汽车凸轮机构方案

• 基圆，基圆半径r0
s
• 推程，推程运动角 t
A’
h
A

s’
D
t s
h
0
t

B
t
s
h
s’
推程
远休止
回程
近休止
• 回程，回程运动角 h C • 休止，休止角 s、 s’
• 行程（升程），h
• 位移线图：从动件的位移s、速度v、加速度a
等随时间t或凸轮转角d变化的关系图。
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
回程时，通常受力较小一般无自锁出现的可能性， 因此，许用压力角可取得大些，通常取[] =70º～80º
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
4.4 凸轮机构基本尺寸的确定
4.4.2 基圆半径的确定 工程上为了获得紧凑的机构常选取尽可能小的基圆
半径，但必须要保证 max≤[ ]
通常在设计凸轮时，先根据结构条件初定基圆半径， 当凸轮与轴制成一体时，略大于轴的半径；当单独制
（2）移动凸轮
1、按凸轮的形 状分类
（3）圆柱凸轮
（4）曲面凸轮
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
二、凸轮机构的分类
2、按从动 件的结构形
式分类
（1）尖顶从动件 （3）滚子从动件 （3）平底从动件
（4）球面底从动件
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
3、按从动件的 运动形式分 对心直动从动件
直动从动件 偏置直动从动件
t/2
t/2
t

速度方程
v 4h

2 t
v

4h(t

2 t

)
v
加速度方程
a

4h2 t2
a


4h t2
2
0

• 运动线图
a
• 冲击特性：起、中、末点柔性冲击
• 适用场合：中速轻载
0

《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
3、余弦加速度运动规律（简谐运 s
动规律）
• 推程（0≤≤ t）
• 一般凸轮机构的命名原则
–布置形式＋运动形式＋推杆形状＋ 凸轮形状
对心直动尖顶推 杆盘形凸轮机构
偏置直动滚子推 杆盘形凸轮机构
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
摆动平底推杆 盘形凸轮机构
4.2 从动件的运动规律
• 从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速
度等随时间t或凸轮转角d变化的规律。
2、结构：三个构件（机架、 凸轮、从动件）。
3、作用：将连续回转 =>
从动件直线移动或摆动。
4、特点 • 优点：实现各种复杂的运动要求、
结构简单、紧凑、设计方便 • 缺点：点、线接触，易磨损，不
适合高速、重载
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
4.1 凸轮机构的类型及应用
二、凸轮机构的分类
（1）盘形凸轮

a
• 运动线图 • 冲击特性：无冲击 • 适用场合：高速轻载
456
h
t
78
t

t

《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
4.4 凸轮机构基本尺寸的确定
4.4.1 凸轮机构的压力角及其许用值 压力角是从动件在接触点所受的力的方向与该点速度 方向的夹角(锐角)。
推程时，移动从动件，[] =30º～38º； 摆动从动件， [] =45º～50º
1、等速运动规律
s
位移
h
• 推程（0≤≤ t）
• • •
位移方程： s 速度方程： v
加速度方程：a


h h 0
/ /
t t
0
t
v
速度
t’

• 回程（0≤≤ t’）
• 位移方程： s h1 /t
0

• 速度方程： v h / t'
a
• 加速度方程：a 0
• 运动方程：
s h [1 cos( )]
2
t
v h sin( )
2t
t
5 4
h
3
2
1
1 2 3 4 56 δ
δt
v


2h2 2 t 2
cos(
t
)
a
δ
• 运动线图
• 冲击特性：始、末点有软性冲击
• 适用场合：中低速、中轻载
δ
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
任务四：凸轮机构
例题导读：
1.下图所示的冲压机的送料机构都运用了哪些结构？ 2.分析内燃机的配气机构，并举例生活凸轮机构还应用与哪些机 器？
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
教学要求、重点与难点
一、教学要求 了解凸轮机构的应用和分类，从动件常用运动规
律 ；掌握按已知运动规律绘制凸轮轮廓 ；了解压力 角概念；了解基圆半径对压力角的影响。 二、教学重点与难点
造凸轮，然后装配到轴上时， ro=（1.6～2） r
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
4.4.3 滚子半径的确定
rT 0.8min

' m in

(3
~
5)mm
m in
rT
' m in
m in
' m in

m in

rT
min rT
min rT
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
4、正弦加速度运动规律（摆
线运动规律）
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s
• 推程（0≤≤ t）
• 运动方程：
s


h


t

1 2
sin

2 t

v

h t
1
cos

2 t

h 2
A0 123
v
a

2 h2 t2
sin

2 t
min rT
任务实施
1.下图所示的冲压机的送料机构都运用了哪些结构？
冲压机的送料机构运 用了带传动、齿轮传动、 曲柄摇杆机构、凸轮机 构、曲柄滑块机构。
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
任务实施
2、分析内燃机的配气机构，并举例生活凸轮机构还 应用于哪些机器？
主要组成：
1、主运动部分——曲柄滑块机构 功能：往复直线 转动 2、配气部分——凸轮机构 功能：凸轮的转动 推杆往复直线 3、转速变换部分——齿轮机构 功能：运动变换（曲轴2转-凸轮轴1转）
加速度
+
• 运动线图
+ 0
• 冲击特性：始点、末点刚性冲击
• 适用场合：低速轻载
-
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
2、等加速等减速运动规律
s
h/2 h/2 h
• 推程
加速段
减速段
运动方程
(0≤≤t/2) (t/2≤≤t)
0
位移方程
s 2h 2 t2
s h 2h(t )2 t2
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
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摆动从动件
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
4、按锁和方式 （1）力锁和凸轮机构（重力、弹簧力）
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
（2）几何锁合凸轮机构 1）沟槽凸轮机构
2）等宽凸轮机构
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
3）等径凸轮机构 4）主回凸轮机构
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
重点：从动件常用的运动规律；盘形凸轮轮廓曲 线的设计。
难点：盘形凸轮轮廓曲线的设计；压力角概念， 基圆半径对压力角的影响。
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
4.1 凸轮机构的类型及应用
1、凸轮机构的应用
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构
内燃机配气机构
冲压机的送料机构
靠模车削机构
3
2 1
《机械设计基础》第3章 平面连杆机构