第四章凸轮机构及其设计精选文档.ppt

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1、第四章凸轮机构及其设计本讲稿第一页，共六十页第四章第四章 凸轮机构及其设凸轮机构及其设计计本讲稿第二页，共六十页第四章第四章 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计4-1 4-1 凸轮机构构成、应用及分类凸轮机构构成、应用及分类4-2 4-2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律 4-3 4-3 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计4-4 4-4 凸轮机构基本参数的确定凸轮机构基本参数的确定本讲稿第三页，共六十页4-1 4-1 凸轮机构构成、应用及分类凸轮机构构成、应用及分类一、凸轮机构的构成和应用一、凸轮机构的构成和应用 构成构成 应用应用 特点特点二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类三、凸轮

2、机构的基本名词术语三、凸轮机构的基本名词术语 本讲稿第四页，共六十页 从动件或推杆从动件或推杆：与凸轮保持接触的作往复移动或摆动的构件。：与凸轮保持接触的作往复移动或摆动的构件。往复移动往复移动 直动从动件直动从动件 往复摆动往复摆动 摆动从动件摆动从动件1 1、构、构 成成直动从动件直动从动件摆动从动件摆动从动件 凸凸 轮轮：具有曲线状轮廓的构件：具有曲线状轮廓的构件一、凸轮机构的构成和应用一、凸轮机构的构成和应用本讲稿第五页，共六十页凸轮机构的应用场合凸轮机构的应用场合广泛用于各种机械，特别是自动机械、自动控制广泛用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线。装置和装配生产线。2

3、 2、应、应 用用本讲稿第六页，共六十页内燃机配气机构内燃机配气机构 绕线机排线机构绕线机排线机构本讲稿第七页，共六十页冲床装卸料机构冲床装卸料机构自动机床进刀机构自动机床进刀机构本讲稿第八页，共六十页盘形凸轮机构盘形凸轮机构在印刷机中的应用在印刷机中的应用本讲稿第九页，共六十页利用分度凸轮机构实利用分度凸轮机构实现转位现转位本讲稿第十页，共六十页3 3、特、特 点点 凸轮机构的优点凸轮机构的优点 结构简单、紧凑、工作可靠，可以使从动件准确实现各结构简单、紧凑、工作可靠，可以使从动件准确实现各种预期的运动规律，还易于实现多个运动的相互协调配合。种预期的运动规律，还易于实现多个运动的相互协调配合

4、。凸轮机构的缺点凸轮机构的缺点 凸轮轮廓与从动件之间是高副接触，易于磨损。凸轮轮廓与从动件之间是高副接触，易于磨损。本讲稿第十一页，共六十页二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类1 1按凸轮的形状分类按凸轮的形状分类2 2按从动件形状分类按从动件形状分类3 3按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类4 4按从动件的运动形式分类按从动件的运动形式分类本讲稿第十二页，共六十页1 1按凸轮的形状分类按凸轮的形状分类盘状凸轮盘状凸轮移动凸轮移动凸轮圆柱凸轮圆柱凸轮本讲稿第十三页，共六十页弧面凸轮弧面凸轮圆锥凸轮圆锥凸轮本讲稿第十四页，共六十页2 2按从动件形状分类按从动件

5、形状分类v 尖底从动件尖底从动件v 滚子从动件滚子从动件v 平底从动件平底从动件v 曲底从动件曲底从动件本讲稿第十五页，共六十页3 3按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类v力封闭凸轮机构力封闭凸轮机构靠弹簧力或重力等维持凸轮与从动件的高副接触。靠弹簧力或重力等维持凸轮与从动件的高副接触。本讲稿第十六页，共六十页v形封闭凸轮机构形封闭凸轮机构等宽凸轮机构等宽凸轮机构凹槽凸轮机构凹槽凸轮机构等径凸轮机构等径凸轮机构共轭凸轮机构共轭凸轮机构本讲稿第十七页，共六十页4 4按从动件的运动形式分类按从动件的运动形式分类对心式对心式偏置式偏置式直动从动件直动从动件摆动从动

6、件摆动从动件本讲稿第十八页，共六十页rb三、凸轮机构的基本名词术语三、凸轮机构的基本名词术语h s s s s DD0B0B sO,t360基圆基圆基圆半径基圆半径rb推程推程推程角推程角 升距升距h远休止远休止远休止角远休止角 s回程回程回程角回程角 近休止近休止近休止停角近休止停角 sB 位移曲线本讲稿第十九页，共六十页 从动件的从动件的运动线图运动线图 位位移移曲曲线线反反映映了了从从动动件件的的位位移移s随随时时间间t或或凸凸轮轮转转角角 变变化化的的规规律。律。速速度度曲曲线线反反映映了了从从动动件件的的速速度度v 随随时时间间t或或凸凸轮轮转转角角 变变化化的的规规律。律。加加速速

7、度度曲曲线线反反映映了了从从动动件件的的加加速速度度a随随时时间间t或或凸凸轮轮转转角角 变变化化的的规律。规律。跃跃度度曲曲线线反反映映了了从从动动件件的的跃跃度度j随随时时间间t或或凸凸轮轮转转角角 变变化化的的规律。规律。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件实实现某种运动规律，就要设计出与其相应的凸轮轮廓曲线。现某种运动规律，就要设计出与其相应的凸轮轮廓曲线。本讲稿第二十页，共六十页4-2 4-2 从动件的运动规律从动件的运动规律一、引言一、引言二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律三、组合运动规律三、组合运动规律本

8、讲稿第二十一页，共六十页数学方程式数学方程式 位移方程位移方程s=s(s=s()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一、引言一、引言 所谓从动件运动规律，是指从动件的位移所谓从动件运动规律，是指从动件的位移S、速度、速度v、加、加速度速度a、及加速度的变化率（跃度、及加速度的变化率（跃度j）随时间）随时间 t 或凸轮转角或凸轮转角变变化的规律。这种变化的规律可以用线图来表示，是凸轮设计的化的规律。这种变化的规律可以用线图来表示，是凸轮设计的依据。依据。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重要环节。的重要环节。本讲稿第二

9、十二页，共六十页 生产中对工作构件的运动要求是多种多样的。生产中对工作构件的运动要求是多种多样的。速度要求：速度要求：例如自动机床中用来控制刀具进给运动的例如自动机床中用来控制刀具进给运动的凸轮机构，要求刀具（从动件）在工作行程时作等速运动。凸轮机构，要求刀具（从动件）在工作行程时作等速运动。加速度要求：加速度要求：如内燃机配气凸轮机构，则要求凸轮如内燃机配气凸轮机构，则要求凸轮具有良好的动力学性能。具有良好的动力学性能。位移要求：位移要求：在某些控制机构中则只有简单的升距要求。在某些控制机构中则只有简单的升距要求。本讲稿第二十三页，共六十页 人们经过长期的理论研究和生产实践，已经积人们经过长

10、期的理论研究和生产实践，已经积累了能适应多种工作要求的从动件典型运动特性的累了能适应多种工作要求的从动件典型运动特性的运动曲线，即所谓运动曲线，即所谓“常用运动规律常用运动规律”。设计凸轮机构时，通常只需根据工作要求，从常用设计凸轮机构时，通常只需根据工作要求，从常用运动规律中选择适当的运动曲线。在一般情况下，推程运动规律中选择适当的运动曲线。在一般情况下，推程是工作行程，要求比较严格，需要进行仔细研究。回程是工作行程，要求比较严格，需要进行仔细研究。回程一般要求较低，受力情况也比推程阶段有利，故不作专一般要求较低，受力情况也比推程阶段有利，故不作专门讨论。门讨论。本讲稿第二十四页，共六十页二

11、、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律本讲稿第二十五页，共六十页从动件的位移曲线为多项式类运动从动件的位移曲线为多项式类运动s c0 c1 c2 2 c3 3cn n（一）多项式运动规律（一）多项式运动规律常用的有一次、二次、五次等多项式类运动规律。常用的有一次、二次、五次等多项式类运动规律。本讲稿第二十六页，共六十页1.等速运动规律等速运动规律推程的运动方程：推程的运动方程：hOSvOvOa 从动件在运动起始位置和终止从动件在运动起始位置和终止两瞬时的速度有突变，故加速度在理两瞬时的速度有突变，故加速度在理论上由零值突变为无穷大，惯性力也论上由零值突变为无穷大，惯性力也为无穷大。由此的强

12、烈冲击称为为无穷大。由此的强烈冲击称为刚性刚性冲击。冲击。适用于低速场合。适用于低速场合。从动件运动的速度为常数时的运动从动件运动的速度为常数时的运动规律，称为等速运动规律（直线运动规规律，称为等速运动规律（直线运动规律）。律）。本讲稿第二十七页，共六十页 实际上，由于构件材料有弹性，加速度实际上，由于构件材料有弹性，加速度和惯性力不至于达到无穷大，但仍将造成和惯性力不至于达到无穷大，但仍将造成强烈冲击。当加速度为正时，它将增大凸强烈冲击。当加速度为正时，它将增大凸轮压力，使凸轮轮廓严重磨损；加速度为轮压力，使凸轮轮廓严重磨损；加速度为负时，可能会造成用力封闭的从动件与凸负时，可能会造成用力封

13、闭的从动件与凸轮轮廓瞬时脱离接触，并加大力封闭弹簧轮轮廓瞬时脱离接触，并加大力封闭弹簧的负荷。因此这种运动规律只适用于低速，的负荷。因此这种运动规律只适用于低速，如自动机床刀具进给机构以及在低速下工如自动机床刀具进给机构以及在低速下工作的一些凸轮控制机构。作的一些凸轮控制机构。本讲稿第二十八页，共六十页2.等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律（抛物线运动规律）（抛物线运动规律）从动件在推程（或回程）中，前半段从动件在推程（或回程）中，前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，加作等加速运动，后半段作等减速运动，加速度为常数。速度为常数。推程等加速运动的方程式为：推程等加速运动的方程式为：14

14、9410h1423560s0vvmax0amax-amaxa0j 在运动规律推程的始末点和前后半在运动规律推程的始末点和前后半程的交接处，加速度虽为有限值，但加程的交接处，加速度虽为有限值，但加速度对时间的变化率理论上为无穷大。速度对时间的变化率理论上为无穷大。由此引起的冲击称为由此引起的冲击称为柔性冲击柔性冲击。适用于低速场合。适用于低速场合。本讲稿第二十九页，共六十页 5次次多多项项式式运运动动规规律律的的加加速速度度对对凸凸轮轮转转角角的的变变化化是是连连续续曲曲线线，因因而而没没有有惯惯性性力力引引起起的的冲冲击现象，运动平稳性好，可用于高速凸轮机构。击现象，运动平稳性好，可用于高速凸

15、轮机构。3.3-4-53.3-4-5多项式运动规律多项式运动规律(五次多五次多项式运动规律项式运动规律)推程阶段推程阶段本讲稿第三十页，共六十页 位移方程式中位移方程式中5次多项式剩余项的次数次多项式剩余项的次数为、，所以又称为为、，所以又称为3-4-5多项式运多项式运动规律，无刚性冲击，也无柔性冲击。动规律，无刚性冲击，也无柔性冲击。本讲稿第三十一页，共六十页（二）三角函数类基本运动规律（二）三角函数类基本运动规律1.余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律（简谐运动规律）（简谐运动规律）1234560 s1 23456h 该运动规律在推程的开始和终止该运动规律在推程的开始和终止瞬时，从动件的加

16、速度仍有突变，故瞬时，从动件的加速度仍有突变，故存在柔性冲击。因此适用于中、低速存在柔性冲击。因此适用于中、低速场合。场合。vmaxa1 2 3456amax-amaxv1 23456，从动件的加速度按余弦规律变化从动件的加速度按余弦规律变化本讲稿第三十二页，共六十页2.正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律（摆线运动规律）（摆线运动规律）推程阶段的正弦加速度方程为推程阶段的正弦加速度方程为12345678sohssS=S-S21346h/257s12345678ovvmax12345678oaamax-amax 这种运动规律的速度及加这种运动规律的速度及加速度曲线都是连续的，没有速度曲线都是连

17、续的，没有任何突变，因而既没有刚性任何突变，因而既没有刚性冲击、又没有柔性冲击，可冲击、又没有柔性冲击，可适用于高速凸轮机构。适用于高速凸轮机构。从动杆的加速度按正弦规律变化从动杆的加速度按正弦规律变化本讲稿第三十三页，共六十页常用运动规律性能比较常用运动规律性能比较本讲稿第三十四页，共六十页 基本运动规律的数学表达式简单，便于分析，基本运动规律的数学表达式简单，便于分析，而且按此设计出的凸轮，加工方便简单，曾被广而且按此设计出的凸轮，加工方便简单，曾被广泛采用。但随着工业及科学技术的不断发展，对泛采用。但随着工业及科学技术的不断发展，对凸轮机构的要求愈来愈高，工作要求也更加多样凸轮机构的要求

18、愈来愈高，工作要求也更加多样复杂。为了提高凸轮机构工作的可靠性和寿命，复杂。为了提高凸轮机构工作的可靠性和寿命，减小中、高速凸轮机构的振动噪音，适应中、高减小中、高速凸轮机构的振动噪音，适应中、高速重载的要求及满足机器对从动件运动特性的某速重载的要求及满足机器对从动件运动特性的某些特殊要求，只用某种基本运动规律往往难以满些特殊要求，只用某种基本运动规律往往难以满足。为此，提出了改进型运动规律。通过把基本足。为此，提出了改进型运动规律。通过把基本运动规律合理地加以组合得到所要求的运动规律。运动规律合理地加以组合得到所要求的运动规律。本讲稿第三十五页，共六十页三、组合运动规律三、组合运动规律组合后

19、的从动件运动规律应满足：组合后的从动件运动规律应满足：1 1）工作对从动件特殊的运动要求；）工作对从动件特殊的运动要求；2 2）能避免刚性冲击、柔性冲击；）能避免刚性冲击、柔性冲击；3 3）使最大速度和最大加速度尽可能小。）使最大速度和最大加速度尽可能小。本讲稿第三十六页，共六十页（1）改进型等速运动规律）改进型等速运动规律 正弦加速度运动规律与等速运动组弦加速度运动规律与等速运动组合的改进型运动规律消除了从动件作合的改进型运动规律消除了从动件作等速运动时在行程两端的刚性冲击。等速运动时在行程两端的刚性冲击。本讲稿第三十七页，共六十页改进型等速运动规律改进型等速运动规律Oa正弦加速度运动规律正

20、弦加速度运动规律等速运动规律等速运动规律aos12av本讲稿第三十八页，共六十页（2）改进型梯形加速度运动规律）改进型梯形加速度运动规律 等加速等减速运动规律，在加速度突变处以等加速等减速运动规律，在加速度突变处以正弦加速度曲线过渡而组成，这样，既具有等加正弦加速度曲线过渡而组成，这样，既具有等加速等减速运动其理论最大加速度最小的优点，有速等减速运动其理论最大加速度最小的优点，有消除了柔形冲击。消除了柔形冲击。本讲稿第三十九页，共六十页修正梯形组合运动规律修正梯形组合运动规律a1 2 3 45 6 7 8oa0amax=(h2/2)4.00amax=(h2/2)6.28等加速等减速运动规律等加

21、速等减速运动规律正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律a=10.1250.50.875j=10.1250.50.875修正梯形组合运动规律修正梯形组合运动规律amax=(h2/2)4.888本讲稿第四十页，共六十页 这些因素又往往是互相制约的。因此，在选择或设计从这些因素又往往是互相制约的。因此，在选择或设计从动件运动规律时，必须根据使用场合、工作条件等分清主次动件运动规律时，必须根据使用场合、工作条件等分清主次综合考虑，确定选择或设计运动规律的主要根据。综合考虑，确定选择或设计运动规律的主要根据。在选择或设计从动件运动规律时，应考虑：在选择或设计从动件运动规律时，应考虑：a.a.是否满足机械的

22、具体工作要求？是否满足机械的具体工作要求？b.b.凸轮机构是否具有良好的动力特性？凸轮机构是否具有良好的动力特性？c.c.所设计的凸轮廓线是否便于加工？所设计的凸轮廓线是否便于加工？四、从动件运动规律的选择四、从动件运动规律的选择本讲稿第四十一页，共六十页（1 1）当机械的工作过程对从动件的运动规律有特殊要求，凸轮）当机械的工作过程对从动件的运动规律有特殊要求，凸轮转速不太高时，首先满足从动件的运动规律，其次考虑动力特转速不太高时，首先满足从动件的运动规律，其次考虑动力特性和便于加工。性和便于加工。例如各种机床中控制刀架进给的凸轮机构，为了加工出表面例如各种机床中控制刀架进给的凸轮机构，为了加

23、工出表面光滑的零件，并使机床载荷稳定，要求进刀时刀具作等速运光滑的零件，并使机床载荷稳定，要求进刀时刀具作等速运动，故从动件应选择等速运动规律。动，故从动件应选择等速运动规律。h 本讲稿第四十二页，共六十页 内燃机配气凸轮机构，内燃机配气凸轮机构，工作要求气门的开关愈快工作要求气门的开关愈快愈好，全开的时间保持得愈好，全开的时间保持得愈长愈好，同时为了避免愈长愈好，同时为了避免产生过大的惯性力，减小产生过大的惯性力，减小冲击和噪音，从动件可选冲击和噪音，从动件可选用等加速等减速运动规律。用等加速等减速运动规律。本讲稿第四十三页，共六十页（2 2）当机械的工作过程只要求从动件实）当机械的工作过程

24、只要求从动件实现一定的工作行程，而对其运动规律无特现一定的工作行程，而对其运动规律无特殊要求时，低速时考虑使凸轮机构具有较殊要求时，低速时考虑使凸轮机构具有较好的动力特性和便于加工。高速时主要考好的动力特性和便于加工。高速时主要考虑以减小惯性力和冲击为依据来选择从动虑以减小惯性力和冲击为依据来选择从动件的运动规律。件的运动规律。本讲稿第四十四页，共六十页 例如，用于机床操纵机构中的凸轮机构，主要是要例如，用于机床操纵机构中的凸轮机构，主要是要求凸轮转过一定角度，从动件摆动一定角度。至于从动求凸轮转过一定角度，从动件摆动一定角度。至于从动件按什么规律运动并不重要。所以从动件运动规律的选件按什么规

25、律运动并不重要。所以从动件运动规律的选择是在满足位移要求的前提下，尽可能使凸轮便于加工，择是在满足位移要求的前提下，尽可能使凸轮便于加工，例如，用圆弧和直线组成凸轮的轮廓曲线。例如，用圆弧和直线组成凸轮的轮廓曲线。工件工件 本讲稿第四十五页，共六十页（3 3）对于高速轻载的凸轮机构，当凸轮高速转动对于高速轻载的凸轮机构，当凸轮高速转动时，将使从动件产生很大的惯性力从而增大运动副时，将使从动件产生很大的惯性力从而增大运动副中的动压力和摩擦力，加剧磨损、降低使用寿命。中的动压力和摩擦力，加剧磨损、降低使用寿命。因此，使其最大加速度不要太大，以减小惯性力，因此，使其最大加速度不要太大，以减小惯性力，

26、改善其动力性能，就成为选择从动件运动规律的主改善其动力性能，就成为选择从动件运动规律的主要依据。要依据。对于大质量的从动件，由于其动量对于大质量的从动件，由于其动量mvmv较大，当从较大，当从动件突然被阻止时，将出现很大的冲击力。因此对这动件突然被阻止时，将出现很大的冲击力。因此对这类从动件应注意最大速度不宜太大。类从动件应注意最大速度不宜太大。本讲稿第四十六页，共六十页总结 在选择从动件的运动规律时，除要考虑刚性冲击与柔性在选择从动件的运动规律时，除要考虑刚性冲击与柔性冲击外，还应该考虑各种运动规律的速度幅值冲击外，还应该考虑各种运动规律的速度幅值 、加速、加速度幅值度幅值 及其影响加以分析

27、和比较。及其影响加以分析和比较。从动件动量从动件动量从动件惯性力从动件惯性力对于重载凸轮机构，应选择对于重载凸轮机构，应选择 值较小的运动规律；值较小的运动规律；对于高速凸轮机构，宜选择对于高速凸轮机构，宜选择 值较小的运动规律。值较小的运动规律。本讲稿第四十七页，共六十页一、凸轮轮廓曲线设计的基本原理一、凸轮轮廓曲线设计的基本原理 二、二、凸轮轮廓曲线的凸轮轮廓曲线的作图法作图法4-3 4-3 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计本讲稿第四十八页，共六十页一、凸轮轮廓设计的基本原理一、凸轮轮廓设计的基本原理 对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构，当凸轮以等角对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构，当凸轮以

28、等角速度转动时，从动件将按预定的运动规律运动。速度转动时，从动件将按预定的运动规律运动。本讲稿第四十九页，共六十页 已知从动件的运动规律已知从动件的运动规律s=s()、v=v()、a=a()及凸轮及凸轮机构的基本尺寸（如机构的基本尺寸（如r0、e）及转向，求凸轮轮廓曲线上点的）及转向，求凸轮轮廓曲线上点的坐标值或作出凸轮的轮廓曲线。坐标值或作出凸轮的轮廓曲线。r0esB0BosB1S-S-反转法原理反转法原理 假象给正在运动着的整个凸假象给正在运动着的整个凸轮机构加上一个与凸轮角速度轮机构加上一个与凸轮角速度 大小相等、方向相反的公共角速大小相等、方向相反的公共角速度（度（-），这样，各构件的

29、相对），这样，各构件的相对运动关系并不改变，但原来以运动关系并不改变，但原来以角角速度速度 转动的凸轮将处于静止状转动的凸轮将处于静止状态；机架（从动件的导路）则以态；机架（从动件的导路）则以（-）的角速度围绕凸轮原来）的角速度围绕凸轮原来的转动轴线转动；而从动件一方的转动轴线转动；而从动件一方面随机架转动，另一方面又按照面随机架转动，另一方面又按照给定的运动规律相对机架作往复给定的运动规律相对机架作往复运动。运动。从动件在这种复合运动中，从动件在这种复合运动中，其尖顶仍然始终与凸轮轮廓保持其尖顶仍然始终与凸轮轮廓保持接触，因此，在此运动过程中，接触，因此，在此运动过程中，尖顶的运动轨迹即为凸

30、轮轮廓。尖顶的运动轨迹即为凸轮轮廓。本讲稿第五十页，共六十页rbOs 1 3 5 7 8 60120909060120 1 2 90A909 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 二、二、用作图法设计凸轮廓线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知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径rb，凸轮角速度，凸轮角速度 和从动件的运动规律，设计该凸轮轮和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线廓曲线。选选比比例例尺尺 l，作作位位移移曲曲线线和和基基圆圆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，

31、确确定定反反转转后后对对应应于于各各等等分点的从动件的位置。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各等等分分点占据的位置。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将各尖顶点连接成一条光滑曲线。曲线。本讲稿第五十一页，共六十页rbOA 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rb，滚子半径滚子半径rr、凸轮角速度、凸轮角速度 和从和从动件的运动规律，设计该凸轮轮动件的运动规律，设计

32、该凸轮轮廓曲线。廓曲线。选比例尺选比例尺 l，作位移曲线和基圆作位移曲线和基圆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的从动件的位置。从动件的位置。理论轮廓曲线实际轮廓曲线s 1 3 5 7 8 6012090909 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 60120 1 2 90903 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各等等分分点占据的位置。点占据的位置。

33、将各点连接成一条光滑曲线。将各点连接成一条光滑曲线。作滚子圆族及滚子圆族的内包络线。作滚子圆族及滚子圆族的内包络线。本讲稿第五十二页，共六十页 实际轮廓实际轮廓凸轮与从动件直接接触的廓线称为凸轮与从动件直接接触的廓线称为凸轮的工作廓线。凸轮的工作廓线。理论轮廓理论轮廓对于滚子从动件，可把滚子圆心看作对于滚子从动件，可把滚子圆心看作从动件的尖点，该点的复合运动轨迹称为凸轮的理论廓从动件的尖点，该点的复合运动轨迹称为凸轮的理论廓线。实际廓线是滚子的包络线。线。实际廓线是滚子的包络线。基圆基圆以凸轮以凸轮理论轮廓曲线理论轮廓曲线理论轮廓曲线理论轮廓曲线上的最小半径为半径上的最小半径为半径所画的圆。所

34、画的圆。对于尖顶从动件来说，凸轮的理论轮廓和实际轮对于尖顶从动件来说，凸轮的理论轮廓和实际轮廓重合。廓重合。本讲稿第五十三页，共六十页eA3.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rb，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，设计该凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。选选比比例例尺尺 l，作作位位移移曲曲线、基圆线、基圆rb和偏距圆和偏距圆e。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各等分点的从动件的位置。于各等分点的从动件

35、的位置。O 6 1 2 3 4 5 7 8 1514 13 12 11 10 9 1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8 s 1 3 5 7 8 6012090909 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顶在在各等分点占据的位置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条光滑曲线。光滑曲线。本讲稿第五十四页，共六十页4-4 4-4 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定 一、一、凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角二、二、凸轮机构基本尺

36、寸的设计凸轮机构基本尺寸的设计 1、基圆半径的设计、基圆半径的设计 2、滚子半径的设计、滚子半径的设计 本讲稿第五十五页，共六十页一、一、凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角 不不计计摩摩擦擦时时，凸凸轮轮对对从从动动件件作作用用力力方方向向线线nn与与从从动动件件上上力力作作用用点点的的速速度方向之间所夹的锐角。度方向之间所夹的锐角。压力角压力角 注注注注意意意意：凸凸轮轮的的基基圆圆半半径径rb、压压力力角角 定定义义在理论轮廓曲线上。在理论轮廓曲线上。自锁现象自锁现象 本讲稿第五十六页，共六十页压力角压力角 的取值的取值 设计基本尺寸时务必使设计基本尺寸时务必使 max 许用压力角的推荐值：

37、许用压力角的推荐值：工作行程工作行程对于移动从动件，对于移动从动件，=3040对于摆动从动件，对于摆动从动件，=4050非工作行程：可在非工作行程：可在7080之间选取之间选取 凸轮机构的压力角是凸轮设计的重要参数。凸轮机构的压力角是凸轮设计的重要参数。运动过程中，压力角的大小是变化的。运动过程中，压力角的大小是变化的。本讲稿第五十七页，共六十页结论：结论：基基圆圆半半径径越越大大，压压力力角角越越小小。从从传传力力的的角角度度来来看看，基基圆圆半径越大越好；从机构紧凑的角度来看，基圆半径越小越好。半径越大越好；从机构紧凑的角度来看，基圆半径越小越好。在在设设计计时时，应应在在满满足足许许用用

38、压压力力角角要要求求的的前前提提下下，选选取取最最小小的的基基圆半径。圆半径。二、凸轮机构基本尺寸的设计二、凸轮机构基本尺寸的设计1、基圆半径的设计基圆半径的设计本讲稿第五十八页，共六十页2、滚子半径的确定滚子半径的确定 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 arr 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 实际轮廓曲线 rrrrrr本讲稿第五十九页，共六十页 1.1.了解凸轮机构的组成、特点、类型及应用；了解凸轮机构的组成、特点、类型及应用；2.2.了解从动件常用运动规律及其特点；了解从动件常用运动规律及其特点；刚性冲击、柔性冲击刚性冲击、柔性冲击 3.3.理解相对运动（也称理解相对运动（也称“反转法反转法”）的原理；）的原理；4.4.掌握常用盘形凸轮轮廓曲线的设计；掌握常用盘形凸轮轮廓曲线的设计；5.5.学会确定凸轮机构的压力角（学会确定凸轮机构的压力角（自锁现象自锁现象）、基圆半径）、基圆半径和滚子半径和滚子半径（变尖、失真现象）（变尖、失真现象）等基本尺寸。等基本尺寸。本章总结本章总结本讲稿第六十页，共六十页