第04章 凸轮机构

凸轮机构及其设计CamMechanismanditsDesign凸轮机构的组成及类型推杆运动规律凸轮轮廓曲线的设计凸轮机构基本尺寸的确定§1凸轮机构的组成和类型一、凸轮机构的组成三构件高副机构凸轮cam：具有曲线轮廓或凹槽的构件。推杆/从动件follower，运动规律由凸轮廓线和运动尺寸决定。机架frame推杆凸轮凸轮推杆二、凸轮机构的类型1.按凸轮形状分

盘形凸轮

disk/platecam

圆柱凸轮

cylindricalcam

移动凸轮

wedgecam推杆凸轮2.按推杆的形状分

尖顶推杆knife-edgefollower

滚子推杆rollerfollower

曲面推杆curved-shoefollower

平底推杆flat-facefollower3.按推杆运动形式分

直动推杆reciprocatingfollower

摆动推杆oscillatingfollower4.按推杆布置形式分

对心直动推杆

radialreciprocatingfollower

偏置直动推杆

offsetreciprocatingfollower尖顶推杆滚子推杆曲面推杆平底推杆对心推杆偏置推杆直动推杆摆动推杆凸轮机构的命名布置形式+运动形式+推杆形状+凸轮形状5.根据凸轮与推杆的接触形式分

力封闭凸轮机构

几何封闭凸轮机构

重力封闭弹簧力封闭等宽凸轮constand-breathcam等径凸轮conjugateyokeradialcam主回凸轮conjugatecam凹槽凸轮groovedcam§２推杆的运动规律一．凸轮机构的运动过程A0010’02r00推程01远休止0’回程02近休止ts0BCDh基圆primecircle，基圆半径r0;A’推程rise，推程运动角0;远休止dwell，远休止角01;回程return，回程运动角0’

;近休止，近休止角02;行程followertravel，h。h二．推杆常用运动规律1.等速运动(一次多项式／直线运动)constantvelocitymotion运动方程运动线图冲击特性s00v0a00’+--+刚性冲击推程回程(00)(0’0)适用场合低速轻载DisplacementVelocityAcceleration2.等加速等减速运动(二次多项式／抛物线运动)constantaccelerationmotion运动方程0010’02s0(00/2)(0/20)(0’0/2)(’0/2’0)推程回程加速段减速段s00v0a0运动线图冲击特性柔性冲击h/2h/20/20/20’h适用场合中速轻载位移Displacement速度Velocity加速度Acceleration3.简谐运动(余弦加速度运动)simpleharmonicmotion运动方程0010’02s0推程回程(00)(0’0)运动线图冲击特性柔性冲击适用场合中速中载s00v0a00’h4.摆线运动(正弦加速度运动)cycloidalmotion运动方程0010’02s0推程回程(00)(0’0)s0v0a000’h运动线图冲击特性无冲击适用场合高速轻载三．选择运动规律应注意的问题1.当机械的工作过程只要求推杆实现一定的工作行程，而对运动规律无特殊要求时，主要考虑动力特性和便于加工。低速轻载时，便于加工优先；速度较高时，动力特性优先。2.当机械的工作过程对推杆运动规律有特殊要求时：转速较低时，首先满足运动规律，其次再考虑动力特性和加工；转速较高时，兼顾运动规律和动力特性，采用组合运动。3.除考虑冲击特性外，还应考虑速度．加速度．跃度的最大值vmax．

amax．jmax。vmax直接影响从动件系统的最大动能mvmax;amax

直接影响从动件系统的最大惯性力mamax;jmax与惯性力变化相关，直接影响从动件系统的振动和工作平稳性。AAAAAAAAAAAAAAA§3凸轮廓线设计一．凸轮廓线设计的基本原理r0-r0反转法：推杆复合运动=反转运动(-)+预期运动(s)DeterminationofCamProfileCoordinates1.对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构s0h已知：r0，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动。设计凸轮廓线。解：1.定比例尺l;2.初始位置及推杆位移曲线；3.确定推杆反转运动占据的各位置；4.确定推杆预期运动占据的各位置；5.推杆高副元素族；6.推杆高副元素的包络线；二、作图法设计凸轮廓线2.对心直动滚子推杆盘形凸轮机构s0h已知：r0，推杆运动规律，滚子半径rr，凸轮逆时针方向转动。设计凸轮廓线。1.定比例尺l;2.初始位置及推杆位移曲线；3.确定推杆反转运动占据的各位置；4.确定推杆预期运动占据的各位置；5.推杆高副元素族；6.推杆高副元素的包络线；注：两条廓线，理论／实际廓线实际廓线基圆rmin,basecircle理论廓线基圆r0,primecircles0h3.对心直动平底推杆盘形凸轮机构已知：r0，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动.设计凸轮廓线。解：1.定比例尺l;2.初始位置及推杆位移曲线；3.确定推杆反转运动占据的各位置；4.确定推杆预期运动占据的各位置；5.推杆高副元素族；6.推杆高副元素的包络线；s0h4.偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构已知：r0，偏置圆半径e。推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动。设计凸轮廓线。解：1.定比例尺l;2.初始位置及推杆位移曲线；3.确定推杆反转运动占据的各位置；4.确定推杆预期运动占据的各位置；5.推杆高副元素族；6.推杆高副元素的包络线；5.摆动推杆盘形凸轮机构r0r0已知：r0，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动。设计凸轮廓线。1.定比例尺l，确定初始位置；2.定比例尺绘推杆位移曲线；3.确定推杆反转运动占据的各位置；4.确定推杆预期运动占据的各位置；5.推杆高副元素族；06.推杆高副元素的包络线；例：尖顶推杆盘形凸轮§4凸轮机构基本尺寸的确定一．压力角及其许用值pressureangle1.压力角与作用力的关系Br0Oes0sDnnPFF”F’A越大，F”越大，其引起的摩擦力越大，乃至发生自锁。越小越好。2.压力角与机构尺寸的关系越小，机构越紧凑。3.许用压力角推程：直动[]=300,摆动[]=450;回程：受力小，无自锁问题，为限制加速度，[]’=700~800a=-rr＝0二．滚子半径的选择arrbaaa=+rrrr>rrrra=-rr<0rr=rr1.外包络理论廓线最小曲率半径>0，实际廓线平滑。2.内包络>rr，ar>0，

即，实际廓线平滑。＝rr，ar＝0，

即，实际廓线变尖。