《凸轮机构》PPT课件

5.2 常用的从动件运动规律
一、凸轮机构的基本参数
图示为一对心直动尖顶从 动件盘形凸轮机构。 基本概念： 基 圆：以凸轮回转中心O1 为圆心，以凸轮轮廓的最小向 径r0为半径所作的圆称为基圆， 基圆半径用r0表示。
5.2 常用的从动件运动规律
推程：尖顶与凸轮轮廓上的A点（基圆与轮廓AB的连接点） 相接触，该点为从动件上升的起点。当凸轮以等角速度ω 沿逆时针方向回转φ角时，从动件被凸轮轮廓推动，以一 定的运动规律由离O1点最近位置A上升到最远位置B’点， 此过程称为推程。
5.2 常用的从动件运动规律
5.2.1 平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数
图为对心尖顶从动 件盘形凸轮机构，凸轮 回转时，从动件重复 升—停—降—停的运动 循环。
从动件的位移s与 凸轮转角a的关系可以 用从动件的位移线图来 表示，如右图所示。
5.2 常用的从动件运动规律
从动件的运动规律是指从动件的位移s、速度v和加速度 a的变化规律。
从动件的位移、速度和加速度的变化规律， 全面地反映了从动件的运动特性及其变化的规 律性，称为从动件的运动规律。
凸轮的轮廓形状决定了从动件的运动规律。 反之，从动杆不同的运动规律，要求凸轮具有 不同形状的轮廓曲线。
所以在设计凸轮时，重要的问题之一，就 是根据工作要求和条件选择从动件的运动规律。 下面简单地讨论一下从动杆常用的运动规律及 其选择。
凸轮机构是高副机构，易于磨 损，因此只适用于传递动力不大的 场合。
凸轮结构的优点是：
• 只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线， 就可以使从动件得到各种预期的运动规 律； • 结构简单、紧凑，运动可靠。
凸轮结构的缺点是：
• 由于凸轮轮廓与从动件之间为点接触 或线接触，故压强较大，容易磨损，而 且凸轮轮廓曲线的加工比较困难。
5.1 概述 5.1.1 凸轮机构的应用
示例一 内燃机配气机构
5.1 概述
示例二 靠模车削机构
5.1 概述
示例三 分度转位机构
5.1 概述 5.1.2 凸轮机构的分类
按照凸轮的形状不同可把凸轮分为以下几种：
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
曲面凸轮
按照凸轮的锁合方式可把凸轮分为以下几种：
力锁合
形锁合
按照从动件的结构型式分： ⒈尖顶从动件 ⒉滚子从动件 ⒊平底从动件
从动件的运动规律取决于凸轮轮廓的曲线形状。
尖顶对心移动从动件盘形凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律 5.2.2 常用的从动件运动规律
㈠ 等速运动规律
s h 0
v h 0
a0
等速运动规律
㈠ 等速运动规律 运动特性：由于速度为一常数，所以从动件的速度线图为一
平行于横轴的直线，惯性力等于零。但在运动开始，由于速 度突变，此时理论上的加速度值为+∞和-∞（由于材料的弹 性等因素的存在，实际上并不能达到无穷大）。由牛顿第二 定律可知：从动件所受惯性力F=ma（其中m为从动件的质 量）。理论上无穷大的惯性力F致使凸轮受到很大的冲击， 即刚性冲击(俗称硬冲），故等速运动只适用于小功率、低 速及从动件质量不大的场合。
故一般只适用于中速、中载场合。
㈣ 正弦加速运动规律
s

h
0
㈡ 等加速-等减速运动规律
s

2h

2 0

2
v

4h

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 0

a

4h

2 0
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( 0
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2 0
(
0


)
a


4h

2 0

2
等加速运动方程 等减速运动方程
㈡ 等加速-等减速运动规律
运动特性：当采用等加速等减速运动 规律时，在起点、中点和终点时，加速 度有突变，因而推杆的惯性力也将有突 变，不过这一突变为有限值，所以，凸 轮机构中由此而引起的冲击称为柔性冲 击。 适用场合：中速、轻载的凸轮机构。
第5章 凸轮机构
§5.1 概述 §5.2 常用从动件的运动规律 §5.3 盘形凸轮轮廓的设计方法与加工方法 §5.4 凸轮机构基本尺寸的确定
5.1 概述
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽 的构件，他通过与从动件的高副接触， 在运动时可以使从动件获得连续或不 连续的任意预期运动。
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三 部分组成。
㈠ 等速运动规律
注:等速运动规律是一种基本的运动规律。在实际应用中，
为了避免等速运动规律在推程的起点和终点的刚性冲击，通 常可用具有过渡曲线的改进型的等速运动规律，如图所示， 对位移曲线进行修改。运动规律经过这样的改进后，在BC段 内，速度均匀不变，在AB、CD段内，速度是个渐变过程，但 在A、B、C、D点的加速度是个有限数值，所以冲击要小得多。
5.2 常用的从动件运动规律
回程运动角： 凸轮再继续回转φ’角，从动件在弹力或 重力作用下，以一定运动规律从最远位置回到起点，这 段行程称为回程，对应的凸轮转角φ’称为回程运动角。
近休止角：当凸轮继续回转φs’时，从动件在最低位置 停留不动。此时凸轮转过的角度φs’ 称为近休止角。
凸轮连续回转时，从动件 重复上述过程。
5.1 概述 5.1.3 凸轮和滚子的材料
凸轮的主要失效形式为磨损和疲劳点蚀。 对凸轮和滚子的材料要求：
工作表面硬度高 耐磨 有足够的表面接触强度 凸轮芯部有较强的韧性
常用的凸轮材料： 40Cr、 20Cr、 40CrMnTi 常用的滚子材料： 20Cr或者滚动轴承
5.2 常用的从动件运动规律 5.2.1 平面凸轮机构的基本尺寸和运动规律
5.2 常用的从动件运动规律
推程运动角：从动件被凸轮推动，以一定运动规律，从最 近位置到达最远位置，从动件在这过程中经过的距离h称为 升程，对应的凸轮转角φ称为推程运动角。 远休止角：当凸轮继续回转φs时，以O1为中心的圆弧BC与 尖顶相作用，从动件在最远位置B’点停留不动。此时凸轮 转过的这个角度φS，称为远休止角。
㈢ 余弦加速运动规律
s

h 2
1

cos
0


v


h 2 0
sin
0


a

h 2 2
2
2 0

cos
0

㈢ 余弦加速运动规律
运动特性及应用：按这种运动规律运 动的整个过程，速度和加速度都是连 续的，但在始、末两点加速度有有限 突变，故也有柔性冲击。