第讲第章 凸轮机构

第10章凸轮机构第10章凸轮机构主要内容：1.凸轮机构的结构、特点、类型及应用；2.从动件的常用运动规律及其选择；3.用图解法绘制凸轮轮廓曲线的方法；4.凸轮机构的设计。1.组成

凸轮机构的应用与分类

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。凸轮机构的应用与分类

2.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。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。凸轮机构的应用与分类

3.应用：平面连杆机构虽然应用广泛，但它只能近似地实现给定的运动规律，且设计比较复杂。当从动件须精确地按预定运动规律尤其是复杂运动规律工作时，则常采用凸轮机构。凸轮机构的应用与分类

4.类型：盘形凸轮其凸轮都是绕固定轴线转动且有变化向径的盘形构件。盘形凸轮机构简单，应用广泛，但限于凸轮径向尺寸不能变化太大，故从动件的行程较短。移动凸轮其凸轮是具有曲线轮廓、作往复直线移动的构件，它可看成是转动轴线位于无穷远处的盘形凸轮。圆柱凸轮其凸轮是圆柱面上开有凹槽的圆柱体，可看成是绕卷在圆柱体上的移动凸轮，利用它可使从动件得到较大的行程。按凸轮的形状分：尖顶从动件凸轮机构其从动件的端部呈尖点，特点是能与任何形状的凸轮轮廓上各点相接触，因而理论上可实现任意预期的运动规律。尖顶从动件凸轮机构是研究其他型式从动件凸轮机构的基础。但由于从动件尖顶易磨损，故只能用于轻载低速的场合。滚子从动件凸轮机构其从动件的端部装有滚子，由于从动件与凸轮之间可形成滚动摩擦，所以磨损显著减少，能承受较大载荷，应用较广。但端部重量较大，又不易润滑，故仍不宜用于高速。平底从动件凸轮机构其从动件端部为一平底。若不计摩擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于平底，传力性能良好，且凸轮与平底接触面间易形成润滑油膜，摩擦磨损小、效率高，故可用于高速，缺点是不能用于凸轮轮廓有内凹的情况。按从动件末端形状分：所谓的锁合是指保持从动件与凸轮之间的高副接触。力锁合凸轮机构

依靠重力、弹簧力或其他外力来保证锁合，如内燃机配气凸轮机构。形锁合凸轮机构

依靠凸轮和从动件几何形状来保证锁合。

移动从动件凸轮机构（按其从动件导路是否通过凸轮回转中心分为对心移动从动件和偏置移动从动件凸轮机构。）

摆动从动件凸轮机构移动从动件凸轮机构又按锁合方式分：按从动件相对机架的运动方式分为：从动件的常用运动规律1.凸轮轮廓曲线与从动件运动规律的关系

生产中对从动件运动的要求是多种多样的。凸轮机构中，凸轮的轮廓形状决定了从动件的运动规律，反之，从动件的不同运动规律要求凸轮具有不同形状的轮廓。因此，设计凸轮机构时，应首先根据工作要求确定从动件的运动规律，再据此来设计凸轮的轮廓曲线。

从动件的运动规律是指其位移s、速度v和加速度a等随凸轮转角而变化的规律。

这种规律可用方程表示，亦可用线图表示。

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。

从动件的常用运动规律2.从动件的的常用运动规规律等速运动规律律：是指从动件在在推程或回程程的运动速度度为常数的运运动规律。凸凸轮以等角速速度转动，从从动件在推程程中的行程为为h。从动件件作等速运动动规律的运动动线图如图所所示。其位移曲线为斜斜直线，速度度曲线为平直直线，加速度度曲线为零线线。由图可见，从从动件在推程程始末两点、、处，速度有有突变，瞬时时加速度理论论上为无穷大大，因而产生生理论上亦为为无穷大的惯惯性力。而实实际上，由于于构件材料的的弹性变形，，加速度和惯惯性力不至于于达到无穷大大，但仍会对对机构造成强烈的冲击，这种冲击称称为“刚性冲冲击”或“硬硬冲”。因此此，单独采用用这种运动规规律时，只能能用于凸轮转速很低以及及轻载的场合。由图可见，在在推程的始末末点和前、后后半程的交接接处，加速度度有突变，因因而惯性力也也产生突变，，但它们的大大小及突变量量均为有限值值，由此将对对机构造成有有限大小的冲冲击，这种冲冲击称为“柔性冲击”或或“软冲”。在高速情况况下，柔性冲冲击仍会引起起相当严重的的振动、噪声声和磨损，因因此这种运动动规律只适用用于中速、中载的场合。等加速等减速速运动规律:是指从动件在在一个行程中中，前半行程程作等加速运运动，后半行行程作等减速速运动的运动动规律。运动线图如图图所示。其位移曲线为两两段光滑相连连开口相反的的抛物线，速速度曲线为斜斜直线，加速速度曲线为平平直线。作图方法如图图所示。由图可见，在在推程始末点点处仍有加速速度的有限值值的突变，即即存在“软冲冲”，因此只只适用于中、、低速。但若若从动件作无无停歇的升——降—升型连连续运动，则则加速度曲线线为光滑连续续的余弦曲线线，消除了““软冲”，故故可用于高速速。余弦加速度运运动规律:是指从动件加加