机械设计第三章

组成:凸轮（曲线轮廓）、从动件（呈杆状）、机架。作用：凸轮回转、移动=>

从动件直线移动或摆动。第3章凸轮机构中南大学专用作者：潘存云教授教、学目标一、见识凸轮机构类型、命名、应用及适用场合；二、认识凸轮上的名称、术语；从动杆运动规律与凸轮轮廓之间的一一对应关系；了解三种典型运动规律特点。三、理解凸轮压力角影响传力性能的实质；了解影响压力角的因素，探讨减小压力角的方法；四、理解凸轮轮廓设计的理论依据及绘图原理；

归纳凸轮机构设计中基圆、滚子、平底的确定问题中南大学专用作者：潘存云教授应用：内燃机、等速凸轮绕线机构、双凸轮组合R字机构、送料机构、录音机卷带机构等。§3－1凸轮机构的应用和类型分类与命名：一、按凸轮形状二、按从动件与凸轮接触形式三、按从动件运动状态四、按保持从动件与凸轮接触的方式几何形状封闭力封闭（重力、弹簧等）内燃机气门机构直动（对心、偏置）摆动中南大学专用作者：潘存云教授1）基圆：半径r0r0ω1§3－2从动件的运动规律从动杆运动规律设计轮廓曲线一、名称：工作要求对心直动尖顶型从动件盘形凸轮机构2）A、D点：oADBC最低点或起始点3）B、C点：最高点中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBC§3－2从动件的运动规律ω1中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCADBCω1§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCADBCω1§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCADBCω1§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCADBCω1§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCA′DB、C

ω1h升程h推程：推程角

ΦΦ推程段4）AB轮廓§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCA′DB、、Cω1A′§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCA′DB、Cω1A′§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCA′DB、Cω1A′§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCA′DB、Cω1A′§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCA′DB、Cω1A′§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCω1远休止程：A′远休止角Φs5）BC段轮廓远休止段A〝DB、C、§3－2从动件的运动规律Φs中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCA″DB、C、ω1A′A″§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCA″DB、C、ω1A′A″§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCA″DB、C、ω1A′A″§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCA″DB、C、ω1A′A″§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCA″DB、C、ω1A′A″§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCω1A′A″A″D、B、C、回程：Φ'回程角Φ'回程段6）CD段轮廓§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCω1A′A″A″D、B、C、A″§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCω1A′A″A″D、B、C、A″§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCω1A′A″A″D、B、C、A″§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授r0oADBCω1A′A″A″近休止：Φ'sΦ's近休止角近休止段7）AD段轮廓§3－2从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授从动件运动规律：

S

=S(t)V=V(t)a=a(t)6）从动件运动规律：

S

=S()V=V()a=a()r0oω1A二、从动件运动规律与凸轮轮廓之关系位移曲线§9－2从动件的运动规律=S()=V()=a()AS

()M中南大学专用作者：潘存云教授r0oA

二、从动件运动规律与凸轮轮廓之关系§9－2从动件的运动规律ω1从动件运动规律：

S

=S(t)V=V(t)a=a(t)6）从动件运动规律：

S

=S()V=V()a=a()位移曲线=S()=V()=a()AS

()M中南大学专用作者：潘存云教授r0oAω1SM二、从动件运动规律与凸轮轮廓之关系§9－2从动件的运动规律从动件运动规律：

S

=S(t)V=V(t)a=a(t)6）从动件运动规律：

S

=S()V=V()a=a()位移曲线=S()=V()=a()AS

()M中南大学专用作者：潘存云教授r0oAω1二、从动件运动规律与凸轮轮廓之关系§9－2从动件的运动规律从动件运动规律：

S

=S(t)V=V(t)a=a(t)6）从动件运动规律：

S

=S()V=V()a=a()位移曲线=S()=V()=a()AS

()M中南大学专用作者：潘存云教授r0oMSMAω1二、从动件运动规律与凸轮轮廓之关系§9－2从动件的运动规律从动件运动规律：

S

=S(t)V=V(t)a=a(t)6）从动件运动规律：

S

=S()V=V()a=a()位移曲线=S()=V()=a()SMMAS

()SHH中南大学专用作者：潘存云教授r0oAω1二、从动件运动规律与凸轮轮廓之关系§9－2从动件的运动规律SM从动件运动规律：

S

=S(t)V=V(t)a=a(t)6）从动件运动规律：

S

=S()V=V()a=a()位移曲线=S()=V()=a()SMMAS

()SHH中南大学专用作者：潘存云教授r0oAω1二、从动件运动规律与凸轮轮廓之关系§9－2从动件的运动规律SM从动件运动规律：

S

=S(t)V=V(t)a=a(t)6）从动件运动规律：

S

=S()V=V()a=a()位移曲线=S()=V()=a()SMMAS

()SHH中南大学专用作者：潘存云教授r0oAω1二、从动件运动规律与凸轮轮廓之关系§9－2从动件的运动规律SM从动件运动规律：

S

=S(t)V=V(t)a=a(t)6）从动件运动规律：

S

=S()V=V()a=a()位移曲线=S()=V()=a()SMMAS

()SHH中南大学专用作者：潘存云教授r0oAω1二、从动件运动规律与凸轮轮廓之关系§9－2从动件的运动规律SM从动件运动规律：

S

=S(t)V=V(t)a=a(t)6）从动件运动规律：

S

=S()V=V()a=a()位移曲线=S()=V()=a()SMMAS

()SHH中南大学专用作者：潘存云教授SM从动件运动规律：

S

=S(t)V=V(t)a=a(t)6）从动件运动规律：

S

=S()V=V()a=a()位移曲线=S()=V()=a()SMMAS

()r0oHSHAω1二、从动件运动规律与凸轮轮廓之关系§9－2从动件的运动规律SHHx中南大学专用作者：潘存云教授三、常用运动规律：1、等速运动规律rminω1oADBC推程：回程：｝（0＜＜）（0＜＜）｝x中南大学专用作者：潘存云教授三、常用运动规律：1、等速运动规律rminω1oADBChS2OttVV0t∞∞∞AAABBBCCCDDDδtΦ′ΦΦ′OΦ′刚性冲击Φax中南大学专用作者：潘存云教授三、常用运动规律：2、等加速等减速rminω1oADBCE推程：前半推程：｝｝（0＜＜）后半推程：｝｝（＜＜）x中南大学专用作者：潘存云教授rminω1oADBCEhVABCAABCBCDDD-EEEEFFFFΦ′Φ4hωΦΦΦ′4hωΦ′a4hω2Φ2ΦΦ′4hω2Φ′2-柔性冲击AAASx中南大学专用作者：潘存云教授hΦs3.简谐(余弦加速度)运动规律hΦ′s中南大学专用作者：潘存云教授a2π2hω22Φ2π2hω22Φ′2v2ΦVmax=2ΦπhωhΦs123456ΦΦ′Φ′Φ′柔性冲击中南大学专用作者：潘存云教授四、选择1、满足工作要求;2、便于凸轮加工；3、冲击性；（高速重载）v2s2a2δ1δ1δ1hoooδt+∞-∞vsaδδδhoooδt中南大学专用作者：潘存云教授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b1b2中南大学专用作者：潘存云教授（a）（b）（c）（d）（e）b中南大学专用作者：潘存云教授OBω1一、定义：正压力与推杆上力作用点B速度方向间的夹角α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αnnFF’F”F’----有用分力,沿导路方向F”----有害分力，垂直于导路F”=F’tanα

α↑Ff>F’Ff为了保证凸轮机构正常工作，要求：αmax

<[α]F”＞F’＞→F”↑，中南大学专用作者：潘存云教授二、压力角与凸轮机构尺寸及从动杆运动规律之间的关系[α]=30˚----直动从动件；[α]=35°～45°----摆动从动件；[α]=70°～80°----回程。1、可增大r0；2、改变运动规律。3、减小偏距或改变偏向BesOωvr0C

tanα

=S+r20

-e2ds/dφ＋

eα若发现设计结果αmax＞

[α]，中南大学专用作者：潘存云教授s

φ§3－4图解法设计凸轮轮廓原始条件：从动件的运动规律

S（δ），凸轮的基圆半径r0（初选），角速度ω及转向，偏距e，滚子半径rT（初选）等r0oω1AMSMδMM中南大学专用作者：潘存云教授r0oω1MφMSMA'A§3－4图解法设计凸轮轮廓原始条件：从动件的运动规律

S（δ），凸轮的基圆半径r0（初选），角速度ω及转向，偏距e，滚子半径rT（初选）等Ns

φSMδMM中南大学专用作者：潘存云教授§3－4图解法设计凸轮轮廓原始条件：从动件的运动规律

S（δ），凸轮的基圆半径r0（初选），角速度ω及转向，偏距e，滚子半径rT（初选）等SMφMs

φMNφNSNr0oω1A'ANφNSN中南大学专用作者：潘存云教授§3－4图解法设计凸轮轮廓Ar0φMo原始条件：从动件的运动规律

S（δ），凸轮的基圆半径r0（初选），角速度ω及转向，偏距e，滚子半径rT（初选）等s

φSMφMM中南大学专用作者：潘存云教授§3－4图解法设计凸轮轮廓r0φMsMMo原始条件：从动件的运动规律

S（δ），凸轮的基圆半径r0（初选），角速度ω及转向，偏距e，滚子半径rT（初选）等A1s

φSMφMMδNSNN中南大学专用作者：潘存云教授r0o§3－4图解法设计凸轮轮廓φNsNMNA2原始条件：从动件的运动规律

S（δ），凸轮的基圆半径r0（初选），角速度ω及转向，偏距e，滚子半径rT（初选）等s

φSMφMMφNSNN中南大学专用作者：潘存云教授§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法*假想给整个机构加上绕凸轮轴心O的公共角速度-ω，机构各构件间的相对运动不变。Ar0oωs

φSMφMM中南大学专用作者：潘存云教授r0oAω1M§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法求坐标中南大学专用作者：潘存云教授r0oAAω1M§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法求坐标中南大学专用作者：潘存云教授r0oAAω1M§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法求坐标中南大学专用作者：潘存云教授r0oAAω1MδMsM§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法求坐标中南大学专用作者：潘存云教授r0oAM§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法求坐标中南大学专用作者：潘存云教授r0oA-ω1M§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法求坐标中南大学专用作者：潘存云教授r0oA-ω1M§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法求坐标中南大学专用作者：潘存云教授r0oA-ω1M§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法求坐标中南大学专用作者：潘存云教授r0oA-ω1δMMsM§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法求坐标中南大学专用作者：潘存云教授§3－4图解法设计凸轮轮廓oAr0反转法找点：s

φSMφMM中南大学专用作者：潘存云教授φM§3－4图解法设计凸轮轮廓oAr0反转法找点：s

φSMφMM中南大学专用作者：潘存云教授φM§3－4图解法设计凸轮轮廓oAr0SMM反转法找点：s

φSMφMMφNSNN中南大学专用作者：潘存云教授§3－4图解法设计凸轮轮廓oAr0MφN反转法找点：s

φSMφMMφNSNN中南大学专用作者：潘存云教授§3－4图解法设计凸轮轮廓oAr0MNsNφN反转法找点：s

φSMφMMφNSNN中南大学专用作者：潘存云教授r0t偏距=eAω1oe偏置直动从动杆盘形凸轮机构B§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法找点：中南大学专用作者：潘存云教授rminAω1eotB偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法找点：中南大学专用作者：潘存云教授rminAω1eotB偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法找点：中南大学专用作者：潘存云教授rminAω1eotB偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法找点：中南大学专用作者：潘存云教授rminAω1eotB偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法找点：中南大学专用作者：潘存云教授trmineAω1t′A〞S2BB（δ1，S2）oδ1偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构§3－4图解法设计凸轮轮廓反转法找点：中南大学专用作者：潘存云教授rminet偏距=eAω1s2δ1δ1δ1s2BoB（δ1，S2）中南大学专用作者：潘存云教授rminet偏距=eAω1t′δ1s2δ1δ1δ1s2MA〞o中南大学专用作者：潘存云教授rminet偏距=eAω1t′MA〞δ1s2Ls2δ1δ1δ1s2Mo二、凸轮轮廓绘制举例：中南大学专用作者：潘存云教授O13578eA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ω1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’-ω1ω11234567860°120°90°90°s2δ1120°1’2’3’4’5’6’7’8’

60°90°④①②③X中南大学专用