第6章凸轮机构

机械学基础绪论机械设计的力学基础知识机械工程材料及钢的热处理机械精度设计基础机构的组成原理及平面连杆机构凸轮机构弹簧机械零件设计制造的结构工艺性带传动与链传动齿轮传动机构间歇运动机构齿轮传动设计轴与联轴器轴承连接机械学基础6凸轮机构6.1凸轮机构的应用和类型6.2从动件的常用运动规律6.3凸轮机构的压力角6.4图解法设计凸轮轮廓曲线什么是凸轮机构凸轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触带动从动件实现预期运动规律的传动机构。凸轮机构是种高副机构。凸轮机构一般是由凸轮、从动件、机架三个部分组成。利用不同的凸轮轮廓曲线可使从动件实现各种预定的运动规律。6.1.1

凸轮机构的应用内燃机配气机构送料机构6.1凸轮机构的应用和类型6.1凸轮机构的应用和类型6.1.1凸轮机构的应用自动机床进刀机构绕线机构6.1凸轮机构的应用和类型6.1.1凸轮机构的应用13245放音键卷带轮皮带轮摩擦轮录音机卷带机构3皮带轮5卷带轮录音机卷带机构1放音键2摩擦轮46.1凸轮机构的应用和类型6.1.1凸轮机构的应用6.1凸轮机构的应用和类型凸轮机构结构简单、设计方便，只要设计出凸轮的轮廓曲线就可以使从动件得到各种预期的运动规律，而且响应快速。凸轮与从动件之间为点、线接触，易磨损，多用于传力不大的场合。和平面四杆机构相比，制造成本高。6.1.1凸轮机构的应用按凸轮的几何形状分：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮6.1凸轮机构的应用和类型6.1.2凸轮机构的类型按推杆端部形状分：尖顶推杆、滚子推杆、平底推杆按推杆运动形式分：直动推杆、摆动推杆6.1凸轮机构的应用和类型对心直动推杆偏置直动推杆6.1凸轮机构的应用和类型按凸轮与推杆维持高副接触的封闭方式分：力封闭、形封闭6.1凸轮机构的应用和类型6.1凸轮机构的应用和类型凸轮机构的一般命名对心/偏置直动/摆动尖顶/滚子/平底从动件盘形/移动/圆柱凸轮机构对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构摆动滚子从动件盘形凸轮机构6.2.1凸轮机构的运动循环及基本名词术语凸轮机构的一个运动循环大致包括：推程、远休程、回程、近休程四个部分6.2推杆的运动规律基圆：推程：升程ｈ：以轮廓的最小向径所作的圆r0－基圆半径推程所移动的距离从动件从离回转中心最近→最远的这一过程6.2推杆的运动规律推程运动角φ0

：远休止角φS:回程：回程运动角φ0′近休止角φS′:位移Ｓ:从动件在最远位置不动时对应的凸轮转角从动件在最近位置不动时对应的凸轮转角与推程对应的凸轮转角从动件从离回转中心最远→最近的这一过程与回程对应的凸轮转角从动件移动的距离6.2推杆的运动规律FLASH参考6.2.2几种常用的推杆运动规律等速运动规律：速度突变，惯性力存在理论上无穷大的突变，称为刚性冲击。用于低速轻载场合。6.2推杆的运动规律10mms120°40°120°80°h例：已知从动件作等速运动,ｈ＝20mm，φ0

＝120°,φS＝40°,φh＝120°,φs′＝80°,作运动线图。取作图比例μl6.2推杆的运动规律等加速等减速运动规律：速度连续，加速度不连续，惯性力存在有限值的突变，称为柔性冲击。用于中、低速场合。推程时等加速段推程时等减速段6.2推杆的运动规律每一行程（推程或回程）的前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动简谐运动：点在圆周上匀速运动时，它在这个圆的直

径上的投影所构成的运动。6.2推杆的运动规律简谐运动规律（余弦运动规律）：速度连续，加速度不连续，惯性力存在有限值的突变，称为柔性冲击。用于中、低速场合。6.2推杆的运动规律6.2推杆的运动规律摆线：一个圆在一条定直线上滚动时，圆周上一个定点的轨迹。摆线运动规律（正弦运动规律）：速度、加速度均连续，惯性力没有突变，无冲击。可用于高速传动。6.2推杆的运动规律6.2推杆的运动规律避免刚性冲击减小柔性冲击选择运动规律的注意事项:最大速度尽可能小最大加速度尽可能小6.3.1凸轮机构的压力角及其许用值压力角：从动件运动方向与受力方向夹角的锐角。压力角越小，机构传动效率越好。压力角过大，机构将处于自锁状态。许用压力角：直动从动件凸轮机构[α]=30°-40°摆动从动件凸轮机构[α]=40°-50°6.3凸轮机构的压力角6.3.2压力角与凸轮机构尺寸的关系三心定理：作平面运动的三个构件共有三个瞬心，它们位于同一直线上。6.3凸轮机构的压力角6.3.2压力角与凸轮机构尺寸的关系P为凸轮和从动件的速度瞬心，故：即：于是：e有正负，与OP同侧为正，不同侧为负增大基圆半径或设置偏置均可减小压力角6.3凸轮机构的压力角凸轮的基圆半径越大，凸轮机构的压力角越小，对传动有利，但增加了机构尺寸，对机构紧凑性不利。设置偏距也可使推程压力角减小，但回程压力角会增加，因而偏距不能过大。需注意偏距的设置方向：凸轮顺时针旋转时，偏距应设置在凸轮轴左侧，凸轮逆时针旋转时，偏距应设置在凸轮轴右侧。6.3凸轮机构的压力角已知推杆的运动规律，凸轮机构的形式，凸轮的基圆半径和凸轮的转向后，即可设计凸轮。图解法：直观、误差大。解析法：计算机计算，精度高。6.4凸轮轮廓曲线的设计6.4.1凸轮轮廓曲线设计的基本原理反转法：凸轮不动，推杆随导路绕凸轮轴心作反向转动，同时推杆还相对于导路作预期的往复移动，推杆尖顶所描绘出的轨迹即为凸轮的轮廓曲线。6.4凸轮轮廓曲线的设计6.4.2用作图法设计凸轮廓线已知从动件位移线图，如图所示，凸轮的基圆半径r0，偏心距e，凸轮以等角速度ω沿顺时针方向转动，试设计此凸轮轮廓。6.4凸轮轮廓曲线的设计偏置直动尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计尖顶从动件滚子从动件理论轮廓线实际轮廓线6.4凸轮轮廓曲线的设计偏置直动滚子推杆盘形凸轮廓线的设计滚子半径的选择(轮廓曲线内凹，外凸)滚子从动件作用：1、化滑动摩擦为 滚动摩擦；2、降低凸轮与从

动件之间的局部接触应力。6.4凸轮轮廓曲线的设计为保证不出现尖点和失真现象，必须： 滚子半径必须小于理论廓线外凸部分的最小曲率半径。1减小滚子半径通常取：滚子半径太小：1）滚子与凸轮间接触应力加大；2）滚子本身强度不足。2增大凸轮基圆半径保证不出现尖点和失真现象的前提下，取r0最小。6.4凸轮轮廓曲线的设计尖顶从动件平底从动件6.4凸轮轮廓曲线的设计对心直动平底推杆盘形凸轮廓线的设计如图所示，凸轮机构中凸轮以等角速度绕A点转动，凸轮的实际廓线为一圆，圆心在O点。（1）确定凸轮机构的合理转向。（2）标出B点的压力角α。（3）画出凸轮机构的基圆和理论廓线。（4）画出从动件的行程H。（5）在图中标出从升程到图示位置从动件的位移