第三章 凸轮机构

第三章凸轮机构

&3-1凸轮机构的应用和类型

凸轮机构的分类：

1.按凸轮的形状分

（1）盘形凸轮（最基本的形式）

（2）移动凸轮

（3）圆柱凸轮

2.按从动件的形式分

（1）尖顶从动件

（2）滚子从动件

（3）平底从动件

凸轮机构的优点就是只需要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。

它的缺点是凸轮轮廓与从动件之间为点接触会线接触，易磨损，所以通常多用于传力不大的控制机构。

&3-2从动件的运动规律

⎤

⎥

⎦

1.等速运动

适用场合：低速轻载，从动件质量较小，运动起始和终止位置速度有突变，会产生刚性冲击。

2.简谐运动

适用场合：中、低速凸轮机构。

3.正弦加速度运动

适用场合：中速、高速轻载。

&3-3凸轮机构的压力角

压力角：作用在从动件上的驱动力与该点作用点绝对速度之间所夹的锐角称为压力角。

一、压力角与作用力的关系

当不计凸轮与从动件之间的摩擦时，凸轮给予从动件的力F 是沿发现方向的，从简运动方向与力F 之间的锐角α即为压力角。

力F 可分解为沿从动件运动方向的有用分力F '和使从动件紧压导路的有害分力F ''，且

αtan '''F F =

当驱动从动件的有用分力F '一定时，压力角α越大，则有害分力F ''越大，机构的效率越低。

自锁：当α增大到一定程度，以致F ''在导路中所引起的摩擦阻力大于有用分力F '时，无论凸轮机构加给从动件的作用力多大，从动件都不能运动。

对于直动从动件凸轮机构，建议取许用压力角[α]=30° 对于摆动从动件凸轮机构，建议取许用压力角[α]=45°

二、压力角与凸轮机构尺寸的关系

直动从动件盘形凸轮机构的压力角计算公式为

2

20tan e r s e d ds -+=

ϕα

S 为对应凸轮转角ϕ的从动件位移。

在其他条件不变的情况下，基圆半径0r 越小，压力角α越大。 基圆半径过小，压力角就会超过许用值。

实际设计中应在保证凸轮轮廓的最大压力角不超过许用值的前提下，选取尽可能小的基圆半径，以缩小凸轮尺寸。

e 为从动件导路偏离凸轮回转中心的距离，称为偏距。 当导路和瞬心P 在凸轮轴心O 的同侧时，式中去“-”号，可使推程压力角减小；

当导路和瞬心P 在凸轮轴心O 的异侧时，式中去“+”号，可使推程压力角增加。

为了减小推程压力角，应将从动件导路向推程相对速度瞬心的同侧偏置。但须注意，用导路偏置法虽可使推程压力角减小，但同时却使回城压力角增大，所以偏距e 不宜过大。

（2

20

-arctan

e

r s e d ds

-+±=ϕα在[]αα⊆max ）