第六章凸轮机构课件.ppt
NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:机械设计基础机械设计基础之之第二部分第二部分 常用传动机构设常用传动机构设计基础（计基础（4）1NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:第六章第六章 凸轮机构凸轮机构2NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:本章主要内容：本章主要内容：6-1 6-1 凸轮机构的特点、应用和分类凸轮机构的特点、应用和分类6-2 6-2 推杆的常用运动规律推杆的常用运动规律6-3 6-3 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计6-4 6-4 凸轮机构的压力角和基圆半径凸轮机构的压力角和基圆半径3NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:6.1 凸轮机构的特点、应用和类型内燃机内燃机4NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:内燃机配气凸轮机构内燃机配气凸轮机构自动机床进刀凸轮机构自动机床进刀凸轮机构5NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:冲床凸轮机构冲床凸轮机构（移动凸轮）（移动凸轮）绕线机凸轮机构绕线机凸轮机构6NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:巧克力送料机构巧克力送料机构（圆柱凸轮）（圆柱凸轮）7NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:自动车床凸轮机构自动车床凸轮机构8NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail: 凸凸轮轮是是一一个个具具有有曲曲线线轮轮廓廓或或凹凹槽槽的的构构件件，它它运运动动时时，通通过过高高副副接接触触可可以以使使从从动动件件获获得得连连续续或或不不连连续续的的任意预期任意预期往复运动往复运动。如何给凸轮下一个完整的定义？9NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:凸轮机构的组成凸轮机构的组成 O1凸轮凸轮1从动件从动件2机架机架31 凸轮凸轮、从动件从动件和和机架机架。10NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:凸轮机构的适用场合凸轮机构的适用场合 广泛用于各种机械，特别是广泛用于各种机械，特别是自动机械自动机械、自动控制装置自动控制装置和和装配生产线装配生产线。11NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:O1123456789101112O2O3粉料压片机粉料压片机机构系统图机构系统图13型腔型腔（料斗料斗）（上冲头）（上冲头）（下冲头）（下冲头）（1）移动料斗）移动料斗4至型腔上方，并使料斗振至型腔上方，并使料斗振 动，将粉料装入型腔。动，将粉料装入型腔。（2）下冲头）下冲头6下沉，以防止上冲头下沉，以防止上冲头12下压下压 时将型腔内粉料抖出。时将型腔内粉料抖出。（3）上、下冲头对粉料加压，并保压一）上、下冲头对粉料加压，并保压一 定时间。定时间。（4）上冲头退出，下冲头顶出药片。）上冲头退出，下冲头顶出药片。12NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:凸轮机构的优点凸轮机构的优点l 结构简单、紧凑、工作可靠，结构简单、紧凑、工作可靠，l 可以使从动件准确实现各种预期的运动规律，可以使从动件准确实现各种预期的运动规律，l 易于实现多个运动的相互协调配合。易于实现多个运动的相互协调配合。凸轮机构的缺点凸轮机构的缺点l 凸轮轮廓与从动件之间是高副接触，易于磨凸轮轮廓与从动件之间是高副接触，易于磨 损只宜用于传力不大的场合。损只宜用于传力不大的场合。l 凸轮轮廓加工比较困难凸轮轮廓加工比较困难,l 从动件行程不能过大从动件行程不能过大,否则会使凸轮变得笨重否则会使凸轮变得笨重13NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类(一一)按凸轮的形状分按凸轮的形状分 （1）盘形凸轮盘形凸轮Plate cam（2）移动凸轮移动凸轮Wedge cam14NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:（3）圆柱凸轮圆柱凸轮Cylindrical cam15NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:(二二)按从动件运动副元素的形状分按从动件运动副元素的形状分（1）尖顶从动件尖顶从动件Knife-edge follower（2）滚子从动件滚子从动件Roller follower（3）平底从动件平底从动件Flat-face follower16NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:(三三)按从动件的运动形式分按从动件的运动形式分摆动从动件摆动从动件直动从动件直动从动件对心对心/偏置偏置17NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:(四四)按凸轮与从动件维持高副接触按凸轮与从动件维持高副接触(封闭封闭)的方式分的方式分(1)力封闭型凸轮机构力封闭型凸轮机构弹簧力封闭弹簧力封闭重力封闭重力封闭 18NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:(2)形封闭型凸轮机构形封闭型凸轮机构（2）凹槽凸轮机构凹槽凸轮机构（1）等宽凸轮机构等宽凸轮机构19NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:等径凸轮机构等径凸轮机构共轭凸轮机构共轭凸轮机构(2)形封闭型凸轮机构形封闭型凸轮机构20NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail: 在凸轮廓线的推动下，从动件的在凸轮廓线的推动下，从动件的位移、速度、加位移、速度、加速度、跃度速度、跃度（加速度对时间的导数）随时间变化的规（加速度对时间的导数）随时间变化的规律，常以图线表示，又称为从动件运动曲线。律，常以图线表示，又称为从动件运动曲线。一般假定凸轮轴作等速运转，故凸轮转角与时间一般假定凸轮轴作等速运转，故凸轮转角与时间成正比，因此成正比，因此凸轮机构从动件的运动规律凸轮机构从动件的运动规律通常又可以通常又可以表示为表示为凸轮转角的函数。凸轮转角的函数。基本概念基本概念从动件的运动规律从动件的运动规律6.2 推杆的常用运动规律21NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:rmin一凸轮机构的运动过程与基本参数一凸轮机构的运动过程与基本参数hs ssStt 1hhDD0B0B sO1,t360基圆基圆 基圆半径基圆半径rmin推程推程推程运动角推程运动角t行程行程 h远休止程远休止程远休止角远休止角s回程回程回程运动角回程运动角h近休止程近休止程近休止角近休止角sB 位移曲线位移曲线22NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:23NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:从动件的运动线图从动件的运动线图位移线图位移线图 反映了从动件的位移反映了从动件的位移s 随时间随时间t 或凸轮转角或凸轮转角 变化的规律。变化的规律。速度线图速度线图 反映了从动件的速度反映了从动件的速度v 随时间随时间t 或凸轮转角或凸轮转角 变化的规律。变化的规律。加速度线图加速度线图反映了从动件的加速度反映了从动件的加速度a 随时间随时间t 或凸轮转角或凸轮转角 变化的规律。变化的规律。跃度线图线跃度线图线反映了从动件的跃度反映了从动件的跃度j 随时间随时间t 或凸轮转角或凸轮转角 变化的规律。变化的规律。结论结论凸凸轮轮轮轮廓廓曲曲线线的的形形状状决决定定了了从从动动件件的的运运动动规规律律。要要使使从从动动件实现某种运动规律，就要设计出与其相应的凸轮轮廓曲线。件实现某种运动规律，就要设计出与其相应的凸轮轮廓曲线。24NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:二、从动件运动规律设计二、从动件运动规律设计从从动动件件的的运运动动规规律律，由由凸凸轮轮轮轮廓廓曲曲线线形形状状决决定定。从从动动件件不同的运动规律，要求凸轮具有不同形状的轮廓曲线。不同的运动规律，要求凸轮具有不同形状的轮廓曲线。正正确确选选择择和和设设计计从从动动件件的的运运动动规规律律，是是凸凸轮轮机机构构设设计计的的重要环节。重要环节。常用运动规律常用运动规律工程实际中经常用到的运动规律。工程实际中经常用到的运动规律。数学方程式数学方程式 位移方程位移方程s=f()从动件运动规律的表示从动件运动规律的表示运动线图运动线图25NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律(一一)基本运动规律基本运动规律 基基本本运运动动规规律律包包括括多多项项式式类类运运动动规规律律和和三三角角函函数数类类运运动动规规律律。1.多项式类运动规律多项式类运动规律 2.三角函数类运动规律三角函数类运动规律主要有主要有余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律和和正弦正弦加速度运动规律。加速度运动规律。s C0 C1 C2 2 C3 3Cn nv (C1 2C2 3C3 2nCn n-1)a 22C2 6C3 n(n-1)Cn n-226NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail: 余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律 正弦正弦加速度运动规律加速度运动规律或或或或27NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail: 3.几种常用运动规律的特点几种常用运动规律的特点 等速运动规律等速运动规律推程推程 速度曲线不连续，机速度曲线不连续，机构将产生构将产生刚性冲击刚性冲击(Rigid impulse)。等速运动规律适等速运动规律适用于低速轻载场合。用于低速轻载场合。s,t v,ta,th位移线图位移线图加速度线图加速度线图速度线图速度线图28NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail: h 2h 2 等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律 加速度曲线不连续，机构将产加速度曲线不连续，机构将产生生柔性冲击柔性冲击(Soft impulse)。等加速等加速等减速运动规律适用于中速轻载场等减速运动规律适用于中速轻载场合。合。,ta,ts4h 2 2,tv2h 推程推程后半程后半程前半程前半程29NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail: 余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律,ts,ta,tvvmax 1.57h 推程推程加加速速度度曲曲线线不不连连续续，存存在在柔柔性性冲冲击击。余余弦弦加加速速度度运运动动规律适用于中速中载场合。规律适用于中速中载场合。h amax 4.93h 2 230NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail: 正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律速速度度曲曲线线和和加加速速度度曲曲线线连连续续，无无刚刚性性冲冲击击和和柔柔性性冲冲击击。正正弦弦加加速速度度运运动动规律适用于高速轻载场合。规律适用于高速轻载场合。s,t,ta,tvh vmax 2h amax 6.28h 2 2推程推程31NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail: 345次多项式运动规律次多项式运动规律(Law of polynomial motion)推程推程,tsvah 速速度度曲曲线线和和加加速速度度曲曲线线连连续续，无无刚刚性性冲冲击击和和柔柔性性冲冲击击。3-4-5次运动规律适用于高速中载场合。次运动规律适用于高速中载场合。32NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:(二二)组合运动规律组合运动规律 为为了了克克服服单单一一运运动动规规律律的的某某些些缺缺陷陷，获获得得更更好好的的运运动动和和动动力力特特性性，可可以以把把几几种种运运动动规规律律拼拼接接起起来来，构构成成组组合合运运动动规规律律(Law of combined motion)。组合原则：组合原则：位位移移曲曲线线、速速度度曲曲线线必必须须连连续续，高高速速凸凸轮轮机机构构加加速速度度曲曲线线也也必须连续。必须连续。各各段段运运动动规规律律的的位位移移、速速度度和和加加速速度度曲曲线线在在连连接接点点处处其其值值应应分别相等。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正弦加速度曲线与直线组合33NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:(三三)选择或选择或设计从动件运动规律时应考虑的问题设计从动件运动规律时应考虑的问题 当当机机器器的的工工作作过过程程对对从从动动件件的的运运动动规规律律有有特特殊殊要要求求，而而凸凸轮轮的的转转速速不不太太高高时时，应应首首先先从从满满足足工工作作需需要要出出发发来来选选择择或设计从动件的运动规律，其次考虑动力特性和便于加工。或设计从动件的运动规律，其次考虑动力特性和便于加工。h 刀架进给凸轮机构刀架进给凸轮机构34NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail: 工件工件 当当机机器器的的工工作作过过程程只只要要求求从从动动件件实实现现一一定定的的工工作作行行程程，而而对对其其运运动动规规律律无无特特殊殊要要求求时时，对对于于低低速速凸凸轮轮机机构构，主主要要考考虑便于加工；对于高速凸轮机构，首先考虑动力特性。虑便于加工；对于高速凸轮机构，首先考虑动力特性。夹紧凸轮机构夹紧凸轮机构工件工件 35NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail: 当当机机器器对对从从动动件件的的运运动动特特性性有有特特殊殊要要求求，而而凸凸轮轮的的转转速速又又较较高高，并并且且只只用用一一种种基基本本运运动动规规律律又又难难于于满满足足这这些些要要求求时，可以考虑采用满足要求的组合运动规律。时，可以考虑采用满足要求的组合运动规律。在在设设计计从从动动件件运运动动规规律律时时，除除了了要要考考虑虑其其冲冲击击特特性性之之外外，还还要要考考虑虑从从动动件件的的最最大大速速度度vmax、最最大大加加速速度度amax以以及及最最大跃度大跃度jmax，这一点对于高速凸轮机构尤其重要。这一点对于高速凸轮机构尤其重要。36NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:运动规律总结运动规律总结运动规律运动规律 冲击特性冲击特性 适用场合适用场合等速等速 刚性刚性 低速轻载低速轻载等加等减速等加等减速 柔性柔性 中速轻载中速轻载余弦余弦 柔性柔性 中速中载中速中载正弦正弦 无无 高速轻载高速轻载37NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:一、凸轮廓线设计的基本原理一、凸轮廓线设计的基本原理反转法反转法为了便于绘出凸轮轮廓为了便于绘出凸轮轮廓曲线曲线,应使工作中转动着的应使工作中转动着的凸轮与不动的图纸间保持相凸轮与不动的图纸间保持相对静止。对静止。如果如果给整个凸轮机构加给整个凸轮机构加上一个与凸轮转动角度上一个与凸轮转动角度数数值相等、值相等、方向相反的方向相反的“-”角速度角速度,则凸轮处于相则凸轮处于相对静止状态。对静止状态。从动件尖底的运从动件尖底的运动轨迹就是凸轮动轨迹就是凸轮的廓线的廓线 6.3 凸轮轮廓曲线的设计38rminOs 1 3 5 7 8 60 120 90 90 60 120 1 2 90 A90 9 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 二、用作图法设计凸轮廓线二、用作图法设计凸轮廓线 1.对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计已已知知凸凸轮轮的的基基圆圆半半径径rmin，凸凸轮轮角角速速度度 和和从从动动件件的的运运动动规规律律，设设计计该该凸轮轮廓曲线凸轮轮廓曲线。选选比比例例尺尺 l，作作位位移移曲曲线线和和基圆基圆rb。等等分分位位移移曲曲线线及及反反向向等等分分各各运运动动角角，确确定定反反转转后后对对应应于各等分点的从动件的位置。于各等分点的从动件的位置。3 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915 确确定定反反转转后后从从动动件件尖尖顶顶在在各等分点占据的位置。各等分点占据的位置。设计步骤设计步骤 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。39rminOA 2.对心滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计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已知凸轮的基圆半径rmin，滚，滚子半径子半径rr、凸轮凸轮角速度角速度 和从动件和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。线。选选比比例例尺尺 l，作作位位移移曲曲线线和和基圆基圆rb。等等分分位位移移曲曲线线及及反反向向等等分分各各运运动动角角，确确定定反反转转后后对对应应于于各各等等分分点点的的从动件的位置。从动件的位置。理论轮廓曲线理论轮廓曲线实际轮廓曲线实际轮廓曲线s 1 3 5 7 8 60 120 90 90 9 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 60 120 1 2 90 90 3 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915 确确定定反反转转后后从从动动件件滚滚子子中中心心在在各等分点占据的位置。各等分点占据的位置。将各点连接成一条光滑曲线。将各点连接成一条光滑曲线。作作滚滚子子圆圆族族及及滚滚子子圆圆族族的的内内(外外)包络线。包络线。设计步骤设计步骤40rminOA 3.对心平底移动从动件盘形凸轮廓线的设计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已知凸轮的基圆半径rmin，角速度角速度 和和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。选选比比例例尺尺 l，作作位位移移曲曲线线和和基圆基圆rb。设计步骤设计步骤 等等分分位位移移曲曲线线及及反反向向等等分分各各运运动动角角，确确定定反反转转后后对对应应于于各各等等分分点点的从动件的位置。的从动件的位置。s 1 3 5 7 8 60 120 90 90 9 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 60 120 1 2 90 90 3 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915 确确定定反反转转后后平平底底与与导导路路中中心心线的交点线的交点A在各等分点占据的位置。在各等分点占据的位置。作作平平底底直直线线族族及及平平底底直直线线族的内包络线。族的内包络线。41eA4.偏置尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计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已知凸轮的基圆半径rmin，角速度角速度 和和从动件的运动规律及偏心距从动件的运动规律及偏心距e，设计该凸，设计该凸轮轮廓曲线。轮轮廓曲线。选选比比例例尺尺 l，作作位位移移曲线、基圆曲线、基圆rb和偏距圆和偏距圆e。等等分分位位移移曲曲线线及及反反向向等等分分各各运运动动角角，确确定定反反转转后后对对应应于于各各等等分分点点的的从从动动件件的的位置。位置。O 6 1 2 3 4 5 7 8 14 13 12 11 10 9 s 1 3 5 7 8 60 120 90 90 9 1113151 3 5 7 8 9 11 1312 14 10 确确定定反反转转后后从从动动件件尖尖顶在各等分点占据的位置顶在各等分点占据的位置。将将各各尖尖顶顶点点连连接接成成一一条光滑曲线。条光滑曲线。设计步骤设计步骤k1k2k3k5k4k6k7k812345678k9k10k11k12k13k14k15910111213141542rbO 1 2 345 6 7 8 60 120 90 90 5.尖顶摆动从动件盘形凸轮廓线的设计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已知凸轮的基圆半径rmin，角速度角速度，摆杆长摆杆长度度l以及摆杆回转中心与以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离凸轮回转中心的距离L，摆摆杆角位移曲线，杆角位移曲线，设计设计该凸轮轮廓曲线。该凸轮轮廓曲线。1 2 3 4 5 6 7 120 B 1 1B1B2B3B4B5B6B7B860 90 dB 2 2B 3 3B 4 4B 5 5B 6 6B 7 7A1A2A3A4A5A6A7A8 A Bl 选选比比例例尺尺 ，作作位位移移曲曲线线，作作基基圆圆rb和和转转轴圆轴圆OA。等等分分位位移移曲曲线线及及反反向向等等分分各各运运动动角角，确确定定反反转转后后对对应应于于各各等等分分点的转轴点的转轴A的位置。的位置。确确定定反反转转后后从从动动件件尖尖顶在各等分点占据的位置。顶在各等分点占据的位置。设计步骤设计步骤 将各尖顶点连接成一条将各尖顶点连接成一条光滑光滑曲线。曲线。43NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:三、用解析法设计凸轮廓线三、用解析法设计凸轮廓线 (自学内容自学内容)作图法的缺点作图法的缺点繁琐、误差较大。繁琐、误差较大。解析法的优点解析法的优点计算精度高、速度快，适合凸轮在数控机床上加工。计算精度高、速度快，适合凸轮在数控机床上加工。解析法的设计结果解析法的设计结果根根据据凸凸轮轮机机构构的的运运动动学学参参数数和和基基本本尺尺寸寸的的设设计计结结果果，求求出出凸凸轮轮轮轮廓廓曲曲线线的的方方程程，利利用用计计算算机机精精确确地地计计算算出出凸凸轮轮轮轮廓廓曲线上各点的坐标值曲线上各点的坐标值。44 滚子移动从动件盘形凸轮机构滚子移动从动件盘形凸轮机构 已知参数已知参数 rb、rr、e、s s()分析分析 滚滚子子中中心心B的的运运动动规规律律就就是是从从动动件件的的运运动动规规律律。将将滚滚子子中中心心视视为为尖尖顶顶从从动动件件的的尖尖顶顶，建建立立凸凸轮轮轮轮廓廓曲曲线线方方程。程。理论轮廓曲线理论轮廓曲线 凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径rb、压力角压力角 定义在理论轮廓曲线定义在理论轮廓曲线 上。上。rbs0ss0e BxByBxyB0Orr 理论轮廓曲线理论轮廓曲线(Pitch curve)方程方程45 rbs0ss0e BxByBxyB0Orr 实际轮廓曲线实际轮廓曲线(Cam profile)方程方程曲线在曲线在B点的法线点的法线nn的斜率的斜率rrnn A BA nn 46rcrrrcrr rc刀具中心轨迹刀具中心轨迹理论轮廓曲线理论轮廓曲线实际轮廓曲线实际轮廓曲线b)刀具直径小于滚子直径刀具直径小于滚子直径刀具中心轨迹刀具中心轨迹实际轮廓曲线实际轮廓曲线a)刀具直径大于滚子直径刀具直径大于滚子直径(3)(3)刀具中心轨迹计算刀具中心轨迹计算滚子从动件盘形凸轮机构滚子从动件盘形凸轮机构 用用数数控控机机床床加加工工凸凸轮轮以以及及在在凸凸轮轮磨磨床床上上磨磨削削凸凸轮轮时时，通通常需要给出刀具中心的直角坐标值。常需要给出刀具中心的直角坐标值。rr理论轮廓曲线理论轮廓曲线rc rr47NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:刀具中心直角坐标方程刀具中心直角坐标方程48NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:FA21ov2r0rnn6.4 凸轮的压力角和基圆半径压力角：压力角：从动件与凸轮在接从动件与凸轮在接触点处的受力方向与其在该触点处的受力方向与其在该点绝对速度方向之间所夹的点绝对速度方向之间所夹的锐角。锐角。1 1、压力角、压力角一、凸轮机构中的作用力与凸一、凸轮机构中的作用力与凸轮机构的压力角轮机构的压力角tt49NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:几种常见的几种常见的盘形凸轮机盘形凸轮机构的压力角构的压力角50NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:2、压力角对凸轮机构受力的影响、压力角对凸轮机构受力的影响FA21ov2r0rnnFxFyF Ff ftt51NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:2、压力角对凸轮机构受力的影响、压力角对凸轮机构受力的影响FA21ov2r0rnnFxFyF Ff f 其他条件相同时，压力其他条件相同时，压力角越大，推动从动件所需的角越大，推动从动件所需的作用力越大；作用力越大；当压力角非常大时，理当压力角非常大时，理论上作用力为无穷大时才能论上作用力为无穷大时才能推动从动件，此时凸轮机构推动从动件，此时凸轮机构将发生将发生自锁自锁。我们将此时凸。我们将此时凸轮机构的压力角称为轮机构的压力角称为临界压临界压力角力角 tt52NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:二、凸轮机构压力角与基圆二、凸轮机构压力角与基圆半径的关系半径的关系FA21ov2r0rnnFxFyF Ff fs2ttV153NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:3 3、许用压力角、许用压力角 许用压力角：许用压力角：为改善凸轮机构的受力情况、提高机为改善凸轮机构的受力情况、提高机械效率，规定了允许采用的最大压力角械效率，规定了允许采用的最大压力角a。推程推程（工作行程）推荐的许用压力角为：（工作行程）推荐的许用压力角为：直动从动件直动从动件摆动从动件摆动从动件回程回程（空回行程）（空回行程）54NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:4 4、凸轮基圆半径的确定、凸轮基圆半径的确定55NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:限制基圆半径的条件：限制基圆半径的条件：凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径r rb b应大于凸轮轴的半径应大于凸轮轴的半径r rS S 最大压力角最大压力角 maxmax 许用压力角许用压力角 凸轮轮廓曲线的最小曲率半径凸轮轮廓曲线的最小曲率半径 minmin 0 0 56NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学 机电学院CollegeofMechanicalandElectricalEngineering制作/讲解：陈燕E-mail:三、从动件滚子半径的选择三、从动件滚子半径的选择 rr a rr 0结论结论对于外凸轮廓，要保证凸轮正常工作，应使对于外凸轮廓，要保证凸轮正常工作，应使 min rr。轮廓失真轮廓失真 a rr rr a rr 0轮廓正常轮廓正常轮廓变尖轮廓变尖内凹轮廓内凹轮廓 a rr rr a rr轮廓正常轮廓正常外凸轮廓外凸轮廓 a 理论轮廓曲线理论轮廓曲线 实
