线接触啮合传动 ， 由于在 等 ， 是 在 这样 思 维 方式 下 构 想 出 来 的 。 ２） 弧面 分 度 凸轮 机 构动 弧 高 接 触 线 上 各 点 的相 对 速 度 不 同 ， 而造 成 弧 面 凸 轮 的 工作 曲 面 磨 损 力 学研 究 方 向 ， 面 分 度 凸 轮机 构 主 要 是 运 用 于 高 速 、 精 度 的 分 从 不 均 匀 。 且 ， 面 凸 轮工 作 曲面 形 态 复 杂 ， 而 给 生 产 加 工 带 来 了 度 与传 动 场 合 ， 力学 性 能 的好 坏 将 是 弧 面 凸 轮 设计 与 制 造质 量 的 并 弧 从 动 极 大 的 困难 。 为 了克 服 这 些 缺 点 ， 内 外 学 者在 弧 面 分度 凸 轮 机 构 主要 评 价 指 标 之 一 。 关弧 面 凸轮 的 动 力 学研 究一 直 是 该 领 域 的 一 国 有 也 的机 构 设 计 方 面做 了 大量 的研 究 工 作 ， 也提 出 了很 多有 益 的设 想 。 个 难题 ， 将 是该 领 域 的重 要 研 究 方 向。 ３ 弧 面 分 度 凸 轮 机构 的 制 造 结语 ： 随着计算机辅助设计， 计算机辅助制造（ Ａ ／Ａ 技术的 Ｃ ＤＣ Ｍ） 弧 面 分 度 凸 轮机 构 主 要 用 于 各种 需 要 高 速 传 动 和 分 度 的 自动 日益 普 及 ， 新材 料与 热 处 理 新工 艺 的发 展 ， 凸轮 的设 计 与 制造 已变 得 凸轮的使用寿命大幅度延长 ， 制造成本不断下 降。 机械 中， 对弧面 凸轮的加工精度 、 表面质量和 耐磨性具有很 高的要 十分方便而精确 ，
凸轮机构CAD_CAM研究的回顾与展望
文章编号:1004-2539(2008)06-0119-03凸轮机构C AD/CA M研究的回顾与展望(天津职业大学机电工程与自动化学院,天津300402)王程(南京工业职业技术学院机械系,江苏南京210046)贺炜摘要介绍了凸轮轮廓设计、凸轮机构C AD/CA M及其网络化的最新研究进展,评述近期发表的文献。
最后在分析国内外电子凸轮研究现状的基础上,对电子凸轮系统的优点及应用前景进行了展望。
关键词凸轮机构C AD/C AM网络化电子凸轮引言凸轮机构作为一种主要的驱动和控制机构,它广泛用于轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、内燃机等各种自动机械中。
凸轮机构之所以能在各种自动机械中获得广泛的应用,是因为它兼有传动、导引及控制机构的各种功能。
当凸轮机构用于传动机构时,可以产生复杂的运动规律,包括变速范围较大的非等速运动,以及暂时停留或各种步进运动;凸轮机构也适宜于用作导引机构,使工作部件产生复杂的轨迹或平面运动;当凸轮机构用作控制机构时,可以控制执行机构的自动工作循环。
1凸轮轮廓设计根据各种从动件系统设计出能实现预定运动规律的凸轮轮廓参数,是凸轮机构运动学分析比较困难的一个课题。
为了更便于用计算机求解及便于编制通用程序,并且适用于各种形状的凸轮及从动件,许多学者致力于探索通用性较强的凸轮轮廓参数计算方法。
文献[1]利用回转变换张量作为数学工具,推导出了常用空间凸轮机构凸轮轮廓曲面参数及曲率分析的通用计算公式;运用平面曲线啮合原理,导出了适用于各类平面凸轮机构的凸轮轮廓参数通用计算公式,极大地方便了通用设计软件的编制。
文献[2]提出了一种能够适合于平面、空间各类凸轮机构轮廓设计和几何分析的统一数学模型,揭示了各类凸轮机构之间的内在联系。
对于不同种类的凸轮机构,只要选择好初参数,都可以归纳为统一的数学模型进行处理。
文中还讨论了一些典型凸轮机构的初参数。
文献[3]应用瞬时螺旋运动理论用作摆动滚子从动件凸轮机构的综合,以得到平面与空间凸轮的统一表达形式。
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凸轮机构研究及发展趋势综述-机械制造论文
凸轮机构研究及发展趋势综述
程亚民唐飞龙王志刚杨洋
（西华大学机械工程学院，四川成都610039）
摘要：主要对凸轮机构的运动规律和轮廓设计作论述。
首先对凸轮机构的运动规律和轮廓设计研究进行了介绍，论述其在国内外的发展概况，同时指出凸轮机构在目前应用过程中存在的问题，并提出了相应的解决方案，最后对凸轮机构的发展趋势作了概述。
关键词：凸轮机构；运动规律；轮廓设计
0引言
凸轮机构由凸轮、从动件及机架组成，通过直接接触将预定的运动传给从动件。
凸轮机构不仅结构简单、工作可靠，而且能够实现多种复杂的运动规律和轨迹，在各种机械中得到了广泛的运用，如轻工业机械、纺织机械、包装机械、印染机械、内燃机械等。
凸轮机构之所以能在各种自动机械中获得广泛应用，还因为它兼有导引及控制机构的各种功能。
虽然现在的计算机技术水平很高，但凸轮机构理论和设计方法仍然是许多数学家、工程技术人员和自然科学家研究的热点。
凸
轮研究主要包括以下内容：一是凸轮机构的运动规律，二是凸轮机构的轮廓设计。
经过多年研究，凸轮机构的运动规律主要有多项式运动、三角函数运动［1］，凸轮轮廓设计主要有平面凸轮机构、空间凸轮机构，确定轮廓的方法有瞬心法、包络法、共轭曲面法、等距曲面法［2］、反求法。
1凸轮研究历史概述
在最近的研究中一些学者还提出了其他类型的机构，如球面分度凸轮机构、内啮合式平行分度凸轮机构和弧面球包络分度机构等，在过去的几十年里凸轮研究工作者对凸轮轮廓设计及凸轮运动规律的研究不仅取得了显著的成就，还拓宽了凸轮的研究领域和方向。
（1）对从动件弹性的凸轮机构动力学进行了比较深入的研究，并分析了多种凸轮曲线对机构动力学性能的影响，同时也涉及了有关间隙的运动学、动力学、谐分析、谐综合、振动方面的研究。
（2）经过多年积累，凸轮研究已在振动、噪声、磨损等方面取得了一定的成绩。
在20世纪，一些研究人员就将数值仿真方法用于研究凸轮从动件磨损，效果良好。
在过去的100年里，凸轮机构的发展决定着新的制造工艺的发展。
早在20世
纪30年代，F.D.Furman就写了一本专门介绍凸轮设计的著作，当时的研究工作主要集中在低速凸轮，且主要分析运动规律；到40年代，就开始有人对凸轮的振动进行研究，并从经验设计发展到有理论根据的运动学和动力学分析，40年代末，J.A.Hrones就注意到从动件的刚度对凸轮运动动力学的影响；50年代，又有不少学者运用各种仪器对高速凸轮的动力学影响进行了研究，如高速摄影机、加速度分析仪，Tear对多项式运动规律进行了详细的研究，T.Weber等人又提出了傅氏运动规律［3］。
日本在凸轮设计方面寻求凸轮的精确解和凸轮的运动曲线多样化，他们还加强了凸轮动力学和振动方面的研究，提高了凸轮的速度，发展了高速凸轮。
2凸轮机构应用和研究存在的问题及解决方案
2.1凸轮机构在结构性能分析中存在的问题和解决方案
凸轮机构分析方法很多，传统分析方法都需要进行复杂的计算，工作量很大，分析结果也很难进行详细的描述。
计算机的出现给凸轮机构的分析带来了新方法。
国外对凸轮机构性能分析的研究已取得了一些成果，研发了具有凸轮机构分析功能的软件，这些软件功能强大，但成本高、计算繁琐、可视化没有针对性。
国内也在研发凸轮机构分析软件，但与国外研究相比仍有很大差距，能够自动进
行计算机建模，并具有动画等可视化显示功能的软件很少。
解决这些问题，对于研发一套成本低、操作简单的凸轮机构通用分析软件十分重要。
要实现计算机的自动建模，首先要解决凸轮机构的构成形式及参数描述问题，为计算机提供用户机构分析所需的信息。
通过人机交互构建分析模型的方法具有以下优点：（1）实现分析软件的通用性；（2）能够进行快速准确的分析，形象直观，操作简单；（3）当参数改变时，只需要在计算机界面上简单操作，就可以修改模型，从而达到缩短设计周期的目标。
在国内外凸轮机构研究成果的基础上，利用人机交互方式实现对凸轮机构构成的描述，在此基础上实现机构的计算机自动建模。
根据分析机构的元素组成顺序，计算机可自动调用相应的子模块，完成机构的分析计算。
该软件具有使用方便、计算精度高、可视化效果好和后期处理功能强的优点。
2.2凸轮机构在再现轨迹优化设计中存在的问题和解决方案
优化设计方法是机构设计中应用最为广泛的一种方法，凸轮机构轨迹再现的设计方法已不再局限于几何法和实验法。
但目前再现凸轮机构轨迹的优化设计中，通常是站在机构设计的角度思考问题，注重结构误差对机构输出偏差的影响，却忽略了制造过程中加工误差产生的影响。
因此，这种设计往往在理论上可行，但
由于加工误差的存在会使机构输出偏差增大，导致这种在理论上可行的设计反而在实际应用中变得不可行。
因此，由于加工过程中的误差产生的输出偏差应当在设计时就考虑进去。
用相同的方法加工一批构件，受公差的影响，几何尺寸呈正态分布，是随机变量而不是常量，而机构输出偏差是几何尺寸及其分散度的函数，也是随机变量。
如何将随机变量引入一般优化设计的变量中，使之更好地反映事物的概率，需要将以概率统计方法为基础的可靠性设计与一般的优化设计方法相结合，使机构再现轨迹的优化设计具有可靠性。
机构尺寸公差对凸轮机构再现轨迹优化设计的影响，需从设计和制造的角度进行考虑。
随机变量设置为有统计特征的设计变量，采用可靠的设计原理，建立优化设计模型，较好地反映客观实际，在给定设计精度的前提下将最大公差作为目标函数，这样不仅可以降低制造成本，而且适用于因制造公差及铰链磨损致使构件长度的微小变化对输出精度产生较大影响的工作场合。
可见，目标函数的选择是优化工作中的关键［4］。
2.3凸轮机构在运动性能分析方面存在的问题
（1）凸轮机构的运动综合较为复杂，只能近似地实现给定的运动规律与轨迹；（2）由于凸轮机构运动链通常较长，再加上各运动副元素之间表面的磨损，因
而会产生较大的运动误差累计。
3凸轮机构未来的发展趋势
回顾过去，展望未来，凸轮机构的应用研究将向多学科之间相互融合和渗透方向发展。
对凸轮机构分析与综合应从不同的角度、采用不同的方法去研究。
在对凸轮机构进行性能分析并揭示其特征本质的基础上，寻求机构尺寸综合的新理论和新方法，以便能快捷、简便地完成机构分析特别是机构综合的任务。
我们要把计算机存储量大、图形显示、数据处理、快速计算等功能，应用到凸轮机构分析与综合的理论、概念、知识、方法中，充分发挥其分析判断与逻辑推理等作用，以推动机构分析与综合在工程实际中的应用及将现代化、可视化软件系统应用到产品创新设计中。
未来凸轮机构研究的对象将会是由机构、控制系统和原动机结合而成的整个机构系统，通过对整个机构系统的研究，揭示其运动学、动力学特征及其对动力分配的影响，从而改进机构的性能和创造出具有新用途的机构，将是未来凸轮机构发展的趋势。
4结语
凸轮机构的研究，要顺应时代的发展，充分应用先进的科学技术，将不同的学科融合到一起，最大限度地满足人们的要求，使凸轮机构在机构学中能得到充分的发展和应用，并对其不断进行优化，使其在以后的科研领域中有更为广阔的发展前景。
［参考文献］
［1］孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理［M］.7版.北京：高等教育出版社，2006.
［2］张玉华，辛重镐.设计平面凸轮轮廓的新方法［J］.机械工程学报，2004，40（1）：3337.
［3］莫亚梅.凸轮机构研究的现状及发展趋势［J］.南通工学院学报，1999，15（1）：2125.
［4］卢险峰.优化设计导引［M］.北京：化学工业出版社，2010.
收稿日期：20150602
作者简介：程亚民（1990—），男，河南太康人，在读硕士研究生，研究方向：机械电子工程。