《机械原理》课件第9章凸轮机构及其设计.ppt

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1、JM 返回 第第9章章 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计 9 91 1 凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类 992 2 推杆的运动规律推杆的运动规律推杆的运动规律推杆的运动规律 993 3 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计 994 4 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定一、凸轮廓线设计方法的基本原理一、凸轮廓线设计方法的基本原理一、凸轮廓线设计方法的基本原理一、凸轮廓线设计方法的基本原理二、用二、用二、用二、用图解法图解法图解法图解法设计凸轮廓线设计凸轮廓

2、线设计凸轮廓线设计凸轮廓线1)1)1)1)对心直动尖顶推杆盘形凸轮对心直动尖顶推杆盘形凸轮对心直动尖顶推杆盘形凸轮对心直动尖顶推杆盘形凸轮2)2)2)2)对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮3)3)3)3)对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮4)4)4)4)偏置直动尖顶推杆盘形凸轮偏置直动尖顶推杆盘形凸轮偏置直动尖顶推杆盘形凸轮偏置直动尖顶推杆盘形凸轮5)5)摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸轮机构6)6)6)6)直动推

3、杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构7)7)7)7)摆动推杆圆柱凸轮机构摆动推杆圆柱凸轮机构摆动推杆圆柱凸轮机构摆动推杆圆柱凸轮机构三、用三、用三、用三、用解析法解析法解析法解析法设计凸轮的轮廓曲线设计凸轮的轮廓曲线设计凸轮的轮廓曲线设计凸轮的轮廓曲线JM 返回内燃机配气机构内燃机配气机构内燃机配气机构内燃机配气机构靠弹簧力封闭靠弹簧力封闭靠弹簧力封闭靠弹簧力封闭机床进给机构机床进给机构机床进给机构机床进给机构几何形状封闭几何形状封闭几何形状封闭几何形状封闭12刀架刀架o 991 1 凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应

4、用和分类JM 返回 991 1 凸轮机构的应用和分类（续）凸轮机构的应用和分类（续）凸轮机构的应用和分类（续）凸轮机构的应用和分类（续）1 1、结构特点：、结构特点：、结构特点：、结构特点：三个构件、盘（柱）状曲线轮廓、从动件呈杆状三个构件、盘（柱）状曲线轮廓、从动件呈杆状三个构件、盘（柱）状曲线轮廓、从动件呈杆状三个构件、盘（柱）状曲线轮廓、从动件呈杆状。2 2、作用：、作用：、作用：、作用：将凸轮的连续回转转变为从动件将凸轮的连续回转转变为从动件将凸轮的连续回转转变为从动件将凸轮的连续回转转变为从动件直线移动直线移动直线移动直线移动或或或或摆动。摆动。摆动。摆动。3 3、优点：、优点：、优

5、点：、优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。可精确实现任意运动规律，简单紧凑。可精确实现任意运动规律，简单紧凑。可精确实现任意运动规律，简单紧凑。4 4、缺点：、缺点：、缺点：、缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。高副，线接触，易磨损，传力不大。高副，线接触，易磨损，传力不大。高副，线接触，易磨损，传力不大。1)1)按凸轮形状分：按凸轮形状分：按凸轮形状分：按凸轮形状分：盘形、盘形、盘形、盘形、移动、圆柱凸轮移动、圆柱凸轮移动、圆柱凸轮移动、圆柱凸轮(端面端面端面端面)。5 5、应用：、应用：、应用：、应用：内燃机内燃机内燃机内燃机 、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。、牙膏生产等自动

6、线、补鞋机、配钥匙机等。、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。6 6、分类、分类、分类、分类：2)2)按推杆形状分：按推杆形状分：按推杆形状分：按推杆形状分：尖顶、尖顶、尖顶、尖顶、滚子、平底从动件。滚子、平底从动件。滚子、平底从动件。滚子、平底从动件。3).3).按推杆运动分：按推杆运动分：按推杆运动分：按推杆运动分：直动直动直动直动(对心、偏置对心、偏置对心、偏置对心、偏置)、摆动摆动摆动摆动特点：特点：特点：特点：尖顶构造简单、易磨损、用于仪表机构；尖顶构造简单、易磨损、用于仪表机构；尖顶构造简单、易磨损、用于仪表机构；尖顶构造简单、易磨损、用于

7、仪表机构；滚子滚子滚子滚子磨损小，应用广；磨损小，应用广；磨损小，应用广；磨损小，应用广；平底平底平底平底受力好、润滑好，用于高速传动。受力好、润滑好，用于高速传动。受力好、润滑好，用于高速传动。受力好、润滑好，用于高速传动。4).4).按保持接触方式分：按保持接触方式分：按保持接触方式分：按保持接触方式分：力封闭力封闭力封闭力封闭（重力、弹簧等）（重力、弹簧等）（重力、弹簧等）（重力、弹簧等）几何形状封闭几何形状封闭几何形状封闭几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮凹槽、等宽、等径、主回凸轮凹槽、等宽、等径、主回凸轮凹槽、等宽、等径、主回凸轮)JM 返回内燃机气门机构内燃机气门机构内燃机气

8、门机构内燃机气门机构靠弹簧力封闭靠弹簧力封闭靠弹簧力封闭靠弹簧力封闭机床进给机构机床进给机构机床进给机构机床进给机构几何形状封闭几何形状封闭几何形状封闭几何形状封闭12刀架刀架o 991 1 凸轮机构的应用和分类（续）凸轮机构的应用和分类（续）凸轮机构的应用和分类（续）凸轮机构的应用和分类（续）JM 返回r1r2r1+r2=constW凹槽凸轮凹槽凸轮凹槽凸轮凹槽凸轮主主主主回回回回凸凸凸凸轮轮轮轮等宽凸轮等宽凸轮等宽凸轮等宽凸轮等等等等径径径径凸凸凸凸轮轮轮轮JM 返回92 推杆的运动规律推杆的运动规律 凸凸凸凸轮轮轮轮机机机机构构构构设设设设计计计计的的的的基基基基本本本本任任任任务务务务

9、是是是是根根根根据据据据工工工工作作作作要要要要求求求求选选选选定定定定凸凸凸凸轮轮轮轮机机机机构构构构的的的的型型型型式式式式、推推推推杆杆杆杆运运运运动动动动规规规规律律律律、合合合合理理理理确确确确定定定定结结结结构构构构尺尺尺尺寸寸寸寸、设设设设计计计计轮轮轮轮廓廓廓廓曲曲曲曲线线线线。而而而而根根根根据据据据工工工工作作作作要要要要求求求求选选选选定定定定推推推推杆杆杆杆运运运运动动动动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。名词术语：名词术语：名词术语：名词术语：运运运运动动动动规规规规律律律律

10、：推推推推杆杆杆杆在在在在推推推推程程程程或或或或回回回回程程程程时时时时，其其其其位位位位移移移移S S S S、速速速速度度度度V V、和和和和加加加加速速速速度度度度a a 随随随随时时时时间间间间t t 的变化规律。的变化规律。的变化规律。的变化规律。分类：分类：分类：分类：多项式运动规律、三角函数运动规律。多项式运动规律、三角函数运动规律。多项式运动规律、三角函数运动规律。多项式运动规律、三角函数运动规律。S=S(t)S=S(t)V=V(t)(t)a=a(t)(t)1.1.1.1.推杆的常用运动规律推杆的常用运动规律推杆的常用运动规律推杆的常用运动规律基圆、基圆、基圆、基圆、推程运动

11、角、推程运动角、推程运动角、推程运动角、基圆半径、基圆半径、基圆半径、基圆半径、推程、推程、推程、推程、远休止角、远休止角、远休止角、远休止角、回程运动角、回程运动角、回程运动角、回程运动角、回程、回程、回程、回程、近休止角、近休止角、近休止角、近休止角、行程。行程。行程。行程。r0hBots010102020000ADCB远休、远休、远休、远休、近休、近休、近休、近休、JM 返回边界条件：边界条件：边界条件：边界条件：凸轮转过推程运动角凸轮转过推程运动角凸轮转过推程运动角凸轮转过推程运动角0 0 0 0从动件上升从动件上升从动件上升从动件上升h h凸轮转过回程运动角凸轮转过回程运动角凸轮转过

12、回程运动角凸轮转过回程运动角0 0 0 0从动件下降从动件下降从动件下降从动件下降h h1 1 1 1、多项式运动规律、多项式运动规律、多项式运动规律、多项式运动规律一般表达式：一般表达式：一般表达式：一般表达式：s=Cs=C0 0+C+C1 1+C+C2 22 2 2 2+C+Cn nn n n n (1)(1)(1)(1)求一阶导数得速度方程：求一阶导数得速度方程：求一阶导数得速度方程：求一阶导数得速度方程：v v=ds/dtds/dt求二阶导数得加速度方程：求二阶导数得加速度方程：求二阶导数得加速度方程：求二阶导数得加速度方程：a a=dv/dt dv/dt=2=2=2=2 C C2 2

13、2 2 2 2+6C+6C3 32 2 2 2+n(n-1)C+n(n-1)Cn n2 2 2 2n-2n-2n-2n-2其中：其中：其中：其中：凸轮转角凸轮转角凸轮转角凸轮转角，d/dt=d/dt=d/dt=d/dt=凸轮角速度凸轮角速度凸轮角速度凸轮角速度,C C C Ci i i i待定系数待定系数待定系数待定系数。a a a a)一次多项式（等速运动）运动规律一次多项式（等速运动）运动规律一次多项式（等速运动）运动规律一次多项式（等速运动）运动规律在推程起始点：在推程起始点：在推程起始点：在推程起始点：=0=0=0=0，s=0s=0代入得：代入得：代入得：代入得：C C0 00 0，C

14、 C1 1h/h/h/h/0 0 0 0推程运动方程：推程运动方程：推程运动方程：推程运动方程：s sh/h/h/h/0 0 0 0 v v h/h/h/h/0 0 0 0 a a=0 0s0vah在推程终止点：在推程终止点：在推程终止点：在推程终止点：=0 0 0 0，s=hs=h+刚性冲击刚性冲击刚性冲击刚性冲击=C C1 1+2C+2C2 2+nC+nCn nn-1n-1n-1n-1JM 返回同理得回程运动方程：同理得回程运动方程：同理得回程运动方程：同理得回程运动方程：s sh(1-/h(1-/h(1-/h(1-/0 0 0 0)b)b)二次多项式（等加等减速）运动规律二次多项式（等加

15、等减速）运动规律二次多项式（等加等减速）运动规律二次多项式（等加等减速）运动规律位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。推程加速上升段边界条件：推程加速上升段边界条件：推程加速上升段边界条件：推程加速上升段边界条件：起始点：起始点：起始点：起始点：=0=0=0=0，s=0s=0，v v0 0中间点：中间点：=0 0/2/2，s=h/2 求得：求得：求得：求得：C C0 00 0，C C1 10 0 0 0，C C2 22h/2h/2h/2h/0 0 0 02 2 2 2加速段推程运动

16、方程为：加速段推程运动方程为：加速段推程运动方程为：加速段推程运动方程为：s s 2h2h2h2h2 2 2 2/0 0 0 02 2 2 2 推程减速上升段边界条件：推程减速上升段边界条件：推程减速上升段边界条件：推程减速上升段边界条件：终止点：终止点：终止点：终止点：=0 0 0 0，s=hs=h，v v0 0中间点：中间点：中间点：中间点：=0 0 0 0/2/2/2/2，s=h/2s=h/2 求得：求得：求得：求得：C C0 0h h，C C1 14h/4h/4h/4h/0 0 0 0，C C2 2-2h/-2h/-2h/-2h/0 0 0 02 2 2 2 减速段推程运动方程为：减速

17、段推程运动方程为：减速段推程运动方程为：减速段推程运动方程为：s s h-2hh-2hh-2hh-2h(-(-(-(-0 0 0 0)2 2 2 2/0 0 0 02 2 2 2 1svav v 4h4h4h4h/0 0 0 02 2 2 2a a 4h4h4h4h2 2 2 2/0 0 0 02 2 2 2v v-4h4h4h4h(-(-(-(-0 0 0 0)/0 0 0 02 2 2 2 a a-4h4h4h4h2 2 2 2/0 0 0 02 2 2 2235463h/20 0h/22h/2h/0 0柔性冲击柔性冲击柔性冲击柔性冲击4h4h2 2/0 02 2v v-h/-h/-h/-

18、h/0 0 0 0a a0 0JM 返回c)c)五次多项式运动规律五次多项式运动规律五次多项式运动规律五次多项式运动规律s=Cs=C0 0+C+C1 1+C+C2 22 2 2 2+C+C3 33 3 3 3+C+C4 44 4 4 4+C+C5 55 5 5 5 v v=ds/dt ds/dt=C C1 1+2C+2C2 2+3C+3C3 32 2 2 2+4C+4C4 43 3 3 3+5C+5C5 54 4 4 4a a=dv/dt dv/dt=2C 2C2 22 2 2 2+6C+6C3 32 2 2 2+12C+12C4 42 2 2 22 2 2 2+20C+20C5 52 2 2

19、 23 3 3 3边界条件：边界条件：边界条件：边界条件：起始点：起始点：起始点：起始点：=0=0=0=0，s=0s=0，v v0 0，a a0 0终止点：终止点：终止点：终止点：=0 0 0 0，s=h,s=h,v v0 0，a a0 0求得：求得：求得：求得：C C0 0C C1 1C C2 20,0,0,0,C C3 310h/10h/10h/10h/0 0 0 03 3 3 3,C C4 415h/15h/15h/15h/0 0 0 04 4 4 4,C C5 56h/6h/6h/6h/0 0 0 05 5 5 5位移方程：位移方程：位移方程：位移方程：s=10hs=10h(/0 0

20、0 0)3 3 3 315h 15h(/0 0 0 0)4 4 4 4+6h+6h(/0 0 0 0)5 5 5 5s svah0 0无冲击，适用于高速凸轮。无冲击，适用于高速凸轮。无冲击，适用于高速凸轮。无冲击，适用于高速凸轮。JM 返回2 2 2 2、三角函数运动规律、三角函数运动规律、三角函数运动规律、三角函数运动规律a a a a)余弦加速度（简谐）运动规律余弦加速度（简谐）运动规律余弦加速度（简谐）运动规律余弦加速度（简谐）运动规律推程：推程：推程：推程：s sh h h h 1-cos(/1-cos(/1-cos(/1-cos(/0 0 0 0)/2/2/2/2 v v=hsin(

21、/=hsin(/=hsin(/=hsin(/0 0 0 0)/2)/2)/2)/20 0 0 0a a=2 2 2 2hhhh2 2 2 2 cos(/cos(/cos(/cos(/0 0 0 0)/2)/2)/2)/20 0 0 02 2 2 2 回程：回程：回程：回程：s sh h h h 1 1 1 1cos(/cos(/cos(/cos(/0 0 0 0)/2/2/2/2 v v=-hsin(/=-hsin(/=-hsin(/=-hsin(/0 0 0 0)/2)/2)/2)/20 0 0 0a a=-=-=-=-2 2 2 2hhhh2 2 2 2 cos(/cos(/cos(/co

22、s(/0 0 0 0)/2)/2)/2)/20 0 0 02 2 2 2123456av vs sh0123456Vmax=1.57h/0 在在在在起起起起始始始始和和和和终终终终止止止止处处处处理理理理论论论论上上上上a a为为为为有有有有限限限限值值值值，产生柔性冲击。产生柔性冲击。产生柔性冲击。产生柔性冲击。JM 返回sb b b b)正弦加速度（摆线）运动规律正弦加速度（摆线）运动规律正弦加速度（摆线）运动规律正弦加速度（摆线）运动规律推程：推程：推程：推程：s sh h h h /0 0 0 0-sin(-sin(-sin(-sin(2/2/2/2/0 0 0 0)/2)/2)/2)

23、/2 v v=h1-cos(2/=h1-cos(2/=h1-cos(2/=h1-cos(2/0 0 0 0)/)/)/)/0 0 0 0a=2=2hh2 2 sin(2/sin(2/0 0)/)/0 02 2 回程：回程：回程：回程：s sh h h h1-1-1-1-/0 0 0 0+sin(2/sin(2/sin(2/sin(2/0 0 0 0)/2)/2)/2)/2 v v =hcos(2/=hcos(2/=hcos(2/=hcos(2/0 0 0 0)-1/)-1/)-1/)-1/0 0 0 0a a =-2=-2=-2=-2hhhh2 2 2 2 sin(2/sin(2/sin(2/

24、sin(2/0 0 0 0)/)/)/)/0 0 0 02 2 2 2123456vah0 0r=h/2vmax=2h/0 0amax=6.28=6.28hh2 2/0 02 2无冲击，但无冲击，但无冲击，但无冲击，但a amaxmax 较大。较大。较大。较大。=2/=2/0 0JM 返回hvsaooo0 0+-vsahooo0 0c c c c)改进型运动规律改进型运动规律改进型运动规律改进型运动规律将几种运动规律组合，以改善运动特性。将几种运动规律组合，以改善运动特性。将几种运动规律组合，以改善运动特性。将几种运动规律组合，以改善运动特性。正弦改进等速正弦改进等速正弦改进等速正弦改进等速二

25、、选择运动规律二、选择运动规律二、选择运动规律二、选择运动规律选择原则：选择原则：选择原则：选择原则：1 1 1 1.机器的工作过程只要求凸轮转过一角度机器的工作过程只要求凸轮转过一角度机器的工作过程只要求凸轮转过一角度机器的工作过程只要求凸轮转过一角度0 0 0 0时，时，时，时，推杆完成一行程推杆完成一行程推杆完成一行程推杆完成一行程h h h h（直动推杆）或（直动推杆）或（直动推杆）或（直动推杆）或（摆动推杆）（摆动推杆）（摆动推杆）（摆动推杆），对运动规律并无严格要求。则应选择直线或圆，对运动规律并无严格要求。则应选择直线或圆，对运动规律并无严格要求。则应选择直线或圆，对运动规律并无

26、严格要求。则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。如如如如夹紧凸轮夹紧凸轮夹紧凸轮夹紧凸轮。2 2 2 2.机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作要求的运动规律来设计凸轮廓线。如按工作要求的运动规律来设计凸轮廓线。如按工作要求的运动规律来设计凸轮廓线。如按工作要求的运动规律来设计凸轮廓线。如刀架进刀架进刀架进刀架进给凸轮给凸轮给凸轮给凸轮。3 3 3 3.对

27、高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避免出现刚性或柔性冲击外，还应当考虑免出现刚性或柔性冲击外，还应当考虑免出现刚性或柔性冲击外，还应当考虑免出现刚性或柔性冲击外，还应当考虑V V V Vmaxmaxmaxmax和和和和 a amaxmax。JM 返回二、选择运动规律二、选择运动规律二、选择运动规律二、选择运动规律选择原则：选择原则：选择原则：选择原则：1 1 1 1.机器的工作过程只要求凸轮转过一角度机器的工作过程只要求凸轮转过一角度机器的工作过程只要求凸轮转过一角度机器的

28、工作过程只要求凸轮转过一角度0 0 0 0时，推杆完成一行程时，推杆完成一行程时，推杆完成一行程时，推杆完成一行程h h h h（直（直（直（直动推杆）或动推杆）或动推杆）或动推杆）或（摆动推杆），对运动规律并无严格要求。则应选择直线（摆动推杆），对运动规律并无严格要求。则应选择直线（摆动推杆），对运动规律并无严格要求。则应选择直线（摆动推杆），对运动规律并无严格要求。则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。如或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。如或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。如或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。如夹紧凸轮夹紧凸轮夹紧凸轮夹紧凸轮。2 2 2 2.机器的

29、工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作要求的运动规律来机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作要求的运动规律来机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作要求的运动规律来机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作要求的运动规律来设计凸轮廓线。如设计凸轮廓线。如设计凸轮廓线。如设计凸轮廓线。如刀架进给凸轮刀架进给凸轮刀架进给凸轮刀架进给凸轮。3 3 3 3.对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避免出现刚性或柔性冲击外，对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避免出现刚性或柔性冲击外，对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避免出现刚性或柔性冲击外，对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除

30、了避免出现刚性或柔性冲击外，还应当考虑还应当考虑还应当考虑还应当考虑V V V Vmaxmaxmaxmax和和和和 a amaxmax。JM 返回JM 返回 高速重载凸轮要选高速重载凸轮要选高速重载凸轮要选高速重载凸轮要选V V V Vmaxmaxmaxmax和和和和a amaxmax比较小的理由：比较小的理由：比较小的理由：比较小的理由：a amaxmaxmaxmax等加等减速等加等减速等加等减速等加等减速 2.0 4.02.0 4.02.0 4.02.0 4.0 柔性柔性柔性柔性 中速轻载中速轻载中速轻载中速轻载五次多项式五次多项式五次多项式五次多项式 1.88 5.771.88 5.77

31、1.88 5.771.88 5.77 无无无无 高速中载高速中载高速中载高速中载余弦加速度余弦加速度余弦加速度余弦加速度 1.57 4.931.57 4.931.57 4.931.57 4.93 柔性柔性柔性柔性 中速中载中速中载中速中载中速中载正弦加速度正弦加速度正弦加速度正弦加速度 2.0 6.282.0 6.282.0 6.282.0 6.28 无无无无 高速轻载高速轻载高速轻载高速轻载改进正弦加速度改进正弦加速度改进正弦加速度改进正弦加速度 1.76 5.531.76 5.531.76 5.531.76 5.53 无无无无 高速重载高速重载高速重载高速重载 从动件常用运动规律特性比较从

32、动件常用运动规律特性比较从动件常用运动规律特性比较从动件常用运动规律特性比较运动规律运动规律运动规律运动规律 V V V Vmaxmaxmaxmax a amaxmaxmaxmax 冲击冲击冲击冲击 推荐应用范围推荐应用范围推荐应用范围推荐应用范围 (h/(h/(h/(h/0 0 0 0)(h/(h/(h/(h/0 0 0 02 2 2 2)等等等等 速速速速 1.0 1.0 刚性刚性刚性刚性 低速轻载低速轻载低速轻载低速轻载动量动量动量动量mv,mv,mv,mv,若机构突然被卡住，则冲击力将很大若机构突然被卡住，则冲击力将很大若机构突然被卡住，则冲击力将很大若机构突然被卡住，则冲击力将很大（

33、F=mv/tF=mv/tF=mv/tF=mv/t）。）。）。）。对重载凸轮，则适合选用对重载凸轮，则适合选用对重载凸轮，则适合选用对重载凸轮，则适合选用V V V Vmaxmaxmaxmax较小的运动规律。较小的运动规律。较小的运动规律。较小的运动规律。惯性力惯性力惯性力惯性力F=-mF=-mF=-mF=-ma a对强度和耐磨性要求对强度和耐磨性要求对强度和耐磨性要求对强度和耐磨性要求。对高速凸轮，希望对高速凸轮，希望对高速凸轮，希望对高速凸轮，希望a amaxmaxmaxmax 愈小愈好。愈小愈好。愈小愈好。愈小愈好。V V V Vmaxmaxmaxmax,P,P,P,Pn n n nJM

34、返回1.1.1.1.凸轮廓线设计方法的基本原理凸轮廓线设计方法的基本原理凸轮廓线设计方法的基本原理凸轮廓线设计方法的基本原理93 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计2.2.2.2.用用用用作图法作图法作图法作图法设计凸轮廓线设计凸轮廓线设计凸轮廓线设计凸轮廓线1)1)对心直动尖顶推杆盘形凸轮对心直动尖顶推杆盘形凸轮对心直动尖顶推杆盘形凸轮对心直动尖顶推杆盘形凸轮2)2)对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮3)3)对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮4)4)偏置直动尖顶推杆盘

35、形凸轮偏置直动尖顶推杆盘形凸轮偏置直动尖顶推杆盘形凸轮偏置直动尖顶推杆盘形凸轮5)5)摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸轮机构6)6)直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构7)7)摆动推杆圆柱凸轮机构摆动推杆圆柱凸轮机构摆动推杆圆柱凸轮机构摆动推杆圆柱凸轮机构3.3.3.3.用用用用解析法解析法解析法解析法设计凸轮的轮廓曲线设计凸轮的轮廓曲线设计凸轮的轮廓曲线设计凸轮的轮廓曲线JM 返回1 1 1 1、凸轮廓线设计方法的基本原理、凸轮廓线设计方法的基本原理、凸轮廓线设计方法的基本原理、凸轮廓线设计

36、方法的基本原理一、凸轮轮廓曲线的设计一、凸轮轮廓曲线的设计反转法原理：反转法原理：反转法原理：反转法原理：依据此原理可以用几何作图的方法依据此原理可以用几何作图的方法依据此原理可以用几何作图的方法依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线，设计凸轮的轮廓曲线，设计凸轮的轮廓曲线，设计凸轮的轮廓曲线，-给给给给整整整整个个个个凸凸凸凸轮轮轮轮机机机机构构构构施施施施以以以以-时时时时，不不不不影影影影响响响响各各各各构构构构件件件件之之之之间间间间的的的的相相相相对对对对运运运运动动动动，此此此此时时时时，凸凸凸凸轮轮轮轮将将将将静静静静止止止止，而而而而从从从从动动动动件件件件尖尖尖尖顶

37、顶顶顶复复复复合合合合运运运运动动动动的的的的轨轨轨轨迹迹迹迹即即即即凸凸凸凸轮轮轮轮的的的的轮轮轮轮廓廓廓廓曲线曲线曲线曲线。2 2 2 2、用作图法设计凸轮廓线、用作图法设计凸轮廓线、用作图法设计凸轮廓线、用作图法设计凸轮廓线JM 返回Ar0609090120-s12345 67 891011121314 对心直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮的对心直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮的对心直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮的对心直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径基圆半径基圆半径基圆半径r r0 0，角速度角速度角速度角速度和推杆的运动规律，设计该和推杆的运动规律，设计该和推杆的运动规律，

38、设计该和推杆的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。设计步骤小结：设计步骤小结：设计步骤小结：设计步骤小结：选比例尺选比例尺选比例尺选比例尺l l作基圆作基圆作基圆作基圆r r r r0 0 0 0。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。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。将

39、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。1)1)1)1)对心直动尖顶推杆盘形凸轮对心直动尖顶推杆盘形凸轮对心直动尖顶推杆盘形凸轮对心直动尖顶推杆盘形凸轮 601209090135781 3 5 7 8911 13 159111312141876543214131211109JM 返回r0609090120-1234567891011121314 对心直动滚子推杆凸轮机构中，已知凸轮的对心直动滚子推杆凸轮机构中，已知凸轮的对心直动滚子推杆凸轮机构中，已知凸轮的对心直动滚子推杆凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径基圆半径基圆半径基圆半径r r0 0，角速度角速度角速度角速度和推杆的运动

40、规律，设计该和推杆的运动规律，设计该和推杆的运动规律，设计该和推杆的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。设计步骤：设计步骤：设计步骤：设计步骤：选比例尺选比例尺选比例尺选比例尺l l作基圆作基圆作基圆作基圆r r r r0 0 0 0。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。确定反转后，从动件滚子中心在各等份点的位置。确定反转后，从动件滚子中心在各等份点的位置。确定反转后，从动件滚子中心在各等份点的位置。确定反转后，从动件滚子中心在各等份点的位置。将各中心

41、点连接成一条光滑曲线。将各中心点连接成一条光滑曲线。将各中心点连接成一条光滑曲线。将各中心点连接成一条光滑曲线。A作各位置滚子圆的内作各位置滚子圆的内作各位置滚子圆的内作各位置滚子圆的内(外外外外)包络线包络线包络线包络线(中心轨迹的等距曲线中心轨迹的等距曲线中心轨迹的等距曲线中心轨迹的等距曲线)。2)2)2)2)对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮s 601209090135781 3 5 7 8911 13 15911131214理论轮廓理论轮廓理论轮廓理论轮廓实际轮廓实际轮廓实际轮廓实际轮廓1876543214131211109

42、JM 返回 对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径轮的基圆半径轮的基圆半径轮的基圆半径r r0 0，角速度角速度角速度角速度和推杆的运动规律，和推杆的运动规律，和推杆的运动规律，和推杆的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。设计步骤：设计步骤：设计步骤：设计步骤：选比例尺选比例尺选比例尺选比例尺l l作基圆作基圆作基圆作基圆r r r r0 0 0 0。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各

43、运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。作平底直线族的内包络线。作平底直线族的内包络线。作平底直线族的内包络线。作平底直线族的内包络线。3)3)3)3)对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮123456788765432191011121314151413121110 9s 601209090135781 3 5 7 8911 13 1591

44、1131214JM 返回eA A-O O 偏置直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸偏置直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸偏置直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸偏置直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径轮的基圆半径轮的基圆半径轮的基圆半径r r0 0，角速度角速度角速度角速度和推杆的运动规律和推杆的运动规律和推杆的运动规律和推杆的运动规律和偏心距和偏心距和偏心距和偏心距e e，设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。4)4)4)4)偏置直动尖顶推杆盘形凸轮偏置直动尖顶推杆盘形凸轮偏置直动尖顶推杆盘形凸轮偏置直动尖顶推杆盘形凸轮s 601209090135781 3

45、5 7 8911 13 1591113121412345678k1k2k3k5k4k6k7k81514131211109k9k10k11k12k13k14k15123456781514131211109JM 返回 摆动尖顶推杆摆动尖顶推杆摆动尖顶推杆摆动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮机构中，已知凸轮机构中，已知凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径r r0 0，角速度角速度角速度角速度，摆动摆动摆动摆动推杆长度推杆长度推杆长度推杆长度l l以及摆杆以及摆杆以及摆杆以及摆杆回转中心与凸轮回回转中心与凸轮回回转中心与凸轮回回转中心与凸轮回转中心的距离转中心的距离转中

46、心的距离转中心的距离d d，摆摆摆摆杆角位移方程，设杆角位移方程，设杆角位移方程，设杆角位移方程，设计该凸轮轮廓曲线。计该凸轮轮廓曲线。计该凸轮轮廓曲线。计该凸轮轮廓曲线。5)5)5)5)摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸轮机构A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7B812060 90 B11 1B22 2B33 3B44 4B55 5B66 6B77 7-r0ABld 60120909012341 2 3 45 67 85768JM 返回yxB0yxs0s3.3.3.3.用解析法设计凸轮的轮廓曲线用解析法设计凸轮的

47、轮廓曲线用解析法设计凸轮的轮廓曲线用解析法设计凸轮的轮廓曲线3.1 3.1 3.1 3.1 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构由图可知：由图可知：由图可知：由图可知：s s0 0(r(r(r(r0 0 0 02 2 2 2-e-e-e-e2 2 2 2)1/21/21/21/2实际轮廓线实际轮廓线实际轮廓线实际轮廓线为理论轮廓的等距线为理论轮廓的等距线为理论轮廓的等距线为理论轮廓的等距线。曲线任意点切线与法线斜率互为负倒数：曲线任意点切线与法线斜率互为负倒数：曲线任意点切线与法线斜率互为负倒数：曲线任意点切线与法线斜

48、率互为负倒数：(1)(1)(1)(1)求导得：求导得：求导得：求导得：dx/ddx/d(ds/d(ds/d-e)sin e)sin+(s+(s0 0+s)cos+s)cos dy/ddy/d(ds/d(ds/d-e)cos e)cos-(s(s0 0+s)sin+s)sin原理：原理：原理：原理：反转法。反转法。反转法。反转法。设计结果：设计结果：设计结果：设计结果：轮廓的参数方程。轮廓的参数方程。轮廓的参数方程。轮廓的参数方程。式中式中式中式中“”对应于内等距线，对应于内等距线，对应于内等距线，对应于内等距线，“”对应于外等距线。对应于外等距线。对应于外等距线。对应于外等距线。实际轮廓为实际

49、轮廓为实际轮廓为实际轮廓为BB点的坐标：点的坐标：点的坐标：点的坐标：x=y=x=(s0+s)sin+ecosy=(s0+s)cos-esinetg=-dx/dy=(dx/d)/(-dy/d)=sin/cos(1)x-rrcos(x,y)rrnn(x,y)(x,y)s0er r0 0可得：可得：sin=(dx/d)/(dx/d)2+(dy/d)2 cos=-(dy/d)/(dx/d)2+(dy/d)2-rrr0y-rrsinnnJM 返回s0r0B0Ox-y3.2 3.2 3.2 3.2 对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮OP=v/

50、y=x=ds/ds0sP 建立坐标系如图：反转建立坐标系如图：反转建立坐标系如图：反转建立坐标系如图：反转后，推杆移动距离为后，推杆移动距离为后，推杆移动距离为后，推杆移动距离为S S S S，P P P P点为相对瞬心，点为相对瞬心，点为相对瞬心，点为相对瞬心，(r0+s)sin+(ds/d)cos(r0+s)cosds/d)sinv推杆移动速度为：推杆移动速度为：推杆移动速度为：推杆移动速度为：=(ds/dt)/(d/dt)=(ds/dt)/(d/dt)=ds/d=ds/dv=vv=vp p=OP=OP(x,y)BJM 返回3.3 3.3 3.3 3.3 摆动滚子推杆盘形凸轮机构摆动滚子推