《凸轮机构B》课件

凸轮机构B本课件将介绍凸轮机构的种类、结构、运动规律和应用。凸轮机构的定义机械传动机构凸轮机构是一种重要的机械传动机构，通过凸轮的旋转或摆动来控制从动件的运动，从而实现预期的运动规律。单自由度机构通常，凸轮机构只有一个自由度，即凸轮的旋转或摆动，而从动件只能沿着规定的路径运动。非等速传动凸轮机构的传动比通常是变化的，导致从动件的运动速度和加速度不均匀。凸轮机构的组成凸轮凸轮机构的核心组件，形状决定了从动件的运动规律。从动件被凸轮驱动的部件，执行特定的运动任务。轴承支撑凸轮旋转的部件，保证其平稳运行。弹簧保证从动件与凸轮保持接触，并提供所需的力。凸轮传动的特点1运动规律可控通过凸轮轮廓曲线设计，可实现多种运动规律，满足不同机械需求。2结构紧凑相较于其他传动方式，凸轮机构通常体积小巧，节省空间。3传动效率高凸轮机构传动效率较高，能够有效传递运动和能量。凸轮运动规律1等速运动简单，但易造成冲击2匀加速匀减速运动平滑，但设计复杂3简谐运动平滑，但设计较难凸轮机构的运动规律决定了从动件的运动轨迹。不同的运动规律会导致不同的运动特点和性能，需要根据具体需求选择合适的运动规律。凸轮的类型圆柱凸轮广泛应用于机械设备，如发动机、机床等。平面凸轮结构简单，制造方便，应用广泛，常用于自动机和机械手等。滚柱凸轮可实现多种运动规律，在高速运动中具有较好的性能。三角凸轮结构简单，易于加工，常用于实现简单运动规律。圆柱凸轮圆柱凸轮是一种常见的凸轮类型，其轮廓是圆柱形。它通常用于需要高精度和高速度的运动控制应用。圆柱凸轮的优点包括：•结构简单，易于制造。•能够实现复杂的运动规律。•可用于高速度和高精度应用。•运动平稳，噪音低。平面凸轮平面凸轮机构中，凸轮和从动件都位于同一个平面内。凸轮轮廓曲线为平面曲线，从动件的运动轨迹也位于同一平面内。平面凸轮机构结构简单、制造方便，应用广泛。滚柱凸轮滚柱凸轮是一种常见的凸轮类型，其特点是凸轮轮廓为圆弧形，而从动件为滚柱。滚柱凸轮的结构简单，传动平稳，且磨损较小。滚柱凸轮通常用于高速、重载的场合，例如发动机配气机构、机床进给机构等。滚柱凸轮的优点在于其可以实现较大的传动角，从而可以获得较高的传动效率。此外，滚柱凸轮的磨损也较小，可以延长使用寿命。滚柱凸轮的缺点在于其结构相对复杂，制造精度要求较高。三角凸轮定义三角凸轮是一种凸轮，其轮廓由三个直线段组成，形成一个三角形。运动规律三角凸轮的运动规律是匀速直线运动，然后是匀速直线运动，最后是匀速直线运动，可以实现简单的往复运动。应用场景三角凸轮常用于一些简单的机械设备中，例如机械手、机械夹具等。凸轮工艺制造精密加工凸轮的形状通常非常复杂，需要使用高精度加工设备，如数控机床、磨床等。材料选择根据不同的应用场合，需要选择合适的材料，如钢、铸铁、塑料等。表面处理为了提高耐磨性、耐腐蚀性和表面光洁度，需要进行热处理、表面镀层等工艺。凸轮材料选择耐磨性凸轮材料应具有良好的耐磨性，以抵抗长时间的摩擦磨损，延长使用寿命。强度凸轮材料需要足够强度来承受工作载荷和冲击，避免发生断裂或变形。疲劳强度凸轮材料应具有良好的疲劳强度，以承受反复的循环载荷，避免出现疲劳裂纹。耐腐蚀性在恶劣环境下，凸轮材料需具有良好的耐腐蚀性，以抵抗腐蚀性物质的侵蚀。凸轮表面处理抛光提高表面光洁度，降低摩擦系数，提高使用寿命。表面镀层增强耐磨性、抗腐蚀性、抗氧化性，延长使用寿命。表面淬火提高表面硬度，提高耐磨性，延长使用寿命。凸轮设计计算运动规律确定凸轮和从动件的运动规律，如等速、匀加速、匀减速等。尺寸参数计算凸轮的基圆半径、凸轮廓线尺寸、从动件的行程等参数。受力分析分析凸轮机构的受力情况，计算凸轮和从动件的受力大小和方向。强度校核根据受力情况，对凸轮和从动件进行强度校核，确保机构的可靠性。凸轮极限位置分析1确定极限位置根据凸轮机构的功能和工作要求，确定凸轮运动的极限位置。2分析运动轨迹分析凸轮在极限位置时的运动轨迹，以及与从动件的接触状态。3计算极限位置利用几何学方法，计算凸轮在极限位置时的几何参数。4验证极限位置通过实际测量或仿真分析，验证计算得到的极限位置是否符合设计要求。凸轮受力分析1接触力凸轮和从动件之间的法向力和摩擦力2惯性力从动件的质量引起的力3外力从动件所受的负载力凸轮机构的受力分析是设计和使用凸轮机构的关键步骤。通过了解各个力，可以计算出凸轮和从动件的应力，从而设计出合适的凸轮机构，保证其安全可靠。凸轮静力学分析1受力分析分析凸轮机构中各构件的受力情况2平衡分析分析凸轮机构的平衡性，避免产生过大的冲击力3强度分析分析凸轮机构各构件的强度，确保其能够承受工作载荷凸轮动力学分析1加速度分析研究凸轮机构运动过程中各个构件的加速度变化2惯性力分析计算运动构件的惯性力大小和方向3冲击分析分析凸轮机构在运动过程中的冲击现象4振动分析研究凸轮机构在工作过程中的振动现象动力学分析可以帮助工程师更好地了解凸轮机构在运动过程中的动态特性，从而优化机构设计，提高机构性能，延长机构寿命。凸轮运动误差分析1制造误差凸轮轮廓加工精度、凸轮轴加工精度和从动件安装精度等因素都会造成运动误差。2装配误差凸轮轴和从动件的装配误差也会导致运动误差，例如中心距误差、角度误差等。3材料特性材料的弹性模量、泊松比和摩擦系数等材料特性也会影响运动误差。4工作条件工作条件，例如温度变化、润滑状况、负载大小等也会影响运动误差。凸轮振动分析振动源凸轮机构的振动主要来源于凸轮轮廓的误差、传动副的间隙、机构的动态力等。振动影响振动会降低机构的精度，缩短机构的使用寿命，甚至会造成机构的损坏。分析方法振动分析方法主要有有限元分析、模态分析和动力学仿真等。凸轮润滑设计1润滑油选择根据工作条件选择合适的润滑油，例如粘度、抗磨性等。2润滑方式根据凸轮机构的结构和工作条件选择合适的润滑方式，例如油浴润滑、油雾润滑等。3润滑系统设计设计合理的润滑系统，确保润滑油能够及时、有效地到达摩擦表面。凸轮机构的优缺点优点结构简单，容易实现复杂的运动规律。传动平稳，噪音低。可实现多种运动形式，例如直线运动、摆动运动等。缺点制造精度要求高，成本较高。工作时存在冲击和振动，容易造成磨损。速度和行程受到限制，不适用于高速或大行程传动。实例分析1例如，在汽车发动机配气机构中，凸轮轴上的凸轮用于控制气门的开启和闭合时间，从而实现最佳的发动机工作效率。凸轮机构还可以应用于自动售货机、打印机、缝纫机等多种机械设备中，以实现各种复杂的功能。实例分析2汽车发动机凸轮机构在汽车发动机中用于控制气门的开启和关闭，从而实现燃油的燃烧和排气。机械臂凸轮机构可用于控制机械臂的运动轨迹，实现精密的动作。打印机凸轮机构在打印机中用于控制纸张的进纸和送纸，确保打印的精确度。实例分析3该机构应用于一台大型印刷机中，用于控制印刷滚筒的运动，实现精确的印刷效果。凸轮机构采用圆柱凸轮，其形状根据印刷过程的需要进行设计，并通过精密加工制造，确保其精度和可靠性。行业应用汽车行业凸轮机构广泛应用于汽车发动机的气门机构中，控制气门开启和闭合时间，以优化燃烧效率。机械制造凸轮机构在各种机械设备中都有应用，例如机床、印刷机和包装机，用于控制运动和传动。航空航天凸轮机构在航空航天领域中也扮演重要角色，例如控制飞机襟翼和方向舵，以及航天器上的机械装置。未来发展趋势智能化随着人工智能技术的不断发展，凸轮机构将更加智能化，能够实现更精准的控制，提高效率和精度。轻量化未来，凸轮机构将采用轻量化材料和设计，减轻重量，提高运行效率，降低能耗。模块化模块化的设计理念将应用于凸轮机构的制造，方便组装和维修，提