机械设计之凸轮机构

本章目录教学要求基本内容重点难点问题思考总目录退出凸轮机构

凸轮机构是机械中的一种常用机构。它是由凸轮、从动件和机架通过一定的锁合方式组合而成的一种高副机构。凸轮机构广泛应用于各种机械，特别是在自动化和半自动化机械中得到了广泛的应用。

§1、凸轮机构的类型和应用

§2、从动件的常用运动规律

§3、凸轮轮郭曲线的设计

§4、凸轮机构的压力角及基本尺寸的确定本章目录教学要求1、掌握等速运动、等加速等减速运动、及简谐运动线图的绘制方法；2、能根据上述运动规律的运动线图分析何时出现刚性冲击或柔性冲击；3、熟练掌握利用反转法按给定从动件运动规律设计盘形凸轮轮廓；4、定性了解选择滚子半径的原则、压力角与自锁的关系以及基圆半径对压力角的影响。§1凸轮机构的应用和类型一、凸轮机构的组成及应用凸轮+从动件+机架组成应用传力不大的控制机构应用实例：……继续从动件可实现较任意的运动规律凸轮与从动件高副接触，传力小特点：1234内燃机配气机构应用实例：印刷机转位设备用于机加工§1凸轮机构的应用和类型§1凸轮机构的应用和类型凸轮机构用于印刷机中返回原处§1凸轮机构的应用和类型凸轮机构用于转位设备返回原处§1凸轮机构的应用和类型凸轮机构用于机加工凸轮盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮二：凸轮机构的分类锁合方式力锁合形状锁合凸轮机构的命名：从动件末端型式＋从动件的运动＋凸轮的形状从动件尖顶滚子平底直动摆动运动形式未端形状§1凸轮机构的应用和类型各种类型的凸轮机构

偏置尖顶直动从动件盘形凸轮机构

对心滚子直动从动件盘形凸轮机构

对心平底直动从动件盘形凸轮机构

尖顶摆动从动件盘形凸轮机构

滚子摆动从动件盘形凸轮机构

平底摆动从动件盘形凸轮机构滚子直动从动件移动凸轮机构

空间凸轮机构形锁合凸轮机构各种类型的凸轮机构§2从动件的常用运动规律一：从动件位移与凸轮转角间对应关系推程运动分析凸轮机构的一个运动循环从动件凸轮转角近休程-------近休止角回程运动----回程运动角δh------远休止角δs远休程----推程运动角δt其它术语：

ω1ABCDh升程h:推程中从动件的最大位移基圆：从动件位移线图0δs§2从动件的常用运动规律二：从动件常用运动规律δ10+∞δ10特点：刚性冲击，适应于低速及从动件质量不大的场合1、等速运动规律推程中：v=v0=h/Ts=v0t=h·t/T=dv2/dt=0s2δ10推程中（等加速段）：2、等加速等减速运动规律特点：柔性冲击；适用于中速§2从动件的常用运动规律§2从动件的常用运动规律3、简谐运动规律简谐运动：点在圆周上作匀速运动时，其在该圆直径上的投影所构成的运动s2δ0当θ＝π时，δ1＝δt，故运动方程（略）特点：柔性冲击；适应于中速三、

从动件运动规律的选择考虑因素：冲击、速度幅值Vmax、加速度幅值amax重载凸轮机构：应选择Vmax值较小的运动规律；高速凸轮机构：应选择amax值较小的运动规律。§3.

凸轮轮廓曲线的设计

一、凸轮轮廓设计基本原理

反转法：单击进入动态演示

二、凸轮轮廓设计1、对心尖顶直动从动件盘形凸轮单击进入动态演示…1、对心尖端直动从动件盘形凸轮设计步骤：1、以作从动件的s-δ线图4、定反转后从动件导路的各个位置5、定反转后从动件尖顶相对于凸轮的各个位置6、将各点连成光滑的曲线所求凸轮轮廓2、以相同的画基圆,定从动件尖顶的起始位置A0sδ03、在s-δ线图上，定s和δ的对应关系2、对心滚子直动从动件盘形凸轮Or0滚子从动件的运动特点：1）凸轮郭线与滚子的接触点到滚子中心的距离恒等于滚子的半径；2）滚子是转动的，只有滚子中心的运动与尖端从动件的运动完全相同。设计步骤：1）将滚子中心视为尖端从动件的尖端，按尖端从动件的作凸法，得到的轮郭曲线

理论廓线2）作一系列滚子圆（滚子中心在理论廓线上）的切线

实际廓线单击进入动态演示……理论轮廓工作轮廓2、对心滚子直动从动件盘形凸轮单击鼠标…2、对心滚子直动从动件盘形凸轮nn设计时应注意两点：1）r0是作理论廓线的基圆半径；工作轮廓理论轮廓o2）实际廓线和理论廓线是两条法向的等距曲线。r0r03、对心平底直动从动件盘形凸轮单击进入动态演示……5、偏置从动件盘形凸轮123456789δSδ0r0ωAe与对置从动件不同点：1）需画辅助圆；2）反转中从动件导路位置与辅助圆相切。4、摆动从动件盘形凸轮单击进入动态演示…二、解析法：滚子中心B：——理论轮廓方程工作轮廓上B’：——工作轮廓方程注意：e的正负：凸轮顺时针，e偏在右侧时——为负；e偏在左侧——为正；凸轮逆时针，e偏在右侧时——为正；e偏在左侧——为负；§4.凸轮机构的压力角及基本尺寸的确定F一、凸轮机构的压力角α

从动件在接触点B处所受力的方向与其速度方向之间所夹的锐角。

压力角是反映凸轮机构受力情况的一个重要参数。F有效分力有害分力α机构自锁＞时当机构传力性能v推程：直动从动件

[α]=30º～40º

摆动从动件[α]=35º～45º回程：

[α]=70º～80º通常规定：

αmax≤

[α]§4.凸轮机构的压力角及基本尺寸的确定二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系

r0↗——↘可根据[α]计算基圆半径r0v§4.凸轮机构的压力角及基本尺寸的确定诺模图:可根据推杆运动规律和许用压力角确定基圆半径.平底直动从动件盘形凸轮机构，其压力角恒等于0。为了保证从动件运动不“失真”，要求凸轮轮廓全部外凸且平底要足够长。§4.凸轮机构的压力角及基本尺寸的确定采用偏置凸轮机构来改善直动从动件盘形凸轮机构传力性能或减小凸轮尺寸三、滚子半径的选择2、凸轮理论轮廓为外凸时：当ρ>rr时,ρa>0当ρ≤rr时,ρa≤

0，出现“失真”现象。1、凸轮理论轮廓为内凹时：分目录退出外凸的凸轮轮廓曲线：滚子半径的选择一般

amin≥1～5mmrr=(0.1~0.15)r0滚子半径rr<min分目录退出重点与难点1、凸轮机构的类型；2、从动件推杆常用的运动规律；3、凸轮郭线设计方法的基本原理；4、用图解法设计盘形凸轮轮郭；5、压力角的概念；6、本章的难点是反转法。问题思考1、试从冲击的观点来分析等速、等加速等减速、简谐运动三种运动规律，并说明它们适用的场合？2、何谓理论轮廓？何谓实际轮郭？实际轮郭与理论轮郭是否相似？3、滚子半径的选择与理论轮郭曲率半径有何关系？作图时如出现实际轮郭变尖或自交，可