圆柱凸轮分度机构的设计计算及运动仿真
凸轮机构的设计和计算
凸轮机构的设计和计算凸轮机构是机械传动中常用的一种机构，它可以将旋转运动转化为直线或者非圆轨迹运动。
在机械设计中，凸轮机构的设计和计算是一个重要的环节，下面将从凸轮的选择、轮廓线的设计、凸轮刚度的计算以及凸轮与连接杆的配合等方面进行详细探讨。
一、凸轮的选择凸轮的选择主要考虑两个因素，一是工作台速度要求，二是工作台运动规律要求。
根据工作台速度要求，可以确定凸轮直径或转速，并结合工作台的惯性力矩计算，选取合适的凸轮惯量。
根据工作台运动规律要求，可以确定凸轮的轮廓线类型，如简单凸轮、非圆滚子凸轮等。
二、凸轮轮廓线的设计凸轮的轮廓线设计可以按照几何法或图形法进行。
几何法常用于简单凸轮的设计，通过几何学原理计算得到凸轮的轮廓线。
图形法常用于复杂凸轮的设计，通过图形法绘制凸轮的轮廓线。
对于简单凸轮的设计，可以先确定凸轮的中心轴线，然后根据工作台的运动规律要求，计算得到凸轮相对于中心轴的偏置量。
根据几何关系，可以发现工作台特定点的运动与该点到凸轮中心轴的距离成正比关系，因此可以画出凸轮轮廓线。
对于复杂凸轮的设计，可以根据工作台的运动规律要求，通过图形法绘制凸轮的轮廓线。
首先，在平面上绘制凸轮的中心轴线和工作台的运动轨迹，然后根据几何关系，绘制工作台各点与凸轮中心轴的距离曲线，最后得到凸轮的轮廓线。
三、凸轮刚度的计算凸轮机构在工作过程中会受到惯性力矩的作用，因此需要进行凸轮刚度的计算。
凸轮刚度可以通过应力分析的方法进行计算，可以分为弹性刚度和塑性刚度。
弹性刚度计算可以根据凸轮的材料及几何尺寸进行，通过几何学和材料力学的知识，可以得到凸轮的弹性变形及应力分布。
而塑性刚度计算则需要根据凸轮的材料本构关系及极限变形条件，通过材料损伤理论及极限分析法进行计算。
四、凸轮与连接杆的配合凸轮与连接杆的配合是凸轮机构中的关键问题。
凸轮与连接杆之间要保持一定的配合间隙，以确保运动的精度。
配合间隙的大小应根据凸轮的制造及组装精度、工作台的运动精度要求等因素进行综合考虑。
基于Creo的凸轮机构三维参数化设计及运动仿真
基于Creo的凸轮机构三维参数化设计及运动仿真刘鹏冯立艳李静卢家宣蔡保杰冷腾飞苗伟晨（华北理工大学以升创新基地河北·唐山063210）摘要本文主要介绍用Creo对凸轮机构进行参数化设计并以圆柱槽状凸轮机构为例进行运动仿真，再通过C#软件完成人机交互，即操作人只需在程序界面输入槽状凸轮相应参数即可完成凸轮的三维建模，从而绘制出相应的位移、速度、加速度曲线进入仿真和分析环节。
这样即缩短了凸轮的设计周期提高了设计质量，并且解决了凸轮教学课程存在的设备成本高、设备数量少、实验时间和空间受限等难题。
关键词凸轮Creo参数化仿真中图分类号：TP391.9文献标识码：A1基于Creo软件下的凸轮三维建模1.1Creo环境下槽状凸轮机构三维参数化造型基本思路（1）参数化过程需准备可变参数包括行程、推程角、远休角、回程角、近休角、外径、壁厚、基底高度、凸轮高度、槽深、槽宽，以上变量成为参数组。
（2）通过根据凸轮不同运动规律编写推程、远休止、回程、近休止段凸轮轮廓线方程，本例应用的凸轮推程回程为正弦加速度运动规律。
（3）分段绘制出理论轮廓曲线，将各段曲线首尾相连封闭，即为完整的凸轮理论廓线。
（4）生成凸轮实体；加入参变量，实现参数化。
1.2三维建模具体步骤Creo是如今今应用最广的三维绘图软件之一，主要用于参数化实体设计，它所提供的功能包括实体设计、曲面设计、零件装配、建立工程图、模具设计、、电路设计、装配管件设计、加工制造和逆向工程等。
其系统特性主要包含单一数据库、全参数化、全相关、基于特征的实体建模等，不仅能实现零件的参数化设计，也可以方便地建立各零部件的通用件库和标准件库，从而提高设计的效率和质量。
1.2.1槽状凸轮机构的三位参数化建模自行设定初步参数组，注意推程角、远休角、回程角、近休角之和为360，（2）运行creo软件，新建零件，进入界面。
（3）选择【工具：程序】，出现菜单管理器，选择编辑设计，出现记事本，在IN PUT和END PUT语句中间输入语句，然后存盘，确认将所做的修改体现到模型中，最后在菜单管理器中输入设定的初步参数值。
Solid Edge中圆柱凸轮机构的建模与运动仿真
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圆柱凸轮机构的参数化造型和运动仿真
（$） 执行变截面扫描命令， 以图 # 中所建里的 直线为轨迹曲线， 绘制如图 % 所示截面， 输入关系式 &’# ( )*+,-.+/0 （ 1 -.+/021 ， 3.+4/+. /25 ） 。生成曲面， 如图 6 所示。 !# !" 运动仿真 （2 ） 定义伺服电机 &).*A2 ， 连接轴选择圆柱凸轮 销钉连接， 设置其位移为 E+8/ 的方式， 其中 F 为 5， G 为 !65 。 " "
［ ’］ 。机构运动分析模 能的动态设计仿真软件系统
图 ’" 凸轮造型
图 $" 升程控制基准曲线
!# !" 建立圆柱凸轮特征 首先建立一个圆形拉伸基本特征。 （’） （$ ） 在距离圆柱底面 ’% MM 处建立一个基准面 特征， 在此基准面内绘制一个沿圆柱圆周边界的基 准曲线。 采用 N0L/:C 菜单下 Q7CTM 中的 D:7E2 命令 （+ ） 建立如图 $ 所示的基准图形 D:7E2’ 。 （? ） 执行变截面扫描命令， 以 （$） 中建立的基准 曲线为轨迹曲线， 绘制如图 + 所示的截面， 将尺寸 L8& 由 （+） 中建立的 D:7E2’ 为截面控制曲线， 输入 关系式 L8& U /V745:7E2 （ “ 5:7E2’ ” ， ’% W C:7IE7: ） 。选择 实体切割， 切除图 ’ 所示形状。 （&） 建立一个分析特征 70746L.L’ ， 用于测量圆柱 的圆周长度。 !# $" 建立平面凸轮曲面特征 （’） 建立一条基准直线， 使其长度等于圆柱凸 轮圆周长度， 如图 ? 所示。关系式为 8’# U 4/05C2： XNQYP=PZ[,N,’
凸轮机构廓线精确设计与运动仿真
凸轮机构廓线精确设计与运动仿真凸轮机构是一种广泛应用于机械领域的机械传动结构，它将圆周运动转化为直线运动或者非圆周运动，实现了复杂的工程问题。
在凸轮机构的设计过程中，廓线精确设计与运动仿真是非常重要的步骤，下面将对这两个方面进行详细介绍。
凸轮机构的廓线精确设计是指根据可行性分析、动力学分析、结构强度分析等多方面的因素，综合设计出符合机械系统要求的凸轮机构结构。
具体来说，主要有如下几个步骤：第一步，确定机械系统要求，包括传动功率、转速、加速度、负载、耐久性等因素。
第二步，进行可行性分析，包括选择凸轮的形状、尺寸、角度等条件，以确保凸轮满足运动要求。
同时，考虑到凸轮的加工难度、成本等因素，也需要进行制造工艺可行性分析。
第三步，进行动力学分析，包括利用运动学公式计算凸轮与从动件的相对位置、速度、加速度等参数，确定凸轮运动过程中从动件的运动特性。
第四步，进行结构强度分析，包括利用有限元分析等工具对凸轮、从动件等部件进行应力分析，确保结构在工作过程中的强度和稳定性。
第五步，进行凸轮机构整体设计，包括选用凸轮轴、从动轴、摩擦轮、压力轮、传动带等部件，确定凸轮轴、从动轴的轴承结构、固定方式等。
以上五个步骤的精确设计，可以确保凸轮机构在机械领域能够稳定可靠地工作，满足机械系统要求，实现有效的运动传递。
同时，为了更直观地了解凸轮机构的运动特性，还需要进行运动仿真。
凸轮机构的运动仿真，主要是对凸轮轮廓、从动件运动轨迹、运动速度、加速度等参数进行模拟和分析。
在进行运动仿真时，需要用到相应的仿真软件，如ADAMS，SIEMENS NX等。
具体来说，主要有如下几个步骤：第一步，通过CAD软件，绘制凸轮轮廓图，并将图形导入仿真软件中。
第二步，模拟凸轮的运动过程，将凸轮的运动参数输入到仿真软件中，包括凸轮角速度、位移、角度等。
第三步，设定从动件的初始位置及在凸轮运动过程中的运动方式，并进行仿真计算。
第四步，观察仿真结果，分析凸轮机构的稳定性、精度、寿命等参数，进行运动特性分析。
凸轮机构的虚拟设计与运动仿真
凸轮机构的虚拟设计与运动仿真
首先，在进行凸轮机构的虚拟设计和运动仿真之前，需要对机构的物
理特性以及设计要求进行分析和确认。
这包括凸轮轴的几何形状、凸轮与
被控件的运动规律和传动比等。
接下来，可以使用CAD软件绘制凸轮轴和被控件的几何形状。
在绘制
凸轮轴时，可以使用CAD软件提供的几何图形工具创建具有不同形状的凸
轮剖面。
在绘制被控件时，可以创建其对应的几何模型，并与凸轮轴进行
连接。
完成几何模型的绘制后，可以使用CAD软件中的运动仿真工具来模拟
凸轮机构的运动。
首先，可以为凸轮轴设置一个恒定速度的输入条件。
然后，可以通过设置凸轮轴与被控件之间的运动关系（例如凸轮与被控件的
接触点位置）来实现凸轮机构的运动仿真。
在进行运动仿真时，可以观察凸轮机构的各个部分的运动情况，并分
析其运动特性，以评估机构的性能。
例如，可以观察被控件的运动轨迹和
速度曲线，以确定被控件是否能够按照要求进行精确的运动。
如果发现机
构存在问题，可以通过调整凸轮轴的几何形状或修改运动关系来进行优化。
除了CAD软件，还可以使用专业的凸轮机构仿真软件来进行虚拟设计
和运动仿真。
这些软件通常具有更强大的仿真功能，可以提供更准确的分
析和评估结果。
通过使用这些软件，可以更好地理解和优化凸轮机构的运
动特性，并减少实际试验的次数和费用。
总之，凸轮机构的虚拟设计与运动仿真可以通过CAD软件或专业仿真
软件来实现。
通过这种方法，可以在设计早期阶段对机构进行分析和优化，从而减少实验和测试的时间和成本，提高设计效率。
用proe做机构仿真 ---凸轮机构
用proe做机构仿真---凸轮机构使用proe做一个凸轮机构本文介绍用proe做机构的方法。
做一个最简单的凸轮机构需要三个实体(如图一）。
凸轮cam、滑块block，承载板base。
如果不想画这三个part，可下载。
开始制作：1、设置工作目录。
2、新建一个asm组合件。
3、安装基板base:Component-Assemble-从弹出的对话框中选择base.prt-open,从图二所示的装配面板中选择-选OK。
即完成第一个另件base的装配。
4、安装凸轮：Component-Assemble-从弹出的对话框中选择cam.prt-open,从图二所示的装配面板中点选Connections出现连接面板（图三）。
（图三）5、接上一步做销钉Pin连接：从绘图区点选凸轮上的圆柱体的圆柱面、接着点选base上10mm孔的圆柱机，紧接着分别点选凸轮与基板的两个接触平面，在连接面板输入值为0。
应该象下图这个样子后先OK完成销钉的连接。
好了，到这一步我们终于做完了第一个机构了。
事实上用这两个part就可做动画了。
下面先试一下一个关键帧动画。
proe提供两种方式做动画，一个是纯动画，好象Flash那样使用关键帧。
另一种是使用驱动方法，下面先介绍一下纯动画的制作方法。
我们要做的事情是使这个凸轮转动。
a、从菜单上选Applications，从下拉菜单中选择Animation(注：如果没有出现Animation,是因为没有安装动画模块，那么这一步做不成，请先安装好动画模块），出现如图动画控制工具箱。
b、点选动画工具箱中的拖拽工具,出现Drag面板如下图。
在Drag面板中点选照相机按钮，这样就创建好了第一个原始位置的关键帧照片。
再拍一次，作为最后一帧。
c、在绘图区直接拖拽凸轮，使其顺时针旋转90度左右，然后点相机按钮拍一次照。
d、重复第上一步分别在180度270度拍一次照。
e、在Drag面板中将Snapshot2改为Snapshot6.-close。
圆柱凸轮机构_设计_结构计算
圆柱凸轮机构_设计_结构计算————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：本章介绍凸轮机构的类型、特点、应用及盘形凸轮的设计。
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不连续的任意预期运动。
在第4章介绍中，我们已经看到.凸轮机构在各种机械中有大量的应用。
即使在现代化程度很高的自动机械中，凸轮机构的作用也是不可替代的。
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，结构简单、紧凑，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线,就可以使从动件实现任意的运动规律.在自动机械中,凸轮机构常与其它机构组合使用，充分发挥各自的优势，扬长避短。
由于凸轮机构是高副机构，易于磨损；磨损后会影响运动规律的准确性,因此只适用于传递动力不大的场合.图12-1为自动机床中的横向进给机构，当凸轮等速回转一周时，凸轮的曲线外廓推动从动件带动刀架完成以下动作:车刀快速接近工件，等速进刀切削，切削结束刀具快速退回，停留一段时间再进行下一个运动循环。
图12—1图12—2 图12-2为糖果包装剪切机构，它采用了凸轮—连杆机构，槽凸轮1绕定轴B转动，摇杆2与机架铰接于A点.构件5和6与构件2组成转动副D和C，与构件3和4(剪刀）组成转动副E和F。
构件3和4绕定轴K转动.凸轮1转动时，通过构件2、5、和6，使剪刀打开或关闭。
图12-3为机械手及进出糖机构.送糖盘7从输送带10上取得糖块，并与钳糖机械手反向同步放置至进料工位Ⅰ,经顶糖、折边后，产品被机械手送至工位Ⅱ后落下或由拨糖杆推下。
机械手开闭由机械手开合凸轮（图中虚线）1控制，该凸轮的轮廓线是由两个半径不同的圆弧组成,机械手的夹紧主要靠弹簧力。
图12—6图12—4所示为由两个凸轮组合的顶糖、接糖机构，通过平面槽凸轮机构将糖顶起，由圆柱凸轮机构控制接糖杆的动作，完成接糖工作。
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毕业设计（论文）任务及指导书
、毕业设计（论文）任务（包括对工程图纸的具体要求）及设计参数
注：本表容可根据题目特点和要求选取，表格可续页
指导教师签字：钟金豹任务下达时间2013年2月1日学生签字:
毕业设计（论文）任务及指导书
注：本表容可根据题目特点和要求选取，表格可续页
指导教师签字：钟金豹任务下达时间2013年2月1日学生签字:
毕业设计（论文）任务及指导书
注：本表容可根据题目特点和要求选取，表格可续页
指导教师签字：钟金豹任务下达时间2013年2月1日学生签字:
毕业设计（论文）任务及指导书
注：本表容可根据题目特点和要求选取，表格可续页
指导教师签字：钟金豹任务下达时间2012年2月1日学生签字：
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注：本表容可根据题目特点和要求选取，表格可续页
指导教师签字：钟金豹任务下达时间2013年2月1日学生签字：
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指导教师签字：钟金豹任务下达时间2013年2月1日学生签字：
毕业设计（论文）任务及指导书
4•仔细整理设计思路，并写出答辩提纲。
注：本表容可根据题目特点和要求选取，表格可续页
指导教师签字：钟金豹任务下达时间2013年2月1日学生签字:
毕业设计（论文）任务及指导书
金属切削机床、金属工艺学、机械制造技术基础等。
七、答辩之前学生应作的准备工作提要
1.逐项检查毕业设计（论文）所要求材料的完整性。
2.设计说明书按要求书写或打印在设计说明书用纸上，并装订成册，认真校对图纸有无错误。
3.认真消化说明书、图纸所表达的容，特别是重点、难点部分。
4.仔细整理设计思路，并写出答辩提纲。
注：本表容可根据题目特点和要求选取，表格可续页
指导教师签字：钟金豹任务下达时间2013年2月1日学生签字: 毕业设计（论文）任务及指导书
题目来源实际工程项目□科研课题□教学模拟题目V其它
题目类型V工程设计型□科学研究型调研综述型□其它类型
一、毕业设计（论文）任务（包括对工程图纸的具体要求）及设计参数
（一）、需完成的任务
1•切断机的分类
2.工作原理
3.锯切运动系统设计
4.进给系统设计
5.夹具设计
二、专题部分要求
1、完成与设计相关的外文翻译一篇（不少于5000印刷字符）。
2、完成与设计相关的专题小论文一篇（不少于3000字）。
三、本题目的重点和难点以及与同组其它学生所做题目的关系
难点：新题目，资料缺乏。
重点：液压系统的设计
联系：一人一题，独自完成设计
四、指导方式和工作进度要求
指导方式：设计教室定点指导和通讯工具、网上指导。
进度：1--3周毕业实习、资料整理，提交实习报告,完成5000以上（含外文印刷符号）翻译工作及与设计题目相关的专题小论文的构思起草工作。
4 —16周完成毕业设计任务书规定的容
17周反复检查、提出问题、整理资料、准备答辩。
六、与本设计题目相关的理论知识（包括新知识）提要
金属切削机床、液压传动、机械制造技术基础等。
七、答辩之前学生应作的准备工作提要
1.逐项检查毕业设计（论文）所要求材料的完整性。
2.设计说明书按要求书写或打印在设计说明书用纸上，并装订成册，认真校对图纸有无错误。
3.认真消化说明书、图纸所表达的容，特别是重点、难点部分。
4.仔细整理设计思路，并写出答辩提纲。
注：本表容可根据题目特点和要求选取，表格可续页
指导教师签字：钟金豹任务下达时间2013年2月1日学生签字:。