常用机构凸轮机构

关于常用机构凸轮机构第三节凸轮机构和螺旋机构第2页,共51页，2024年2月25日，星期天凸轮机构应用举例凸轮机构的概述第3页,共51页，2024年2月25日，星期天内燃机配气机构内燃机配气机构凸轮机构的概述第4页,共51页，2024年2月25日，星期天自动车床走刀机构自动车床走刀机构凸轮机构的概述第5页,共51页，2024年2月25日，星期天冲床凸轮机构绕线机凸轮机构第6页,共51页，2024年2月25日，星期天自动车床凸轮机构圆柱凸轮输送机第7页,共51页，2024年2月25日，星期天靠模车削机构靠模车削机构凸轮机构的概述第8页,共51页，2024年2月25日，星期天

凸轮机构——依靠凸轮轮廓直接与从动件接触，迫使从动件作有规律的直线往复运动（直动）或摆动。1－凸轮2－从动件3－机架凸轮机构示意凸轮机构的概述第9页,共51页，2024年2月25日，星期天一、凸轮机构的分类二、凸轮机构的应用特点凸轮机构的分类与特点第10页,共51页，2024年2月25日，星期天一、凸轮机构的分类按形状分按从动件端部形状和运动形式分盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮尖顶从动件滚子从动件平底从动件凸轮机构的分类与特点第11页,共51页，2024年2月25日，星期天尖顶移动从动杆盘形凸轮机构尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构滚子移动从动杆盘形凸轮机构滚子摆动从动杆盘形凸轮机构

盘形凸轮平底移动从动杆盘形凸轮机构平底摆动从动杆盘形凸轮机构凸轮机构的分类与特点第12页,共51页，2024年2月25日，星期天移动从动杆移动凸轮机构摆动从动杆移动凸轮机构

移动凸轮凸轮机构的分类与特点第13页,共51页，2024年2月25日，星期天圆柱凸轮机构

圆柱凸轮自动车床走刀机构凸轮机构的分类与特点第14页,共51页，2024年2月25日，星期天(二)按从动件运动副元素的形状分尖顶从动件滚子从动件凸轮机构的分类与特点平底从动件第15页,共51页，2024年2月25日，星期天(三)按从动件的运动形式分摆动从动件移动从动件凸轮机构的分类与特点第16页,共51页，2024年2月25日，星期天(四)按凸轮与从动件维持高副接触(封闭)的方式分力封闭型凸轮机构弹簧力封闭重力封闭

凸轮机构的分类与特点第17页,共51页，2024年2月25日，星期天形封闭型凸轮机构凹槽凸轮机构等宽凸轮机构凸轮机构的分类与特点第18页,共51页，2024年2月25日，星期天形封闭型凸轮机构等径凸轮机构共轭凸轮机构凸轮机构的分类与特点第19页,共51页，2024年2月25日，星期天二、凸轮机构的应用特点

优点：结构简单紧凑，工作可靠，设计适当的凸轮轮廓曲线，可使从动件获得任意预期的运动规律。凸轮机构的分类与特点

缺点：凸轮与从动件（杆或滚子）之间以点或线接触，不便于润滑，易磨损。应用：多用于传力不大的场合，如自动机械、仪表、控制机构和调节机构中。第20页,共51页，2024年2月25日，星期天

1)根据工作要求，合理地选择凸轮机构的型式。2)根据机构工作要求、载荷情况及凸轮转速等，确定从动件的运动规律。

3)根据凸轮在机器中安装位置的限制、从动件行程、许用压力角及凸轮种类等，初步确定凸轮基圆半径。4)根据从动件的运动规律，用图解法或解析法设计凸轮轮廓线。5)校核压力角及轮廓的最小曲率半径。凸轮机构设计的基本内容与步骤第21页,共51页，2024年2月25日，星期天一、凸轮机构工作过程二、从动件常用的运动规律凸轮机构工作过程及从动件运动规律第22页,共51页，2024年2月25日，星期天一、凸轮机构工作过程

凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作等速回转运动，从动件作往复移动凸轮回转时，从动件作“升→停→降→停”的运动循环。凸轮机构工作过程凸轮机构工作过程及从动件运动规律第23页,共51页，2024年2月25日，星期天rbh

S

S

S

S

DD0B0B

sO

,t360º基圆基圆半径rb推程推程角

升距h远休

远休止角

s回程回程角

近休近休止角

s

B

位移曲线凸轮机构基本名词术语凸轮机构工作过程及从动件运动规律第24页,共51页，2024年2月25日，星期天二、从动件常用运动规律位移线图凸轮机构工作过程及从动件运动规律第25页,共51页，2024年2月25日，星期天1．等速运动规律从动件上升（或下降）的速度为一常数。等速运动规律凸轮机构工作过程及从动件运动规律s

,t

v

,ta

,th

位移线图加速度线图速度线图推程

速度曲线不连续，机构将产生刚性冲击。等速运动规律适用于低速轻载场合。第26页,共51页，2024年2月25日，星期天2．等加速等减速运动规律从动件在行程中先作等加速运动，后作等减速运动。等加速等减速运动规律凸轮机构工作过程及从动件运动规律

h

2h

2

,ta

,ts4h

2

2

,tv2h

推程后半程前半程

加速度曲线不连续，机构将产生柔性冲击。等加速等减速运动规律适用于中速轻载场合。第27页,共51页，2024年2月25日，星期天等加速等减速运动规律位移曲线画法凸轮机构工作过程及从动件运动规律第28页,共51页，2024年2月25日，星期天

⑶余弦加速度运动规律

,ts

,ta

,tvvmax

1.57h

推程

加速度曲线不连续，存在柔性冲击。余弦加速度运动规律适用于中速中载场合。h

amax

4.93h

2

Φ2凸轮机构工作过程及从动件运动规律第29页,共51页，2024年2月25日，星期天

⑷正弦加速度运动规律

速度曲线和加速度曲线连续，无刚性冲击和柔性冲击。正弦加速度运动规律适用于高速轻载场合。s

,t

,ta

,tvh

vmax

2h

amax

6.28h

2

2推程凸轮机构工作过程及从动件运动规律第30页,共51页，2024年2月25日，星期天3–4–5次多项式运动规律推程

,tsvah

速度曲线和加速度曲线连续，无刚性冲击和柔性冲击。3-4-5次运动规律适用于高速中载场合。凸轮机构工作过程及从动件运动规律第31页,共51页，2024年2月25日，星期天组合运动规律

为了克服单一运动规律的某些缺陷，获得更好的运动和动力特性，可以把几种运动规律拼接起来，构成组合运动规律。

组合原则位移曲线、速度曲线必须连续，高速凸轮机构加速度曲线也必须连续。各段运动规律的位移、速度和加速度曲线在连接点处其值应分别相等。vs

a

,t

,t

,thOOO

vs

a

,t

,t

,thOOO

正弦加速度曲线与直线组合凸轮机构工作过程及从动件运动规律第32页,共51页，2024年2月25日，星期天本章小结

1．凸轮机构的类型及其应用特点。2．凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点。凸轮机构工作过程及从动件运动规律第33页,共51页，2024年2月25日，星期天1．满足机器的工作要求3．使凸轮轮廓易于加工从动件运动规律的选择与应用1．满足机器的工作要求2．使凸轮机构具有良好的动力性能第34页,共51页，2024年2月25日，星期天从动件常用运动规律比较第35页,共51页，2024年2月25日，星期天如图，若给整个机构加一个与凸轮角速度。大小相等方向相反的公共角速度，于是，凸轮静止不动，而从动件和导路一方面以角速度绕D点转动，另一方面从动件又以一定的运动规律相对导路往复运动。由于从动件尖底始终与凸轮轮廓接触，所以从动件尖底的运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线。根据这一原理便可作出各种类型凸轮机构的凸轮轮廓曲线。反转法用图解法设计凸轮轮廓曲线第36页,共51页，2024年2月25日，星期天rbOs

13578

60º120º90º90º60º120º

1

2

90ºA90º91113151

3

5

7

8

9

11

13

12

14

10

1.

对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计

①选比例尺

l，作位移曲线和基圆rb。

②等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位移通道。3

4

5

6

7

8

1876543210

11

9

12

13

14

1413121110915

③确定反转后从动件尖顶在各等分通道上的位置。

设计步骤④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。已知凸轮的基圆半径rb，凸轮角速度

和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓设计第37页,共51页，2024年2月25日，星期天作业：设计一对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线已知凸轮的基圆半径rb=2h=20mm，凸轮角速度

顺时针，从动件的运动规律自拟凸轮轮廓设计第38页,共51页，2024年2月25日，星期天eA2.

偏置尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计

已知凸轮的基圆半径rb，角速度

和从动件的运动规律及偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。

①选比例尺

l，作位移曲线、基圆rb和偏距圆e。

②等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位移通道。O

6

1

2

3

4

5

7

8

14

13

12

11

10

9

s

13578

60º120º90º90º91113151

3

5

7

8

9

11

1312

14

10

③确定反转后从动件尖顶在各等分通道上的位置。④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。

设计步骤k1k2k3k5k4k6k7k812345678k9k10k11k12k13k14k159101112131415凸轮轮廓设计第39页,共51页，2024年2月25日，星期天rbOA3.

对心滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计

已知凸轮的基圆半径rb，滚子半径rr、凸轮角速度

和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。

①选比例尺

l，作位移曲线和基圆rb。

②等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位移通道。理论轮廓曲线实际轮廓曲线s

13578

60º120º90º90º91113151

3

5

7

8

9

11

13

12

14

10

60º120º

1

2

90º90º3

4

5

6

7

8

1876543210

11

9

12

13

14

1413121110915

③确定反转后从动件滚子中心在各等分位移通道上的位置。④将各点连接成一条光滑曲线。⑤作滚子圆族及滚子圆族的内(外)包络线。设计步骤凸轮轮廓设计第40页,共51页，2024年2月25日，星期天rbOA

4.

对心平底移动从动件盘形凸轮廓线的设计

已知凸轮的基圆半径rb，角速度

和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。

①选比例尺

l，作位移曲线和基圆rb。

设计步骤

②等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。s

13578

60º120º90º90º91113151

3

5

7

8

9

11

13

12

14

10

60º120º

1

2

90º90º3

4

5

6

7

8

1876543210

11

9

12

13

14

1413121110915

③确定反转后平底与导路中心线的交点A在各等分点占据的位置。④作平底直线族及平底直线族的内包络线。凸轮轮廓设计第41页,共51页，2024年2月25日，星期天rbO12345678

60º120º90º90º

5.

尖顶摆动从动件盘形凸轮廓线的设计

已知凸轮的基圆半径rb，角速度

，摆杆长度l以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离L，摆杆角位移曲线，设计该凸轮轮廓曲线。1

2

3

4

5

6

7

120ºB

1

1B1B2B3B4B5B6B7B860º90º

dB

2

2B

3

3B

4

4B

5

5B

6

6B

7

7A1A2A3A4A5A6A7A8

ABl

①选比例尺

，作位移曲线，作基圆rb和转轴圆OA。

②等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的转轴A的位置。

③确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置。设计步骤

④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。第42页,共51页，2024年2月25日，星期天滚子直动从动件圆柱凸轮轮廓设计第43页,共51页，2024年2月25日，星期天nnO

Berb

vvP1.

压力角凸轮机构中，从动件运动方向与从动件所受凸轮作用力（不计摩擦）方向之间所夹的锐角称为压力角2.压力角的许用值一、压力角的确定及校核

凸轮机构基本尺寸的确定第44页,共51页，2024年2月25日，星期天CnnO

Bes0sDrb

ds

d

P为相对瞬心由

BCP得vvP

对心移动从动件盘形凸轮机构e

0。结论移动从动件盘形凸轮机构的压力角

与基圆半径rb、从动件偏置方位和偏距e有关。3．压力角的计算及校核凸轮机构基本尺寸的确定第45页,共51页，2024年2月25日，星期天1.

滚子半径的确定

rr

a

rr

0结论

对于外凸轮廓，要保证凸轮正常工作，应使

min

rr。

轮廓失真

a

rr

rr

a

rr

0轮廓正常轮廓变尖内凹轮廓

a

rr

rr

a

rr轮廓正常外凸轮廓

a

理论轮廓曲线

实际轮廓曲线

rrrrrr从动件滚子半径及平底宽度的确定第46页,共51页，2024年2月25日，星期天

2.

平底宽度的确定123456788

7

6

5

4

3

2

1

9

10

11

12

13

14

1514131211109

rblmax

⑴作图法确定

l

2lmax

(5

7)mm从动件滚子半径及平底宽度的确定第47页,共51页，2024年2月25日