05机械设计基础

B1 rB rB－接触点 B 的向径 2B 2B 1ta nr B tan
rSm 2i nrrBBrS m2i n t2 anS2
当2、、S2为已知时
若 rmin 越小，则 越大； rmin 越大，则 越小
B2 B2B1
B
α
B1
即 在保证凸轮最大压力角 <[] 的前提下，
缩小凸轮基圆半径，可使结构紧凑。
（2）过这些点画出各个位置的平底A1B1， A2B2，A3B3… （3）然后作这些平底的包 络线，便得到凸轮的实际轮廓曲线。
B1 B2 A1 A2 B3
A3
A0 －1
δh
A6 B6 l
B4 A4
B5 A5
实际轮廓曲线
5、摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制
已知：从动件角位移曲线，凸轮与摆动从动件的中心距LOA，
3、简谐运动（余弦加速度运动规律） 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成的运动称为简谐运动。
特点：
① 、A、e处加速度仍然有跳跃， 因此仍有柔性冲击；
②、 运
Vmax、αmax比其余两种
动规律处于中间状态；
③ 、适用于中低速，中载场合。
三、从动件运动规律的选择 1、等加速运动适用于低速轻载；不宜单独
直动
摆动
移动凸轮 尖顶
盘形凸轮
滚子 平底
圆柱凸轮 滚子
锥形凸轮 滚子
四、凸轮机构的特点
优点：
只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动
件得到所需的运动规律，并且结构简单、紧 凑、设计方便。
缺点：
C3
凸轮轮廓与从动件之间为点接
B
触或线接触，易于磨损，不宜于大
功率的传动，不适用于工作行程较
A
大的场合，加工困难。
即当压力角 增大到一定程度，以使 有害分力 R″产生的摩擦阻力大于有用分力 R′时，机构自锁。
必须限制 []
对于直动从动件推程 []＝30 对于摆动从动件推程 []＝45°
回程 []＝80
3、压力角的校核
二、基圆半径对凸轮机构的影响
基圆半径rmin 是凸轮的一个重要参数， rmin 越小，
结构越紧凑。
使用；
有刚性冲击 可在始、末两处用一小段圆弧修正。
S
BC
h
A
0
δo
δ，t
2、等加速度等减速运动适用于中、低速轻载；
有柔性冲击
3、余弦加速度运动适用于中速、中载。
§5-3 图解法设计凸轮轮廓
反转法－ 根据相对运动的原理，如果给整个机构加
上绕凸轮轴心O的公共角速度 -ω1，则机构各构 件间的相对运动不变。
O δt B2
B1
0 2
21
20 24 A3
B4
0 2
3 2
B3
0 2
2 2
A1
A2
§5-4设计凸轮机构应注意的问题
一、凸轮机构的压力角 1、压力角－从动件运动方向与
驱动力R之间所夹 的锐角。
当压力角 越大，若有效 分力R′不变，则有害分力R″ 就越大。
2、自锁－无论凸轮给从动件施加多大的作用 力，从动件都不能运动。
① 、这种运动规律引起的惯性力太大，引
起刚性冲击，不宜单独使用；
② 、在运动开始和终止阶段应当用其他运 动规律过渡。
2、等加速等减速运动 常用于前半程作等加速运动，后半程作等
减速运动。 特点：
①、 在o、m、e处加速度， 有跳跃，仍有冲击；
②、在 o和e处加速度是有 限突变，故称柔性冲击；
③ 、适宜中速，轻载场合。
3、偏置直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
已知基园半径rmin、偏距e、从动件位移线图
B1' B1
B2'
B2
B3'
实际轮 廓线
Bo
－
e
δh
B3
B5 B4
B5' B4'
4、对心平底从动件盘型凸轮轮廓曲线的绘制
（1）在平底上选一固定点A0,按照尖顶从动件凸轮轮廓绘制方 法求出理论 轮廓上一系列点A1，A2，A3…；
摆动从动件的长度lAB，凸轮的基圆半径rmin角速度1。 由lOA定出O和A0的位置；以o为圆心，以loA为半径作圆；以A0
为圆心，以lAB为半径作圆弧交基圆于B0点，OAoBo即为从动件尖顶 的起始位置，称为从动件的初始角0。
实际轮 A6
A7
廓线
A8
A5
B7
B6 rmin
B8
B0
lAB
0 2
A0
B5 A4
二、凸轮机构的组成
凸轮－具有曲线轮廓或凹槽， 通常作连续等速运动的 构件（主动件）。
从动件2
C3 B
从动件－由凸轮的特定几何结构 或外力与凸轮表面保持 接触，受凸轮轮廓曲线 控制，作任意预定运动 规律的直线运动或摆动。
A
3
凸轮1
三、凸轮机构的分类
按凸轮的 按从动件 形状分 形状
按从动件的运动形式分
三、滚子半径与凸轮实际轮廓曲线形状的关系 1、滚子半径对凸轮实际轮廓曲线有很大影响。 (1)、凸轮理论轮廓线的内凹部分
（2）、凸轮理论轮廓线的外凸部分
a）平滑
b）尖顶
c）交叉 （易失真）
2、滚子半径rT的选择
①、滚子半径rT < 理论轮廓线最小半径min
rT 0.8 min
通常 rT0.4r（凸轮轴半径）
s=r-rmin 。
二、从动件常用运动规律
一般凸轮机构的从动件作升－停－降－停运动。 从动件运动规律：从动件的位移s、速度v和加
速度a 随时间而变化的规律。
从动件的位移s 和凸轮转角δ之间的对应关系， 用位移线图来表示。
1、等速运动 凸轮匀速转动，ω1为常数，从动件在
推程或回程的速度为常数。 特点：
3
常用于传力不大的控制机构。
从动件要实现不同的运动规律，要求 凸轮有不同的轮廓曲线。
所以，设计凸轮时，必须根据工作要求 确定从动件的运动规律，再根据运动规律设 计凸轮轮廓曲线。
以对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构为例：
基圆－以凸轮轮廓的最小向径rmin为半径所 绘的 圆；
推程－当凸轮以ω1等角速沿逆时针方向回转t时， 从动件尖顶被凸轮轮廓推动以一定运动规 律由离回转中心最近位置A到达最远位置 B′的过程；
②、实际轮廓线最小半径min > 15mm ，
当不能满足此要求时，则应减小 滚子半径rT 或加大基圆半径rmin ③、 滚子半径rT不能太小 一般rT≈（0.10.5）rmin
谢谢
升程－推程中从动件所走过的距 离h；
推程运动角δt－与推程对应的凸轮 转角;
回程－从动件从最远位置回到起始位置的过程；
回程运动角δh－回程对应的转角; 远休止角δs－从动件在最远位置停留不动，所对
应的转角； 近休止角δs´－从动件在最近位置停留不动，所对
应的转角； 位移 s－凸轮轮廓上任一点半径与 基圆半径之差
1、对心尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 已知：基圆半径rmin，凸轮转动方向，从动件 的位移线图
B1
Bo
－
B2
s'
t ‫ ە‬o
rmin
h
B3
2
C3
B
ω1
1
百度文库
A
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实际轮廓线
2、滚子直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 把顶尖从动件改为滚子从动件（已知滚
子半径 rT）
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C3
B1
BO
理论轮廓线
B
ω1
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A
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实际轮廓线