第11章 凸轮机构

在各种机械，特别是自动机械和自动控制装置中，广泛地应用着各种形式的凸轮机构。

自动机床的进刀机构：当具有凹槽的圆柱凸轮回并核转时，其凹锋团槽的侧面通过嵌于凹槽中的滚子迫使推杆绕其轴作往复摆动，从而控制刀架的进刀和退刀运动。至于进刀和退刀的运动规律如何，则决定于凹槽曲线的形状。第11章凸轮机构思政教育

我国的自动化产业的起步时候，和国外的发达国家相比稍晚，但后面的自动化技术发展较快，对我国的经济发展起到了很大的作用，目前我国已经在很大的范围内采用自动化装配线进行工业化生产。同时，自动化技术和其他行业中的控制技术、信息技术具有一定的关联性，故应该将与自动化技术相关的其他领域中的技术进行结合，从而促进自动化技术的进一步发展。

自动化行业属于信息产业。信息产业被人们誉为“朝阳产业”，是我们进入信息时代的“发动机”，有着良好的发展前景，是现代科技发展的趋势。所以，作为信息产业中的重要一员，自动化行业同样会发展的越来越好，拥有广阔的未来。

学好相关技术知识，才能为我们将来好的工作打下基础，才能为国家的发展贡献自己的力量。第11章凸轮机构本章要点：凸轮机构的类型、特点及应用凸轮机构从动件常用的运动规律盘形凸轮的设计

盘形凸轮机构的设计应掌握内容：第11章凸轮机构11.1概述

凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置所组成的高副机构。当凸轮连续转动时，通过其曲线轮廓与从动件之间的高副接触，推动从动件，使其按所预定的规律进行往复运动。示例一凸轮轴示例二缝纫机挑线机构11.1.1凸轮机构的应用

概述示例三内燃机配气机构

概述示例四靠模车削机构

概述11.1.2凸轮机构的分类按照凸轮的形状不同可把凸轮分为以下几种：盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮曲面凸轮按照凸轮的锁合方式可把凸轮分为以下几种：力锁合形锁合

概述盘形凸轮

概述移动凸轮

概述圆柱凸轮

概述曲面凸轮

概述力锁合

概述形锁合按照从动件的形状不同可把凸轮分为以下几种：

概述

概述

概述11.2凸轮机构中从动件常用的运动规律

11.2.1凸轮与从动件运动关系

凸轮机构中从动件常用的运动规律平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数

图为对心尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮回转时，从动件重复升—停—降—停的运动循环。

从动件的位移s与凸轮转角a的关系可以用从动件的位移线图来表示，如右图所示。

11.2.2从动件常用的运动规律

凸轮机构中从动件常用的运动规律1.等速运动规律★推程运动方程：推程运动线图

在起始和终止点速度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无穷大惯性力，引起刚性冲击。

从动件的速度为常数的运动规律称为等速运动规律。

凸轮机构中从动件常用的运动规律2.等加速等减速运动规律

凸轮机构中从动件常用的运动规律★推程运动方程：

从动件在前半行程中作等加速运动，在后半行程中作等减速运动，而且加速度的绝对值相等的运动规律。

在起始和终止点速度有突变，但数值有限，引起柔性冲击。

凸轮机构中从动件常用的运动规律11.简谐运动规律（余弦加速度运动规律）

凸轮机构中从动件常用的运动规律

简谐运动规律是当动点在一圆周上作匀速运动时，由该点在此圆的直径上的投影所构成的运动。

★推程运动方程：在起始和终止点速度有突变，但数值有限，引起柔性冲击。

凸轮机构中从动件常用的运动规律4.摆线运动规律（正弦加速度运动规律）

凸轮机构中从动件常用的运动规律

当一个滚圆在一直线上作纯滚动时，滚圆上一点所走过的轨迹。

★推程运动方程：

推杆作正弦加速度运动时，其加速度没有突变，因而将不产生冲击，适用于高速凸轮机构。

凸轮机构中从动件常用的运动规律

凸轮机构中从动件常用的运动规律11.3凸轮轮廓曲线的设计11.3.1尖顶对心盘形凸轮轮廓曲线设计1.图解法的原理—反转法

假想给整个机构加一公共角速度-w,则凸轮相对静止不动，而推杆一方面随导轨以-w绕凸轮轴心转动，另一方面又沿导轨作预期的往复移动。推杆尖顶在这种复合运动中的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。

凸轮轮廓曲线的设计2.尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓的设计

设已知凸轮顺时针回转，其基圆半径rb，从动件的运动规律为凸轮转角0°～90°90°

～150°

150°

～210°210°

～360°

从动件的运动规律等速上升停止不动等速下降停止不动例题1

凸轮轮廓曲线的设计例题1

凸轮轮廓曲线的设计例题211.3.2滚子对心盘形凸轮轮廓曲线设计11.3.3尖顶偏心凸轮设计

凸轮轮廓曲线的设计

凸轮轮廓曲线的设计11.3.4滚子偏心凸轮设计

凸轮轮廓曲线的设计

凸轮轮廓曲线的设计

凸轮轮廓曲线的设计11.4凸轮机构基本尺寸的确定

11.4.1凸轮机构的压力角Ft＝Fsin

Fr＝Fcos

设计时应限制最大压力角

max≤[

]一般情况下推程[

]＝30°～40°回程[

]＝70°～80°

凸轮机构基本尺寸的确定

11.4.2基圆半径的确定1.根据凸轮的结构确定rb。凸轮轴—rb

＝r

＋rT

＋2～5mm

凸轮—rb

＝（1.5~2）r

＋rT

＋2～5mm

凸轮机构基本尺寸的确定2.根据

max≤[

]确定最小基圆半径rbmin。

凸轮机构基本尺寸的确定

凸轮机构基本尺寸的确定11.4.3滚子半径的确定工作轮廓上

bmin＞1～5mm通常取rT

＝(0.1～0.5)rbrT

bmin

minrT＜

min

bmin

＝

min

－

rT＞0

当rT＜

min时，实际轮廓为一光滑曲线。

凸轮机构基本尺寸的确定

当rT＝

min时，实际轮廓将出现尖点，极易磨损，会引起运动失真。rT＝

min

min

bmin

＝

min

－

rT＝

0rr

凸轮机构基本尺寸的确定

凸轮机构基本尺寸的确定

minrTrT＞

min

bmin

＝

min

－

rT＜0当rT＞

min时，实际轮廓将出现交叉现象，会引起运动失真。

凸轮机构基本尺寸的确定rr

bmin

min

bmin

＝

min

＋

rT＞0内凹的轮廓曲线不存在失真。

凸轮机构基本尺寸的确定11.4.4偏距的大小和方位1.从动件的偏离方向应与凸轮的转向相反；2.一般取e≤rb。

凸轮机构基本尺寸的确定凸轮轮廓的加工凸轮轮廓的加工方法通常有两种1.铣、锉削加工

对用于低速、轻载场合的凸轮，可以应用反转法原理在未淬火凸轮轮坯上通过作图法绘