凸轮轮廓曲线的设计课件

§9-3凸轮轮廓曲线的设计工作要求→

运动规律→位移曲线

+其它条件→

设计凸轮廓线一、设计原理：ω1A321起始位置，凸轮与从动件A点接触，凸轮以ω1逆时针转过

1精品工作要求→

运动规律→位移曲线

+其它条件→

设计凸轮廓线一、设计原理：§9-3凸轮轮廓曲线的设计起始位置，凸轮与从动件A点接触，凸轮以ω1逆时针转过

ω1s

A321BA'

从动件上升s将整个机构沿-ω1转过

角

A

→

A’→

B接触2精品工作要求→

运动规律→位移曲线

+其它条件→

设计凸轮廓线一、设计原理：§9-3凸轮轮廓曲线的设计起始位置，凸轮与从动件A点接触，凸轮以ω1逆时针转过

从动件上升s将整个机构沿-ω1转过

角

A

→

A’→

B接触

AA'sω11B32A1B1

s

凸轮未动，从动、导路反转，

运动规律不变。反转法：假定凸轮不动，使推杆反转并在导路中作预期的运动，则尖顶的轨迹→凸轮廓线。3精品工作要求→

运动规律→位移曲线

+其它条件→

设计凸轮廓线一、设计原理：§9-3凸轮轮廓曲线的设计起始位置，凸轮与从动件A点接触，凸轮以ω1逆时针转过

从动件上升s将整个机构沿-ω1转过

角

A

→

A’→

B接触

AA'sω11B32A1B1

s

凸轮未动，从动、导路反转，

运动规律不变。反转法：假定凸轮不动，使推杆反转并在导路中作预期的运动，则尖顶的轨迹→凸轮廓线。

-4精品（4）量取相应位移量（2）作基圆，取起始点B0（3）沿-ω1分基圆为

0

、

01、

’0、

02且等分

0

、

’0

C1C9C2

C3

C4C5C6C7C8C10

0

01

’0

02B0O-ω1二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（一）直动尖顶推杆盘形凸轮机构1、对心凸轮机构已知：s2=s2（

）、r0、ω1（逆时针）设计凸轮廓线步骤：（1）作位移线图s2-，且等分

0

、

’0(或列表计算)5精品（4）量取相应位移量（2）作基圆，取起始点B0（3）沿-ω1分基圆为

0

、

01、

’0

、

02且等分

0

、

’0

C1C9C2

C3

C4C5C6C7C8C10

0

01

’0

02B0O-ω1二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（一）直动尖顶推杆盘形凸轮机构1、对心凸轮机构已知：s2=s2（

）、r0、ω1（逆时针）设计凸轮廓线步骤：（1）作位移线图s2-，且等分

0

、

’0(或列表计算)6精品（4）量取相应位移量（2）作基圆，取起始点B0（3）沿-ω1分基圆为

0

、

01、

’0

、

02且等分

0

、

’0

C1C9C2

C3

C4C5C6C7C8C10

0

01

’0

02B0O-ω1二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（一）直动尖顶推杆盘形凸轮机构1、对心凸轮机构已知：s2=s2（

）、r0、ω1（逆时针）设计凸轮廓线步骤：（1）作位移线图s2-，且等分

0

、

’

0(或列表计算)

B1B2B3

B4

B5B6

B7B8

B9B10（5）光滑连接B0、B1、B2…B0

凸轮廓线。也可以根据位移方程，列表求出推杆在各分点的位移8120690……420S(mm)……60300（）7精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计2、偏置凸轮机构已知：s2=s2（

）、r0、ω1（逆时针）设计凸轮廓线

（一）直动尖顶推杆盘形凸轮机构分析：推杆与凸轮回转中心始终保持距离e偏距圆——以O为圆心、e为半径的圆推杆的运动方向总是与偏距圆相切ω11A32eO所以从动件的位移量应该在各切线上量取，其余步骤与对心从动件盘形凸轮设计方法雷同。8精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计2、偏置凸轮机构已知：s2=s2（

）、r0、ω1（逆时针）设计凸轮廓线

（一）直动尖底推杆盘形凸轮机构分析：推杆与凸轮回转中心始终报纸距离e偏距圆——以距离e为半径作的圆推杆的运动方向总是与偏距圆相切ω11A32eO所以从动件的位移量应该在各切线上量取，其余步骤与对心从动件判刑凸设计方法雷同。r012345e9精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（二）滚子推杆盘形凸轮机构分析：ω11A32eO滚子中心

从动件的运动规律中心轨迹与凸轮廓线

等距曲线中心

尖顶

凸轮廓线

理论廓线以理论廓线为圆心，以滚子半径

rr为半径作一系列小圆

包络线

实际廓线理论廓线实际廓线r0一理论廓线的基圆半径r010精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（二）滚子推杆盘形凸轮机构分析：ω11A32eO滚子中心

从动件的运动规律中心轨迹与凸轮廓线

等距曲线中心

尖顶

凸轮廓线

理论廓线以理论廓线为圆心，以滚子半径

rr为半径作一系列小圆

包络线

实际廓线理论廓线实际廓线r0一理论廓线的基圆半径r011精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（三）平底推杆盘形凸轮机构分析:平底与导路交点

从动件的运动规律交点

尖顶，

一系列平底位置

包络线

凸轮廓线12精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（三）平底推杆盘形凸轮机构分析:平底与导路交点

从动件的运动规律交点

尖顶，

一系列平底位置

包络线

凸轮廓线r0实际廓线理论廓线13精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（三）平底推杆盘形凸轮机构分析:平底与导路交点

从动件的运动规律交点

尖顶，

一系列平底位置

包络线

凸轮廓线r0实际廓线理论廓线14精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（四）摆动推杆盘形凸轮机构分析:尖顶推杆

运动规律：s

(t)

(t)

或s

(

)

(

)设计原理与直动从动件类似反转法摆杆长AB、中心距AO不变初始角

0

不变15精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（四）摆动推杆盘形凸轮机构分析:尖顶推杆

运动规律：s

(t)

(t)

或s

(

)

(

)设计原理与直动从动件类似反转法摆杆长AB、中心距AO不变初始角

0

不变BB1B2

1

216精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（四）摆动推杆盘形凸轮机构

1

2

3

43912456781011Ar0LB5´

5B3´

3

2B2´

1A1A2A3A4A5B3B1B2B4B5BB1´B4´

4O

1

1

2注意：1）位移线图纵坐标为角度参量。2）若以s=L作为纵坐标，通过截取作图，其解为近似解。3）若从动件为滚子或平底，其解同前述。17精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（四）摆动推杆盘形凸轮机构

1

2

3

43912456781011Ar0LB5´

5B3´

3

2B2´

1A1A2A3A4A5B3B1B2B4B5BB1´B4´

4O

1

1

2注意：1）位移线图纵坐标为角度参量。2）若以s=L作为纵坐标，通过截取作图，其解为近似解。3）若从动件为滚子或平底，其解同前述。18精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（五）直动推杆圆柱凸轮机构若取作图比例与原机构相同，则位移运动线图就是凸轮理论廓线的展开图。19精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（五）直动推杆圆柱凸轮机构若取作图比例与原机构相同，则位移运动线图就是凸轮理论廓线的展开图。S

2

R12345678-V20精品二、用作图法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

（六）摆动推杆圆柱凸轮机构AL

123456789102

R1

·3

·5

·2

·4

·6

··9·7·8·1021精品三、用解析法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

1、偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构s0建立B点封闭矢量方程向x、y轴投影，得凸轮理论廓线：rxy22精品三、用解析法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

1、偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构s0建立B点封闭矢量方程向x、y轴投影，得凸轮理论廓线：rxy实际廓线：“-”用于内包络，“+”用于外包络

nn

(x,y)

理论廓线内包络线外包络线rr

(x

,y

)B23精品三、用解析法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

1、偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构s0建立B点封闭矢量方程向x、y轴投影，得凸轮理论廓线：rxy实际廓线：“-”用于内包络，“+”用于外包络dx/d

-dy/d

注意：偏距e是有符号的。偏于接触点处凸轮速度的反方向为正，反之为负。24精品三、用解析法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

1、偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构s0rxy

nn

(x,y)

理论廓线内包络线外包络线rr

(x

,y

)B实际廓线：刀具轨迹中心方程式，只要将包络线方程中的rr换成|rr-rc|即可。rcrc–rr

rcrr–rcrr理论廓线实际廓线刀具中心轨迹25精品三、用解析法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

2、对心平底推杆盘形凸轮机构

n

n凸轮与推杆的瞬心

P

r建立封闭矢量方程投影得凸轮实际廓线(so=ro)坐标：26精品三、用解析法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

3、摆动滚子推杆盘形凸轮机构建立B点封闭矢量方程投影得凸轮廓线B点坐标：r27精品三、用解析法设计凸轮廓线§9-3凸轮轮廓曲线的设计

3、摆动滚子推杆盘形凸轮机构建立B点封闭矢量方程投影得凸轮廓线B点坐标：r28精品§9-4凸轮机构基本尺寸的确定基本尺寸：基圆半径，滚子半径，平底长度，中心距……一、凸轮机构的压力角与作用力定义：推杆受力方向与其运动方向的夹角为压力角

(不考虑摩擦）。推杆受力：G、F、FR1、FR2平衡条件：

Fx=0、

Fy=0、

MB=0

29精品§9-4凸轮机构基本尺寸的确定基本尺寸：基圆半径，滚子半径，平底长度，偏心距……一、凸轮机构的压力角与作用力定义：推杆受力方向与其运动方向的夹角为压力角

(不考虑摩擦）。推杆受力：G、F、FR1、FR2平衡条件：

Fx=0、

Fy=0、

MB=0讨论：1、

↑→

F↑传力性能↓2、

↑↑

→分母为零时

F→

自锁临界压力角

c：3、不同位置处压力角不同,通常

max<[

]

推程：[

]=30°～40°(直动从动件)

[

]=40°～50°(摆动从动件)

回程：

[

]=70°～80°30精品§9-4凸轮机构基本尺寸的确定基本尺寸：基圆半径，滚子半径，平底长度，偏心距……二、凸轮基圆半径的确定1、压力角

与基圆半径r0和偏置的关系P点为凸轮与推杆的相对瞬心

ePC

（1）压力角

与偏置的关系（a）推杆偏于接触点处凸轮速度反向（速度瞬心侧）—正偏置（b）推杆偏于接触点处凸轮速度同向—负偏置（c）正偏置→

↓；负偏置→

↑（d）正偏置时，e↑→

推程

↓，但回程

↑31精品§9-4凸轮机构基本尺寸的确定基本尺寸：基圆半径，滚子半径，平底长度，偏心距……二、凸轮基圆半径的确定1、压力角

与基圆半径r0和偏置的关系P点为凸轮与推杆的相对瞬心

ePC

（2）压力角

与基圆半径r0的关系r0↑→

↓，但结构↑r0↓→结构紧凑，但

↑32精品§9-4凸轮机构基本尺寸的确定二、凸轮基圆半径的确定2、基圆半径r0的确定（1）根据结构和强度要求确定

r0r0rhrs凸轮与轴做成一体：r0≥rs+(3~5)mm凸轮单独制造：r0≥rh+(3~5)mm凸轮廓线：

min≥1~5mm33精品§9-4凸轮机构基本尺寸的确定二、凸轮基圆半径的确定2、基圆半径r0的确定（2）根据许用压力角[

]确定

r0mmds/d

推杆运动规律确定，lOP=ds/d

是定值O取在m-m上→

P必在n-n上，

不变；O取在m-m左侧→

P必在n-n左侧，

变小；O取在m-m右侧→

P必在n-n右侧，

变大。34精品§9-4凸轮机构基本尺寸的确定二、凸轮基圆半径的确定2、基圆半径r0的确定（2）根据许用压力角[

]确定

r0mmds/d

推杆运动规律确定，lOP=ds/d

是定值O取在m-m上→

P必在n-n上，

不变；O取在m-m左侧→

P必在n-n左侧，

变小；O取在m-m右侧→

P必在n-n右侧，

变大。O点应取在m-m线的左侧同理回程:O点应取在m-m线的右侧已知推杆运动规律时，求出各点ds/d

→图解r0min35精品§9-4凸轮机构基本尺寸的确定二、凸轮基圆半径的确定2、基圆半径r0的确定（2）根据许用压力角[

]确定

r0mmds/d

推杆运动规律确定，lOP=ds/d

是定值O取在m-m上→

P必在n-n上，

不变；O取在m-m左侧→

P必在n-n左侧，

变小；O取在m-m右侧→

P必在n-n