机械设计基础课件 项目二 凸轮机构

项目二：凸轮机构员工培训员工教育企业文化企业宣传机械设计基础CONTENTS目录任务一

凸轮机构概述任务二

凸轮机构的运动规律任务三凸轮机构的设计任务四车床自动横向进刀机构原理分析及简图绘制3任务一

凸轮机构概述1.组成：高副从动件：按预定的运动规律作连续或

间歇

的往复直线移动或摆动凸轮:具有曲线轮廓或凹槽的构件机架4任务一

凸轮机构概述2.特点：⑴主要用于转换运动形式凸轮

高副

从动件往复移动摆动

（连续或间歇）

(转动、移动）⑶易于磨损。⑵可实现从动件任意预定的运动规律，且机构简单、紧凑5任务一

凸轮机构概述3.应用：受力不大，速度不太高的场合。自动机床进刀机构绕线机构6任务一

凸轮机构概述

⑶圆柱凸轮：

a.在圆柱面上开有曲线凹槽

b.圆柱体端面上做出曲线轮廓1.按凸轮形状分类：

⑴盘状凸轮：（简单，广泛，行程较小）二、凸轮机构的类型⑵移动凸轮：回转中心无穷远7任务一

凸轮机构概述⑵滚子：滚动摩擦，耐磨损，可承受较大载荷，应用广泛。⑶平底：润滑好，受力平稳，效率高，用于高速场合。2.按从动件的形式分类分⑴尖顶：结构简单、能实现复杂运动。易磨损，受力小低速。8任务一

凸轮机构概述3.按从动件的运动形式分摆动从动件移动从动件偏置移动从动件对心移动从动件偏置移动从动件9任务二

凸轮机构的运动规律回程，回程运动角

h

休止，休止角

s、

s’行程（升程），h位移线图：从动件的位移s、速度v、加速度a等随时间t或凸轮转角d变化的关系图。

t推程

s远休止

h回程

s’近休止hA’BCDAr0

t

s

h

s’

从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度等随时间t或凸轮转角d变化的规律。t

s0基圆，基圆半径r0推程，推程运动角

t10任务二

凸轮机构的运动规律1、等速运动规律推程（0≤≤

t）位移方程：速度方程：加速度方程：运动线图冲击特性：始点、末点刚性冲击适用场合：低速轻载v

0a

0-

速度加速度+

回程（0≤≤

t’）位移方程：速度方程：加速度方程：+

-

hs

0位移

t

t’11任务二

凸轮机构的运动规律2、等加速等减速运动规律推程s

0

tv

0a

0h/2h/2

t/2

t/2h(0≤≤t/2)(

t/2≤≤t)加速段减速段位移方程速度方程加速度方程运动方程12任务二

凸轮机构的运动规律3、余弦加速度运动规律（简谐运动规律）推程（0≤≤

t）运动方程：运动线图冲击特性：始、末点有软性冲击适用场合：中低速、中轻载δsδa123456δv12345hδt13任务二

凸轮机构的运动规律4、正弦加速度运动规律（摆线运动规律）advd012345678hA2ph

t推程（0≤≤

t）运动方程：运动线图冲击特性：无冲击适用场合：高速轻载

t

tsd14任务三

凸轮机构的设计反转法原理：依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线。假想给整个凸轮机构加以-ω时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮处于相对静止状态，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。O-ωω3’1’2’331122ss115任务三

凸轮机构的设计一、对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓设计rb-ωωB11B1B2

B3

B8B6B7B4B5δs′δ0B9

B10B0C1C2C3C4C5C7C8C10C11δhδsoSδ0123567δh4δ891011δsδs′C9C6（1）按已设计好的运动规律作出位移线图；（2）按基本尺寸作出凸轮机构的初始位置；（3）按-

方向划分基圆周得c0、c1、c2……等点；并过这些点作射线，即为反转后的导路线；（4）在各反转导路线上量取与位移图相应的位移，得B1、B2、……等点，即为凸轮轮廓上的点。16任务三

凸轮机构的设计二、对心直动滚子从动件盘形凸轮轮廓设计理论轮廓曲线实际轮廓曲线17任务三

凸轮机构的设计二、对心直动滚子从动件盘形凸轮轮廓设计nnBCrbrt实际轮廓曲线L0理论轮廓曲线L0（1）画出滚子中心的轨迹L0（称为理论轮廓）（2）以理论轮廓为圆心，滚子半径rt为半径画圆，再作滚子圆的包络线L，则为从动件凸轮的工作轮廓曲线（称为实际轮廓曲线）。注意：（1）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；（2）凸轮的基圆半径是指理论轮廓曲线的最小向径。18任务三

凸轮机构的设计三、对心平底直动从动件盘形凸轮轮廓设计对心直动平底从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径rb，角速度ω和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。rbA9A10A11-ωωA75862111910设计步骤：①按照尖顶从动件凸轮轮廓的绘制方法，求出点A1、A2、A3…。②分别过点A1、A2、A3…，画出一系列平底线。③作切于这些平底线的包络线，便得到对心平底直动从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线。34A1A2A3A4A5A6A7A819任务三

凸轮机构的设计四、偏置尖底直动从动件盘形凸轮轮廓设计偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω和从动件的运动规律和偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。-ωω①选择合适的作图比例，作偏距圆，以rb为半径作基圆;②在基圆上，任取一点Ao作为从动件推程的起始点，并过A0作偏距圆的切线，该切线即是从动件导路线的起始位置;

③沿-ω将基圆进行等分，得C1、C2、C3、…并作切线延长，即为从动件在反转过程中依次占据的位置;④自C1、C2、C3、…截取从动件的相应位移点A1、A2、A3、…即偏置尖底直动从动件盘形凸轮轮廓曲线。A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11C7C6C5C1C2C3C4C820任务三

凸轮机构的设计一、凸轮机构的压力角设计要求：结构紧凑传力性能好rb、rt

压力角orb

nnAF1F2Fn

vSr

凸轮作用于从动件上沿A点法线n-n的法向力Fn与从动件上该力作用点的速度v方向之间所夹的锐角α称为凸轮机构在该位置的压力角。↑则F1↓F2↑，设计时应使max≤[]许用压力角的推荐值：工作行程对于移动从动件，[]=30º~38º对于摆动从动件，[]=40º~45º非工作行程：可在70º~80º之间选取FQ21任务三

凸轮机构的设计滚子半径建议：rt0.8min