凸轮机构2课件

第九章凸轮机构及其设计第一节凸轮机构的应用和分类2、作用：将凸轮的连续回转转变为从动件直线移动或摆动。3、优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。4、缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。1、结构特点：三个构件、盘（柱）状曲线轮廓、从动件呈杆状。点击下划线的文字可观看动画内燃机气门机构靠弹簧力封闭机床进给机构几何形状封闭12刀架o5、应用：内燃机、机床、补鞋机等第三章凸轮机构第一节凸轮机构的应用和分类2、作用：将凸轮的连续回转转变为从动件直线移动或摆动。3、优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。4、缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。5、应用：内燃机、补鞋机、机床等。1、结构特点：三个构件、盘（柱）状曲线轮廓、从动件呈杆状。6、分类：r1r2r1+r2=constW凹槽凸轮主回凸轮等宽凸轮等径凸轮第二节推杆的运动规律

凸轮机构设计的基本任务是根据工作要求选定凸轮机构的形式、推杆运动规律、合理确定结构尺寸、设计轮廓曲线。而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。名词术语：一、推杆的常用运动规律基圆、推程运动角、基圆半径、推程、远休止角、回程运动角、回程、近休止角、行程。r0hB’otδsδsδsδ’sδ’sδ0δ0δ’0δ’0ωADCB其中：δ－凸轮转角，dδ/dt=ω－凸轮角速度1)等速运动运动规律在推程起始点：δ=0s=0推程运动方程：

s＝hδ/δ0

v＝

hω/δ0a=0sδδ0vδaδh在推程终止点：δ=δ0

s=h+∞－∞刚性冲击运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S、速度V、和加速度a随转角δ的变化规律。S=S(δ)V=V(δ)a=a(δ)一、推杆的常用运动规律同理得回程运动方程：s＝h(1-δ/δ’0)v＝-hω/δ’0a＝03)余弦加速度（简谐）运动规律推程：

s＝h[1-cos(πδ/δ0)]/2

v=πhωsin(πδ/δ0)δ/（2δ0）a=π2hω2cos(πδ/δ0)/（2δ02）

回程：

s＝h[1＋cos(πδ/δ0’)]/2

v=-πhωsin(πδ/δ0’)δ/（2δ0’）a=-π2hω2cos(πδ/δ0’)/（2δ’02）123456δaδvδshδ0123456Vmax=1.57hω/δ0

在起始和终止处理论上a为有限值，产生柔性冲击。sδ4)正弦加速度（摆线）运动规律推程：s＝h[δ/δ0-sin(2πδ/δ0)/2π]

v=hω[1-cos(2πδ/δ0)]/δ0a=2πhω2sin(2πδ/δ0)/δ02

回程：

s＝h[1-δ/δ0’+sin(2πδ/δ0’)/2π]

v

=hω[cos(2πδ/δ0’)-1]/δ0’a

=-2πhω2sin(2πδ/δ0’)/δ’02123456vδδahδ0r=h/2πvmax=2hω/δ0amax=6.28hω2/δ02无冲击，但amax

较大。

θ=2πδ/δ0δδδhvsaoooδ0+∞-∞vsaδδδhoooδ05)

改进型运动规律将几种运动规律组合，以改善运动特性。正弦改进等速二、选择运动规律的原则1.

对运动规律并无严格要求。则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。如夹紧凸轮。2.机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作要求的运动规律来设计凸轮廓线。如刀架进给凸轮。二、选择运动规律的原则1.

对运动规律并无严格要求。则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。如夹紧凸轮。2.

机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作要求的运动规律来设计凸轮廓线。如刀架进给凸轮。3.

对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避免出现刚性或柔性冲击外，还应当考虑Vmax和amax。

高速重载凸轮要选Vmax和amax比较小的理由：

②amax↑→动量mv↑,若机构突然被卡住，则冲击力将很大（F=mv/t）。对重载凸轮，则适合选用Vmax较小的运动规律。→惯性力F=-ma↑对高速凸轮，希望amax

愈小愈好。①Vmax↑1、凸轮廓线设计方法的基本原理第三节凸轮轮廓曲线的设计反转原理：

依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线。-ωω

给整个凸轮机构施以-ω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。Ar060°90°90°120°-ωωsδ1’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’

对心直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω和推杆的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。1)对心直动尖顶推杆盘形凸轮60°120°90°90°1’3’5’7’8’1357891113159’11’13’12’14’18765432141312111092、用作图法设计凸轮廓线Ar060°90°90°120°-ωω1’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’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)对心直动尖顶推杆盘形凸轮18765432141312111092、用作图法设计凸轮廓线r060°90°90°120°-ωω1’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’A2)对心直动滚子推杆盘形凸轮理论轮廓实际轮廓1876543214131211109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，从动件滚子中心在各等分点的位置。④将各中心点连接成一条光滑曲线。⑤作各位置滚子圆的内(外)包络线(中心轨迹的等距曲线)。

对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω和推杆的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。3)对心直动平底推杆盘形凸轮123456788’7’6’5’4’3’2’1’9’10’11’12’13’14’1514131211109sδ60°120°90°90°1’3’5’7’8’1357891113159’11’13’12’14’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)对心直动平底推杆盘形凸轮123456788’7’6’5’4’3’2’1’9’10’11’12’13’14’1514131211109

摆动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω，摆动推杆长度l以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离d，摆杆角位移方程，设计该凸轮轮廓曲线。5)摆动尖顶推杆盘形凸轮机构A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7B8120°60°90°B’1φ1B’2φ2B’3φ3B’4φ4B’5φ5B’6φ6B’7φ7ω-ωr0ABldφδ60°120°90°90°1’2’3’4’123456785’7’6’8’第四节凸轮机构基本尺寸的确定

凸轮结构参数r0、e、rr，一.凸轮机构的压力角二.凸轮基圆半径的确定三.滚子半径的确定是根据机构的受力情况是否良好、动作是否灵活、尺寸是否紧凑等因素确定的。2．摆动滚子从动件凸轮机构的压力角αvnFω2Bω1nOAP点为相对瞬心：由△BCP得:ds/dδnnPeOCBωOP=v/ωvv=[ds/dt]/[dδ/dt]=[ds/dδ]αr0s0sD设计时要求：αmax≤[α]一、凸轮机构的压力角偏距e=0时压力角a越大，基圆半径越小，即凸轮尺寸越小。设计时要求：αmax≤[α]二.凸轮基圆半径的确定于是有：三、滚子半径的确定ρa—工作轮廓的曲率半径，ρ—理论轮廓的曲率半径，

rr—滚子半径ρa＝ρ＋rr

ρ>rr

ρa＝ρ－rr

轮廓正常轮廓正常ρ内凹外凸ρarrrrρρa三、滚子半径的确定ρa—工作轮廓的曲率半径，ρ—理论轮廓的曲率半径，

rr—滚子半径ρ＝rr

ρa＝ρ－rr＝0ρ<rr

ρa＝ρ－rr<0轮廓变尖轮廓失真rrρrrρ三、滚子半径的确定ρa＝ρ＋rr>0

ρ>rr

ρa＝ρ－rr>0ρa＝ρ－rr＝0ρ<rr

ρa＝ρ－rr