凸轮机构机械原理

第三章凸轮机构1、凸轮机构：凸轮是一个具有曲线轮廓的构件。含有凸轮的机构称为凸轮机构。它由凸轮、从动件和机架组成。一、凸轮机构的应用§3-1凸轮机构的应用及分类内燃机配气凸轮机构2、凸轮机构的应用多缸内燃机-配气机构进刀凸轮机构冲压机凸轮机构的优缺点优点:只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实现从动件复杂的运动规律；结构简单，运动可靠。缺点：从动件与凸轮接触应力大,易磨损用途：载荷较小的运动控制一）按凸轮的形状分二、凸轮机构的分类1、盘形凸轮2、移动凸轮3、圆柱凸轮4、圆锥凸轮1、尖顶从动件2、滚子从动件3、平底从动件二）按从动件上高副元素的几何形状分三）、按凸轮与从动件的锁合方式分1、力锁合的凸轮机构2、形锁合的凸轮机构1）沟槽凸轮机构2）等宽凸轮机构3）等径凸轮机构4）主回凸轮机构摆动从动件凸轮机构（对心、偏置）移动从动件凸轮机构四）、根据从动件的运动形式分推程运动角远休止角近休止角回程运动角S(A)BCD(,S)S’S’hSAB’OeCDBOrbS0h三、凸轮机构的工作原理基圆D’ABCDO回程角Φ’回程角Φ’现象:只要偏心距e不为0,即使AB与CD形状相同,回程速度比推程速度快。问1：如果从动件偏向O点左侧,回程速度和推程速度哪个快？问2：是否合理？摆动从动件凸轮机构基圆BCDO1rbamaxlAO2B10摆杆初始位置角0角位移，摆幅max，杆长l，中心距aSh()(max)3）凸轮机构曲线轮廓的设计4）绘制凸轮机构工作图1）从动件运动规律的设计2）凸轮机构基本尺寸的设计移动从动件：基圆半径rb，偏心距e;摆动从动件：基圆半径rb，凸轮转动中心到从动件摆动中心的距离a及摆杆的长度l;滚子从动件：除上述外，还有滚子半径rr。平底从动件：除上述外，平底长度L。O1O2alO1erbrb四、凸轮机构的设计任务§3-2从动件常用运动规律

一、基本运动规律二、组合运动规律简介三、从动件运动规律设计

升-停-回-停型(RDRD)升-回-停型(RRD)升-停-回型(RDR)升-回型(RR)S()S()S()S()运动循环的类型从动件运动规律的数学方程式类速度类加速度类跃动度位移速度加速度跃动度一、基本运动规律a=2(2c2+6c3

+12c42

+……+n(n-1)cnn-2)（一）多项式运动规律s=c0+c1

+c22

+c33

+……+cnnv=(c1+2c2

+3c32

+……+ncnn-1)式中，为凸轮的转角（rad）；c0，c1，c2，…，为n+1个待定系数。j=3(6c3+24c4

+……+n(n-1)(n-2)cnn-3)s=c0+c1v=c1a=01、n=1的运动规律等速运动规律0aa=00sh0vv刚性冲击=0，s=0;=，s=h0j0vvmax0shamax0a-amax等加速拉等减速浊运动规阁律柔性冲击柔性冲击增加多项式的幂次，可获得性能良好的运动规律2、笼n=2的运动规王律svaj0000柔性冲击（二）罢余弦加束速度规与律v0aj00s0h（三）正窃弦加速度宿规律二、组合礼运动规律墙简介运动规暂律组合脖应遵循诞的原则白：1、对楼于中、低阅速运动的串凸轮量机构，地要求从塘动件的潮位移轧曲线在荒衔接处管相切，济以保证速度齐曲线的连袋续。2、对于中、高鸦速运动的凸轮摊机构，匪则还要戚求从动冤件的胳速度曲垂线在衔祥接处相跨切，以撕保证加速度曲粪线的连续。aOABCDEFO梯形加钢速度运荣动规律a改进型姻等速运凳动规律00aa=0v0sh三、从气动件运体动规律缸设计：1、从伯动件的疏最大速鼓度vmax要尽量小稠；2、从升动件的围最大加脾速度amax要尽量处小；3、从百动件的遣最大跃棒动度jmax要尽量闻小。运动规律Vmax(hw/F)amax

(hw2/F2)冲击特性适用范围等速1.0¥刚性低速轻载等加速等减速2.04.00柔性中速轻载余弦加速度1.574.93柔性中速中载正弦加速度2.006.28无高速轻载从动件常论用基本运零动规律特涛性§3–菜3盘惹形凸轮座机构基榴本尺寸每的确定一、移动举从动件盘金形凸轮机伶构的基本刃尺寸二、摆动鹅从动件盘券形凸轮机乖构的基本冒尺寸一、移动节从动件盘演形凸轮机掘构的基本宅尺寸的设耐计移动从择动件盘殃形凸轮厚机构的冒基本尺爹寸ttOPnnAeSS0v2Crrb1123P13P23压力角ttOPnAeC1n(P13)P23瞬心1、偏禽距e的大小揭和偏置贝方位的膊选择原居则应有利影于减小扩从动件位工作行冤程时的写最大压舱力角。为此应使熟从动件在鸡工作行程喷中，点C和把点P位于凸轮扬回转中心忙O的同侧，此时凸旅轮上C点滚的线速度乓指向与从题动件工作睡行程的线位速度指向堂相同。偏距不孟宜取得画太大，悄可近似荐取为：2、凸轮旷基圆半径拨的确定加大基圆扛半径，可著减小压力劝角，有利血于传力;不足是尾：同时盈加大了境机构尺队寸。因此，素原则如顿下：1）若机途构受力不没大，要求蚂机构紧凑史时；取较小的诊基圆半径钩，按许用兼压力角求这时，猫若从动役件运动乱规律已轿知，即眼s=s绸(φ)膊已知，般代入上荷式，可批求得一僚系列rb,取最大格者为基圆字半径根据实际命轮廓的最友小向径rm确定基圆贪半径rb，校核压力士角根据结再构和强学度确定跑基圆半偶径rsrhrm2）若刃机构受赌力较大摘，对其拢尺寸又互没有严诸格的限警制二、摆株动从动欺件盘形臂凸轮机夹构的基井本尺寸整理得，1与2同向凸轮的转顺向1与从动件立的转向2相反nO1PKO2rb12Bn0+v2Lanv2O1PKO2rb21BttanL0+LO1PLO2PLO2PLO2PLO2PLLL-=2、在递运动规弊律和旺基本尺番寸相同格的情况成下，1与2异向，知会减小产摆动从鹿动件盘愁形凸轮魄机构的压力角秩。1、摆动贷从动件盘链形凸轮机俊构的压力个角与从动件的运动邻规律、摆晶杆长度、刚基圆半径惭及中心距有关。一、图解杰法设计盘叹形凸轮机合构二、解析己法设计盘键形凸轮机凳构§3-窃4根染据预定束运动规泳律设计额盘形凸离轮轮廓姻曲线一、盘形恼凸轮机构纸的设计——图解法（1）贴尖顶移毯动从动踢件盘形漆凸轮机店构（2）梅滚子移鸟动从动武件盘形饲凸轮机碰构（3）辞尖顶摆片动从动估件盘形最凸轮机牙构2S1123s1s2hOrb-11s11'1s12s2s23hh3'2'凸轮轮叉廓曲线杀设计的细基本原霸理（反转法痒）2S1123s1s2hOrb-3'3211s2s1h11’2’es1s2偏置尖顶凯从动件凸捡轮轮廓曲苗线设计（反转冬法）2S1123s1s2h-1111's1Orbes22h3Fvs11已知：涛S=S豆（），rb，e，偏置尖顶夏从动件凸美轮轮廓曲胁线设计（反转法渠）2S1123s1s2h-1111's1Orbes22h3已知：趴S=S诊（），rb，e，，rr理论轮北廓实际轮廓Fv偏置滚聪子从动允件凸轮摇轮廓曲颠线设计（反转法端）SS''911223344556677883-B2B5B4B3C0B7B6B8C1C6C4C5C2C3C8C710已知：=(扑)，rb，L(杆长)，a(中心历距)，A0B00OS''SA1A2A3A4A5A9A8A7A6B11C9B9Fv3摆动从饥动件盘企形凸轮厉机构Ψ1二、盘芝形凸轮布机构的腊设计——解析法（1）尖顶移动从动件盘锁形凸轮机血构（2）尖顶摆在动从动件盘己形凸轮机钥构（3）滚子移动从动件盘闭形凸轮机迈构（4）平底移晚动从动件盘翁形凸轮机见构x2SSOB1eSS0rby-BC0CB0(1)尖顶移动页从动件盘转形凸轮机悦构的设计xOB1eSS0rby-BC0CB0平面旋转院矩阵尖顶移府动从动爸件盘形吸凸轮机钻构注意：1）若兼从动件导路相对于凸延轮回转中纵心的偏置粱方向与x峰方向同向钻，则e>党0,反任之e<0类。2）若婚凸轮逆生时针方票向转动敬，则>0惹，反之辜<悠0。(2)尖屿顶摆动从页动件盘形帽凸轮机构若凸轮逆块时针方向约转动，则>0朋，反之输<新0y0B0B1BrbAx-OaL(3)禾滚子从弯动件盘坊形凸轮涨机构的虽设计OnnB0Brb’’’yxrrC’C’’C’BC’’rrrrrm（a）理迅论轮廓曲译线的设计（b）讽实际轮聋廓(c)刀妙具中心蛮轨迹方院程砂轮滚子rrrcrc-rr'c钼丝滚子rrrcrr-rc'c上式中驶用|rc-rr|代替rr即得刀国具中心尼轨迹方弊程(d)滚爽子半径的球确定当rr<min时，实际椒轮廓为一箱光滑曲线精。当rr=min时，实清际轮廓隙将出现挡尖点，完极易磨浇损，会引起运标动失真。rrbminminrr<minbmin

=

min

-rr>0rr=minminbmin

=

min

-rr=0rr当rr>min时，实球际轮廓健将出现种交叉现泪象，会考引起运锈动失真纤。rrbminminbmin

=

min

+rr>0内凹的容轮廓曲算线不存恒在失真剑。minrrrr>minbmin

=

min

-rr<0bmin

=

min

-rr

3mm，rr

min

-3mmrr0.8min

rr0.4rb

或一般1、轮廓但曲线的设写计(4)菊平底葵移动从堆动件盘因形凸轮钩机构的臣设计v223OPB1SS0rrb1B-yx(1)焰基渔本尺寸终的确定L=Lmax+L’max+(4打~10档)mmLmax=(OP递)max=(ds煎/d)maxL为平底串总长，砍Lmax和L’max为平底眼与凸轮殿接触点庆到从动拐件导路与中心线顺的左、侵右两侧的最远勇距离。543211’2’3’4’5’rbrb（2）床凸轮政轮廓的荷向径不凶能变化饶太快。OALmaxP2.平肿底长度甩的确定凸轮机构征的计算机就辅助设计使用要求选择凸轮机构的类型设计从动件的运动规律确定基本尺寸建立凸轮廓线方程计算机仿真评价决策建立直削角坐标岛系，以漏凸轮回倘转中心疗为原点育，y轴葬与从动御件导路谦平行，喷凸轮理付论廓线睁方程为勺：例：一直动秒偏置滚塔子从动筋件凸轮馋机构，短已知rb=50m备m，rr=3mm道，e=1脆2mm，凸轮以分等角速心度逆时若针转动隶，当凸剑轮转过=18且00，从动件以炼等加速等也减速运动欧规律上升万h=40忠mm，凸扔轮再转过=15逐00，从动件嘴以余弦海加速度妄运动规温律下降怖回原处宇，其余s=300，从动件酱静止不权动。试病用解析剃法计算霜1=6芽00，2=24器00时凸轮恐实际廓泽线上点像的坐标涉值。解：从动件运胜动规律：回程升程理论廓线心上点的坐撕标：实际廓线银上点的坐沿标:§3-5记空间凸氧轮机构rrRmLS102345679089’8’7’6’5’4’3’2’1’2S’’S102345679082RmLB0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B0v1-v1v2v21v1结束结束瞬心作平面河相对运拣动的两倍构件上惧在任一俗瞬时其炼绝对速乌度相等辽的重合恨点。12P1212P12低副的瞬心，任意平面相对性运动都可以分税解成2类章运动：转动、移动。三心定赴理三个彼此握作平面运股动的构件并共有三个植瞬心，且穴必位于同衔一条直线恭上。铰链四杆络机构的瞬心瞬心的总治数K:亏4*(4悬-1)/司2=6用直接洒观察法创确定瞬候心P12、P23、P34、P14;用"三心定过理"确定瞬心墙P13:对于构赌件1、2、3，维P13环必在P偶12和沾P23剥的连线事上对于构炎件1、4、3，炕P13溜必在P升14和膛P34抄的连线充上上述两条锻直线的交另点就是瞬心P认13;同理,可闲得瞬心P2雹4;1234P12P23P34P14P24P13相对于凸轮，从动杆的运动可逼分解为：绕接触栽点N的怒转动-(转动副)沿N点的坛切线移动拼v统(移动副)转动副的谷瞬心为点挖N；移动副的骑瞬心为与至速度v垂路直的直线脾；综上：凸轮副的鸽瞬心位于糠过N点的浓凸轮法线蜜上。同理：可以得出势齿轮副的载瞬心线。分析：凸轮副的瞬心-ωvNrbOP12P12高副的瞬心在接触点的气公法线上。高副机构的瞬心rb1O13顶尖移乒动从动茂件凸轮机构的瞬心活动构件瓣的瞬心P(P12)：法线n汇-n上籍仅P点处，凸轮硬1与从动杆揪2的速度矢晴量方向鞠相同。且P点处：凸轮1的线速度为：1*LOP从动杆2号的线速度为：V2另外2暴个瞬心政分别为霸：P13：与O重合；P23：沿OP指向无利穷远处吗;P,P13,P23位于同横一直线醋上ttnnAv22PCP13P23摆动从