机械设计基础第3章 凸轮机构

第７次课授课计划

机械设计基础课程(kèchéng)环境本071-2班级09年9月21日章节名称第3章凸轮机构§3-1凸轮机构的应用和类型§3-2从动件的常用运动规律§3-3凸轮机构的压力角教学内容1、凸轮机构的种类；2、凸轮机构的特点；3、常用从动件运动规律；4、压力角与作用力、凸轮尺寸的关系教学目的与要求1、了解凸轮机构的种类和特点；2、掌握从动件的常用的运动规律；3、理解高副的压力角；重点1.从动件的常用的运动规律；2.压力角与作用力、凸轮尺寸的关系难点1.从动件的常用的运动规律；作业P52：3-1；3-2；教学手段多媒体参考资料《机械设计基础知识要点及习题解析》精品资料第3章凸轮(tūlún)机构及其设计§3－1凸轮(tūlún)机构的应用和类型§3－2从动件的常用运动规律§3－4图解法设计凸轮轮廓§3－3凸轮机构的压力角精品资料§3－1凸轮(tūlún)机构的应用和类型

一、凸轮(tūlún)机构的特点和应用1、组成：凸轮从动件机架2、特点：结构简单、紧凑；可精确实现从动件任意的运动规律；设计方法简单；高副接触易磨损；制造较连杆机构困难。3、应用：用于实现运动规律有特殊要求，载荷不大、行程较小的场合，广泛用于各种机械，特别是控制装置、仪器仪表、自动机械中。精品资料§3－1凸轮(tūlún)机构的应用和类型从动件运动(yùndòng)形式分

按运动形式分直动从动件对心直动从动件偏置直动从动件摆动从动件

1)直动推杆。即往复直线运动的推杆。在直动推杆中，若其轴线通过凸轮的回转轴心，则称其为对心直动推杆，否则称为偏置直动推杆。

2)摆动推杆。即作往复摆动的推杆,分为：摆动尖顶推杆、摆动滚子推杆和摆动平底推杆。

精品资料§3－1凸轮机构(jīgòu)的应用和类型1、按凸轮(tūlún)的形状分盘形凸轮盘状凸轮：凸轮的最基本型式。这种凸轮是一个绕固定轴线转动并且具有变化半径的盘形零件精品资料§3－1凸轮(tūlún)机构的应用和类型

精品资料§3－1凸轮(tūlún)机构的应用和类型

精品资料移动(yídòng)凸轮移动凸轮：当盘状凸轮的回转(huízhuǎn)中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作直线运动，这种凸轮称为移动凸轮精品资料§3－1凸轮机构的应用(yìngyòng)和类型圆柱(yuánzhù)凸轮圆柱凸轮：将移动凸轮卷成圆柱体即成为圆柱凸轮精品资料§3－1凸轮机构(jīgòu)的应用和类型精品资料盘形凸轮和移动凸轮与从动件之间的相对运动为平面(píngmiàn)运动；而圆柱凸轮与从动件之间的相对运动为空间运动，所以前两者属于平面(píngmiàn)凸轮机构，后者属于空间凸轮机构。

精品资料§3－1凸轮(tūlún)机构的应用和类型2、按从动件的运动形式(xíngshì)和接触形式(xíngshì)分尖端从动件滚子从动件平底从动件精品资料§3－1凸轮(tūlún)机构的应用和类型接触(jiēchù)形式比较接触形式优点缺点应用尖端滚子平底结构紧凑，能与任意形状的轮廓接触，实现任意运动规律。易磨损，承载能力低低速、轻载耐磨损结构复杂中载，应用最广易形成油膜，润滑好，耐磨损；=C，一般=0，受力好，效率高凸轮廓线不能内凹，运动规律受限制高速精品资料§3－1凸轮机构的应用(yìngyòng)和类型3、按凸轮与从动件保持接触(jiēchù)的方法分力封闭：重力、弹簧力重力封闭弹簧力封闭精品资料§3－1凸轮机构的应用(yìngyòng)和类型3、按凸轮与从动件保持(bǎochí)接触的方法分力封闭：重力、弹簧力几何封闭：凹槽、等宽、等径、主回凹槽凸轮凹槽凸轮机构:其凹槽两侧面间的距离等于滚子的直径，故能保证滚子与凸轮始终接触。显然这种凸轮只能采用滚子从动件。精品资料§3－1凸轮机构的应用(yìngyòng)和类型B等宽凸轮(tūlún)B精品资料§3－1凸轮(tūlún)机构的应用和类型等径凸轮r1r2r1+r2=const（常数(chángshù)）等径凸轮机构和等宽凸轮机构:其从动件上分别装有相对位置不变的两个滚子和两个平底，凸轮运动时，其轮廓能始终与两个滚子或平底同时保持接触。显然，这两种凸轮只能在1800范围内自由设计其廓线，而另1800的凸轮廓线必须按照等径或等宽的条件来确定，因而其从动件运动规律的自由选择受到一定限制精品资料§3－1凸轮机构(jīgòu)的应用和类型几何(jǐhé)封闭的优缺点：免除弹簧附加的力，效率较高；机构外廓尺寸较大，设计较复杂。主回凸轮也称共轭凸轮共轭凸轮机构:利用固定在同一轴上但不在同一平面内的主、回两个凸轮来控制一个从动件，主凸轮驱使从动件逆时针方向摆动；而回凸轮驱使从动件顺时针方向返回。

精品资料2、偏置(piānzhì)距e偏置(piānzhì)圆3、行程h（或φmax）——从动件的最大位移（或角位移）1、基圆半径rmin——凸轮转动中心到轮廓曲线的最短距离§3—2从动件的运动规律一、名词术语rminrmin精品资料§3—2从动件的运动(yùndòng)规律4、运动(yùndòng)过程凸轮转角廓线从动件行程推程推程运动角升h远休止程远休止角停止回程回程运动角降h近休止程近休止角停止位移曲线精品资料┛┛动画§3—2从动件的运动(yùndòng)规律精品资料§3—2从动件的运动(yùndòng)规律二、从动件常用(chánɡyònɡ)运动规律1、等速运动规律边界条件：在行程的始、末点，速度有突变，a∞，惯性力很大，引起刚性冲击；适用于低速。讨论方程：精品资料§3—2从动件的运动(yùndòng)规律回程(huíchéng)二、从动件常用运动规律1、等速运动规律边界条件：在行程的始、末点，速度有突变，a∞，惯性力很大，引起刚性冲击；适用于低速。讨论精品资料精品资料精品资料第8次课授课计划

机械设计基础课程环境(huánjìng)本071-2班级09年9月24日章节名称§3-4图解法设计凸轮轮廓

教学内容1、反转法设计偏置尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓；2、反转法设计滚子直动从动件盘形凸轮轮廓；3、反转法设计平底直动从动件盘形凸轮轮廓；4、反转法设计摆动从动件盘形凸轮轮廓教学目的与要求1.掌握反转法设计凸轮轮廓。重点反转法设计凸轮轮廓难点反转法设计凸轮轮廓作业教学手段多媒体参考资料《机械设计基础知识要点及习题解析》精品资料一、凸轮廓线设计(shèjì)方法的基本原理基本(jīběn)方法：反转法给整个凸轮机构施以“-”时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。O§3—４图解法设计凸轮轮廓基本问题：已知：rmin、（方向）、e（大小、方向），从动件的类型及运动规律，求凸轮廓线。凸轮-----静止机架-----以“-”绕o点转动从动件随机架以“-”反转相对机架按s=f()运动反转法显然：反转后迹点的轨迹即是凸轮的理论廓线。精品资料已知：rmin，（方向(fāngxiàng)），e，s=f()，设计凸轮廓线1.直动尖顶(jiāndǐng)从动件盘形凸轮二、用作图法设计凸轮廓线S-δ线图Oμsμl精品资料2、直动滚子(ɡǔnzǐ)从动件盘形凸轮已知：rmin，（方向(fāngxiàng)），e，rr，s=f()，设计凸轮廓线。S-δ线图μsμl把滚子中心A当作尖端精品资料2、直动滚子(ɡǔnzǐ)从动件盘形凸轮O理论(lǐlùn)廓线

以理论廓线上各点为圆心，作滚子圆族，其包络线即为实际廓线。实际廓线已知：rmin

，（方向），e，rr，s=f()，设计凸轮廓线。动画S-δ线图μsμl精品资料3、对心直动平底从动件盘形凸轮(tūlún)已知：rmin，（方向(fāngxiàng)），s=f()，设计凸轮廓线。在理论廓线上各点作出相应的平底直线族，其包络线即为实际廓线。动画S-δ线图精品资料4、摆动从动件盘形凸轮(tūlún)机构已知：rmin，（方向(fāngxiàng)），机架长LOA，摆杆长LAB，=f()，设计凸轮廓线。…φ-δ线图μφ精品资料4、摆动从动件盘形凸轮(tūlún)机构已知：rmin，（方向(fāngxiàng)），机架长LOA，摆杆长LAB，=f()，设计凸轮廓线。讨论若为滚子从动件，则作滚子圆族的包络线为实际廓线；若为平底从动件，则作平底族的包络线为实际廓线；反转角度的度量——摆杆中心A绕O的转角；精品资料一、凸轮机构中的压力(yālì)角与作用力的关系压力(yālì)角：不计摩擦时，从动件受力方向与速度方向的夹角。也就是接触处法线方向与从动件运动方向的夹角17FF"F′F"=F′tanF′一定，↑

→F"↑

→↓甚至自锁∴max≤[]=30°——直动=45°——摆动精品资料

P与e在轮心O点的同侧，取“－”，异侧取“＋”。讨论(tǎolùn)与s有关，各点不同；与e的大小(dàxiǎo)和方位有关；当s、ds/dδ、e一定时，二、凸轮机构中的压力角与基圆半径rmin的关系偏置的目的：减小推程压力角精品资料确定(quèdìng)r0的原则：在结构(jiégòu)尺寸允许的条件下，尽可能使减小；在不超过的条件下，选较小的r0。确定r0的方法①初选r0验算方法：初选r0，计算出各点的，使max≤；③由求出r0min的图解安全区法；④诺模图法。②根据计算设计法：在上式中代入δ的一系列值，可求出对应的一系列r0值r01、

r02、、

r0n，应使：精品资料三、滚子半径(bànjìng)的确定设：当理论(lǐlùn)廓线内凹时，当理论廓线外凸时，轮廓变尖轮廓失真精品资料轮廓变尖轮廓失真为避免运动(yùndòng)失真，常取：或min的求法：①图解近似(jìnsì)确定---三圆法②解析法逐点计算、比较，确定min。注意从结构、强度方面考虑，滚子半径rT不能太小，通常取若rT不能减小而又出现运动失真，怎么办？精品资料举例(jǔlì)例、图示凸轮机构中，从动件的起始