凸轮机构及其设计

本文格式为Word版，下载可任意编辑——凸轮机构及其设计第八章凸轮机构及其设计

（一）教学要求

1、了解凸轮机构的特点，能按运动规律绘制S-ф曲线

2、把握图解法设计凸轮轮廓，了解凸轮机构的自锁、压力角与基圆半径的关系

（二）教学的重点与难点

1、常用运动规律的特点，刚性冲击，柔性冲击，S-ф曲线绘制2、凸轮轮廓设计原理—反转法，自锁、压力角与基圆半径的概念

（三）教学内容

§8—1凸轮机构的应用和分类

凸轮机构的分类：

按凸轮形状分：1）盘形凸轮

2）移动凸轮3）圆柱凸轮

按从动件型式分：1）尖底从动件；

2）滚子从动件；3）平底从动件

按维持高副接触分（锁合）；1）力锁合→弹簧力、重力等2）几何锁合：等径凸轮；

等宽凸轮

凸轮机构的优点：

结构简单、紧凑、设计便利，可实现从动件任意预期运动，因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配中大量应用。

缺点：1）点、线接触易磨损；2）凸轮轮廓加工困难；3）行程不大

§8—2从动件的运动规律

凸轮的轮廓形状取决于从动件的运动规律

基圆——凸轮理论轮廓曲线最小矢径r0所作的圆。

偏距圆——从动件导路与凸轮回转中心O的偏负距离为e，并以e为半径O为圆心所作的圆。

行程——从动件由最低点到最高点的位移h（式摆角?）

推程运动角——从动件由最低运行到最高位置，凸轮所转过的角。回程运动角——高——低凸轮转过的转角。

远休止角——从动件到达最高位置停留过程中凸轮所转过的角。近休止角——从动件在最低位置停留过程中所转过的角。

从动件位移线图——从动件位移S与凸轮转角?（或时间t）之间的对应关系曲线。

s从动件速度线图——加速度线图统称从动件运动线图。

一、从动件常用运动规律

1）等速运动s??vhv0??

h?,tv???

a∞a?0

从动件开始和最大行程加速度有突变则有很大的冲击。这种冲击称刚性冲击。实质材料有弹性变形不可能达到?，但依旧有猛烈的冲击。只适用于低速轻载。http://.03752）等加速度、等减速度等加速度s?k?2014941O123?456?,ts-∞?2h2s???2??4h??v???2??4h?2??a??2?0???等减速度

vh?,ta?2Aa0BC?,t?2hs?h?(???)2?2??4h???v??2(???)

???a??4h?2??2??2????

加速度有有限突变，柔性冲击，适用于中等速度轻载。

3、（余弦PV速度）规律?h?s?(1?cos?)?2??h????sin??v????h?2?2??a?cos?2??2??01494s1O1h23?456?,tv?,taAa0BC?,th?,t?,tR?h2加速度有突变，仍存在柔性冲击。适用于中速、中载4、摆线运动规律（正弦加速度）

??12?sin?)?s?h?(??2???h?2??v?(1?cos?)????22?h?2??a?sin?2????∵h?2?rr?h2?,???，见图P118，P65。2??这种规律没有加速度突变，则即不存在刚性冲击，又不存在柔性冲击，适用高速轻载。

5、组合运动规律（自学），P119~121

§8—3凸轮轮廓曲线设计

一、作图法

1、直动从动件星形凸轮机构已知：从动件运动规律，等角速度?，偏距e，基园半径r0。

要求：绘出凸轮轮廓曲线设计步骤：

①以r0为半径作基园，e为半径作偏距园。②过K点作从动件等路交B0点。③作位移线图，分成若干等份。④等分偏距园，过K1，K2，??，K5作切线，交于基圆，C1，C2，??，C5B2C2B0B1C1eKOr0C3B3C41180°32??C960°(C0)?B9C8B8B7C6C5B5B6(a)90°C730°B4s2'1'3'4'5'6'7'8'2180°34567830°90°960°0hO(b)?1⑤应用反转法，量取从动件在各切线对预置上的位移，由S??图中量取从动件位移，得B1，B2，??，即C1B1=11’

C2B2=Z2’??

⑥将B0，B1??连成光滑曲线，即为凸轮轮廓曲线

对于滚子从动件星形凸轮机构，设计方法与上一致，只是只要把它乘作滚子中心看作为尖顶从动件凸轮，则由上方法得出的轮廓曲线称为理论轮??A1?1D2?2B3B2C2A0aD1B1C1?60°A9C0B0A8A2D3C3r0180°O90°30°?3B4C4C5C6C9C8B9B8A7C7B7B5A3B6A6A5A4(a)廓曲线，然后以该轮廓曲线为圆心，滚子半径rT为半径画一系列圆，再画这些圆所包络的曲线，即为所设计的轮廓曲线，这称为实际轮廓曲线。其中r0指理论轮廓曲线的其圆半径。对于平底从动件，则只要做出不同位置平底的包络线，即为实际轮廓曲线。2、摇摆从动件星形凸轮机构

已知：基圆半径r0，中心距a，摆杆长l，从动件运动规律

求：凸轮轮廓曲线设计步骤：

①以r0为半径作基圆，以中心距为a，作摆杆长为l与基圆交点于B0点

②作从动件位移线图???，并分成若干等分③以中心矩a为半径，o为原心作图

④用反转法作位移线图对应等得点A0，A1，A2，??⑤以l为半径，A1，A2，??，为原心作一系列圆弧C1D1

?4'3'2'1'5'6'8'34567830°90°?max7'(b)0O12180°960°?C2D2??交于基圆C1，C2，??点

⑥以l为半径作对应等分?角。

⑦以A1C1，A2C2向外量取对应?1,?2,?3的A1B1，A2B2??

⑧将点B0，B1，B2??连成光滑曲线。

发现从动杆与轮廓干扰，寻常作成曲杆，避免干扰，或摆杆与凸轮轮廓不在一个平面内仅靠头部伸出杆与轮廓接触。

对于滚子和平底同样是画出理论轮廓曲线为参数至运动轨迹，作出一系列位置的包络线即为实际轮廓曲线。http://.

§8—4解析法设计凸轮轮廓曲线

一、滚子从动件星形凸轮

rmBaB'?l2?maxB01A2'1'3'4'5'6'7'8'?O?max123120°4120°5678120°0?(a)(b)v1B4B3B5B6B7B'3B'2B'1B'4OB1B0B2C1C2C3C4??rm(c)AlB0B8C5C6C7C8已知：基圆r0，角速度?，偏距e，运动规律S?S(?)求：凸轮轮廓曲线（1）求理论轮廓曲线陈述坐标变换矩阵有坐标变换换矩阵

?x??x???cos??y???T???y????sin?????2????????1???1????0则

?sin?cos?0a??S0?S??e?b????1????1??x?(S0?S)co?s?esin?y?(S0?S)sin??eco?s（4-15）

书中?前引入系数?，这没必要，因在运算中运算越简单越好，否则易出错，只要遵守

约定，?代入时“