機械基礎第五章凸輪機構第一節(jié)凸輪機構的應用及分類■凸輪機構機架凸輪連續(xù)轉動或移動適當設計輪廓曲線凸輪從動往復移動或往復擺動任意預定的運動規(guī)律從動件凸輪機構

凸輪機構

由凸輪、推桿和機架三個主要構件所組成的高副機構機架從動件凸輪凸輪機構凸輪與從動件之間形成高副，易于磨損適

用

受力不大的場合凸輪與從動件之間形成高副，易于磨損不適用

從動件行程較大的場合

凸輪機構

由凸輪、推桿和機架三個主要構件所組成的高副機構

凸輪機構的應用推桿機架凸輪內燃機配氣凸輪機構以等角速度回轉時通過向徑的變化做上、下往復移動控制閥門啟閉凸輪閥桿工件刀

架靠模板(凸輪)曲線輪廓的推動

下做橫向移動，

從而切削出與靠模板曲線一致的工件

凸輪機構的應用回轉凸輪作為靠模被固定在床身上凸輪-仿形車削機構

凸輪機構的應用從動件勻速回轉

凸輪自動機床上控制刀架運動的凸輪機構做往復移動，以驅動刀架運動凹槽的形狀決定刀架的運動規(guī)律

凸輪機構的應用主動件蝸桿

轉動時推動從動輪

做間歇運動主動件蝸桿分度轉位機構完成高速、高精度分度動作從動輪構件少運動鏈短結構簡單緊湊易于設計

使從動件得到各種預期的

運動規(guī)律凸輪

機構優(yōu)點凸輪機構多用在傳遞動力

不大的場合凸輪

機構缺

點易磨損高副為點、線接觸是一個繞固定軸轉動且有變化半徑的盤形零件凸輪與從動件互做平面運動

凸輪機構的分類

按凸輪的形狀分是凸輪的最基本形式盤形凸輪

凸輪機構的分類

按凸輪的形狀分當盤形凸輪的回轉中心趨于無窮遠時凸輪相對機架做往復直線運動移動凸輪平面凸輪

凸輪機構的分類

按凸輪的形狀分將移動凸輪卷成圓柱體

而得到的凸輪從動件與凸輪之間的

相對運動為空間運動圓柱凸輪空

間

凸

輪按凸輪的形狀分東華大學機械學險參版權所有盤形凸輪圓柱凸輪移動凸輪凸輪機構的分類

凸輪機構的分類

按從動件的形狀分尖頂從動件凸輪犯滾子從動件凸輪犯平底從動件凸輪

凸輪機構的分類

按從動件的形狀分凸輪與從動件為點或線接觸，尖頂易發(fā)生磨損適用

受力不大的低速凸輪機構中尖頂從動件凸輪

凸輪機構的分類

按從動件的形狀分在從動件的尖頂處安裝一個滾子，即成為滾子從動件克服了尖頂從動件易磨損的缺點優(yōu)點

是最常用的一種凸輪從動件形式凸輪上凹陷的輪廓未必能很好地與滾子接觸從而影響實現(xiàn)預期的運動規(guī)律滾子從動件凸輪耐磨損，可以承受較大載荷缺點

凸輪機構的分類

按從動件的形狀分在從動件的尖頂處固定一個平板，即成為平底從動件從動件與凸輪輪廓表面接觸的端面為一平面不能與凹陷的凸輪輪廓相接觸不考慮摩擦時，凸輪與從動件之間的作

用力始終與從動件的平底相垂直傳動效率較高，且接觸面易干形成油膜，

利于潤滑，常用干高速凸輪機構平底從動件凸輪優(yōu)

點

凸輪機構的分類

按從動件的運動形式分移動從動件凸輪對心移動從動件凸輪

偏置移動從動件凸輪

凸輪機構的分類

按從動件的運動形式分擺動從動件凸輪

凸輪機構的分類4

按凸輪高副的鎖合方式分力鎖合的凸輪依靠重力、彈簧力鎖合的凸輪機構溝槽凸輪

凸輪機構的分類

按凸輪高副的鎖合方式分形鎖合的凸輪

利用幾何形狀來鎖合的凸輪機構等徑凸輪等寬凸輪布置形式

運動形式

推桿形狀盤形凸輪機構偏置直動滾子從動件一般凸輪機構的命名原則對心直動尖頂從動件盤形凸輪機構45°(0凸輪形一

、按凸輪的形狀分：

盤形凸輪

移動凸輪二、按從動件上高副元素的幾何形狀分：

尖頂從動件移動從動件三、按從動件的運動分：擺動從動件四

、按凸輪與從動件維持接觸(鎖合)的方式分：圓柱凸輪滾子從動件對心移動從動件偏置移動從動件力鎖合平底從動件形鎖合凸輪機構的分類課后小結機械基礎第五章凸輪機構第二節(jié)凸輪機構的運動規(guī)律和有關術語凸輪機構

平面凸輪機構的工作過程和運動參數(shù)1、基圓凸輪輪廓上最小向徑為半徑所畫的圓2、偏距eδ?δ.從動件導路偏離凸輪回轉中心的距離e521δ.8.

δn(b)B'Aδ,δhBCD

(a)Ok

平面凸輪機構的工作過程和運動參數(shù)以凸輪的回轉軸心0為圓心，以凸輪的最小半徑r0為半徑所作的圓s/0

8基圓120°

60°

90°90°從動件尖頂被凸輪輪廓推動，以一定的運動規(guī)律

由離回轉中心最近位置A

到達最遠位置B的過程從動件在推程中上升的最大位移h與推程相應的凸輪轉角δ0δ0=∠AOB

平面凸輪機構的工作過程和運動參數(shù)3、推程4、行程5、推程

運動角hōs

DWAōo/rmi凸輪由B轉動到C,從動件在最遠位置停止不動從動件在最遠位置停止不動所對應的凸輪轉角

δs

δS

=

∠BOC

平面凸輪機構的工作過程和運動參數(shù)6、遠停程7、遠停程角從動件在彈簧力或重力作用下，以一定的運動規(guī)

律回到起始位置的過程與回程相應的凸輪轉角δ0'δ0'=∠COD與回程相應的凸輪轉角δ0'從動件在最近位置停止不動所對應的凸輪轉角δs'

δs'=∠AOD

平面凸輪機構的工作過程和運動參數(shù)8、回程9、回程

運動角10、近停

程角11、近停

程角AOo/.rmiBhōs

D。Wδs'=∠AODB

CAO1ōo

ōs

δo'

Os

t

2π停降停12、從動件位移線圖以縱坐標代表從動件位移s2橫坐標代表凸輪轉角δ1或時間t所畫出的圖形為位移曲線圖

平面凸輪機構的工作過程和運動參數(shù)rmi

00swBS?A升從動件位移線圖決定于

凸輪輪廓曲線的形狀h5s

DA_6o.0從動件常用

的運動規(guī)律1、等速運動規(guī)律2、等加速-等減速運動規(guī)律3、余弦加速度運動規(guī)律0.01

從動件常用的運動規(guī)律

等速運動規(guī)律從動件上升或下降的速度為常數(shù)的運動規(guī)律

等速運動規(guī)律

從動件常用的運動規(guī)律

等速運動規(guī)律適用

低速、輕載的場合從動件在運動開始和終止的瞬間因速度發(fā)生突變，其加速度和慣性力在理論上為無窮大致使凸輪機構產(chǎn)生強烈的振動、沖擊、噪聲和磨損剛性沖擊

從動件常用的運動規(guī)律2

等加速-等減速運動規(guī)律從動件在推程過程中，前半程做等加速運

動

，后半程作等減速運動

等加速等減速運動規(guī)律

等減速等加速運動規(guī)律

從動件在回程過程中，前半程做等減速運動，后半程做等加速運動從動件在起點、中點和終點因加速度有有限值突變而引起推桿慣性力的有限值突變并由此對凸輪產(chǎn)生有限的沖擊

從動件常用的運動規(guī)律2

等加速-等減速運動規(guī)律從動件在運動起始、中點和終止點存在柔性沖擊中速、中載的場合運動特性適用柔性沖擊

從動件常用的運動規(guī)律3

余弦加速度運動規(guī)律適用

高速的場合從動件加速度在起點和終點存在有限值突變，

故有柔性沖擊若從動件作無停歇的升-降-升連續(xù)往復運動

加速度曲線變?yōu)檫B續(xù)曲線，可以避免柔性沖擊02等加速-等減速運動規(guī)律03余弦加速度運動規(guī)律01等速運動規(guī)律課后小結機械基礎第五章凸輪機構第三節(jié)反轉法設計凸輪輪廓曲線凸輪機構圖解法

解析法簡便易行、直觀

精度高精度較低

但計算量大設計一般精度要求凸輪機構

設計精度要求較高凸輪機構進而對凸輪輪廓曲線進行設計01

凸輪輪廓曲線的設計根據(jù)工作條件要求，確定從動件的運動規(guī)律，選定凸輪的轉動方向、基圓半徑等反轉法設想，如圖所示，對整個凸輪機構加上個公共角速度-w,

使其繞凸輪軸心○轉動。根據(jù)相對運動原理，知道凸輪與推桿間的相對運動關系并不發(fā)生改變，但此時凸輪將靜止不動，而推桿則一方面和

機架一起以角速度-w繞凸輪軸心0轉動，同時又在其導軌內按預期的運動規(guī)律運動。因從動件尖頂始

終要與凸輪輪廓保持接觸，所以從動件在反轉行程

中，其尖頂?shù)倪\動軌跡就是凸輪的輪廓曲線。

凸輪輪廓曲線的設計

圖解法的原理(反轉法)心直動尖頂從動件盤形凸輪機構原機構轉化機構凸輪WW-w=0機架00-@=-@從動件VV-①若從動件是滾子從動件，則滾子的回轉中心可看做從動件的尖頂，其運動軌跡就是凸輪的

理論輪廓曲線，凸輪的實際輪廓曲線是與理論輪廓曲線相距滾子半徑r的一條等距曲線

凸輪輪廓曲線的設計1

圖解法的原理(反轉法)凸輪機構一反轉法尖頂移動從動件盤型凸輪機構2、按基本尺寸作出凸輪機構的初始位置3

、按-@方向劃分基圓周得Co、C?

、C?

……

等點，并過這些點作射線，即為反轉后的導路線4、在各反轉導路線上量取與位移5

、圖相應的位移，得B1

、B2

…

…等點，即為凸輪輪廓上的點01凸輪輪廓曲線的設計

凸輪輪廓設計(作圖法)1、選取適當?shù)谋壤咦鞒鑫灰凭€圖凸輪機構一輪廓設計01凸輪輪廓曲線的設計滾子從動件凸輪輪廓曲線的設計步驟1、將滾子的中心看作尖頂從動件的尖頂，按前述方法繪制尖頂直動從動件的盤形凸輪輪廓曲線。2、以理論輪廓曲線上的各點為圓心，以滾子半徑rT為半徑，作一系列的滾子圓，然后作這些滾子圓的內包絡線，此包絡線即為

所求的對心滾子直動從動件盤形凸輪的輪廓曲線。從動件運動規(guī)律

原動件運動規(guī)律理論輪廓曲線注

意

：

(1)理論輪廓與實際輪廓互為等距曲線(2)凸輪的基圓是指理論輪廓曲線上的基圓n實際輪廓曲線r?ββn尖頂從動件凸輪輪廓曲線的繪制方法理論輪廓曲線上

A1、A2、A3

…

.

…一系列平底線