凸轮机构的设计及应用.doc

_凸轮机构的应用学院：机械学院 专业：机械电子工程 班级：机电02班学号：20132712 姓名：王爽 2015年6月1日凸轮机构的应用作者：王爽 学号：20132712摘要凸轮机构是一种典型的高副机构，它具有机构简单、紧凑、工作可靠的特点。凸轮机构可以通过合理设计凸轮的轮廓曲线，精确地完成各种功能，如实现预期的位置及动作时间要求，实现预期的运动规律要求，实现运动和动力特性要求等。现在，随着中国世界工厂地位的确立，越来越多的装备被引进来，也带进来了越来越多的凸轮机构，如包装机械、印刷机械、自动机械等应用大量的凸轮机构，各大公司的机械研发部门开发了很多优良的凸轮运动曲线。可以这么说，由于凸轮机构具有独特的机械特性而不断扩散到各个行业中。在机械高度发展的今天，很多机械构件越来越模块化，您可以随手拿来就用，但凸轮机构还不能这么做，您得计算、分析再设计，这个弯是绕不过去的。它广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中，如自动机床、内燃机、印刷机和纺织机中得到广泛应用。关键词：凸轮 轮廓曲线 应用 包装 印刷 自动 内燃机 纺织机 构成：凸轮机构由凸轮、从动件、机架三个基本构建组成功能：实现预期的位置及动作时间要求 实现预期的运动规律要求 实现运动与动力特性要求应用分类：1. 按凸轮的形状盘形凸轮：凸轮是绕固定轴转动并具有变化向径的盘形构件。移动凸轮：盘形凸轮的轴心趋于无穷远时就演化成了移动凸轮。圆柱凸轮：凸轮的轮廓曲线在圆柱体上，凸轮与从动件的相对运动是空间运动。 2.按从动件运动副元素的形状尖顶从动件：从动件的尖顶能与任意形状的凸轮轮廓保持接触，但尖顶易磨损，只适用于低速轻载的凸轮机构中曲面从动件：从动件端部做成曲面形状。滚子从动件：从动件端部安有滚子，使从动件与凸轮轮廓之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，传动效率高，耐磨损，承载能力强，在实际工程中应用最为广泛。平底从动件：从动件以平面与凸轮接触，接触处易于形成油膜，润滑状况好，传动效率高，但只适用于轮廓外凸的凸轮。3.按从动件的运动形式移动从动件：从动件做往复运动摆动从动件：从动件做往复摆动4.按保持接触方式力封闭：利用重力、弹簧力或者其他外力使从动件与凸轮保持接触，如图形封闭：利用高副本身的几何形状，使从动件与凸轮轮廓保持接触，如图重力锁止凸轮机构 配气凸轮机构等宽凸轮 共轭凸轮 等径凸轮应用实例 内燃机配气凸轮机构当凸轮以等角速度转动时，其轮廓曲线与气阀的平底接触，驱使气阀按预期的规律往复运动，并与活塞的运动相协调，适时地启闭阀门。等速运动凸轮绕线机排线杆靠在心形凸轮外周上，是弹簧拉住加压的。心轮的曲线是按绕线盘长度设计的，排线杆的来回是等速运动，当在两端换向时速度发生突变，引成绕在两端的线是成角形的。换向冲击很大。为此我曾经改过，但绕线乱了，改动是失败的。为保证绕线筒上线的倾斜形状，与心形凸轮同轴的齿轮与之相啮合的小齿轮是有一定速比的，保证绕线筒的转速和排线杆有一定的速比。看似简单设计还是复杂的。大齿轮和心轮的轴通过有键槽的轴端上装的带轮或手轮转动，通过齿轮啮合驱动绕线筒，同时，心轮的转动推动排线杆排线。圆柱凸轮输送机如图所示的巧克力输送凸轮机构中，当带有凹槽的圆柱凸轮等速转动时，通过嵌入其槽中的滚子推动从动件作往复运动，凸轮每转动一周，从动件就从喂料器中推出一块巧克力并将其送入待包装位置。罐头盒封盖机构如图所示的罐头盒封盖机构，原动件1连续等速转动，通过带有凹槽的固定凸轮3的高副导引从动件2的端点C沿预期的轨迹接合缝S运动，从而完成罐头盒的封盖任务。 自动电阻压帽机该机构通过皮带轮带动分配轴的转动，整个工艺流程为：电阻体上料电阻体夹紧送帽压帽。送料机构将电阻胚料从料斗中取出送至压帽工位，停歇一段时间，它要完成行程停歇回程停歇；夹紧机构把电阻胚料夹紧定位（送料机构返回原处），停歇，返回初始位置；压帽机构将电阻帽先快速送到加工位置，然后慢速压到电阻胚料上，操作完成后压帽机构复原，加紧机构退回，加工好的产品自由落到受料箱中。其它应用关于凸轮动作与气缸动作的比较1、结构运动特性： 凸轮机构结构紧凑，可靠性高，可以实现高速自动化。在自动机械中，虽然也可以使用气动装置，但气动动作结束时冲击较大，当改变速度时，需要对节流阀进行调节，当生产速度提高较大时，气缸装置显然无能为力。而用凸轮机构可以获得平稳的运动，当速度改变时也可以保持同步。气压易受压力系统影响，当同一气源的其他气缸急速动作时，气压会下降，气缸的动作也会产生变化，而凸轮始终处于稳定状态。2、运动的时序性： 气缸的动作是一个接着一个的，必须是一个动作完成后才能进行下一个动作。凸轮的位移（角度）与时间是确定的，动作是可以叠加的，一个动作未结束时可以开始下一动作，因此可以缩短循环时间。3、故障率： 设计良好的凸轮机构可以使用到设备的终生，气缸则无法达到此要求。4、动作变化性： 当需要变化动作的次序与时间时，显然凸轮机构无能为力。凸轮机构一旦设计使用，基本上是不可改变的（除了有些设计成可调角度的凸轮勉强能调整一点角度外），是刚性的。气动则不然，可以通过PLC进行调整，是柔性的。5、能耗 毫无疑问，凸轮的能耗要比气缸装置少，从能量的转换来说，气缸的能量是空气压缩机转换过来的，存在着转换损失和管道的严重泄露。 关于凸轮机械与连杆机械的比较凸轮机械连杆机械比较容易设计比较难设计难仿制易于仿制能满足更多的运动要求只能满足有限的运动要求体