机械设计基础第三章凸轮机构PPT课件
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6
凸轮机构的特点
凸 轮 机 构 的 优 点 ：
只 要 适 当 地 设 计 凸 轮 的 轮 廓 曲 线 ， 便 可 使 从 动 件 获 得 任 意 预 定 的 运 动 规 律 ， 且 机 构 简 单 紧 凑 。
h
凸 轮 机 构 的 缺 点 ：
凸 轮 与 从 动 件 是 高 副 接 触 ，
比 压 较 大 ， 易 于 磨 损 ， 故
29
3-3凸轮压力角
• 在设计凸轮机构时，除了要求从动件能实现预期运动规律之 外，还希望机构有较好的受力情况和较小的尺寸，为此，需 要讨论压力角对机构的受力情况及尺寸的影响。
• 压力角α： 作用在从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度 之间的锐角称为压力角，如图3-7所示。对于高副机构，压力 角也即是接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角。
e
9
高副
3机架
2从动件 h
1凸轮
e
10
凸轮机构 ——由凸轮，从动件和 机架构成的三杆高副机构。
h
e
11
12
凸轮机构的分类
h
e
13
按从动件分： a.按从动件的运动分类
直动从动件凸轮机构 摆动从动件凸轮机构
凹槽凸轮 滚子
h
e
14
b.按从动件的形状分类
滚子从动件 凸轮机构
尖顶从动件 凸轮机构
平底从动件 凸轮机构
这 种 e机 构 一 般 仅 用 于 传 递
动 力 不 大 的 场 合 。
7
小 结 按从动件的运动分类
按从动件的形状分类
直动从动件凸轮机构 摆动从动件凹槽凸轮机构 滚子从动件凸轮机构 尖顶从动件凸轮机构 平底从动件凸轮机构
8
3
在 设 计 机 械 时 ， 常 要 求 其 中 某 2 些 从 动 件 的 位 1 移 、 速 度 、 加 速 度 按 照 预 定 的 规 律 变 化 。 此 时 ， 通 常 多 1采 用 凸 轮 机 构 。
24
从动件的运动规律
s2
H
A
r0
r
s'
D
r s f
B
s
f
从动件的运动：
1 (t )
s'
升停降停，两端休止
C
当s 0或s 0时，一端休止
当s s 0时，无休止
25
从动件运动规律的确定方法
凸轮轮 廓曲线
唯一关系
设计过程
从动件 运动规 律
根据工艺 要求确定
26
一、等速运动规律
s2
位移
H
v2 A
法分类
直动从动件凸轮机构 摆动从动件凹槽凸轮机构
滚子从动件凸轮机构 尖顶从动件凸轮机构 平底从动件凸轮机构
盘形凸轮机构
移动（板状）凸轮机构
圆柱凸轮机构 圆锥凸轮机构
力封闭的凸轮机构 形封闭的凸轮机构
18
形封闭的凸轮机构的 几种型式
19
等宽凸轮
等径凸轮 d
d
20
形封闭凸轮机构的型式
等径凸轮机构 等宽凸轮机构
e
e
e
15
小 结 按从动件的运动分类
按从动件的形状分类
直动从动件凸轮机构 摆动从动件凹槽凸轮机构 滚子从动件凸轮机构 尖顶从动件凸轮机构 平底从动件凸轮机构
16
移动（板状）凸轮
机构
按凸轮的形状分类
圆柱凸轮机构
盘形凸轮机构
3
2
1
1
e
17
总结
按从动件的运动分类
凸 轮 按从动件的形状分类 机 构 的 按凸轮的形状分类 分 类 按高副维持接触的方
内燃机配气凸轮机构。凸轮以等角速度回转，它 的轮廓驱使从动件(阀杆)按预期的运动规律启闭 阀门。
3
• 绕线机构用于排线的凸轮机构。 如图3-2所示， 当绕线轴3快速转动时，经齿轮带动凸轮1缓慢 地转动，通过凸轮轮廓与尖顶A之间的作用， 驱动从动件2往复摆动，从而使线均匀地缠绕 在绕线轴上。
绕线机构
B
a2
C
1 (t )
速度
1 (t )
加速度
1 (t )
27
二、简谐运动规律
点在圆周上作匀速运动时，它在这个圆的直径上的投影所构
s成的运动规律称为简谐运动 2
推程
位移 H
0
v2
a2
1 (t )
速度
1 (t )
加速度
回程
1 (t )
28
三、其他运动规律
位移 S21(t) 曲线：
改进的等加速等减速运动规律 正弦运动规律 高次代数方程
21
形封闭凸轮机构的型式
等径凸轮机构
主回凸轮机构
等宽凸轮机构
22
3.2 从动件的常用运动规律
• 设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律， 然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。
• 下面以尖顶直动从动件盘形凸轮机构为例，说明、从ห้องสมุดไป่ตู้件的运动 规律与凸轮轮廓线之间的相互关系。 图3-5为从动件位移线图。
30
3.4图解法设计凸轮机构
直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
31
1.对心尖顶直动从动件 • 已知基圆半径及从动件位移曲线
32
1.偏心尖顶直动从动件 • 已知基圆半径及从动件位移曲线
33
直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
2.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的绘制
已知r0,偏心距e及从动件的运动规律
e
s
120° 90 ° 90 ° 60 °
23
从动件的运动规律
s2
对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构
H
A r0
1 (t )
r
s'
D
r s f
s'
B
s
f
r0 —基圆半径，以凸的 轮最 廓小 线向 r0 径 为半径的圆称为基圆
H—升程 :凸轮转一周从动的件最移大动距离
C
r AO— B 推程运动角 s —远休止角
f —回程运动角
s —近休止角
34
1.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的绘制
s
e
120 ° 90 ° 90 ° 60 °
(1)作基圆r0,偏心圆e，等分从动件 的运动规律曲线
(2)作推程运动角、远休止角、回 程运动角、近休止角并等分各角 得到一系列与基圆的交点。
35
偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的绘制
s
e
1 2
3
4
5
1 23 45 6 7 89
第三章凸轮机构
1
主要内容： 1. 凸轮机构的类型及应用 2. 从动件常用运动规律 3. 图解法设计盘形凸轮轮廓 4. 滚子半径的选择、压力角的概念及基圆半径对压 力角的影响
重点及难点： 1. 滚子从动件盘形凸轮轮廓的形成原理及作图法
2
3-1凸轮机构的应用和类型
一.凸轮机构的应用
在自动化和半自动化机械中应用非常广泛。
4
• 自动送料机构如图3-4所示。当带有凹槽 的凸轮5转动时，通过槽中的滚子，驱动 从动件2作往复移动。凸轮每回转一周， 从动件即从储料器中推出一个毛坯，送 到加工位置。
送料机构
5
凸轮机构的组成
• 从以上所举的例子可以看出：凸轮 机构主要由凸轮，从动件和机架三 个基本构件组成。其中凸轮是一个 具有曲线轮廓或凹槽的构件，它运 动时，通过高副接触可以使从动件 获得连续或不连续的任意预期往复 运动 。
凸轮机构的特点
凸 轮 机 构 的 优 点 ：
只 要 适 当 地 设 计 凸 轮 的 轮 廓 曲 线 ， 便 可 使 从 动 件 获 得 任 意 预 定 的 运 动 规 律 ， 且 机 构 简 单 紧 凑 。
h
凸 轮 机 构 的 缺 点 ：
凸 轮 与 从 动 件 是 高 副 接 触 ，
比 压 较 大 ， 易 于 磨 损 ， 故
29
3-3凸轮压力角
• 在设计凸轮机构时，除了要求从动件能实现预期运动规律之 外，还希望机构有较好的受力情况和较小的尺寸，为此，需 要讨论压力角对机构的受力情况及尺寸的影响。
• 压力角α： 作用在从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度 之间的锐角称为压力角，如图3-7所示。对于高副机构，压力 角也即是接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角。
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高副
3机架
2从动件 h
1凸轮
e
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凸轮机构 ——由凸轮，从动件和 机架构成的三杆高副机构。
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凸轮机构的分类
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按从动件分： a.按从动件的运动分类
直动从动件凸轮机构 摆动从动件凸轮机构
凹槽凸轮 滚子
h
e
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b.按从动件的形状分类
滚子从动件 凸轮机构
尖顶从动件 凸轮机构
平底从动件 凸轮机构
这 种 e机 构 一 般 仅 用 于 传 递
动 力 不 大 的 场 合 。
7
小 结 按从动件的运动分类
按从动件的形状分类
直动从动件凸轮机构 摆动从动件凹槽凸轮机构 滚子从动件凸轮机构 尖顶从动件凸轮机构 平底从动件凸轮机构
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在 设 计 机 械 时 ， 常 要 求 其 中 某 2 些 从 动 件 的 位 1 移 、 速 度 、 加 速 度 按 照 预 定 的 规 律 变 化 。 此 时 ， 通 常 多 1采 用 凸 轮 机 构 。
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从动件的运动规律
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H
A
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r
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D
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B
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从动件的运动：
1 (t )
s'
升停降停，两端休止
C
当s 0或s 0时，一端休止
当s s 0时，无休止
25
从动件运动规律的确定方法
凸轮轮 廓曲线
唯一关系
设计过程
从动件 运动规 律
根据工艺 要求确定
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一、等速运动规律
s2
位移
H
v2 A
法分类
直动从动件凸轮机构 摆动从动件凹槽凸轮机构
滚子从动件凸轮机构 尖顶从动件凸轮机构 平底从动件凸轮机构
盘形凸轮机构
移动（板状）凸轮机构
圆柱凸轮机构 圆锥凸轮机构
力封闭的凸轮机构 形封闭的凸轮机构
18
形封闭的凸轮机构的 几种型式
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等宽凸轮
等径凸轮 d
d
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形封闭凸轮机构的型式
等径凸轮机构 等宽凸轮机构
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小 结 按从动件的运动分类
按从动件的形状分类
直动从动件凸轮机构 摆动从动件凹槽凸轮机构 滚子从动件凸轮机构 尖顶从动件凸轮机构 平底从动件凸轮机构
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移动（板状）凸轮
机构
按凸轮的形状分类
圆柱凸轮机构
盘形凸轮机构
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总结
按从动件的运动分类
凸 轮 按从动件的形状分类 机 构 的 按凸轮的形状分类 分 类 按高副维持接触的方
内燃机配气凸轮机构。凸轮以等角速度回转，它 的轮廓驱使从动件(阀杆)按预期的运动规律启闭 阀门。
3
• 绕线机构用于排线的凸轮机构。 如图3-2所示， 当绕线轴3快速转动时，经齿轮带动凸轮1缓慢 地转动，通过凸轮轮廓与尖顶A之间的作用， 驱动从动件2往复摆动，从而使线均匀地缠绕 在绕线轴上。
绕线机构
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C
1 (t )
速度
1 (t )
加速度
1 (t )
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二、简谐运动规律
点在圆周上作匀速运动时，它在这个圆的直径上的投影所构
s成的运动规律称为简谐运动 2
推程
位移 H
0
v2
a2
1 (t )
速度
1 (t )
加速度
回程
1 (t )
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三、其他运动规律
位移 S21(t) 曲线：
改进的等加速等减速运动规律 正弦运动规律 高次代数方程
21
形封闭凸轮机构的型式
等径凸轮机构
主回凸轮机构
等宽凸轮机构
22
3.2 从动件的常用运动规律
• 设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律， 然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。
• 下面以尖顶直动从动件盘形凸轮机构为例，说明、从ห้องสมุดไป่ตู้件的运动 规律与凸轮轮廓线之间的相互关系。 图3-5为从动件位移线图。
30
3.4图解法设计凸轮机构
直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
31
1.对心尖顶直动从动件 • 已知基圆半径及从动件位移曲线
32
1.偏心尖顶直动从动件 • 已知基圆半径及从动件位移曲线
33
直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
2.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的绘制
已知r0,偏心距e及从动件的运动规律
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120° 90 ° 90 ° 60 °
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从动件的运动规律
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对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构
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A r0
1 (t )
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r0 —基圆半径，以凸的 轮最 廓小 线向 r0 径 为半径的圆称为基圆
H—升程 :凸轮转一周从动的件最移大动距离
C
r AO— B 推程运动角 s —远休止角
f —回程运动角
s —近休止角
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1.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的绘制
s
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120 ° 90 ° 90 ° 60 °
(1)作基圆r0,偏心圆e，等分从动件 的运动规律曲线
(2)作推程运动角、远休止角、回 程运动角、近休止角并等分各角 得到一系列与基圆的交点。
35
偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的绘制
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1 2
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1 23 45 6 7 89
第三章凸轮机构
1
主要内容： 1. 凸轮机构的类型及应用 2. 从动件常用运动规律 3. 图解法设计盘形凸轮轮廓 4. 滚子半径的选择、压力角的概念及基圆半径对压 力角的影响
重点及难点： 1. 滚子从动件盘形凸轮轮廓的形成原理及作图法
2
3-1凸轮机构的应用和类型
一.凸轮机构的应用
在自动化和半自动化机械中应用非常广泛。
4
• 自动送料机构如图3-4所示。当带有凹槽 的凸轮5转动时，通过槽中的滚子，驱动 从动件2作往复移动。凸轮每回转一周， 从动件即从储料器中推出一个毛坯，送 到加工位置。
送料机构
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凸轮机构的组成
• 从以上所举的例子可以看出：凸轮 机构主要由凸轮，从动件和机架三 个基本构件组成。其中凸轮是一个 具有曲线轮廓或凹槽的构件，它运 动时，通过高副接触可以使从动件 获得连续或不连续的任意预期往复 运动 。