凸轮机构的特点

1、n Characteristics of cam mechanisms 凸轮机构的特点凸轮机构的特点n Classification and application of cam mechanisms凸轮机构的分类及应用凸轮机构的分类及应用nThe followers motion type从动件的运动形式从动件的运动形式What is a cam mechanism?A system/mechanism that uses a cam(凸轮凸轮) and a follower(从动件从动件) to create a specific motion. In most cases, the ca

2、m is merely a flat piece of metal that has an unusual shape or profile(轮廓轮廓). The cam is attached to a shaft(轴轴) which enable it to be turned by applying a turning action to the shaft. As the cam rotates, it is the profile or shape of the cam that causes the follower to move in a particular way. The

3、 movement of the follower is then transmitted(传递传递) to another mechanism or another part of the mechanism. Advantages of cam mechanismsSimple and compact(简单、紧凑简单、紧凑) there only three links, cam(凸轮凸轮), follower (从动件从动件), frame(机架机架). Sometimes, there is a roller(滚滚子子).The follower can precisely reali

4、ze any type motion. Example Disadvantages of cam mechanismsHigher pair(高副高副), line contact or point contact(线或点接触线或点接触)Cant transfer(传递传递) large power.FunctionContinuous turning motion translating(往往复移动复移动) or oscillating(摆动摆动) motion. Example Application of cam mechanismDobby 多臂提花机多臂提花机 作者：潘存云教授绕线机

5、构绕线机构3作者：潘存云教授12Ayarn线线Yarn winding machine(绕线机绕线机)作者：潘存云教授132送料机构送料机构Feeding mechanism 送料机构送料机构Feeder of Automatic Machine Tools自动机床的进刀机构自动机床的进刀机构12刀架刀架o机床进给机构机床进给机构13245放音键放音键卷带轮卷带轮皮带轮皮带轮摩擦轮摩擦轮录音机卷带机构录音机卷带机构3皮带轮皮带轮5卷带轮卷带轮录音机卷带机构录音机卷带机构1放音键放音键2摩擦轮摩擦轮4录音机卷带机构录音机卷带机构Translating cams 移动凸轮移动凸轮Cylindric

6、al or drum cams 圆柱凸轮圆柱凸轮2.By the follower ends shapeKnife-edge follower 尖顶从动件lThe end of the follower is very sharp (nearly a point)lThe contact between the cam and the follower is a pointlThe follower is easy to be worn.lIts rarely used.作者：潘存云教授2.By the follower ends shapeDisk cam with roller follo

7、wer 滚子从动件lThe end of the follower is a roller)lLine contactlThe friction coefficient is very small (sliding friction).lThis type of roller is widely used.作者：潘存云教授2.By the follower ends shapeDisk cam with flat follower 平底从动件lThe follower end shape is a flat planlThe pressure angle of the mechanism al

8、ways is 0, so it can transmit large power.lBut it is difficult to design and manufacture.3.By the followers motion typeTranslating follower 移动从动件4.By the manner of keeping the cam and follower in contactWith an external downward force VsWithout an external downward force凹凹槽槽凸凸轮轮优点：优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动

9、件便可获得只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。缺点：缺点：线接触，容易磨损。线接触，容易磨损。槽道凸槽道凸轮轮 Grooved camGrooved camr1r2r1+r2 =const等等径径凸凸轮轮优点：优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。缺点：缺点：线接触，容易磨损。线接触，容易磨损。W等等宽宽凸凸轮轮优点：优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得只需要

10、设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。缺点：缺点：线接触，容易磨损。线接触，容易磨损。主主回回凸凸轮轮优点：优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。缺点：缺点：线接触，容易磨损。线接触，容易磨损。设计凸轮机构时的主要任务设计凸轮机构时的主要任务: 1)Selection of the cam type 选择凸轮类型选择凸轮类型而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前

11、提。2)Selection of the followers motion type选择从动件形式选择从动件形式3)Decision of the structure dimension设计结构尺寸设计结构尺寸4)Designing the cam profile设计凸轮轮廓设计凸轮轮廓00ot s凸轮机构设计的基本任务凸轮机构设计的基本任务: 1)根据工作要求选定凸轮机构的形式根据工作要求选定凸轮机构的形式;名词术语：名词术语：一、推杆的常用运动规律一、推杆的常用运动规律基圆、基圆、推程运动角、推程运动角、基圆半径、基圆半径、推程、推程、远休止角、远休止角、回程运动角、回程运动角、回程、回程

12、、近休止角、近休止角、行程。行程。一个循环r0h A而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。2)推杆运动规律推杆运动规律;3)合理确定结构尺寸合理确定结构尺寸;4)设计轮廓曲线。设计轮廓曲线。01010202DBCB0000otsr0h A01010202DBCB00Flowers motion: the flowers displacement(位移位移) S, velocity v and acceleration a during rise(升程升程) and return(回程回程):S=S()v=v()a=a()位移曲线位移曲线 Uniform velocity (

13、等速运动规律等速运动规律) Constant Acceleration Motion (等加速等减等加速等减速运动规律速运动规律) Simple Harmonic Motion(简谐运动规律简谐运动规律/余余弦加速度运动规律弦加速度运动规律) Combined motion(组合运动规律组合运动规律) s Uniform velocity ( Uniform velocity (等速等速运动规运动规律律) )0vah+Rigid shock刚性冲击刚性冲击推程运动方程：推程运动方程： s h/0 v h /0v-h /0a0a 0回程运动方程：回程运动方程： sh(1-/0 )从动件作等速运动

14、时，其位移线图为一过从动件作等速运动时，其位移线图为一过原点的倾斜直线。速度线图为一条水平直原点的倾斜直线。速度线图为一条水平直线，线，V0 的大小为位移线图中倾斜直线的斜的大小为位移线图中倾斜直线的斜率。加速度为零。率。加速度为零。此种运动规律只适用于低速运动的场合此种运动规律只适用于低速运动的场合. 3减速段推程运动方程为：减速段推程运动方程为：s h-2h(0 )2/20v - 4h(0-)/20a - 4h2 /20ah/20 0h/21s2 35462 2hh/ /0 04 4hh2 2/ /2 20 0v加速段推程运动方程为：加速段推程运动方程为：s 2h2 /20v 4h /20

15、a 4h2 /20柔性冲击柔性冲击这种运动规律只适用于中速运动场合这种运动规律只适用于中速运动场合. . 推程：推程： sh1-cos(/0)/2 v hsin(/0)/20a 2h2 cos(/0)/220 回程：回程： sh1cos(/0)/2 v-hsin(/0)/20a-2h2 cos(/0)/220在起始和终止处理论上在起始和终止处理论上a a为有限值，为有限值，产生柔性冲击。产生柔性冲击。h0 s sa123 456v vvmax=1.57h/20123456Selection of follower motion1. 机器的工作过程只要求凸轮转过一角度机器的工作过程只要求凸轮转过

16、一角度0时，推杆完时，推杆完成一行程成一行程h(直动推杆直动推杆)或或(摆动推杆摆动推杆)，对运动规律并无，对运动规律并无严格要求。则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮严格要求。则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。如夹紧凸轮的轮廓曲线。如夹紧凸轮。工件工件工件工件 0 02. 2. 机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作要求的运动规律来设计凸轮廓线。作要求的运动规律来设计凸轮廓线。如刀架进给凸轮如刀架进给凸轮。 h 0 0Selection of follower motion理由：理由： amax动量动量mv, 若机构突然被卡住，则冲击力将很大若机构突然被卡住，则冲击力将很大(F=mv/t)。 对重载凸轮，则适合选用对重载凸轮，则适合选用vmax较小的运动规律。较小的运动规律。惯性力惯性力F = - ma对强度和耐磨性要求对强度和耐磨性要求。对高速凸轮，希望对高速凸轮，希望amax 愈小愈好。愈小愈好。 vmax , PnSelection of follower motion3. 对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避免对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避免出现刚性或柔性冲击外，还应