凸轮
凸轮自锁原理
凸轮自锁原理凸轮自锁原理是指通过凸轮轮廓的自身特性，在特定条件下能够实现机械装置的自锁功能。
在机械传动中，凸轮是一种用于转动轴上的特殊轮廓部件，可通过其形状改变来实现特定的运动或动作。
凸轮自锁原理依赖于凸轮的几何形状，在特定位置或角度下，凸轮的轮廓形状能够使得传动机构处于自锁状态。
这种自锁效果发生的基本原理是凸轮的形状使得传动元件之间的力学关系变得不平衡，从而使得整个传动系统能够自锁，并防止不期望的运动或动作发生。
具体来说，凸轮的自锁原理可以通过以下几个方面来解释：1. 凸轮的几何形状：凸轮的轮廓形状通常是非对称的，呈现出一个或多个凸起。
这些凸起和凹陷的形状能够使传动装置在特定位置或角度下处于平衡状态，而在其他位置或角度下则不平衡。
这种不平衡状态使得传动装置会自动停止，并防止不希望的运动发生。
2. 凸轮的运动规律：凸轮通常通过与其他传动元件的接触来传递运动，例如通过凸轮与滑块的接触来实现线性运动。
凸轮的运动规律决定了其几何形状在何时与其他传动元件接触，并且在何时断开接触。
凸轮的自锁原理正是基于这种运动规律，在接触之外的位置或角度上，传动装置会自动停止，并不会继续运动。
3. 凸轮的摩擦特性：凸轮在与其他传动元件的接触过程中，还会产生一定的摩擦力。
这种摩擦力可以与其他约束力或反作用力相互作用，从而增强传动装置的自锁效果。
摩擦力的作用使得传动装置在自锁位置或角度上更加稳定，并能够防止不希望的运动或动作。
凸轮自锁原理在机械装置中有广泛应用，例如在汽车发动机的气门传动机构中，凸轮轮廓的设计能够使气门系统在特定位置或角度下自锁，确保发动机的正常运行。
除此之外，凸轮自锁原理还可以用于各种机械传动系统中，提供更加安全可靠的运动控制和操作。
凸轮和偏心轮的关系
凸轮和偏心轮都是机械中的常见零件，它们在结构上有一些相似之处，但也存在明显的区别。
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。
凸轮通过与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律，使从动件获得较复杂的运动规律。
偏心轮则是指装在轴上的轮形零件，轴孔偏向一边，轴旋转时，轮的外缘推动另一机件产生往复运动。
偏心轮机构是由凸轮演化而成的，可以说偏心轮本身就是凸轮的一种。
然而，凸轮并不一定偏心，比如一个椭圆形绕着中心旋转，也是一个凸轮。
因此，凸轮和偏心轮在某些方面有相似之处，因为偏心轮本身就是凸轮的一种。
然而，它们的主要区别在于运动特性和应用场景的不同。
凸轮通常用于实现复杂的运动规律，而偏心轮主要用于产生往复运动。
凸轮设计标准
凸轮设计标准一、凸轮形状凸轮的形状应符合设计要求，轮廓曲线应光滑、连续。
对于不同的用途，凸轮的形状可分为以下几种类型：1.盘形凸轮：适用于高速、轻载的凸轮机构。
2.圆柱凸轮：适用于低速、重载的凸轮机构。
3.圆锥凸轮：适用于特殊要求的凸轮机构。
二、基圆直径基圆直径是凸轮设计中的一个重要参数，它的大小直接影响凸轮的承载能力和使用寿命。
基圆直径的选择应考虑以下几点：1.基圆直径应不小于凸轮最大直径与最小直径之差的一半。
2.基圆直径应不小于凸轮轴直径的1.2倍。
3.基圆直径应不大于凸轮最大直径与最小直径之差的三倍。
三、升程和行程凸轮的升程和行程是凸轮设计中的两个重要参数，它们的大小直接影响凸轮机构的运动规律和性能。
升程和行程的选择应考虑以下几点：1.升程应不大于凸轮最大直径与最小直径之差的三倍。
2.行程应不小于所需运动行程的两倍。
3.升程和行程应满足设计要求，并保持一定的精度。
四、表面处理凸轮的表面处理对其使用寿命和性能具有重要影响。
常用的表面处理方法有以下几种：1.淬火处理：可以提高凸轮的硬度和耐磨性。
2.渗碳处理：可以在提高凸轮硬度的同时增强其耐蚀性。
3.氮化处理：可以提高凸轮的硬度和耐磨性，同时增强其耐蚀性。
4.电镀处理：可以在不改变凸轮基体材料的情况下增强其耐磨性和耐蚀性。
5.喷涂处理：可以在不改变凸轮基体材料的情况下增强其耐磨性和耐蚀性，同时可以保护凸轮免受腐蚀和摩擦损伤。
6.其他处理方法：如离子注入、激光熔覆等新型表面处理方法可以提高凸轮的性能和使用寿命。
在选择表面处理方法时，应根据实际需求和使用条件进行选择。
7.精度要求：凸轮的精度对其运动规律和性能具有重要影响。
根据不同的用途和使用条件，凸轮的精度要求可分为以下几种等级：8.一般用途凸轮：精度要求较低，适用于一般机械传动系统中的凸轮机构。
9.高精度凸轮：精度要求较高，适用于精密机械传动系统中的凸轮机构，如钟表、光学仪器等。
凸轮的分类
凸轮的分类凸轮是机械传动中常用的一种元件，用于控制和改变运动状态。
根据其形状和功能，凸轮可以分为多种类型。
本文将以凸轮的分类为标题，探讨各类凸轮的特点和应用。
一、斜面凸轮斜面凸轮是一种常见的凸轮类型，其特点是凸轮表面存在斜面结构。
斜面凸轮的作用是通过凸轮与其他机械部件的接触，实现运动状态的改变。
斜面凸轮广泛应用于各种机械设备中，如发动机的气门控制系统、自动化生产线中的传送带等。
斜面凸轮通过不同的斜面结构，可以实现不同的运动规律和速度变化。
二、圆柱凸轮圆柱凸轮是一种形状简单的凸轮类型，其外形类似于圆柱体。
圆柱凸轮的特点是表面平滑，运动规律简单。
圆柱凸轮常用于转动运动的传动系统中，如汽车发动机的凸轮轴。
圆柱凸轮的设计需要考虑到凸轮与其他部件的接触情况，以及凸轮表面的磨损和润滑等问题。
三、螺旋凸轮螺旋凸轮是一种特殊的凸轮类型，其表面呈螺旋状。
螺旋凸轮的特点是可以实现复杂的运动规律和速度变化。
螺旋凸轮广泛应用于机械传动系统中，如数控机床的进给系统、航天器的导航系统等。
螺旋凸轮的设计需要考虑到凸轮的螺旋角度、螺旋方向和螺旋周期等参数，以及凸轮与其他部件的配合精度和磨损问题。
四、椭圆凸轮椭圆凸轮是一种外形特殊的凸轮类型，其外形呈椭圆形。
椭圆凸轮的特点是可以实现不同方向的运动状态变化。
椭圆凸轮常用于复杂的机械传动系统中，如汽车变速器的离合器控制系统、机床的进给系统等。
椭圆凸轮的设计需要考虑到椭圆的长短轴比例、椭圆的倾斜角度等参数，以及凸轮与其他部件的配合精度和磨损问题。
五、心形凸轮心形凸轮是一种形状独特的凸轮类型，其外形呈心形。
心形凸轮的特点是可以实现非对称的运动状态变化。
心形凸轮常用于特殊的机械传动系统中，如钟表的摆轮系统、机器人的运动控制系统等。
心形凸轮的设计需要考虑到心形的尺寸比例、心形的倾斜角度等参数，以及凸轮与其他部件的配合精度和磨损问题。
凸轮是机械传动中常用的一种元件，根据其形状和功能可以分为斜面凸轮、圆柱凸轮、螺旋凸轮、椭圆凸轮和心形凸轮等多种类型。
凸轮的工作原理及作用
凸轮的工作原理及作用
嘿，朋友们！今天咱来聊聊凸轮这玩意儿。
凸轮啊，就像是机器世界里的一个小魔法师！
你看啊，凸轮长得奇形怪状的，可别小瞧了它。
它就像是一个有个性的指挥家，能让其他零件跟着它的节奏跳舞呢！它的工作原理其实挺简单的，就是通过自身独特的形状，在转动或者移动的时候，和其他零件产生互动。
想象一下，凸轮就像是一个会变戏法的大师，它一转起来，就能让与之接触的部件一会儿高一会儿低，一会儿快一会儿慢。
这不就像是我们跳舞的时候，领舞的人带着大家做出各种不同的动作嘛！
那凸轮有啥作用呢？哎呀，这作用可大了去了！比如说在发动机里，凸轮能控制气门的开闭，让燃料和空气能恰到好处地进入和排出，就像给发动机这个大力士喂饭一样，得喂得刚刚好，它才能有力气干活呀！在很多机械设备里，凸轮能实现各种复杂的动作和规律，让整个机器有条不紊地运行。
凸轮这东西啊，真的是很神奇！它虽然不大，但是却能发挥出巨大的作用。
没有它，很多机器可能就没法正常工作啦。
它就像是一个默默奉献的幕后英雄，不声不响地干着重要的活儿。
咱再想想，生活中不也有很多这样像凸轮一样的存在吗？那些看似不起眼，但却起着关键作用的人和事。
就好比一个团队里，那个总是默默地准备资料、安排细节的人，虽然可能不那么显眼，但没有他可不行呢！
所以啊，可别小看了凸轮，它可是机械世界里不可或缺的一份子呢！它用自己独特的方式，为各种机器的运行贡献着力量。
下次当你看到一台复杂的机器在运转的时候，不妨想想里面的凸轮，是它在悄悄地施展着魔法呢！它就像是一个小小的齿轮，带动着整个机械世界的运转，是不是很厉害？真的是让人不得不佩服啊！这就是凸轮，一个看似普通却又超级重要的小家伙！。
凸轮理论知识点总结
凸轮理论知识点总结一、凸轮的基本概念凸轮是一种用于把直线运动转变为回转运动的机械传动元件，它通常是一个环形的固定轮，上面有一定数量的凸起和凹槽。
凸轮主要用于控制气门、燃油喷射、点火正时等引擎系统的开合和正时。
凸轮的工作方式是通过外力推动凸轮导致其旋转，然后凸轮上的凸起部分布置在曲轴、凸轮轴等机械元件上，当凸轮旋转时，凸起部分会推动连杆、气门等机械元件实现相应的运动。
凸轮一般由钢铁等金属材料制成，具有较高的硬度和耐磨性，能够经受较大的转速和负载。
二、凸轮的分类根据凸轮的形状和应用场合，凸轮可以分为很多种类，常见的有以下几种：1. 圆柱凸轮：圆柱凸轮的截面为圆形，通常用于简单的运动控制，例如推动柱塞、针阀运动。
2. 高度相对其它凸轮较小，用于具有精密要求的运动控制。
3. 摇杆凸轮：摇杆凸轮的轮廓为椭圆形，用于控制具有复杂运动轨迹的机械元件，例如发动机气门控制。
4. 特殊形状凸轮：根据具体的运动要求，还可以设计出其他各种形状的凸轮，以满足特定的运动控制需求。
三、凸轮的工作原理凸轮的工作原理主要是通过两种运动方式来实现，一种是轴向运动，另一种是径向运动。
1. 轴向运动：当凸轮在轴向方向上被推动时，凸轮会沿着轴线方向做旋转，同时推动上面的凸起部分使相应的机械元件做相应的运动。
2. 径向运动：当凸轮在径向方向上被推动时，凸轮会沿径向方向做旋转，同时推动上面的凸起部分使相应的机械元件做相应的运动。
凸轮通过这两种运动方式的组合，可以实现各种复杂的运动控制，例如旋转、往复、摆动等运动。
四、凸轮的设计原则凸轮的设计主要依据以下几个原则：1. 运动轨迹的精确度：凸轮的轮廓设计应具有高精确度，能够确保与其他机械元件的配合精度。
2. 耐磨性和硬度：凸轮通常要承受较大的转速和负载，因此要具有足够的硬度和耐磨性，确保长期可靠的使用。
3. 结构的合理性：凸轮的结构设计应尽可能简洁，以降低成本和提高实用性。
4. 生产工艺的可行性：凸轮的生产应具有可行性，能够利用现有的生产设备和工艺来实现。
凸轮机构的工作原理
凸轮机构的工作原理
凸轮机构是一种常见的工程机械传动装置，它通过凸轮和连杆来实现转动运动的转化。
其工作原理如下：
1. 凸轮：凸轮是一个带有不规则曲线轮廓的轴，通常是圆柱体。
它的轮廓曲线根据需要进行设计，可以是圆弧、椭圆或其他形状。
凸轮的作用是带动连杆完成特定的运动。
2. 连杆：连杆是一个与凸轮相连的刚性杆件，它可以是直杆、摇杆、活塞杆等形式。
连杆的一端与凸轮相连，另一端则连接着被驱动的零件，如活塞、摇臂等。
3. 转动运动转化：当凸轮不断旋转时，凸轮轮廓上的凸点会使连杆发生相应的运动。
这是由于凸轮轮廓的不规则性，使得连杆在转动过程中受到不同大小和方向的力，从而引起连杆的运动。
4. 应用：凸轮机构在多种机械系统中被广泛应用，如汽车发动机、工业机械、制造业自动化等。
它的工作原理简单可靠，能够实现复杂的运动要求，起到了重要的传动和控制作用。
总之，凸轮机构通过凸轮和连杆的配合来实现传动和控制功能，具有可靠性高、准确性好等优点，是工程领域中常见的机械传动装置之一。
凸轮的推程运动角和回程运动角
凸轮的推程运动角和回程运动角1. 什么是凸轮运动说到凸轮，可能很多人第一反应就是那种神奇的机器，哎呀，真的是一个小小的零件，却能把简单的运动变得复杂多彩。
就像人生一样，咱们平时走路是直来直去的，但碰上凸轮，它就把这简单的动作搞得花样百出。
凸轮的推程运动角和回程运动角，听起来就像是一道数学题，其实它们更像是一场精彩的舞蹈，既有节奏又有韵律。
1.1 推程运动角先说说推程运动角，简单来说，就是凸轮推动某个零件向前运动的那一部分。
想象一下，你在公园里推着滑板车，那一推，车子一下子就飞了出去。
推程就有点这个意思。
在这个过程中，凸轮的形状决定了这个“推”的力度和距离。
就好比你推滑板车的速度，慢慢来还是一口气推得飞起来，完全取决于你怎么用力。
1.2 回程运动角再来说说回程运动角，顾名思义，就是从最远处返回的过程。
这一过程就像你玩过山车，车子飞驰到最高点，随后要往下走了。
这个回程同样重要，没它的话，推程就像没头苍蝇，根本不能结束。
回程运动的设计不仅要考虑速度和角度，还要确保安全，毕竟谁也不想在最刺激的时刻翻车嘛。
2. 为何这两个运动角很重要2.1 影响机械性能好啦，知道了推程和回程，咱们再聊聊它们为什么那么重要。
首先，这两个角度直接影响到机械的性能。
就好比咱们开车，油门和刹车要配合得当，才能让车开得稳当。
假如推程和回程角度不合适，机械的运转就会出现问题，甚至可能导致故障，哎呀，那就麻烦了，谁也不想遇到这种情况。
2.2 提高效率另外，推程和回程的设计还能大大提高工作效率。
想想你在做作业，如果每道题都卡在那儿，拖拖拉拉，效率能高吗？同样的道理，合理的角度设置能让机械工作得更快更顺畅，减少无谓的时间浪费。
对于那些需要高速运转的设备来说，这可是个不得了的好消息，简直就是锦上添花。
3. 小结一下3.1 总结推程与回程所以，朋友们，当我们在看一些复杂的机械装置时，别忘了那看似不起眼的凸轮。
它的推程运动角和回程运动角，像是舞蹈中的节奏，虽然细微却至关重要。
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X1=(s0+s).*cos(x)-e.*sin(x); Y1=(s0+s).*sin(x)+e.*cos(x); %实际轮廓 X11=X1-(rr.*(cos(x).*(s + s0) e.*sin(x)))./((sin(x).*(s + s0) + e.*cos(x)).^2 + (cos(x).*(s + s0) - e.*sin(x)).^2).^(1./2); Y11=Y1-(rr.*(sin(x).*(s + s0) + e.*cos(x)))./((sin(x).*(s + s0) + e.*cos(x)).^2 + (cos(x).*(s + s0) - e.*sin(x)).^2).^(1./2); plot(X1,Y1,'r',X11,Y11,'r'),hold on; %远休 x=150.*pi/180:pi/200:200.*pi/180; s=50; X2=(s0+s).*cos(x)-e.*sin(x); Y2=(s0+s).*sin(x)+e.*cos(x); X22=X2-(rr.*(cos(x).*(s + s0) e.*sin(x)))./((sin(x).*(s + s0) + e.*cos(x)).^2 + (cos(x).*(s + s0) - e.*sin(x)).^2).^(1./2); Y22=Y2-(rr.*(sin(x).*(s + s0) + e.*cos(x)))./((sin(x).*(s + s0) + e.*cos(x)).^2 + (cos(x).*(s + s0) - e.*sin(x)).^2).^(1./2); plot(X2,Y2,'g',X22,Y22,'g'),hold on; %回程
yxx4=diff(y4,x4,2); for xx4=(300*pi/180):(pi/100):( 2*pi);
k4=subs(abs((tx4*yxx4txx4*yx4)/(tx4^2+yx4^2)^1.5),{x4},{xx4});
v=[v,1/k4]; end min(v) function f= lunkuo; h=50;x1=150;t1=50;x2=100;t2=60; x1=x1.*pi./180;x2=x2.*pi./180;t1=t1.*pi./180;t2=t2.*pi./180; s0=50;e=10;rr=15; %升程
y2 = (s0 + s2)*sin(x2) - e*cos(x2); tx2=diff(t2,x2); txx2=diff(t2,x2,2); yx2=diff(y2,x2); yxx2=diff(y2,x2,2); for xx2=(150*pi/180):(pi/100):(200*pi/180); k2=subs(abs((tx2*yxx2txx2*yx2)/(tx2^2+yx2^2)^1.5),{x2},{xx2}); v=[v,1/k2]; end s3 = 50*(1+cos(pi*(x3(200*pi/180))/(100*pi/180)))/2; t3 = (s3 + s0)*cos(x3)-e*sin(x3); y3 = (s0 + s3)*sin(x3) - e*cos(x3); tx3=diff(t3,x3); txx3=diff(t3,x3,2); yx3=diff(y3,x3); yxx3=diff(y3,x3,2); for xx3=(200*pi/180 ):(pi/100):(300*pi/180); k3=subs(abs((tx3*yxx3txx3*yx3)/(tx3^2+yx3^2)^1.5),{x3},{xx3}); v=[v,1/k3]; end s4 = 0; t4 = (s4 + s0)*cos(x4)-e*sin(x4); y4 = (s0 + s4)*sin(x4) - e*cos(x4); tx4=diff(t4,x4); txx4=diff(t4,x4,2); yx4=diff(y4,x4);
2.绘制凸轮机构dφ/ds – s线图
function f= jiyuan; x1=150;t1=50;x2=100;t2=60;h=50; x1=x1*pi/180;x2=x2*pi/180;t1=t1*pi/180;t2=t2*pi/180;
x= 0:0.001:150*pi/180; %升程 v/w s = h*(x/x1-sin(2*pi*x/x1)/(2*pi)); k =-h*(1-cos(2*pi*x/x1))/x1; plot(k,s,'r'),hold on; x=200*pi/180:0.001:300*pi/180; %回程 v/w
ห้องสมุดไป่ตู้
s = h*(1+cos(pi*(x-(x1+t1))/x2))/2; k = pi*h*sin(pi*(x-(x1+t1))/x2)/(2*x2); plot(k,s,'g'),hold on; %回程切线 for i=-11:1:-11;
f=@(k)k*tan(pi/6)+i; k =-40:0.1:50; s=f(k); plot(k,s),hold on; end %升程切线 for i=-25.9:0.2:-25.9; f=@(k)-k*tan(50*pi/180)+i; k =-40:0.1:50; s=f(k);
yxx1=diff(y1,x1,2); for xx1= 0:(pi/100):(150*pi/180);
k1=subs(abs((tx1*yxx1txx1*yx1)/(tx1^2+yx1^2)^1.5),{x1},{xx1});
v=[v,1/k1]; end
s2 = 50; t2 = (s2 + s0)*cos(x2)-e*sin(x2);
plot(k,s),hold on; end grid on f=@(k)k*tan(50*pi/180); k=-50:0.1:0; s=f(k); plot(k,s),hold on xlabel('ds/dφ'); ylabel('s(φ)'); title('类速度-位移图线 ');plot(-10,-50,’o’);
1.设计题目
第3题：
升 升程 升 升程 回程 回 回城 远休 近休
程/mm 运动 程 许用 运动 程 许用 止 止
角/。 运 压力 角/。 运 压力 角/。 角/。
动 角/。
动 角/。
规
规
律
律
50 150 正 40 100 余 60 50 60
弦
弦
加
加
速
速
度
度
2.运动方程式及运动线图
本实验由题可知凸轮逆时针旋转。 确定凸轮机构推杆升程、回程运动方程，并绘制推杆位移、速 度、加速度线图。（设定角速度为） 升程：(0<φ<150)
3.绘制凸轮轮廓曲线
function f=v; syms x1 x2 x3 x4
s0 = 51; e = 10; s1 = 50*(x1/(150*pi/180)sin(2*pi*x1/(150*pi/180))/(2*pi)); t1 = (s1 + s0)*cos(x1)-e*sin(x1); y1 = (s0 + s1)*sin(x1) - e*cos(x1); tx1=diff(t1,x1); txx1=diff(t1,x1,2); yx1=diff(y1,x1);
代入数值后得到计算公式为
远休： 回程：
代入数值得到计算公式为
近休： 由上述公式通过编程代入已知量得到位移、速度、加速度曲线
3.凸轮机构的线图及基圆半径r0和偏距e的确定
由题目知为压力角，升程许用压力角为，回程许用压力角为. 凸轮机构的线图如下图所示（代码详见附录）：
确定凸轮基圆半径与偏距： 由图中范围选定点（-10，-50）为凸轮转轴O点，则 取基圆半径为r0 =51mm，偏距e = 10mm。
x=200.*pi/180:pi/200:300.*pi/180; s = h.*(1+cos(pi.*(x-(x1+t1))./x2))./2;
X3=(s0+s).*cos(x)-e.*sin(x); Y3=(s0+s).*sin(x)+e.*cos(x); X33=X3-(rr.*(cos(x).*(s + s0) e.*sin(x)))./((sin(x).*(s + s0) + e.*cos(x)).^2 + (cos(x).*(s + s0) - e.*sin(x)).^2).^(1./2); Y33=Y3-(rr.*(sin(x).*(s + s0) + e.*cos(x)))./((sin(x).*(s + s0) + e.*cos(x)).^2 + (cos(x).*(s + s0) - e.*sin(x)).^2).^(1./2); plot(X3,Y3,'k',X33,Y33,'k'),hold on; %近休 x=300*pi/180:pi/200:2*pi; s=0; X4=(s0+s).*cos(x)-e.*sin(x); Y4=(s0+s).*sin(x)+e.*cos(x); X44=X4-(rr.*(cos(x).*(s + s0) e.*sin(x)))./((sin(x).*(s + s0) + e.*cos(x)).^2 + (cos(x).*(s + s0) - e.*sin(x)).^2).^(1./2); Y44=Y4-(rr.*(sin(x).*(s + s0) + e.*cos(x)))./((sin(x).*(s + s0) + e.*cos(x)).^2 + (cos(x).*(s + s0) - e.*sin(x)).^2).^(1./2); plot(X4,Y4,'b',X44,Y44,'b'),hold on; x=0:pi/200:2*pi; X4=(s0+s).*cos(x)-e.*sin(x); Y4=(s0+s).*sin(x)+e.*cos(x); plot(X4,Y4,'b');