机械设计基础-凸轮机构

制作/讲解：陈燕机械设计根底

之

第四章凸轮机构本章主要内容：§4-1凸轮机构的应用和分类§4-2从动件常用的运动规律§4-3盘形凸轮轮廓曲线的设计§4-4凸轮机构设计的本卷须知应用：从动件的位移、速度、加速度严格按预定规律变化的场合组成：高副从动件：移动，摆动凸轮:具有曲线轮廓或凹槽的构件特点：⑴主要用于转换运动形式凸轮

高副

从动件往复移动摆动

（连续或间歇）

(转动、移动）⑵可实现从动件任意预定的运动规律，且机构简单、紧凑⑶比压较大，易于磨损。∴一般仅用于传递功率不大的场合⑷凸轮的加工制造较复杂另外：由于受凸轮尺寸的限制，∴凸轮也不适合用于从动件工作行程较大的地方§4-1凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构的应用O1凸轮1从动件2机架313O1123456789101112O2O3粉料压片机机构系统图13型腔（料斗）（上冲头）（下冲头）〔1〕移动料斗4至型腔上方，并使料斗振动，将粉料装入型腔。〔2〕下冲头6下沉，以防止上冲头12下压时将型腔内粉料抖出。〔3〕上、下冲头对粉料加压，并保压一定时间。〔4〕上冲头退出，下冲头顶出药片。自动机床凸轮机构二、凸轮机构的分类〔一〕按凸轮的形状分⑶圆柱凸轮：a.在圆柱面上开有曲线凹槽b.圆柱体端面上做出曲线轮廓盘形移动凸轮平面凸轮圆柱凸轮空间凸轮⑵移动凸轮：回转中心无穷远⑴盘状凸轮：〔简单，广泛，行程较小〕二、凸轮机构的分类（一）按凸轮的形状分〔二〕按从动件上高副元素的几何形状分尖顶从动件滚子从动件平底从动件

〔三〕按从动件的运动分摆动从动件移动从动件偏置移动从动件对心移动从动件二、凸轮机构的分类（一）按凸轮的形状分：（二）按从动件上高副元素的几何形状分：第四章凸轮机构§4-1凸轮机构的应用和分类§4-2从动件常用的运动规律§4-3盘形凸轮轮廓曲线的设计§4-4凸轮机构设计的本卷须知§4-2从动件常用的运动规律一、凸轮机构的工作原理二、凸轮机构从动件的常用运动规律一、凸轮机构的工作原理sCDh行程推程运动角远休止角回程运动角近休止角BosDrbeABC凸轮的基圆该位置为初始位置摆动从动件凸轮机构AO1O2B1B从动件摆角推程运动角CD远休止角回程运动角近休止角oB最大摆角最大摆角摆角从动件的运动规律：从动件在运动过程中，其位移(S)、速度(V)、加速度(a)随时间变化的规律。二、凸轮机构从动件的常用运动规律主动件凸轮一般作匀速转动（角速度为），从动件的运动规律的数学方程式为位移速度dtdsv=加速度dtdva=等速运动规律hv从动件在运动起始位置和终止两瞬时的加速度在理论上由零值突变为无穷大，惯性力也为无穷大。由此的冲击称为刚性冲击。适用于低速场合。OStOvtOat等加速等减速运动规律149410

在运动规律推程的始末点和前后半程的交接处，加速度发生有限值的突变，产生一定的惯性力，引起冲击。由此引起的冲击称为柔性冲击。适用于中速、轻载。h1423560st0vvmaxt0amax-amaxat1'2'3'4'5'6'0s123456hvmaxa123456amax-amaxv123456s余弦加速度运动规律该运动规律在推程的开始和终止瞬时，从动件的加速度仍有突变，故存在柔性冲击。适用于中、低速场合。运动规律总结运动规律冲击特性适用场合等速刚性低速轻载等加等减速柔性中速轻载余弦柔性中速中载第四章凸轮机构§4-1凸轮机构的应用和分类§4-2从动件常用的运动规律§4-3盘形凸轮轮廓曲线的设计§4-4凸轮机构设计的本卷须知一、凸轮机构的设计任务满足凸轮机构的输出件提出的运动要求、动力要求等，凸轮机构的设计大致可分成以下四步：〔1〕从动件运动规律的设计〔2〕凸轮机构根本尺寸的设计〔3〕凸轮机构轮廓曲线的设计〔4〕绘制凸轮机构工作图二、凸轮轮廓曲线的设计从动件的运动规律[s=s(t)、v=v(t)、a=a(t)]及凸轮机构的根本尺寸〔如r0、e〕及转向，作出凸轮的轮廓曲线。图解法解析法1.直动从动件盘形凸轮轮廓的设计2.摆动从动件盘形凸轮轮廓的设计rbesB0BosB1S-S-反转法原理图解法的实质假想给正在运动着的整个凸轮机构加上一个与凸轮角速度大小相等、方向相反的公共角速度（-），这样，各构件的相对运动关系并不改变，但原来以角速度转动的凸轮将处于静止状态；机架（从动件的导路）则以（-）的角速度围绕凸轮原来的转动轴线转动；而从动件一方面随机架转动，另一方面又按照给定的运动规律相对机架作往复运动。-rbOoS180º120º60º12345678910h180º60º120ºc7c8c9c10B1B3B4B5B8B6B10B7B2B9c0c1c2c3c5c4c6〔1〕按已设计好的运动规律作出位移线图；〔2〕按根本尺寸作出凸轮机构的初始位置；〔4〕在各反转导路线上量取与位移图相应的位移，得B1、B2、等点，即为凸轮轮廓上的点。〔3〕按-方向划分基圆得c0、c1、c2等点；即得机架反转的一系列位置；尖顶对心直动从动件盘形凸轮〔1〕按已设计好的运动规律作出位移线图；-〔2〕按根本尺寸作出凸轮机构的初始位置；〔3〕按-方向划分偏距圆得c0、c1、c2等点；并过这些点作偏距圆的切线，即为反转导路线；c1c2c3c4c5c6c7c0erbO180ºB1B3B4B2B5B8〔4〕在各反转导路线上量取与位移图相应的位移，得B1、B2、等点，即为凸轮轮廓上的点。oS180º120º60º12345678910hB6c10c8c9B7120ºB9B1060ºB0偏置直动从动件盘形凸轮平底直动从动件盘形凸轮-sO180º120º60º1234567891021180º120º平底凸轮机构摆动从动件的盘型凸轮180º120º60ºo12345678910〔1〕作出角位移线图；〔2〕作初始位置；〔4〕找从动件反转后的一系列位置，得C1、C2、等点，即为凸轮轮廓上的点。A1A2A3A5A6A7A8A9A10A40000000000〔3〕按-方向划分圆R得A0、A1、A2等点；即得机架反转的一系列位置；0rbB0L180°60°120°B1B2B3B4B5B6B7B8B9B101C12C23C3C4C5C6C7C8C9C10ROA0a-滚子直动从动件盘形凸轮xyrbB0"理论轮廓曲线'实际轮廓曲线〔1〕求出滚子中心在固定坐标系oxy中的轨迹〔称为理论轮廓〕；〔2〕再求滚子从动件凸轮的工作轮廓曲线〔称为实际轮廓曲线〕。rr注意：〔1〕理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；〔2〕凸轮的基圆半径是指理论轮廓曲线的最小向径。CME第四章凸轮机构§4-1凸轮机构的应用和分类§4-2从动件常用的运动规律§4-3盘形凸轮轮廓曲线的设计§4-4凸轮机构设计的本卷须知ttnnA21ov2s2r0rFFxFy压力角的定义?FfttnnA21ov2s2r0rFFxFy研究压力角的意义?Ff滚子半径确实定´minbminmin´bmin=min-rrr