机械设计原理-凸轮机构培训课件

第五章凸轮机构见视频应用配气机构绕线机构靠模机构进刀机构凸轮机构由凸轮1、从动件2、机架3三个基本构件及锁合装置组成。是一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常作连续等速转动，从动件则在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规律作往复移动或摆动。组成优点:只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单;凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。缺点:凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的润滑，容易磨损。凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。

特点连杆机构和凸轮机构对比：平面连杆机构虽然应用广泛，但它只能近似地实现给定的运动规律，且设计比较复杂。当从动件须精确地按预定运动规律尤其是复杂运动规律工作时，则常采用凸轮机构。

分类1.按凸轮的形状分：2.按从动杆运动形式分:3.按从动杆形状分：盘形、移动、圆柱移动（直动）、摆动尖顶、滚子、平底凸轮机构1\2.avi移动凸轮轮圆柱凸轮轮2、推程及及推程运运动角dt，尖底偏置置直动推推杆盘形凸轮轮机构1、基圆：：凸轮轮轮廓上最最小向径径r0为半径的的圆轮廓及从从动件运运动规律律基本术语语6、偏距e，偏距圆圆4、回程及及回程运运动角dh3、远休止止角ds5、近休止止角ds’行程：h(最大位移移)推杆位移移s=f(t)特别，当当凸轮匀匀速转动动时：s=s(d)；v=v(d)；a=a(d)一般规律律：上升升——停——降——停推杆位移线图推杆的运运动分析析刚性冲击击：由于加加速度度发生生无穷穷大突突度而而引起起的冲冲击称称为刚刚性冲冲击,适用于于低速速凸轮轮机构构。1、一次次多项项式运运动规规律（（匀速速运动动规律律）等加速速等减速速柔性冲冲击：：加速度度发生生有限限值的的突变变适用于于中、、低速速凸轮轮机构构2、二次次多项项式运运动规规律（（等加加速等等减速速运动动规律律）3、五次次多项项式运运动规规律3-4-5多项式式：既无刚刚性冲冲击亦亦无柔柔性冲冲击应用于于高速速凸轮轮在运动动始末末点（（A、E点），，加速速度有有变化化－柔柔性冲冲击，，只适适于中中速；；当从从动件件作连连续升升-降循环环运动动时，，加速度度曲线线连续续，无无冲击，，可用用于高高速凸凸轮机构构。4、余弦弦加速速度运运动规规律（（简谐谐运动动规律律）运动特特征：：没有冲冲击6、组合合运动动规律律为了获获得更更好的的运动动特征征，可可以把把上述述几种种运动动规律律组合合起来来应用用，组组合时时，两两条曲曲线在在拼接接处必必须保保持连连续。。5、正弦弦加速速度运运动规规律（（摆线线运动动规律律）设计方法：作图法，解析法已知转向。作图法设计凸轮轮廓反转法法原理：：设想想凸轮轮固定定不动动，从从动件件一方方面随随导路路绕凸凸轮轴轴心反反方向向转动动，同同时又又按给给定的的运动动规律律在导导路中中作相相对运运动，，从动动件件尖底底的运运动轨轨迹就就是凸凸轮的的轮廓廓曲线线。凸轮廓廓线设设计4.3.2图解法法1.尖底对对心移移动推推杆盘盘形凸凸轮轮轮廓设设计如图所所示，，已知知凸轮轮基圆圆半径径rb、从动动件运运动规规律及及角速速度ω，凸凸轮顺顺时针针转动动。则则凸轮轮轮廓廓曲线线设计计步骤骤如下下：1）选定定适当当的比比例尺尺，作作出从从动件件的位位移曲曲线图图。2）以rb为半径径作基基圆。3）在基基圆上上，依依次取取推程程角、、回程程运动动角及及近程程休止止角。。4）量取取从动动件在在各位位置的的位移移量5)将A0、A1、A2、A3、…连成成光光滑滑曲曲线线，，即即得得到到所所求求的的凸凸轮轮轮轮廓廓。2.尖底底移移动动推推杆杆盘盘形形凸凸轮轮轮轮廓廓设设计计从动动件件导导路路与与凸凸轮轮回回转转中中心心的的偏偏距距e凸轮轮基基圆圆半半径径rb凸轮轮以以等等角角速速度度逆时时针针方方向向转转动动从动动件件的的位位移移线线图图转向向步骤骤：：以o为圆圆心心作作基基圆圆和和偏偏距距圆圆确定从动动件起始始位置C。使从动动件中心心线与偏偏距圆切切于A点，并与与基圆交交于C点。将运动线线图分成成若干等等分，并并将偏距距圆自A点沿顺时时针方向向分成对对应的等等分A1、A2………。erbCAO过分点A1、A2………作偏距圆圆切线，，交基圆圆于B1、B2………等点。从动件尖尖底从B1点沿切线线方向移移动S1到C1点，从B2移动S2到C2点……，用光滑滑曲线连连接C-C1-C2……，此曲线线为凸轮轮轮廓曲曲线。（3）在理论论轮廓上上画出一一系列滚滚子，画出滚子子的内包包络线——实际轮廓廓曲线。注意：设计滚子子推杆凸凸轮机构构时，凸轮的基基圆半径径是指理理论轮廓廓曲线的基基圆半径径。（1）去掉滚滚子，以以滚子中中心为尖尖底。（2）按照照上述述方法法作出出轮廓廓曲线线——理论轮轮廓曲曲线3、滚子子推杆杆r0（1）取平平底与与导路路的交交点B0为参考考点（2）把B0看作尖尖底，，运用用上述述方法法找到到B1、B2……（3）过B1、B2……点作出出一系系列平平底，，得到到一直直线族族。作出直直线族族的包包络线线，便便得到到凸轮轮实际际轮廓廓曲线线。4、平底底推杆杆已知：：凸轮轴轴心与与从动动件的的回转转中心心距a凸轮基基圆半半径rb，从动动件长长L凸轮以以等角角速度度逆时针针方向向转动动从动件件的位位移线线图5、摆动动推杆杆盘形形凸轮轮机构构步骤：：以凸轮轮中心心o为圆心心，以以rb、a为半径径作基基圆及及中心心圆。。在中心心圆上上取一一点o1为从动件件转动中中心的起起始位置置，以o1为圆心以以l为半径画画弧交基基圆于Ao，则o1Ao为摆动从从动件的的起始位位置。将运动线线图的横横坐标分分成若干干等分（（如图））。以o1为起点沿沿顺时针针方向把把中心圆圆分成与与运动线线图对应应的等分分o1′、o2′……。以o1′为圆心，，以L为半径画画弧，交交基圆于于C1，作∠∠C1o1’A1=1，交弧于于A1点，A1为凸轮廓廓线上一一点。同同理可求求出A2、A3……等点。平平滑联结结A0、A1、A2……成曲线，，此曲线线为所求求凸轮的的轮廓曲曲线。一、凸轮轮机构压压力角的的确定压力角：：不考虑虑摩擦时时，凸轮轮对从动动件的正正压力（（沿n－n方向）与与从动件件上力作作用点的的速度方方向所夹夹的锐角角。压力角越越小，推推动从动动件的有有效分力力越大，，机构受受力情况况越好，，效率越越高。凸轮机构构基本尺尺寸确定定为改善凸凸轮受力力情况，，在结构构允许条条件下，，尽可能能导轨长度度lb和悬臂尺寸寸la。若其它条条件不变变，，则推力力F。lim机构自锁锁，许用压力力角[]lim工作行程程：移动动从动件件[]30，摆动从动动件[]45回程程：：[]70～80二、基圆圆半径的的确定知：rb↑→↓rb↓→↑三、滚子子半径的的确定滚子子半半径径rr、实实际际廓廓线线曲曲率率半半径径c、理论论廓廓线线曲曲率率半半径径对于于内内凹凹的的理理论论轮轮廓廓曲曲线线不论论滚滚子子半半径径多多大大，，实实际际轮轮廓廓曲曲线线总总可可以以作作出出来来。。对于于外外凸凸的的理理论论轮轮廓廓曲曲线线1.rr<、c>0，实实际际轮轮廓廓曲曲线线可可以以作作出出。。2.rr=、c=0，实实际际轮轮廓廓曲曲线线出出现现一一尖尖点点，，易易磨磨损损。。c）图图3.rr>、c<0，产产生生交交叉叉的的实实际际轮轮廓廓曲曲线线，，得得不不到到完完整整的的轮轮廓廓曲曲线线，，从从动动件件运运动动将将会会失失真真。。d）图图结论论滚子子半半径径rr必须须小小于于凸凸轮轮理理论论轮轮廓廓线线外外凸凸部部分分的的最最小小曲曲率率半半径径可根根据据经经验验公公式式选选取取：：作业一、设设计尖底对对心移动顶顶杆盘盘形凸凸轮轮轮廓已知：：凸轮轮基圆圆半径径rb=20mm凸轮以以等角角速度度逆时针针方向转转动从动件件（顶顶杆））的位位移线线图如如下90O90O90O90O8mmSφ二、设设计滚子底底移动顶顶杆盘盘形凸凸轮轮轮廓已知：：凸轮轮理论论廓线线基圆圆半径径rb=25mm