机械设计基础第三章 凸轮机构

1、3-1 凸轮机构的组成、类型及应用3-2 从动件常用运动规律及选择3-3 用图解法设计凸轮廓线3-4 凸轮机构基本尺寸的确定3-1 凸轮机构的组成、类型及应用一. 凸轮机构的组成由凸轮、从动件和机架这三个基本构件组成二. 凸轮机构的类型1.按凸轮的形状分类 盘形凸轮机构 移动凸轮机构 圆柱凸轮机构 圆锥凸轮机构 盘形凸轮机构移动凸轮机构圆 柱 凸 轮 机 构2.按从动件形状分类 尖端从动件凸轮机构滚子从动件凸轮机构 平底从动件凸轮机构3.按从动件运动形式 直动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构尖端从动件凸轮机构滚子从动件凸轮机构平底从动件凸轮机构直动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构4. 按凸轮与

2、从动件保持接触的方式分类 力封闭的凸轮机构 ：利用从动件的重力、弹簧力或其它外力使从动 件与凸轮始终保持接触。形封闭的凸轮机构 ：依靠高副元素本身的几何形状使从动件与凸轮始终保持接触。 力封闭的凸轮机构形 封 闭 的 凸 轮 机 构三. 凸轮机构的特点优点：对于任意要求的从动件运动规律，都可以 毫无困 难地设计出凸轮廓线来实现。缺点：由于是高副接触，易磨损。因此多用于传 力不大的场合。四. 凸轮机构的应用实现无特定运动规律要求的工作行程实现有特定运动规律要求的工作行程实现对运动和动力特性有特殊要求的工作行程实现复杂的运动轨迹自动机床中利用凸轮机构实现进刀、退刀船用柴油机中利用凸轮机构控制阀门的

3、启闭213 印刷机中利用凸轮机构适当组合实现吸纸吸头的复杂运动轨迹。3-2 从动件常用运动规律及选择 基本概念: 凸轮的基圆： 以凸轮轮廓的最小向径 r0为半径所作的圆。 从动件往上走推程 从动件往下走回程一、等速运动： 在行程开始和终止位置，有刚性冲击，只适用于低速轻载的场合。0ahvhs推程：二 . 等加速等减速运动规律：有柔性冲击，适用于中速轻载场合。22222442hahvhs222224)(42)(hahvhhs推程：三. 简谐运动规律：推程：cos2sin2)cos1 (2222hahvhs有柔性冲击，适用于中速中载。四. 摆线运动规律：推程：2sin2)2cos1 ()2sin2

4、1(22hahvhs没有冲击，适用于高速场合。五. 运动规律的选择：1.高速凸轮应选用无冲击的运动规律，2. 小的好，减小惯性力的危害。3. 小的好，安全。4. 操纵系统的凸轮：有行程的要求， 运动规律无要求。5. 进给机构的凸轮：进刀等速，以保证 粗糙度和精度。退刀等加速等减速。amaxvmax3-3 按给定的运动规律设计凸轮轮廓对心尖端直动从动件： 盘状凸轮已知：位移曲线S（）， 基圆半径 r0， 凸轮转向：顺时针步骤：1、画基圆、从动件起始位置、凸轮转向2、从 始按 把 分成3、把 分成若干等份（S曲线） 光滑连接各点。OA360SS、，332211332211BBBBBBAr06090

5、90120-s12345 67 891011121314 601209090135781 3 5 7 8911 13 159111312141876543214131211109 o二. 对心滚子直动从动件： 盘状凸轮设计已知：位移曲线S（），基圆半径 r0， 凸轮转向：顺时针，滚子半径：Tr步骤：将滚子的中心看成尖端从动件尖端，按上述方法设计 理论轮廓线。Tr再以理论轮廓线上点为圆心， 为半径画一系列圆，其包络线实际轮廓线。r0609090120-1234567891011121314As 601209090135781 3 5 7 8911 13论轮廓理论轮廓实际

6、轮廓实际轮廓1876543214131211109对心平底直动从动件：盘状凸轮设计已知：位移曲线S（），基圆半径 r0，凸轮转向：顺时针步骤：将平底与杆交点看成尖端从动件尖端，按上述方法设计 得 . 321、过 . 画一系列平底，其包络线便是凸轮轮廓（作平底公切线）。321、 60120909013578s 1 3 5 7 8911 13计步骤：设计步骤：123456788765432191011121314151413121110 9四. 偏置尖端直动从动件：盘状凸轮已知：位移曲线S（），基圆半径 r0， 凸轮转向：顺时针，偏距：e五、尖端摆动从动件： 盘状凸轮设计

7、 已知：运动规律 ，基圆半径 r0， 凸轮转向：顺时针，机架尺寸AO，从动件长度AB。)(步骤：1、画基圆、从动件起始位置、凸轮转向，2、以O为圆心，AO为半径画圆，3、从AO开始按 方向将 分成4、把 分成若干等份（曲线）5、作6、连接、360SS、1111011;BABBABOA取.;2222022BABBABOA取.21BB 、A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7B812060 90 B1 1 1B2 2 2B3 3 3B4 4 4B5 5 5B6 6 6B7 7 7- -r0ABld 60120909012341 2 3 45 6 7 85768O3-4 凸轮机

8、构基本尺寸的确定压力角: 凸轮对从动件作用力的方向与从动件上 力作用点的速度方向之间所夹的锐角。 FVFFF（有用） F（无用），F摩效率甚至自锁。所以 max自锁：无论驱动力多大机构都不能运动。 直动从动件摆动从动件回程 8070 3830 5040推程一般不校核二. 按 确定导路的偏置方向和基圆半径的大小： 以偏置移动从动件盘状凸轮为例：erseddstg220S 从动件位移凸轮转角 凸轮转向系数 顺时针 反时针11 从动件偏置方向系数 导路偏于回转中心左侧 导路偏于回转中心右侧11讨论：erseddstg220受力有利，受力有利， 凸轮尺寸（有矛盾）。凸轮尺寸（有矛盾）。r0r01.的确定原则：r0在满足 的前提下，尽量减小 值。r0 max2. 有偏置情况下如有偏置情况下如 有利有利 1当凸轮顺时针转动时，导路应偏在回转中心的左侧当凸轮逆时针转动时，导路应偏在回转