机械设计《 凸轮机构》课件

1、第三章 凸轮机构3-1 凸轮机构的应用和类型一、概述凸轮机构是一种常用机构、在自动化和半自动化机械中应用非常广泛。凸轮机构包括凸轮、从动件。当凸轮主动件连续转动，驱使从动件作直线运动或摆动。图3-1，内燃机配气机构图3-2，绕线机构图3-3，装卸料传动机构图3-4示，送料机构返回二、凸轮机构的分类1。按凸轮的形状分- 盘形凸轮、移动凸轮，圆柱凸轮，图3-1，2；3；42。按从动件的端部结构分-尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件，图3-2；3，4；13。按从动件的运动型式分-移动从动件、摆动从动件 ，图3-1，3，4；2凸轮机构的优点：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律，并且

2、结构简单、紧凑、设计方便；凸轮机构的缺点：凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易于磨损，常用于传力不大的控制机构。3-2 从动件的常用运动规律一.从动件位移线图设计凸轮机构时，先根据工作要求确定从动件运动规律，再根据运动规律设计凸轮轮廓线。如图3-5示，以尖顶直动从动件盘形凸轮机构为例。基圆：以凸轮轮廓的最小向径rmin为半径所绘的圆。推程：当凸轮以1等角速沿逆时针方向回转t时，从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定运动规律由离回转中心最近位置A到达最远位置B的过程。升程:从A到B从动件所走过的距离h,而与推程对应的凸轮转角t称为推程运动角.远休止角s :从动件在最远位置停留不动.h:回程运动角.

3、近休止角s :从动件在最近位置停留不动.图3-5b所示,简称从动件位移线图. rminBChADA)OtS2h1B)图3-5 从动件位移线图返回B1thtsshss二、从动件的常用运动规律1。等速运动凸轮转过推程运动角t，从动件升程为h。凸轮匀速转动时，1为常数。hS2ottA)ttoV2B)V0ttOa2C)-图3-6 等速运动这种运动规律引起的惯性力太大，不宜单独使用，在运动开始和终止阶段应当用其它运动规律过渡。2。等加速等减速运动 常用于前半程作等加速运动，后半程作等减速运动。 ht1S2OOth/2123456149412 23 3Ot1v2a2t1emOa0图 等加速减速运动3。简谐

4、运动 点在圆周上作匀速运动时，它在这个圆的直径上的投影所构成的运动称为简谐运动。tthtO 1 2 3 4 5 6123456123456S21tv2a2ttB)C)A)图 简谐运动点在圆周上作圆周运动时，它在该圆直径上的投影构成简谐运动。简谐运动规律位移线图作法如图3-8 a)。作半径为h的圆，分成假设干等分，再把凸轮运动角也分成相应等分，把交点光滑连接构成位移线图。3-3 图解法设计凸轮轮廓一、作图法设计凸轮轮廓曲线的原理反转法 根据工作要求合理选择从动件的运动规律，按照结构所允许的空间和具体要求，初步确定凸轮基圆半径，然后绘制凸轮轮廓。1、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制图3-9，尖顶对心直

5、动从动件盘形凸轮机构。-11A)2A0A1A2A3A4A5A6A7A8A1A2A3A4A5A6A7 rmin hOsth01 2 3 4 5 6 7 8 1234567B)图3-9 尖顶直动从动件盘形凸轮1根据“反转法原理把顶尖从动件改为滚子从动件时，其凸轮轮廓设计方法如图3-10所示21O图3-10 滚子直动从动件盘形凸轮-1A01。先把滚子中心看作尖顶从动件的尖顶，按照图3-9示反转法原理求出一条轮廓曲线0，称理论廓线。2。以滚子半径为半径，画一系列圆，最后作这些圆的包络线，它便是实际廓线rmin平底从动件的凸轮轮廓的绘制方法平底从动件的凸轮轮廓的绘制方法与上述相似。如图3-11示。1在平

6、底上选一固定点A0，按照尖顶从动件凸轮轮廓绘制方法求出理论轮廓上一系列点A1、A2、A3；过这些点画出各个位置的平底AB、 A2B2 A3B3，然后作这些平底的包络线，便得到凸轮的实际轮廓曲线 图 平底直动从动件盘形凸轮2、摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 从动件角位移曲线，凸轮与摆动从动件的中心距lOA, 摆动从动件的长度lAB，凸轮的基圆半径rmin,角速度1。“反转法求凸轮轮廓。(1)由lOA定出O和A0位置，以O为圆心以及以rmin为半径作圆弧交基圆于B0点，即为从动件尖顶的起始位置。 称为从动件的初始角。OA0B0(2)以O点为圆心及OA0 为半径作圆，并沿-1方向取角t、h、 s，再假

7、设干等分。OA1、OA2、OA3即为机架OA0反转过程所占位置。(3)由图3-12b求出从动件摆角2在不同位置的数值。画出摆动从动件相对于机架的一系列位置A1B1、A2B2、A3B3，即OA1B1= 、OA1B1= (4)以A1、A2、A3、为圆心，为半径画圆弧截于点，于点，最后将、点连成光滑曲线，即得到尖顶从动件凸轮轮廓。rminB1B8B7B6B5B4B3B2tt2O12 3 4 5 6 7 8 0图3-12 b) 尖顶摆动从动件盘形凸轮返回3。圆柱凸轮展开轮廓的绘制图3-13，a为直动从动件圆柱凸轮机构。该 机构从动件的导路与凸轮的运动平面相垂直，属空间凸轮机构。V212R1A)图3-1

8、3 圆柱凸轮的展开轮廓V2V12RB)C)S2t展开为平面凸轮利用反转法，以理论轮廓上各点为圆心，以滚子半径为半径作许多小圆，然后作这些小圆的上下两条包络线，即得此凸轮槽的实际轮廓曲线。3-4 解析法设计凸轮轮廓图解法设计方法简便，但作图误差较大，仅适于对从动件运动规律要求不太严的地方。对于精度要求高的高速凸轮、靠模凸轮等，必须用解析法进行精确设计。下面以偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构为例说明解析法根据反转法原理，可画出相对初始位置反转1角的机构位置。如图3-14。S2S01pBTneOB0TTrT0rmin-1n图3-14 解析法设计凸轮轮廓返回2返上页S2S01pBTneOB0TTrT0rmin-1n图3-14 解析法设计凸轮轮廓过B点作理论轮廓的法线交滚子于T点，T点就是实际轮廓上的对应点。 法线nn与过凸轮轴心O且垂直于从动件导路的直线于P点，P点就是凸轮与从动件的相对瞬心，且一、滚子半径的选择从减小凸轮与滚子间的接触应力来看，滚子半径越大越好；但是，必须注意，滚子半径增大后对凸轮实际轮廓曲线有很大影响。如图3-16。3-5 设计凸轮机构应注意的问题minrTminrT， 0实际廓线为一平滑曲线A)minrTmin=minrTminrTB)C)图3-16 滚子半径的选择rT，