§3-2凸轮机构_图文.ppt.ppt
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3凸轮机构
对心尖顶直动从动件 盘形凸轮机构
偏置尖顶直动从动件 盘形凸轮机构
滚子摆动从动件盘形 凸轮机构
§ 3-1 凸轮机构的应用和分类 沟 槽 凸 轮 重力锁合凸轮
弹 力 锁凸轮机构的应用和分类
§ 3-1 凸轮机构的应用和分类
§ 3-1 凸轮机构的应用和分类
§ 3-1 凸轮机构的应用和分类
S2 h
1200 1800 3000 3600
0
t
1200
s
600
0
1200
s'
600
1
§ 3-3 凸轮机构常用的运动规律
一、从动件常用运动规律
运动规律 推杆在推程或 回程时，其位移S、速度V、和 加速度a 随时间t 的变化规律。
s
h δ
0
等速运动运动规律(Law of
Constant Velocity Motion )
3000
3600
0
0
1200 600 1200
600
1
F
§ 3-2 凸轮机构的基本概念
DB段从动件在近处停止， 其对应的转角s’——近休止角。
S2 h
1200 1800 3000 3600
s'
0
t
1200
s
0
s'
600
600 1200
1
§ 3-2 凸轮机构的基本概念
t——推程角；s——远休止角 h——回程角；s——近休止角
偏置滚子从动件凸轮机构
3
2
e
r0
A
O
1
1
实际廓线
理论廓线
凸轮的基圆半径rb、压力角定义在理论轮廓曲线上。
凸轮机构组成与类型
圆锥凸轮机构
在这两种凸轮机构中凸轮与从 动件之间的相对运动是空间运 动，故属于空间凸轮机构
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8
3-8
直动从动件 3
摆动从动件
机械原理
2
1
1
e 直动（移动）从动件凸轮机构又可根
据其从动件轴线与凸轮回转轴心的相 对位置分成 对心和偏置两种
温州大学机电工程学院
9
3-9
滚子从动件 凸轮机构
机械原理
温州大学机电工程学院
17
3-17
自动送料机构
机械原理
温州大学机电工程学院
18
3-18
分度转位机构
机械原理
温州大学机电工程学院
19
3-19
自动进刀机构
机械原理
温州大学机电工程学院
20
3-20
盘形凸轮机构
机械原理
当其绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直于 凸轮转轴的平面内运动。它是凸轮的最基本型 式，结构简单，应用最广
29
3-29
尖顶从动件凸轮机构
机械原理
从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持 接触，从而使从动件实现任意的运动规律。这 种从动件结构最简单，但尖端处易磨损，故只 适用于速度较低和传力不大的场合
温州大学机电工程学院
30
3-30
平底从动件凸轮机构
机械原理
从动件与凸轮轮廓之间为线接触，接触处易形成油 膜，润滑状况好。此外，在不计摩擦时，凸轮对从 动件的作用力始终垂直于从动件的平底，受力平稳， 传动效率高，常用于高速场合
主回凸轮
优点：克服了等宽、等径凸轮的缺点
缺点：结构复杂，制造精度要求高
温州大学机电工程学院 3-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ6
第3章 凸轮机构
2 0
02
a
4h12
/
2 0
推程时等减速段
s
h 2h(0 4h1 (0
)2 /
)
/
2 0
2 0
a
4h12
/
2 0
速度连续，加速度不
连续，称为柔性冲击。
用于中、低速场合。
§3 – 2 从动件的常用运动规律
V0=0,
等加速等减速
s
1 2
at 2
当时间为→ 位移为 →
1 1
: :
2 4
: :
对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构 摆动滚子从动件盘形凸轮机构
§3 – 2 从动件的常用运动规律
凸轮机构的运动循环及基本名词术语
凸轮机构的一个运动循环大 致包括：推程、远休程、回 程、近休程四个部分
§3 – 2 从动件的常用运动规律
基圆：以轮廓的最小向径所作的圆 r0－基圆半径 推程：从动件从离回转中心最近→最远的这一过程。 升程ｈ：推程所移动的距离。
机械设计基础
机械设计基础
绪论
机械零件设计概论
平面机构的自由度和速度分析
连接
平面连杆机构
齿轮传动
凸轮机构
蜗杆传动
齿轮机构
带传动和链传动
轮系
轴间歇运动机构 机构运转速 Nhomakorabea波动的调节
滑动轴承
滚动轴承
联轴器、离合器和制动器
回转件的平衡
弹簧
第3章 凸轮机构
§3 – 1 凸轮机构的应用和类型 §3 – 2 从动件的常用运动规律 §3 – 3 凸轮机构的压力角 §3 – 4 图解法设计凸轮轮廓 §3 – 5 解析法设计凸轮轮廓*
什么是凸轮机构
机械零件设计 凸轮机构(2)
回程:在重力或弹簧的作 用下，从动件由B’回到最 近位置A的过程。
s2
B’
D δ’s
h
A rmin
o δt δs
回程运动角h :与回程对应的 凸轮转角h称为回程运动角。
δt
δh
ω1
δs 设计：潘存云 B
t δh δs’ δ1
近休止角s’ ：从动件在最近 位置停留不动时，凸轮的转角。
C
图3-5 盘形凸轮机构
12
10
顶等条曲在光分④线各滑③①②各、将等曲运基等确选各分线动圆分定比点尖。角r位反例b占顶和，移转尺据点偏确曲后的距连l定，线从位圆接作反及动置e成位。转反件。一移向后尖 11
9
对应于各等分点的从动件的
位置。
10 9
3、对心滚子直动从动件盘形凸轮
滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆
半径rmin，角速度ω1和从动件的运动规律，设
根据工作要求选定推杆运动规律，正确绘制运动简图 是凸轮轮廓曲线设计的基础。
一、名词术语与基本概念
名词术语：如图3-5所示 。
基圆：以凸轮轮廓的最小向径rmin为半径所绘的圆。
rmin (r0)——基圆半径
推程：凸轮以角速度1推动 从动件以一定运动规律由最 低 位 置 A 到 达 最 高 位 置 B' 的 过程。
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’
以直角坐标中的横轴代表 凸轮转角δ1（t），纵轴代表
h
A
t
D δ’s rmin
o δt δs δh δ’s δ1
s2
B’
D δ’s
h
A rmin
o δt δs
回程运动角h :与回程对应的 凸轮转角h称为回程运动角。
δt
δh
ω1
δs 设计：潘存云 B
t δh δs’ δ1
近休止角s’ ：从动件在最近 位置停留不动时，凸轮的转角。
C
图3-5 盘形凸轮机构
12
10
顶等条曲在光分④线各滑③①②各、将等曲运基等确选各分线动圆分定比点尖。角r位反例b占顶和，移转尺据点偏确曲后的距连l定，线从位圆接作反及动置e成位。转反件。一移向后尖 11
9
对应于各等分点的从动件的
位置。
10 9
3、对心滚子直动从动件盘形凸轮
滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆
半径rmin，角速度ω1和从动件的运动规律，设
根据工作要求选定推杆运动规律，正确绘制运动简图 是凸轮轮廓曲线设计的基础。
一、名词术语与基本概念
名词术语：如图3-5所示 。
基圆：以凸轮轮廓的最小向径rmin为半径所绘的圆。
rmin (r0)——基圆半径
推程：凸轮以角速度1推动 从动件以一定运动规律由最 低 位 置 A 到 达 最 高 位 置 B' 的 过程。
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’
以直角坐标中的横轴代表 凸轮转角δ1（t），纵轴代表
h
A
t
D δ’s rmin
o δt δs δh δ’s δ1
凸轮机构完整ppt课件
精品
36
滚子从动件凸轮轮廓曲线的设计步骤：
（1）画出滚子中心的轨
迹（称为理论轮廓曲线）
（2）以理论轮廓上的点为
圆心，滚子半径rT为半径作 一系列的滚子圆，再画滚子
圆的内包络线，则为从动件
β′
凸轮的实际轮廓曲线。
理论轮廓曲线
注意：
n
rT r0
B C
n
实际轮廓曲线
β
（1）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；
44
（2）压力角的校核
凸轮对从动件的作用力F的方向与从动件上力作用点的速度方
向之间所夹的锐角a称为压力角。
F1Fcoas
F2Fsina
自锁：当α增大到一定程度后，以
至于导路的摩擦阻力大于有效分力 时，无论凸轮给予从动件多大的力， 从动件都不能运动。
精品
45
4.4.2 压力角的校核
推荐压力角数值 移动从动件[a]=30°
精品
0
0 0
∞
26
1.等速运动规律
从动件在起始和终止点速度有突变，使瞬时加 速度趋于无穷大，从而产生无限值惯性力，并 由此对凸轮产生冲击 —— 刚性冲击
因此只适用于低速、轻载的场合。
精品
27
s h
1.等加速-等减速运动规律
h/2
从动件在一个行程h中，前 半行程做等加速运动，后半 行程作等减速运动的运动规 律。
对心移动从动件
偏置移动从动件
精品
13
（一）凸轮机构的应用及分类
3）按从动件的运动形式分： 摆动从动件
精品
14
（一）凸轮机构的应用及分类
4）按凸轮高副的锁合方式分：力锁合
精品
15
凸轮机构及其设计PPT课件
间的函数关系。 刚性冲击——由于加速度发生突变，其值在理论上达到无穷大，导致从动件
产生非常大的惯性力。 柔性冲击——由于加速度发生有限值的突变，导致从动件产生有限值的惯性
力突变而产生有限的冲击。
压力角、许用压力角 ——从动件在高副接触点所受的法向力与从动件该 点的速度方向所夹锐角α 。压力角过大时，会使机 构的传力性能恶化。工程上规定其临界值为许用压 力角[α]。不同的机器的许用压力角要求不同，凸轮 机构设计时要求 α ≤ [α]。
2) 摆动从动件的压力角
如下图所示， ω1和ω2同向，P点是瞬心点，过 P作垂直于AB延长线得D。由ΔBDP得
tanα =BD/PD
（2）
由ΔADP得
BD =AD-AB= APcos(ψ0 +ψ)-l
P
PD= APsin(ψ0 +ψ)
n
由瞬心性质有 AP ω2 =OP ω1 = (AP-a) ω1
解得
s＝h[1-φ/Φ’ +sin(2πφ/Φ’)/2π] v＝hω[cos(2πφ/Φ’)-1]/Φ’ a＝-2πhω2 sin(2πφ/Φ’)/Φ’2
特点：无冲击，适于高速凸轮。
s
Φ v a
.
h φ
Φ’
φ
φ
21
改进型运动规律
单一基本运动规律不能满足工程要求时，
分别取一、二、五次项，就得到相应幂次的运动规律。
基本边界条件
凸轮转过推程运动角Φ ——从动件上升h 凸轮转过回程运动角Φ’——从动件下降h
将不同的边界条件代入以上方程组，可.求得待定系数Cபைடு நூலகம் 。
16
1） 一次多项式（等速运动）运动规律 边界条件
在推程起始点： φ =0， s=0 在推程终止点： φ =δ0 ，s=h 代入得：C0＝0， C1＝h/Φ
产生非常大的惯性力。 柔性冲击——由于加速度发生有限值的突变，导致从动件产生有限值的惯性
力突变而产生有限的冲击。
压力角、许用压力角 ——从动件在高副接触点所受的法向力与从动件该 点的速度方向所夹锐角α 。压力角过大时，会使机 构的传力性能恶化。工程上规定其临界值为许用压 力角[α]。不同的机器的许用压力角要求不同，凸轮 机构设计时要求 α ≤ [α]。
2) 摆动从动件的压力角
如下图所示， ω1和ω2同向，P点是瞬心点，过 P作垂直于AB延长线得D。由ΔBDP得
tanα =BD/PD
（2）
由ΔADP得
BD =AD-AB= APcos(ψ0 +ψ)-l
P
PD= APsin(ψ0 +ψ)
n
由瞬心性质有 AP ω2 =OP ω1 = (AP-a) ω1
解得
s＝h[1-φ/Φ’ +sin(2πφ/Φ’)/2π] v＝hω[cos(2πφ/Φ’)-1]/Φ’ a＝-2πhω2 sin(2πφ/Φ’)/Φ’2
特点：无冲击，适于高速凸轮。
s
Φ v a
.
h φ
Φ’
φ
φ
21
改进型运动规律
单一基本运动规律不能满足工程要求时，
分别取一、二、五次项，就得到相应幂次的运动规律。
基本边界条件
凸轮转过推程运动角Φ ——从动件上升h 凸轮转过回程运动角Φ’——从动件下降h
将不同的边界条件代入以上方程组，可.求得待定系数Cபைடு நூலகம் 。
16
1） 一次多项式（等速运动）运动规律 边界条件
在推程起始点： φ =0， s=0 在推程终止点： φ =δ0 ，s=h 代入得：C0＝0， C1＝h/Φ
第三章 凸轮机构
3－1 凸轮机构的应用和类型
在机械装置中，尤其是在自动控制机械中，为实现某些特殊 或复杂的运动规律，广泛地应用着各种凸轮机构
二、凸轮机构应用
内燃机凸轮机构 凸轮以等角速度回 转，它的轮廓驱使从 动件（阀杆）按预期 的运动规律打开或关 闭阀门。
3-1 凸轮机构的应用和类型
二、凸轮机构应用
所示为绕线机中用 于排线的凸轮机构， 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， 驱使从动件2往复 摆动，从而使线均 匀地缠绕地绕线轴 上
凸轮1随放音键 上下移动。放音 时，凸轮1处于 图示最低位置， 在弹簧的作用下， 安装于带轮轴上 2 的摩擦轮4紧靠 1 1 卷带轮5，从而 放音键 将磁带卷紧。 放音键
卷带轮 5
3 3 4 4
皮带轮 皮带轮
摩擦 轮
录音机卷带机构
二、凸轮机构应用
当带有凹槽的 凸轮1转动时， 通过槽中的滚 子，驱使从动 件2作往复移动。 凸轮1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。
v o a
δ +∞ δ -∞
o
§3—3
凸轮机构压力角
一、压力角与作用力的关系
二、压力角与凸轮机构尺寸的关系
一、压力角与作用力的关系
压力角: 从动件上的驱动力与 该力作用点绝对速度之间 所夹的锐角。 凸轮机构的压力角：
1
n
F
3
α
v
2 B
S2 n
e
O C
P
接触点法线与从 动件上作用点速度方 向所夹的锐角。
两滚子中心间的距 离始终保持不变。
缺点：
从动件运动规律的选择受到一定的限制
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