第三章 凸轮机构

1、第第3 3章章 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计31 凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型32 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律34 图解法设计凸轮的轮廓曲线图解法设计凸轮的轮廓曲线33 凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角31 凸轮机构的应用和类型一、凸轮机构的特点和应用1、组成：凸轮从动件机架2、特点：u结构简单、紧凑；u可精确实现从动件任意的运动规律；u设计方法简单；u高副接触易磨损；u制造较连杆机构困难。3、应用：用于实现运动规律有特殊要求，载荷不大、行程较小的场合，广泛用于各种机械，特别是控制装置、仪器仪表、自动机械中。31 凸轮机构的应用和类型31 凸轮机构的应用和类型31

2、 凸轮机构的应用和类型31 凸轮机构的应用和类型二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类1、按凸轮的形状分盘形凸轮移动凸轮31 凸轮机构的应用和类型圆柱凸轮圆柱凸轮31 凸轮机构的应用和类型2、按从动件分按运动形式分直动从动件对心直动从动件偏置直动从动件摆动从动件31 凸轮机构的应用和类型按接触形式分尖端从动件滚子从动件平底从动件31 凸轮机构的应用和类型分隔1831 凸轮机构的应用和类型二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类1、按凸轮的形状分盘形凸轮移动凸轮温故知新圆柱凸轮一、凸轮机构的组成特点一、凸轮机构的组成特点31 凸轮机构的应用和类型2、按从动件的运动形式和接触形式分尖端从动件滚子从动件平

3、底从动件31 凸轮机构的应用和类型接触形式比较接触形式优点缺点应用尖端滚子平底结构紧凑，能与任意形状的轮廓接触，实现任意运动规律。易磨损，承载能力低低速、轻载耐磨损结构复杂中载，应用最广u易形成油膜，润滑好，耐磨损；u=C，一般=0，受力好，效率高凸轮廓线不能内凹，运动规律受限制高速31 凸轮机构的应用和类型3、按凸轮与从动件保持接触的方法分力封闭：重力、弹簧力重力封闭弹簧力封闭31 凸轮机构的应用和类型3、按凸轮与从动件保持接触的方法分力封闭：重力、弹簧力几何封闭：凹槽、等宽、等径、主回凹槽凸轮31 凸轮机构的应用和类型B等等宽宽凸凸轮轮B31 凸轮机构的应用和类型等径凸轮r1r2r1+r2

4、 =consthhe2、偏置距e偏置圆3、行程h（或 max）从动件的最大位移（或角位移）1、基圆半径rmin凸轮转动中心到轮廓曲线的最短距离32 从动件的运动规律一、名词术语一、名词术语OABCDCBDAOrminrmin32 从动件的运动规律t h s s ABCDh4、运动过程s凸轮转角廓线从动件行程h推程t 推程运动角t AB升hs 远休止程s 远休止角BC停止h 回程h 回程运动角CD降hs 近休止程s 近休止角DA停止位移曲线Ot h s s ABCDhABCDhet Ot 动画BO32 从动件的运动规律一、凸轮廓线设计方法的基本原理一、凸轮廓线设计方法的基本原理基本方法：基本方法

5、：反转法 给整个凸轮机构施以“- - ”时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。O O33 凸轮轮廓曲线的设计基本问题：基本问题：已知：rmin、 （方向）、e（大小、方向），从动件的类型及运动规律，求凸轮廓线。凸轮-静止机架-以“- ”绕o o点转动从动件随机架以“- ”反转相对机架按s=f ( )运动反转法1s2s3s显然：反转后从动件顶点的轨迹即是凸轮的理论廓线。O O 33 凸轮轮廓曲线的设计1s2s3s显然：反转后迹点的轨迹即是凸轮的理论廓线。凸轮-静止机架-以“- - ”绕o o点转动从动件随机架以“- - ”反转相对机架按s=

6、f ( )运动一、凸轮廓线设计方法一、凸轮廓线设计方法的基本原理的基本原理温故知新-对整个机构加绕O点的反转运动反转法已知：rmin， （方向）， e， s=f ( )，设计凸轮廓线1. 直动尖顶从动件盘形凸轮二、用作图法设计凸轮廓线二、用作图法设计凸轮廓线0t120 060 s090 h090 s11223344556677881112991001 s0 33 凸轮轮廓曲线的设计S-线图O OminreAths s1234567678854321991001 11sl2、直动滚子从动件盘形凸轮已知：rmin， （方向），e，rr，s=f ( )，设计凸轮廓线。 33 凸轮轮廓曲线的设计012

7、0 t060 s090 h090 s11223344556677881112991001 s0S-线图seAl把滚子中心A当作尖端2、直动滚子从动件盘形凸轮O OminreAths s1234567678854321991001 11理论廓线 以理论廓线上各点为圆心，作滚子圆族，其包络线即为实际廓线。实际廓线已知： rmin ， （方向），e，rr，s=f ( )，设计凸轮廓线。3-3 凸轮轮廓曲线的设计动画 S-线图sl0120 t060 s090 h090 s11223344556677881112991001 s03、对心直动平底从动件盘形凸轮已知： rmin ， （方向），s=f (

8、)，设计凸轮廓线。minrtshs123456781012345678901 11 在理论廓线上各点作出相应的平底直线族，其包络线即为实际廓线。 33 凸轮轮廓曲线的设计动画9S-线图0120 t060 s090 h090 s11223344556677881112991001 s0偏置直动从动件盘形凸轮机构O O0reA000201123456654321 33 凸轮轮廓曲线的设计O OA0010021234560r654321在偏距圆或基圆上e凸轮反转角度的度量：推杆位移的度量：沿导路方向!角不可在轮廓上度量34 凸轮机构压力角与基本尺寸一、凸轮机构中的压力角与作用力的关系一、凸轮机构中的

9、压力角与作用力的关系压力角 ：不计摩擦时，从动件受力方向 与速度方向的夹角。17nnBOFFFF= Ftan F一定，一定， F 甚至甚至自锁自锁 max = 30直动= 45 摆动e0rnnP0tansseOPs0s220erseddsddsdtddtdsvOP/P与e在轮心O点的同侧，取“”，异侧取“”。0/tan0rsddse时，讨论 与s有关，各点不同； 与e的大小和方位的大小和方位有关；当s、ds/d、e一定时， 0rBO34 凸轮机构压力角与基本尺寸二、凸轮机构中的压力角与基圆半径二、凸轮机构中的压力角与基圆半径rmin的关系的关系e偏置的目的：减小推程压力角3-4 凸轮机构基本尺寸的确定确定r0的原则：在结构尺寸允许的条件下，尽可能使 减小；在不超过的条件下，选较小的r0。 3-4 凸轮机构基本尺寸的确定三、滚子半径的确定三、滚子半径的确定设：滚子半径，Tr理论廓线曲率半径，实际廓线曲率半径。 当理论廓线内凹时，Tr Tr 当理论廓线外凸时，TrTr 0Tr Tr Tr0Tr 轮廓变尖TrTr 0Tr 轮廓失真3-4 凸轮机构基本尺寸的确定Tr 0Tr Tr0Tr 轮廓变尖Tr0Tr 轮廓失真为避免运动失真，常取：min8 . 0 TrmmrT3min 或举例例、图示凸轮机