机械设计基础-凸轮

5?? 6?? 4??
3??
5? 6? 4?
3?
h
2?
动规律，从动件在推程或回程按
2??
1?
δ
此规律运动。 运动线图
s
?
h?
2
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cos??? ?
π
?t
?
????? ??
1?? o 1 2 3 4 5 6
t
δt
v
动力特性 加速度在运动的起
始和终止位置有突变。
o
δ
t
存在柔性冲击 (F=ma)
适用场合 中速中载。当从
o
运动线图
v
从动件位移方程
S2
?
1 2
at 2
抛物线
o
动力特性 加速度在运动的起始、
中间和终止位置有突变。
a
存在柔性冲击 (F=ma)
o
适用场合 中速轻载。
6? 5? 4?
3? 2? 1?
1δt/22
34 5
δt
a0
h/2
h
h/2
δ
6
t
δ
t
δ
t
从动件的常用运动规律
（三）简谐运动规律
s
定义 当质点在圆周上作匀 速运动时，其在该圆直径上的投 影所构成的运动规律称为简谐运
一、凸轮与从动件的运动关系
基圆rb：最小向径为半径所作的圆 推程、推程角δt：向径逐渐增大 行程h ：从动件的最大位移
远休止、远休止角δs：最大向径不变
回程、回程角δ h ：向径逐渐减小
近休止、近休止角? s?：最小向径不变
动画
二 、从动件的常用运动规律
从动件的运动规律，指从动件的位移 s、速度 v、加速度 a
φ6
φ7
φ8
30?
φ9 15?
δ
1 o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
δt
δh
? s?
比例尺 μφ=1°/mm μδ =0.3°/mm
δt=180 °
δh=120 °
2?
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1?
δ
1?? o 1 2 3 4 5 6
t
δt
v
δ
Leabharlann Baidu
o
t
a
δ
o
t
第三节 凸轮的轮廓线设计
设计问题 按给定的从动件运动规律设计凸轮轮廓曲线。 设计方法 图解法：直观，简单；但误差大，效率低，适用于不重要 的凸轮。 解析法：精确，高效，可直接用于数控加工编程，适用于 高速和高精度凸轮。
一、设计的基本原理
◆应用：各种机械，尤其是自动机械，主要是传递运动。
凸轮机构的组成、应用和分类
一、凸轮机构的分类 1）按照凸轮形状分类: 盘形、移动、圆柱
2）按照从动件形状分类: 尖顶、平底、滚子
3）按照从动件运动方式分类: 直动、摆动 4）按凸轮与从动件维持高副接触的方法分类:
力封闭型（重力、弹力） 形封闭型
第二节 从动件的常用运动规律
第四章 凸轮机构
第一节 凸轮机构的组成、应用和分类 第二节 从动件的常用运动规律 第三节 凸轮的轮廓线设计 第四节 凸轮设计中的几个问题
第一节 凸轮机构的组成、应用和分类
一、凸轮机构的组成及应用
机架 从动件
凸轮
内燃机配气机构
自动机床进给机构
◆组成：由凸轮、从动件和机架组成三构件高副机构。
◆特点：可使从动件实现各种复杂的运动规律，结构简单 紧凑，易于设计；但因含点、线接触的高副，易磨损。
等速上升 h
180 ? ? 210 ? 远休止
2．等份s-? 图
3．作基圆
4． 沿-? 等份基圆
5．量取相应位移
6．作轮廓线
210 ? ? 300 ? 等速下降 300 ? ? 360 ? 近休止
s
h
h
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
?
1800 2100 3000 3600
11 0
摆动从动件盘形凸轮机构
例 图示尖顶摆动从动件盘形 凸轮机构。已知凸轮基圆半径 rb＝ 30mm，凸轮轴心与从动件转轴之间 的中心距 lOA=75mm，从动件长度为 LAB=60mm，凸轮以等角速度 ω逆时 针转动，从动件的运动规律如下表。 试绘制该凸轮的轮廓曲线。
凸轮转角δ 从动件摆角φ
0 °~ 180 ° 简谐上摆30°
1．按尖顶从动件
B10
A0
A10 B9
ω1
A9
B8
作理论轮廓线一系列点
B0 A1 B1 A2
A0，A1，A2，.... 2．过各点作出平底
B2
A0B0，A1B1，A2B2......
A3 B3
3．作这些平底的包 络线。
A8
A4
B4
B7 A7
B6 A6
B5 A5
凸轮的轮廓线设计
三、摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线设计
随时间 t 或凸轮转角?的变化规律。通常用运动方程或运动线图
来描述。
常用运动规律有等速运动规律、等加速等减速运动规律和 简谐运动规律。
从动件的常用运动规律
（一）等速运动规律
s h
定义 从动件在推程或回程作
等速运动。
运动线图
O
v 动力特性
启动瞬间: 速度由0→v0，a 由0→∞
v0
终止瞬间: 速度由v0→0，a 由0→－∞
反转法 根据相对运动原理，
若给整个凸轮机构附加一个 -ω运动，
机构的相对运动不变。此时，凸轮 相对静止，从动件则在反转的同时 相对凸轮作往复移动。
凸轮的轮廓线设计
二、移动从动件盘形凸轮轮廓设计 解:1．作位移曲线
（一）尖顶对心移动从动件
已知：rb 、h、ω1、从动件运动规律
凸轮转角
从动件运动
0 ? 180 ?
a
动件作无停歇的升--降--升连续运
δ
动时，加速度曲线变成连续曲线，
o
t
可用于高速场合。
从动件的常用运动规律
可采用摆线运动规律来避 免产生柔性冲击。摆线运动规律 也称正弦加速度运动规律，其运 动示意图如右图。速度、加速度 在运动过程中都没有发生突变。
s
5?? 6??
5? 6?
4??
4?
3??
3?
h
180 °~ 300 ° 300 °~ 360 °
等加速、等减速 返回始点
停止摆动
凸轮的轮廓线设计
解 1．绘制从动件角位移线图，φ—δ。
凸轮转角δ 0°~ 180 ° 180°~ 300 ° 300°~ 360°
从动件摆角φ
简谐上摆30°
等加速、等减速 返回始点
停止摆动
φ
56 4 3
2
φ5 φ4 φ3 φ2 φ1
O
a
存在刚性冲击 (F=ma)
∞
适用场合 一般在启动与终止段用
其它运动规律进行过渡，以减小冲击。 O 可适于低速、轻载、从动件质量不大，
有匀速要求的场合。
? ?t
? ?t
? ?t
－∞
从动件的常用运动规律
（二）等加速等减速运动规律 s
定义 从动件在推程或回程的
前半行程作等加速运动，后半行程
作等减速运动。
10
1
ω1
9
2
8
3
7
6
4 5
凸轮的轮廓线设计
（二）滚子对心移动从动件 1．按尖顶从动件作凸轮轮廓线η0（理论轮廓）； ２．以η0各点为圆心，滚子半径为半径作若干个滚子圆； ３．作这些滚子圆的包络线η（实际轮廓）。
n
理论廓线η0
n
实际廓线η
η0和η为法向等距的曲线
凸轮的轮廓线设计
（三） 平底对心移动从动件