机械设计基础凸轮机构

机械设计基础凸轮机构演讲人：日期:目录CATALOGUE02.凸轮分类标准04.凸轮机构设计步骤05.典型应用场景01.03.运动规律分析06.失效与优化策略凸轮机构概述01凸轮机构概述PART基本定义与工作原理01凸轮机构的定义凸轮机构是一种能将连续的旋转运动转换为间歇的往复运动的机械装置。02工作原理凸轮机构通过凸轮的特殊轮廓曲线，将主动件的旋转运动转换为从动件的往复运动或摆动。核心组成要素凸轮是凸轮机构的核心零件，具有特殊的轮廓曲线，通过其旋转运动来驱动从动件的运动。凸轮从动件是凸轮机构中的运动部件，通过凸轮的轮廓曲线来实现特定的运动规律。从动件机架是凸轮机构的支撑部件，用于固定凸轮和从动件，保证整个机构的稳定运行。机架功能特性与优势准确度高稳定性好传动效率高易于调整凸轮机构可以实现精确的位移和速度控制，适用于对运动精度要求较高的场合。凸轮机构结构简单，传动效率高，适用于高速运转的场合。凸轮机构结构紧凑，运动稳定，适用于工作环境较为恶劣的场合。凸轮机构的运动规律可以通过调整凸轮的轮廓曲线来实现，调整方便，易于实现自动化控制。02凸轮分类标准PART盘形凸轮圆柱凸轮凸轮呈圆盘状，具有一个或多个曲线段，通过曲线段与从动件接触，将旋转运动转化为直线运动或摆动。凸轮呈圆柱状，其表面具有曲线槽或凸轮曲线，从动件沿曲线槽或凸轮曲线运动，实现复杂的运动规律。按凸轮形状分类圆锥凸轮凸轮呈圆锥状，其表面具有曲线槽或凸轮曲线，从动件沿曲线槽或凸轮曲线运动，可实现空间运动。曲线凸轮凸轮呈不规则形状，其表面由多条曲线组成，可根据实际需求设计不同的曲线形状，实现从动件的特殊运动规律。按运动方式分类直线运动凸轮机构从动件在凸轮推动下做直线运动，常用于实现往复直线运动或升降运动。摆动凸轮机构从动件在凸轮推动下做摆动运动，常用于实现摆动、旋转或分度等运动。爪形凸轮机构凸轮呈爪形，从动件为爪子，通过凸轮与爪子的接触实现间歇运动或步进运动。槽轮凸轮机构凸轮与槽轮配合使用，通过凸轮曲线与槽轮槽的配合实现从动件的间歇运动或步进运动。按应用领域分类应用于自动化机械设备中，实现复杂的运动规律和动作要求。自动化机械凸轮机构应用于工业机器人中，实现高精度、高效率的运动控制。工业机器人凸轮机构应用于纺织机械中，实现纱线、织物的输送、张力调节和卷取等功能。纺织机械凸轮机构应用于包装机械中，实现包装材料的输送、成型、封口等功能，提高包装效率和质量。包装机械凸轮机构03运动规律分析PART从动件运动类型直线运动从动件沿固定轨迹做往复直线运动。01摆动从动件绕某固定点做往复摆动。02复杂运动从动件做既转动又滑动的复杂运动。03常用运动曲线特性简谐运动曲线从动件运动规律与简谐振动相似，具有周期性。03从动件在起始和终止位置加速度有突变，中间为匀速运动。02等加速等减速运动曲线等速运动曲线从动件速度保持不变，加速度为零。01凸轮转角凸轮转角越大，从动件运动位移越大，运动时间和速度也相应增加。凸轮轮廓曲线凸轮轮廓曲线决定了从动件的运动规律，如位移、速度和加速度等。从动件质量从动件质量越大，惯性力越大，对凸轮产生的冲击力也越大。摩擦力摩擦力会影响从动件运动的精度和效率，需要采取适当的润滑和减小摩擦措施。参数对运动性能影响04凸轮机构设计步骤PART根据从动件的运动规律，确定凸轮机构的类型和基本参数。考虑凸轮机构的安装空间、凸轮轮廓的最大尺寸以及从动件的运动范围等几何约束条件。考虑凸轮机构的运动学特性，如速度、加速度、跃度等，确保从动件的运动平稳、无冲击。根据凸轮机构的工作条件，选择合适的材料和制造工艺，确保凸轮机构的强度和耐久性。设计要求与约束条件运动规律要求几何尺寸限制动力学要求强度与耐久性基圆半径确定方法作图法通过作图的方式，根据凸轮轮廓的几何关系，确定基圆半径的大小。01解析法根据凸轮机构的运动学方程，通过数学计算的方法确定基圆半径的大小。02经验法根据已有的凸轮机构设计经验，通过类比和修正的方法确定基圆半径的大小。03优化设计法结合计算机辅助设计技术，对凸轮机构进行优化设计，确定最优的基圆半径大小。04压力角校核标准压力角定义压力角校核方法最大压力角限制压力角与基圆半径关系压力角是凸轮轮廓上某一点的法线与从动件运动方向之间的夹角。为了保证凸轮机构的传动效率和工作性能，需要限制最大压力角的大小。通过作图或计算的方法，对凸轮机构在不同位置的压力角进行校核，确保最大压力角在允许的范围内。基圆半径的大小会直接影响压力角的大小，因此需要在确定基圆半径时充分考虑压力角的校核结果。05典型应用场景PART内燃机配气系统凸轮轴通过凸轮推动气门开启和关闭，实现内燃机进气和排气。凸轮轴驱动气门通过凸轮轴上的凸轮形状和相位的变化，实现气门的可变正时，提高内燃机性能。可变气门正时凸轮设计使得气门在短时间内快速开启和关闭，提高内燃机的充气效率和排气效率。高效的气门升程自动化机械装置凸轮传动机构凸轮机构通过凸轮和从动件的接触，将旋转运动转化为往复运动或摆动，实现自动化机械装置的精确控制。自动化生产线机器人关节凸轮机构在自动化生产线中常用于控制传送带、送料器、升降机构等的运动，实现自动化生产。凸轮机构在机器人关节中应用广泛，能够实现机器人的复杂动作和精确控制。123机床进给机构凸轮进给机构凸轮进给机构通过凸轮和从动件的配合，实现机床进给运动的精确控制，提高加工精度和效率。01仿形加工凸轮进给机构可以根据凸轮的形状和轮廓，实现仿形加工，广泛应用于模具制造和零件加工领域。02高速进给凸轮进给机构可以实现高速进给运动，满足现代机床高速加工的需求，提高生产效率。0306失效与优化策略PART常见磨损问题对策凸轮表面耐磨处理合理设计接触应力选用耐磨材料润滑与清洁采用表面淬火、渗碳淬火、喷丸强化等方法提高凸轮表面的硬度和耐磨性。根据使用条件，选用耐磨性好的材料制造凸轮，如高碳钢、合金钢、铸铁等。优化凸轮与从动件的接触几何关系，减小接触应力，避免应力集中。保证凸轮与从动件之间有良好的润滑，及时清除杂物和磨粒。凸轮轮廓优化通过优化凸轮轮廓曲线，减小加速度的变化，降低惯性力和振动。从动件质量优化减小从动件的质量，降低惯性力和振动。弹性元件合理应用利用弹性元件（如弹簧）吸收和缓和冲击力，减小振动和噪声。平衡设计通过优化设计，使凸轮机构在运转过程中达到动平衡或静平衡，减小振动和噪声。动态特性优化方向定期检查凸轮机构的磨损情况，及时更换磨损严重的部件。保持凸