凸轮机构设计

h
δ1
δ1
δ1
－∞
2. 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。
推程加速上升段边界条件：
起始点：δ1=0， s2=0， v2＝0 中间点：δ1=δt /2，s2=h/2
求得：C0＝0， C1＝0，C2＝2h/δ2t
加速段推程运动方程为：
s2 ＝2hδ21 /δ2t v2 ＝4hω1δ1 /δ2t a2 ＝4hω21 /δ2t
在起始和终止处理论上a2为有
δ1
限值，产生柔性冲击。
应用：存在柔性冲击，应用于中速 的场合。
４.正弦加速度（摆线）运动规律
推程：
s2
s2＝h[δ1/δt-sin(2πδ1/δt)/2π]
v2＝hω1[1-cos(2πδ1/δt)]/δt
a2＝2πhω21 sin(2πδ1/δt)/δ2t
v2
δt
回程：
推程减速上升段边界条件：
中间点：δ1=δt/2，s2=h/2 终止点：δ1=δt ，s2=h，v2＝0
求得：C0＝－h， C1＝4h/δt ， C2＝-2h/δ2t
减速段推程运动方程为：
s2 v2
＝＝h-4-2hhω(1δ(tδ–t-δδ11))2//δδ22tt
a2 ＝-4hω21 /δ2t
重写加速段推程运动方程为：
s2 ＝2hδ2 1 /δ2t v2 ＝4hω1δ1 /δ2t
a2 ＝4hω21 /δ2t
s2
设计：潘存云
1 23 4 5
δt
v2 2hω/δt
h/2
h/2
6 δ1
δ1
a2 4hω2/δ2t
δ1
柔性冲击
同理可得回程等加速段的运动方程为：
s2 ＝h-2hδ21/δ2h v2 ＝-4hω1δ1/δ2h a2 ＝-4hω21/δ2h
运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S2、速度V2、
和加速度a2 随时间t 的变化规律。
S2=S2(t) V2=V2(t) a2=a2(t)
s2 位移曲线
B’
h
A D δ’s rmin
o δt δs
δ 设计：t 潘存云
δh
ω1
δs
B
t δh δ’s δ1
C
1.等速运动（一次多项式）运动规律
在推程起始点：δ1=0， s2=0
3
2 1
设计：潘存云
1 2 34 5
h
δ1
6
a2 ＝π2hω21 cos(πδ1/δt)/2δ2t 回程：
δt v2 Vmax=1.57hω/2δ0
s2＝h[1＋cos(πδ1/δh)]/2
δ1
v2＝-πhω1sin(πδ1/δh)δ1/2δh
a2＝-π2hω21 cos(πδ1/δh)/2δ2h
a2
δ1
δt
vv22
o
δ1
a 2 +∞ o
δ1
-∞
正弦改进等速
§3－3 盘状凸轮轮廓的设计
1.凸轮廓线设计方法的基本原理 2.用作图法设计凸轮廓线
1)对心直动尖顶从动件盘形凸轮
2)滚子直动从动件盘形凸轮 3)对心直动平底从动件盘形凸轮 4)摆动尖顶从动件盘形凸轮机构
一、凸轮廓线设计方法的基本原理
反转原理：
4)设计轮廓曲线。
s2
而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。
B’
一、推杆的常用运动规律 名词术语：
基圆、基圆半径、 推程、 推程运动角、远休止角、
h
A D δ’s rmin
o δt δs
δt
δh
ω1
δs 设计：潘存云 B
回程、回程运动角、
近休止角、 行程。一个循环
C
t δh δ’s δ1
s2＝h[1-δ1/δh +sin(2πδ1/δh)/2π]
v2＝hω1[cos(2πδ1/δh)-1]/δh
a2
a2＝-2πhω21 sin(2πδ1/δh)/δh2
应用：无冲击，应用于高速重载的 场合。
无冲击
h
δ1 δ1 δ1
二、改进型运动规律
s2
将几种运动规律组合，以改善
h
运动特性。
o
设计：潘存云
4).按保持接触方式分： 力封闭（重力、弹簧等）
几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮)
刀架
o 2
1
内燃机气门机构
机床进给机构
凹 槽 凸 轮
等
宽
凸
W
轮等Βιβλιοθήκη 径r1凸主
轮
r2
r1+r2 =const
回 凸 轮
作者：潘存云教授
优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得 任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。 缺点：线接触，容易磨损。
给整个凸轮机构施以-ω1时，不影响各构件之间
的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合
运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。
依据此原理可以用几何作图的方法 设计凸轮的轮廓曲线，例如：
回程等减速段运动方程为：
s2 ＝2h(δh-δ1)2/δ2h v2 ＝-4hω1(δh-δ1)/δ2h a2 ＝4hω21/δ2h
应用：存在柔性冲击，应用于 中、低速轻载的场合。
３.余弦加速度(简谐)运动规律 5 6 s2
推程：
4
s2＝h[1-cos(πδ1/δt)]/2 v2 ＝πhω1sin(πδ1/δt)δ1/2δt
应用实例：
3
线 2 A 设计：潘存云 1
绕线机构
卷带轮
12 1 放 放音 音键 键
设计：潘存云
5
3
3
摩擦轮
4 4
录音机卷带机构
皮皮带带轮轮
2
设计：潘存云
1 3
送料机构
§3－2 从动件的常用运动规律
凸轮机构设计的基本任务: 1)根据工作要求选定凸轮机构的形式;
2)推杆运动规律; 3)合理确定结构尺寸;
在推程终止点：δ1=δt ，s2=h
代 推入程得运： 动方C0＝程0：， C1＝h/δt
s2
s2 ＝hδ1/δt v2 ＝ hω1 /δt a2 ＝ 0 同理得回程运动方程： s2＝h(1-δ1/δh ) v2＝-hω1 /δh a2＝0
δt
v2
a2 刚性冲击 +∞
应用：存在刚性冲击，应用于低速 轻载和从动件质量较小的场合。
应用：内燃机 、牙膏生产等自动线、补 鞋机、配钥匙机等。 分类：1)按凸轮形状分：盘形、 移动、
圆柱凸轮 ( 端面 ) 。 2)按推杆形状分：尖顶、 滚子、 特点： 平底从动件。 尖顶－－构造简单、易磨损、用于仪表机构； 滚子――磨损小，应用广；
平底――受力好、润滑好，用于高速传动。
3).按推杆运动分：直动(对心、偏置)、 摆动
第三章 凸轮机构设计
§3－1 凸轮机构的应用和分类 §3－2 从动件的常用运动规律 §3－3 盘状凸轮轮廓的设计 §3－4 设计凸轮机构应注意的问题
§3－1 凸轮机构的应用和分类
组成：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。
作用：将连续回转 => 从动件直线移动或摆动。
优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。 实例 缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。