第3章凸轮机构ppt

第3章凸轮机构§3－1

凸轮机构的应用和类型(重点)§3－2

从动件的常用运动规律(简介)§3－3

凸轮机构的压力角(难点)§3－4图解法设计凸轮的轮廓(简介)§3－5解析法设计凸轮的轮廓(略)凸轮机构组成

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。§3－1凸轮机构的应用和类型结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。作用：将连续回转=>

从动件直动摆动凸轮机构。优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。应用：牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机、单柱塞泵等。分类：1)按凸轮形状分：盘形、移动、

圆柱凸轮(端面)。2)按推杆形状分：尖顶、滚子、平底从动件。特点：尖顶－－构造简单、易磨损、用于仪表机构；滚子――磨损小，应用广；平底――受力好、润滑好，用于高速传动。凸轮组合动态演示尖顶

平顶直动

平顶摆动

尖顶摆动3)按推杆运动分：直动

(对心，偏置)、摆动

对比设计：潘存云设计：潘存云312A线绕线机312A线应用实例：设计：潘存云3皮带轮5卷带轮录音机卷带机构1放音键2摩擦轮413245放音键卷带轮皮带轮摩擦轮录音机卷带机构设计：潘存云132送料机构走刀机构凸轮机构特点：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。适用：

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。

设计：潘存云Φ,

Φ,ots§3－2从动件的常用运动规律基本术语：基圆—以凸轮轮廓的最小向径为半径的圆。r0h

ω1Aφs

φsΦ,sΦ,sDBCB’φ

φ设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律，然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。Bc推程—从动件以一定运动规律由距离回转中心最近位置A到达最远位置B。与推程对应的凸轮转角Φ为推程运动角。回程—从动件在弹簧或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置。与回程对应的凸轮转角Φ’为回程运动角。远休止—当凸轮继续回转Φs，从动件在最远位置停止不动。近休止—当凸轮继续回转Φ’s，从动件在最近位置停止不动。推程、远休止、回程、近休止当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。

推程、远休止、回程、近休止设计：潘存云Φ,

oφsr0h

ωAφsφ’sDBCB’φ运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S、速度V、和加速度a随时间t的变化规律。T：推程时间位移曲线φφsΦ,φ’ssΦ,tΦvΦ,taΦ,th+∞－∞刚性冲击1.等速运动规律推程：等速运动规律用于低速轻载的场合。设计：潘存云hδtΦsΦa2.简谐运动规律(略)123456ΦvVmax=1.57hω/2δ0柔性冲击123456简谐运动规律只宜于用于中、低速凸轮机构。推程：sΦΦaΦvh

Φ3.正弦加速度运动(略)无冲击不产生任何冲击，可用于高速凸轮机构。设计：潘存云v2s2a2δ1δ1δ1hoooδt正弦改进等速改进型运动规律将几种运动规律组合，以改善运动特性。+∞-∞vsaΦΦΦhoooΦ设计：潘存云OBω1定义：接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角α→F”↑，若α大到一定程度时，会有：→机构发生自锁。§3－3凸轮机构的压力角αnn一、压力角与作用力的关系不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。FF’F”F’----有用分力，沿导路方向F”----有害分力，垂直于导路F”=F’tgαF’

一定时，α↑Ff>F’Ff为了保证凸轮机构正常工作，要求：α

<[α]二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系(略)r0↓

[α]=30˚

----直动从动件；[α]=45°----摆动从动件；[α]=70°～80°----回程。tgα

=s+r20

-e2ds/dφ

±e→α↑若发现设计结果α〉[α]，可增大r0

其它条件不变的情况下，基圆半径越小，压力角越大。基圆半径过小，压力角就会超过许用值。因此，实际设计中应在保证凸轮轮廓的最大压力角不超过许用值的前提下，考虑缩小凸轮的尺寸。设计：潘存云nn对于平底推杆凸轮机构：

α＝？0°v2Oω1rmin1.凸轮廓线设计方法的基本原理§3－4图解法设计凸轮轮廓2.用作图法设计凸轮廓线1)对心直动尖顶从动件盘形凸轮3)对心滚子直动从动件盘形凸轮5)对心直动平底从动件盘形凸轮(略)2)偏置直动尖顶从动件盘形凸轮6)摆动尖顶从动件盘形凸轮机构(略)4)偏置滚子直动从动件盘形凸轮设计：潘存云1.凸轮廓线设计方法的基本原理凸轮反转原理：依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线，例如：给整个凸轮机构加上绕凸轮轴心O点的公共角速度-ω，机构各构件之间的相对运动不变，此时，凸轮将静止，而从动件一方面随机架和导路以角速度-ω绕O点转动，另一方面沿导路按预定运动规律作往复移动。尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。O-ω3’1’2’331122ω设计：潘存云60°r0120°-ωω1’对心直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。设计步骤小结：①选比例尺μl作基圆r0。②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。③确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。*.对心直动尖顶从动件盘形凸轮1’3’5’7’8’2’3’4’5’

6’7’

8’9’10’11’12’13’14’90°90°A1876543214131211109一、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制60°120°90°90°135789111315s

φ9’11’13’12’14’10’设计：潘存云911131513578OeA偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω和从动件的运动规律和偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。1.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’-ωω6’1’2’3’4’5’7’8’15’14’13’12’11’10’9’设计步骤小结：①选比例尺μl作基圆r0；

②反向等分各运动角；

③确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置；④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k860°120°90°90°sδ1设计：潘存云sδ1911131513578r0A120°-ω1’设计步骤小结：①选比例尺μl作基圆r0。②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。③确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’60°90°90°1876543214131211109理论轮廓实际轮廓⑤作各位置滚子圆的内(外)包络线。2.滚子直动从动件盘形凸轮滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。60°120°90°90°ω对心滚子移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计

实际轮廓曲线

理论轮廓曲线

设计：潘存云ρa－工作轮廓的曲率半径，ρ－理论轮廓的曲率半径，

rT－滚子半径ρ<rT

ρa＝ρ－rT<0对于外凸轮廓，要保证正常工作，应使：ρmin>rT

轮廓失真滚子半径的确定ρa＝ρ＋rT

ρ＝rT

ρa＝ρ－rT＝0轮廓正常轮廓变尖ρ内凹ρarTrTρrTρρ>rT

ρa＝ρ－rT

轮廓正常外凸rTρaρ设计：潘存云sδ1911131513578rmin对心直动平底从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。设计步骤：①选比例尺μl作基圆r0。②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。③确定反转后，从动件平底直线在各等分点的位置。④作平底直线族的内包络线。3.对心直动平底从动件盘形凸轮(略)8’7’6’5’4’3’2’1’9’10’11’1