机械设计基础 课件 04凸轮机构

《机械设计基础》

主编：胡孟谦张晓娜

机械工业出版社

课程内容第一章机械设计概论第二章平面机构运动简图第三章平面连杆机构第四章凸轮机构第五章其他常用机构第六章齿轮机构第七章蜗杆传动第八章轮系第九章带传动与链传动第十章联接第十一章轴第十二章轴承第十三章联轴器离合器制动器第十四章机械创新设计

第四章凸轮机构【学习目标】

掌握凸轮、棘轮和槽轮的类型、结构；能够根据轮廓曲线按照从动件的运规律设计出来；着重研究盘状凸轮轮廓曲线绘制的基本方法和凸轮设计中的相关问题。【知识点】

1.凸轮机构的组成、分类及特点。2.从动件常用的运动规律。3.图解法绘制凸轮轮廓的基本方法。4.设计凸轮机构应注意的问题。一、凸轮机构的应用

凸轮机构由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构具体应用1.内燃机的配气机构：凸轮机构控制进（排）气门的打开和关闭

内燃机配气凸轮机构1-3凸轮结构的分类4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构

2.自动机床：凸轮机构控制刀架运动的。凸轮机构广泛用于自动化和半自动化机械中

自动机床上控制刀架运动的凸轮机构1-1凸轮结构的应用1-2凸轮结构的特点1-3凸轮结构的分类4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构3、应用小结：

1.凸轮一般作连续等速转动，从动件可作连续或间歇的往复运动或摆动。2.凸轮机构广泛用于自动化和半自动化机械中。3.凸轮轮廓与从动件间为点、线接触而易磨损，所以不宜承受重载或冲击载荷。1-1凸轮结构的应用1-2凸轮结构的特点1-3凸轮结构的分类4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构【古代秦弩凸显中华智慧】——弩源于弓，威力又远远大于弓。弩机机身内的零件：望山（瞄准器）、悬刀（扳机）、钩心和键（销轴）。

秦弩待机状态击发状态弩机1-1凸轮结构的应用1-2凸轮结构的特点1-3凸轮结构的分类4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构二、凸轮机构的特点

优点：凸轮轮廓曲线使从动件实现各种预期的运动规律。其结构简单、紧凑，工作可靠，应用广泛。缺点：凸轮与从动件间为高副接触，易磨损，多用于传递动力不大的自动机械、仪表、控制机构及调节机构中。1-2凸轮结构的特点1-3凸轮结构的分类1-1凸轮结构的概述4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构三、凸轮机构的分类

⒈按凸轮的形状分类

1.盘形凸轮——基本型式特点：盘形凸轮构件的结构简单，应用也较广泛，但推杆的行程不能太大。1-2凸轮结构的特点1-3凸轮结构的分类4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构特点：移动凸轮可视为转轴在无穷远处的盘形凸轮。凸轮结构的特点1-2凸轮结构的特点1-3凸轮结构的分类2.移动凸轮3.圆柱凸轮特点：利用圆柱凸轮可使推杆得到较大的行程。4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构

第二节

凸轮机构从动件常用运动规律一、凸轮机构的工作过程二、从动件的运动规律

2-2从动件的运动规律对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构，角速度ω凸轮的基圆与基圆半径rb行程h：从动件在最低位置和最高位置之间的位移一、凸轮机构的工作过程4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构

2-2从动件的运动规律

4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构

二、从动件的运动规律

1.等速运动规律2.等加速等减速运动规律3.简谐运动规律4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构

1.等速运动规律——从动件的运动速度为定值。从动件的运动方程为：等速运动规律的位移、速度和加速度的运动线图。4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构

2.等加速等减速运动规律——前半程为等加速运动，后半程为等减速运动运动特点：运动起点、中点和终点的加速度存在突变，产生有限的柔性冲击，适于中速、中载。4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构

前半程（0≤δ≤δ0/2）等加速运动方程为：后半程（δ0/2≤δ≤δ0）等减速运动方程为：4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构

3.简谐运动规律——质点做匀速圆周运动时，它在该圆直径上投影所形成的运动。从动件的加速度按余弦曲线变化，故又称余弦加速度运动规律。运动方程为：从动件的加速度按余弦曲线变化，故又称余弦加速度运动规律。4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构第四节

凸轮机构常用材料与结构一、凸轮机构常用材料及热处理二、凸轮机构的结构三、凸轮工作图

一、凸轮机构常用材料及热处理凸轮机构属于高副机构，凸轮与从动件接触应力大，相对滑动时产生严重磨损；凸轮机构零件：表面硬度高，心部韧性好4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构二、凸轮机构的结构a）凸轮轴b）键连接c）圆锥销联接d）弹性开口锥套螺母联接4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构凸轮基圆较小：凸轮轴（凸轮与轴为一个整体）

凸轮基圆较大：凸轮用套装结构（凸轮开孔套在轴上）。

滚子从动件从动件的滚子：圆柱体（图a、b）、滚动轴承（图c）。连接方式：螺栓连接（图a）、销轴连接（图b、c）。4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构三、凸轮工作图（1）标注凸轮的向径值（2）凸轮的加工精度：凸轮工作轮廓的向径公差、表面粗糙度和基准孔公差带4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构

（2）凸轮的加工精度：凸轮工作轮廓的向径公差、表面粗糙度和基准孔公差带凸轮的公差和表面粗糙度

凸轮精度公差等级或极限偏差/mm表面粗糙度Ra/μm向径/mm基准孔凸轮槽宽凸轮工作廓面凸轮槽壁低±0.2~0.5H8，H9H8，H93.23.2一般±0.1~0.3