凸轮机构PPT课件
合集下载
机械原理凸轮机构 ppt课件
a dv / dt 2C2
★注意：
为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程h 中的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，且加 速度和减速度的绝对值相等。
推杆的等加速等减速运动规律
ppt课件
19
2. 等加速等减速运动规律
★推程运动方程
推程等加速段边界条件：
运动方程式一般表达式：
机架
ppt课件
凸轮 推杆
4
二、特点
优点： 可以使从动件准确实现各种预期的复杂的运动规律 易于实现多个运动的相互协调配合。 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 凸轮机构的适用场合 广泛用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置
和装配生产线。
弹簧力封闭
重力封闭
ppt课件
11
形封闭型凸轮机构
凹槽凸轮机构
等宽凸轮机构
ppt课件
12
形封闭型凸轮机构
等径凸轮机构
共轭凸轮机构
ppt课件
13
9-2 推杆的运动规律
一、基本术语 凸轮概念
★基圆：以凸轮最小半径 r0所作的圆，r0称为凸轮 的基圆半径。
★推程、推程运动角：d0
★远休、远休止角：d 01 ★回程、回程运动角：d 0 ★近休、近休止角：d 02
生无穷大惯性力，引起刚性冲击。 ppt课件
推程运动线图
17
1. 一次多项式运动规律——等速运动
★回程运动方程
一次多项式一般表达式：
s v
C0 ds
C1d
/
dt
C1
边界条件
a
《机械设计凸轮机构》ppt课件
3. min<rT时， '<0，实 践轮廓发生相交，无法实 现该运动规律。
为了使凸轮轮廓既不 变尖，又不相交，滚子半径 必需小于实际轮廓外凸部分 的最小曲率半径 min。
4、平底直动从动件盘形凸轮
〔1〕取平底与导路的交点A0为参 考点。
〔2〕把A0看作尖底，运用上述 方法找到A1、A2…
〔3〕过A1、A2…点作出一系 列平底，得到不断线族。 作出直线族的包络线，便得到 凸轮实践轮廓曲线。
2、以rmin为半径作基圆，基圆 与导路的交点A0，就是从动件尖 顶的起始位置
3、在基圆中，根据从动件运 动规律作出对应升程角δt 、 回程角δh、远休止角δs 和近 休止角δs'
4、根据从动件各对应角的等分 数等分基圆的角度，衔接基圆圆 心与等分点A1'、 A2'……并延伸 O A1'、 OA2'、……
O
B'
h
A δs' D
δt δs δh w
BC
偏置尖顶直动从动件盘形凸轮
二、从动件常用运动规律 1、匀速运动规律〔推程段〕
s2
h
δ1
O
δ1
t
v 2
O
a2
∞
O
v0 δ1 t
δ1
t
-∞
刚性冲击：
由于加速度发生无穷大 突度而引起的冲击称为 刚性冲击。
2、等加速等减速运动规律
a0 h
0
s
1
4
9
4 1 O1 2 3 4 5 j
本章要求
§3-1 凸轮机构的运用和分类 一、凸轮机构的运用 二、凸轮机构的分类
一、凸轮机构的运用
1、凸轮机构组成： 凸轮是一个具有曲 线轮廓的构件。含 有凸轮的机构称为 凸轮机构。它由凸 轮、从动件和机架 组成。
为了使凸轮轮廓既不 变尖，又不相交，滚子半径 必需小于实际轮廓外凸部分 的最小曲率半径 min。
4、平底直动从动件盘形凸轮
〔1〕取平底与导路的交点A0为参 考点。
〔2〕把A0看作尖底，运用上述 方法找到A1、A2…
〔3〕过A1、A2…点作出一系 列平底，得到不断线族。 作出直线族的包络线，便得到 凸轮实践轮廓曲线。
2、以rmin为半径作基圆，基圆 与导路的交点A0，就是从动件尖 顶的起始位置
3、在基圆中，根据从动件运 动规律作出对应升程角δt 、 回程角δh、远休止角δs 和近 休止角δs'
4、根据从动件各对应角的等分 数等分基圆的角度，衔接基圆圆 心与等分点A1'、 A2'……并延伸 O A1'、 OA2'、……
O
B'
h
A δs' D
δt δs δh w
BC
偏置尖顶直动从动件盘形凸轮
二、从动件常用运动规律 1、匀速运动规律〔推程段〕
s2
h
δ1
O
δ1
t
v 2
O
a2
∞
O
v0 δ1 t
δ1
t
-∞
刚性冲击：
由于加速度发生无穷大 突度而引起的冲击称为 刚性冲击。
2、等加速等减速运动规律
a0 h
0
s
1
4
9
4 1 O1 2 3 4 5 j
本章要求
§3-1 凸轮机构的运用和分类 一、凸轮机构的运用 二、凸轮机构的分类
一、凸轮机构的运用
1、凸轮机构组成： 凸轮是一个具有曲 线轮廓的构件。含 有凸轮的机构称为 凸轮机构。它由凸 轮、从动件和机架 组成。
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
凸轮机构解说PPT课件
1.滚子半径的选择 2.凸轮机构的压力角 3.凸轮基圆半径的确定
精选ppt课件最新
32
4.5.1 凸轮机构的压力角
压力角：不计摩擦时，凸轮对 从动件的作用力（法向力）与从 动件上受力点速度方向所夹的锐 角。
将从动件所受力F分解为两个 力：
F2 F cos
F1
F
sin
精选ppt课件最新
33
§ 凸轮机构设计中的几个问题
αmax≤［α］(许用压力角)。 凸轮机构的许用压力角［α］可取如下数值:
推程时，移动从动件 ［α］=30°～40°,
摆动从动件 ［α］=45°～50°；
回程时，通常取 ［α］=70°～80°。
精选ppt课件最新
35
4.5.2 凸轮基圆半径的确定
基圆半径愈小，压力角愈大；反之，压力角则愈小。 因此，在选取基圆半径时应注意：
凸轮机构的从动件的常用运动规律及凸轮轮 廓曲线的设计。
精选ppt课件最新
2
4.1 概述
4.1.1 凸轮机构的应用
1. 组成
凸轮机构由凸轮1、从动件2、机 架3三个基本构件组成，是一种高 副机构。其中凸轮是一个具有曲线 轮廓或凹槽的构件，通常作连续等 速转动，从动件则在凸轮轮廓的控 制下按预定的运动规律作往复移动 或摆动。
有等速运动规律、等加速-等减速运动规律、余弦加速度 运动规律、正弦加速度运动规律等。
精选ppt课件最新
14
1.等速运动规律：
从动件在推 程或回程过程 中的运动速度 为常数的运动 规律。
s
v
h 0
h 0
a 0
从动件在推程始末两处，速度
有突变，瞬时加速度理论上为无
穷大，因而产生理论上无穷大的
精选ppt课件最新
32
4.5.1 凸轮机构的压力角
压力角：不计摩擦时，凸轮对 从动件的作用力（法向力）与从 动件上受力点速度方向所夹的锐 角。
将从动件所受力F分解为两个 力：
F2 F cos
F1
F
sin
精选ppt课件最新
33
§ 凸轮机构设计中的几个问题
αmax≤［α］(许用压力角)。 凸轮机构的许用压力角［α］可取如下数值:
推程时，移动从动件 ［α］=30°～40°,
摆动从动件 ［α］=45°～50°；
回程时，通常取 ［α］=70°～80°。
精选ppt课件最新
35
4.5.2 凸轮基圆半径的确定
基圆半径愈小，压力角愈大；反之，压力角则愈小。 因此，在选取基圆半径时应注意：
凸轮机构的从动件的常用运动规律及凸轮轮 廓曲线的设计。
精选ppt课件最新
2
4.1 概述
4.1.1 凸轮机构的应用
1. 组成
凸轮机构由凸轮1、从动件2、机 架3三个基本构件组成，是一种高 副机构。其中凸轮是一个具有曲线 轮廓或凹槽的构件，通常作连续等 速转动，从动件则在凸轮轮廓的控 制下按预定的运动规律作往复移动 或摆动。
有等速运动规律、等加速-等减速运动规律、余弦加速度 运动规律、正弦加速度运动规律等。
精选ppt课件最新
14
1.等速运动规律：
从动件在推 程或回程过程 中的运动速度 为常数的运动 规律。
s
v
h 0
h 0
a 0
从动件在推程始末两处，速度
有突变，瞬时加速度理论上为无
穷大，因而产生理论上无穷大的
《凸轮机构》课件
凸轮机构的检测与测量技术
常用检测方法
• 摄像测量 • 激光测量 • 经验法
测量技术的应用
• 凸轮运动参数测量 • 凸轮副尺寸测量 • 凸轮轴和轨迹测量
实验室检测和在 线监测
探索常见的凸轮机构检测 方法，以及在线监测在工 业生产中的应用。
凸轮机构的损坏和未来发展
凸轮机构的损坏模式分析 凸轮机构在自动化生产中的应用 凸轮机构的未来发展趋势
3
热处理和凸轮机构
介绍凸轮机构热处理的重要性以及常用的热处理方法。
凸轮机构的分析和优化
1 凸轮机构的转动力学分析
通过转动力学分析，研究凸轮机构的转动行为和相关参数。
2 凸轮机构的运动优化
了解如何通过设计和优化凸轮机构来提高其性能和工作效率。
3 凸轮机构的失效分析
探讨凸轮机构中可能出现的失效模式和如何进行失效分析。
解析工程师是如何优化凸轮机构以满足特定需 求和性能要求的。
凸轮机构的未来发展
展望凸轮机构在自动化生产和科技进步推动下 的前景和趋势。
凸轮机构的设计和分析
凸轮机构设计原则
探索凸轮机构设计的基本原则和步骤，以 确保其功能和性能的最佳表现。
凸轮运动曲线及特点
研究常见凸轮运动曲线的特点，如简谐曲 线、抛物线曲线和椭圆曲线。
凸轮机构的运动学分析
通过运动学分析，了解凸轮机构的运动特 性和关键参数。
举例：汽车凸轮轴设计
以汽车领域为例，深入分析和解释凸轮轴 在发动机中的设计和优化。
凸轮机构的制造和材料选择
1
凸轮机构的制造方法
介绍凸轮机构常见的制造方法，如车削、磨削和电火花加工。
2
凸轮机构中的材料选择
探讨在设计凸轮机构时，如何选择适当的材料以满足强度和耐磨性要求。
凸轮机构ppt课件
容易磨损，为延长使用寿命，传递动力不 宜过大。 • (5)凸轮轮廓曲线不易加工。
凸轮机构的类型
按凸轮形式分
• 凸轮机构按凸轮的形状与从动件形式可分为不同类型。
• 1．按凸轮形状分
• （1）盘形凸轮 凸轮的基本形式，应用最广。但从动件的行程不能 太大，否则凸轮变化过大，对凸轮机构的工作不利，所以一般应用于 行程较短的场合。
• （2）移动凸轮（板状凸轮） 可视为回转中心趋向于无穷远的盘形 凸轮，它相对于机架作直线往复移动。图1中用以车制手柄的靠模就 是采用移动凸轮
• 机构。移动凸轮机构在靠模仿形机械中应用较广。上述两种凸轮组成 机构时，凸轮与从动件的相对运动是平面运动，因此，上述两种凸轮 机构称为平面凸轮机构，其凸轮称为平面凸轮。
• （3）圆柱凸轮 在圆柱面上开有曲线凹槽，或在圆柱端面上制出 曲线轮廓，可使从动件得到较大的行程。属于空间凸轮机构（图2)。
凸轮机构的类型 (按照凸轮形式分)
图2
图3
凸轮结构
凸轮结构
凸轮结构
滚子结构
滚子结构
滚子结构
凸轮和从动件接触端的材质
构ppt课件
Uintage style
Cute
Add your text here and write down your opninon thank you add your text here
凸轮机构的特点
• 凸轮机构的应用特点有： • (1)便于准确地实现给定的运动规律。 • （2）结构简单紧凑，易于设计； • (3)凸轮机构可以高速起动，动作准确可靠。 • (4)凸轮与从动件为高副接触，不便润滑，
凸轮机构的类型
按凸轮形式分
• 凸轮机构按凸轮的形状与从动件形式可分为不同类型。
• 1．按凸轮形状分
• （1）盘形凸轮 凸轮的基本形式，应用最广。但从动件的行程不能 太大，否则凸轮变化过大，对凸轮机构的工作不利，所以一般应用于 行程较短的场合。
• （2）移动凸轮（板状凸轮） 可视为回转中心趋向于无穷远的盘形 凸轮，它相对于机架作直线往复移动。图1中用以车制手柄的靠模就 是采用移动凸轮
• 机构。移动凸轮机构在靠模仿形机械中应用较广。上述两种凸轮组成 机构时，凸轮与从动件的相对运动是平面运动，因此，上述两种凸轮 机构称为平面凸轮机构，其凸轮称为平面凸轮。
• （3）圆柱凸轮 在圆柱面上开有曲线凹槽，或在圆柱端面上制出 曲线轮廓，可使从动件得到较大的行程。属于空间凸轮机构（图2)。
凸轮机构的类型 (按照凸轮形式分)
图2
图3
凸轮结构
凸轮结构
凸轮结构
滚子结构
滚子结构
滚子结构
凸轮和从动件接触端的材质
构ppt课件
Uintage style
Cute
Add your text here and write down your opninon thank you add your text here
凸轮机构的特点
• 凸轮机构的应用特点有： • (1)便于准确地实现给定的运动规律。 • （2）结构简单紧凑，易于设计； • (3)凸轮机构可以高速起动，动作准确可靠。 • (4)凸轮与从动件为高副接触，不便润滑，
机械原理凸轮机构精品ppt课件
38
二、从动件运动规律的选择
1.机器的工作过程只要求凸轮转过一角度时，推杆完成 一行程h或φ，对运动规律并无严格要求。
则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲 线。如夹紧凸轮。
φ ω
工件
39
2. 机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作 要求的运动规律来设计凸轮廓线。如刀架进给凸轮。
设计：凸轮轮廓曲线。
ω
r0
o
44
μs＝（ ）mm/mm
8’ 9’
7’
11’
5’ 3’
1’
12’
13’ 14’
12 345 67 8 9 11 13 15
μφ＝（ ）°/mm
取适当的比例尺μl＝μs
-ω ω
15
o
45
设计步骤：
① 按给定从动件的运动规律绘制从动件的位移线图。 ② 确定从动件尖底的初始位置。 ③ 确定导路在反转过程中的一系列位置。 ④ 确定尖底在反转过程中的一系列位置。 ⑤ 绘制凸轮廓线。
偏置尖底直动从动件盘形
凸轮机构
20
9.从动件的运动线图
从动件的运动规律——从动件 的位移、速度和加速度与时间 或凸轮转角间的关系。
位移方程 s = f(φ)
速度方程
v
ds dt
ds d
d dt
ds d
加速度方程
a
d
2 s
dt 2
dv dt
dv d
d dt
2
d
2 s
d 2
21
M s1 M1
M’ s1
第一节 凸轮机构的类型
一、凸轮机构的组成
内 燃 机 的 配 气 凸 轮 机 构
1
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
如前章所述、作用在从动件L的驱动力与该力作用点绝对速度之 间所夹的锐角称为压力角。在不计摩擦时，高副中构件间的力是 沿法线方向作用的．因此，对于高副机构．压力角也即是接触轮 廓法线与从动件速度方向所夹的锐角。 在设计凸轮机构时，除了要求从功件能实现预期运动规律之 外、还希望机构有较好的受力情况和较小的尺寸．为此，需些讨 论压力角对机构的受力情况及尺寸的影响。
注：平底与凸轮相切的最左位置和最 右位置，并使平底左侧的长的大于m 和l
摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制步骤
已知：从动件的位移图，凸轮与从动件的中心距lOA ，摆动从动件的长
度 ，凸轮基圆半径rmin ，以及凸轮等角速度 1 及其方向
作图步骤： 1、根据 lOA 定出O和A点，作基圆和 从 动 件的初位角；
休止角：从动件停止不动时凸轮继续回转
的角度，有远休止角和近休止角，分别用 s
和 s' 表示
从动件位移线图：用凸轮转角 1 为横坐标，而以从动件位移s2为纵坐标绘
制的位移关系曲线。
凸轮与从动件的运动关系 及其设计思路
凸轮机构中从动件的运动规律与凸轮轮廓的关系： 从动件的位移图取决于凸轮轮廓的形状。也就 是说。从动件的不同运动规律要求凸轮具有不 同的轮廓曲线。h 21 2a0
(T 2
)2
得到
a2
a0
4h T2
4h(1 t
)2
s2
2h
2 t
2 1
v2
4h1
2 t
2 1
a2
4h12
2 t
推程等加速运动方程
s2
h
2h
2 t
( t
1)2
v2
4h1
2 t
( t
1)2
a2
4h12
2 t
推程等减速运动方程
凸轮机构的缺点： 凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易于 磨损，所以通常用于传力不大的控制机构。
凸轮机构的基本概念
基圆：以凸轮最小向径 min 为半径所
绘的圆 。
推程：从动件以一定运动规律由离回转 中心最近的点移动到最远点过程。 升程：推程所走过的距离，一般用h来 sm21tsin 表示 推程运动角：与推程对应的凸轮转角， 用 t 表示。
简谐运动方程
当从θ＝位π移时曲，线图＝1可以 t看，出故，从 动件的t 位。移1 由为此：可s以2 得h2到(1：cos )
从动件推程简谐运动方程
从动件回程简谐运动方程
s2
h 2
1
c
os
t
1
v2
h1 2 t
sin
凸轮机构压力角的校核
1、尖顶从动件凸轮的压力角 需校核，其最大压力角不得大 于许用压力角，一般采用增大 基圆的方法来降低压力角； 2、滚子从动件凸轮只需校核 理论轮廓的压力角； 3、平底从动件凸轮的压力角 很小，一般不需校核。
§3-5 解析法设计凸轮轮廓
极坐标：
(s2 s0 )2 e2
•作相应连线的平行线； •平行点向横坐标等分线上投影得到相 应点并连线得到等加速抛物线
3. 简谐运动规律
简谐运动：点在圆周上作匀速运动时， 其在圆的直径上的投影所构成的运动。 作图方法：
1、以从动件的行程为直径作半园； 2、将半园和凸轮运动角 t 分成若 干等分； 3、将圆周上的等分点投影到转角 等分垂直线上； 4、连接转角等分线的投影点形成 的光滑曲线即是从动件的位移曲线
等加速等减速回程运动方程
s2
h
2h
2 h
12
v2
4h1
2 h
12
a2
4h12
2 h
回程等加速运动方程
s2
2h
2 h
( h
1)2
v2
4h1
2 h
( h
1)2
a2
4h12
2 h
回程等减速运动方程
运动特点：
1、从动件的位移与凸轮转角的平方成正比，所以位移曲线 是一个抛物线；
凸轮机构的分类
.按从动件的型式分：尖底从动件，滚子从动件，平底 从动件
凸轮机构的特点
从动件运动特点：从动件可以相对于机架作往复移动 或作往复摆动，并通过重力、弹簧力或凸轮上的凹槽 实现与凸轮的紧密接触。
凸轮机构的优点： 只需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。
2、加速减速变换出加速度存在有限的突然变化，从而引起 有限惯性突变，产生所谓的柔性冲击。
从动件位移曲线的作图方法
1、计算法 •将 t /2线段分成若干等分得到等分点1、 2、3，过这些点作横坐标的垂直线； •在垂直线上选取相应的位移量，连接 各点即可。
2、斜线平行作图法 •任意作过O点的斜线； •将斜线分为9等分，9点和1/2位移点连 线；
一、压力角与作用力的关系
凸轮压力角：从动件的运动方向 与力F之间的锐角α。有害用分力 F" ＝Fˊ tg α。 压力角α越大，有 害用分力F” 就越大。
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用分 力时，无论凸轮给予从动件多大 的力，从动件都不能运动。因此 凸轮机构设计时存在一个最大压 力角。
图解法凸轮设计轮廓
一、对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮 廓的绘制，已知：ω、γ min 和位移图
反转法：作基圆－将位移图分成若干等 分－作基圆的等分线－量取位移量并确 定等分点－连接等分点
偏置尖底直动从动件盘形凸轮
作以偏距e为半径的从动件偏 距圆；
作基圆－选取从动件的初始位 置； 将位移图分成若干等分； 作基圆的等分线； 过基圆等分线与基圆交点作偏 距圆的切线；
量取位移量并确定凸轮轮廓的 等分点； 连接等分点；
2、滚子直动从动件盘形凸轮
作图方法：
1、将滚子中心看作尖顶从动件的尖顶，
采用反转法求出一条轮廓曲线 0 ，
并称之为理论轮廓；
min
2、以 0 上各点为中心，以滚子半径 为半径作一系列圆；
3、作滚子系列圆的内包络线 ，即 得到凸轮的实际轮廓，并称之为实际 轮廓
滚子半径对实际轮廓的影响
设滚子半径rT ，理论轮廓的最小曲率半径 min
3、平底直动从动件盘形凸轮
作图方法： 1、在平底上选择一个固定点作为尖顶， 按照尖顶从动件凸轮轮廓的绘制的方 法，求出理论轮廓上一系列点； 2、过理论轮廓上的系列点作系列平底； 3、作系列平底的内包络线 ，即得到 凸轮的实际轮廓。
为速度v0v，0由加变速成度零a2 ， 其 ；惯运性动力终将止引时起，
刚性冲击，因此，这种运动规律不 宜单独使用，在运动开始和终止时 应当用其它运动规律过渡
2. 等加速等减速运动规律
约定：前半程等加速，后半程等减速，时间
为T/2，凸轮转角为 t /2，代入位移方程
由
s2
1 2
a0t 2
和
2、以O点为中心及 lOA 为半径作圆，并沿 1 方向取角 t 、 h 、 s ，
并将其分成若干等分，得到A点的相应位置； 3、根据从动件位移图，得到相应位置的摆动角，确定从动件相对于机架 的一系列位置；
4、以A点转动后的相应点为中心，以 lAB 为半径画弧得到B点的相应位置，
并连接成光滑曲线，即得到尖顶摆动从动件的凸轮轮廓。 同理，可以得到滚子和平底从动件凸轮的轮廓
第三章 凸轮机构
主要内容：
1、凸轮机构的应用和类型； 2、从动件的常用运动规律； 3、凸轮机构的压力角； 4、图解法设计凸轮轮廓
§3-1凸轮机构的组成及分类
凸轮机构是机械中的一种常用机构，在自动化和办自动化机械中应用 非常广泛 组成：主要由凸轮、从动件和机架等三个基本构件组成 分类：按凸轮的形状分：盘形凸轮，移动凸轮，圆柱凸轮
t
1
a2
2h12
2
2 t
cos
t
1
s2
h 2
1
cos
h
1
v2
h1 2 h
sin
h
1
a2
2h12
2
2 h
cos
h
1
§3-3 凸轮机构的压力角
当导杆和瞬心在凸轮轴心的同侧时，偏距e 取“－”；当导杆和瞬心不在凸轮轴心的同 侧时，偏距e取“＋”。可见，同侧可以减 小压力角。
凸轮的设计方法
作图法：
设计简便 方法直观 误差大，只适用于从动件运动规律要求不太严格的
地方
解析法：
设计精确 计算工作量大 适用于高速凸轮、靠模凸轮等精密机构的设计
凸轮机构的设计思路： 根据工作要求确定从动件的运动规律，然后按 照这一规律设计凸轮轮廓曲线
§3-2 从动件的常用运动规律
从动件常用的运动规律： 等速运动规律 等加速或等减速运动规律 简谐运动规律 正弦加速度运动 高阶多相式运动 多种曲线组合运动
等速运动规律
从动件：速度：
位移： s2
其中
1 0
s0 rm2in e2
tg e
s0 s2
tg 0
e s0
滚子从动件凸轮的实际轮廓极坐标
T 2 rT2 2rT cos
注：平底与凸轮相切的最左位置和最 右位置，并使平底左侧的长的大于m 和l
摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制步骤
已知：从动件的位移图，凸轮与从动件的中心距lOA ，摆动从动件的长
度 ，凸轮基圆半径rmin ，以及凸轮等角速度 1 及其方向
作图步骤： 1、根据 lOA 定出O和A点，作基圆和 从 动 件的初位角；
休止角：从动件停止不动时凸轮继续回转
的角度，有远休止角和近休止角，分别用 s
和 s' 表示
从动件位移线图：用凸轮转角 1 为横坐标，而以从动件位移s2为纵坐标绘
制的位移关系曲线。
凸轮与从动件的运动关系 及其设计思路
凸轮机构中从动件的运动规律与凸轮轮廓的关系： 从动件的位移图取决于凸轮轮廓的形状。也就 是说。从动件的不同运动规律要求凸轮具有不 同的轮廓曲线。h 21 2a0
(T 2
)2
得到
a2
a0
4h T2
4h(1 t
)2
s2
2h
2 t
2 1
v2
4h1
2 t
2 1
a2
4h12
2 t
推程等加速运动方程
s2
h
2h
2 t
( t
1)2
v2
4h1
2 t
( t
1)2
a2
4h12
2 t
推程等减速运动方程
凸轮机构的缺点： 凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易于 磨损，所以通常用于传力不大的控制机构。
凸轮机构的基本概念
基圆：以凸轮最小向径 min 为半径所
绘的圆 。
推程：从动件以一定运动规律由离回转 中心最近的点移动到最远点过程。 升程：推程所走过的距离，一般用h来 sm21tsin 表示 推程运动角：与推程对应的凸轮转角， 用 t 表示。
简谐运动方程
当从θ＝位π移时曲，线图＝1可以 t看，出故，从 动件的t 位。移1 由为此：可s以2 得h2到(1：cos )
从动件推程简谐运动方程
从动件回程简谐运动方程
s2
h 2
1
c
os
t
1
v2
h1 2 t
sin
凸轮机构压力角的校核
1、尖顶从动件凸轮的压力角 需校核，其最大压力角不得大 于许用压力角，一般采用增大 基圆的方法来降低压力角； 2、滚子从动件凸轮只需校核 理论轮廓的压力角； 3、平底从动件凸轮的压力角 很小，一般不需校核。
§3-5 解析法设计凸轮轮廓
极坐标：
(s2 s0 )2 e2
•作相应连线的平行线； •平行点向横坐标等分线上投影得到相 应点并连线得到等加速抛物线
3. 简谐运动规律
简谐运动：点在圆周上作匀速运动时， 其在圆的直径上的投影所构成的运动。 作图方法：
1、以从动件的行程为直径作半园； 2、将半园和凸轮运动角 t 分成若 干等分； 3、将圆周上的等分点投影到转角 等分垂直线上； 4、连接转角等分线的投影点形成 的光滑曲线即是从动件的位移曲线
等加速等减速回程运动方程
s2
h
2h
2 h
12
v2
4h1
2 h
12
a2
4h12
2 h
回程等加速运动方程
s2
2h
2 h
( h
1)2
v2
4h1
2 h
( h
1)2
a2
4h12
2 h
回程等减速运动方程
运动特点：
1、从动件的位移与凸轮转角的平方成正比，所以位移曲线 是一个抛物线；
凸轮机构的分类
.按从动件的型式分：尖底从动件，滚子从动件，平底 从动件
凸轮机构的特点
从动件运动特点：从动件可以相对于机架作往复移动 或作往复摆动，并通过重力、弹簧力或凸轮上的凹槽 实现与凸轮的紧密接触。
凸轮机构的优点： 只需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。
2、加速减速变换出加速度存在有限的突然变化，从而引起 有限惯性突变，产生所谓的柔性冲击。
从动件位移曲线的作图方法
1、计算法 •将 t /2线段分成若干等分得到等分点1、 2、3，过这些点作横坐标的垂直线； •在垂直线上选取相应的位移量，连接 各点即可。
2、斜线平行作图法 •任意作过O点的斜线； •将斜线分为9等分，9点和1/2位移点连 线；
一、压力角与作用力的关系
凸轮压力角：从动件的运动方向 与力F之间的锐角α。有害用分力 F" ＝Fˊ tg α。 压力角α越大，有 害用分力F” 就越大。
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用分 力时，无论凸轮给予从动件多大 的力，从动件都不能运动。因此 凸轮机构设计时存在一个最大压 力角。
图解法凸轮设计轮廓
一、对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮 廓的绘制，已知：ω、γ min 和位移图
反转法：作基圆－将位移图分成若干等 分－作基圆的等分线－量取位移量并确 定等分点－连接等分点
偏置尖底直动从动件盘形凸轮
作以偏距e为半径的从动件偏 距圆；
作基圆－选取从动件的初始位 置； 将位移图分成若干等分； 作基圆的等分线； 过基圆等分线与基圆交点作偏 距圆的切线；
量取位移量并确定凸轮轮廓的 等分点； 连接等分点；
2、滚子直动从动件盘形凸轮
作图方法：
1、将滚子中心看作尖顶从动件的尖顶，
采用反转法求出一条轮廓曲线 0 ，
并称之为理论轮廓；
min
2、以 0 上各点为中心，以滚子半径 为半径作一系列圆；
3、作滚子系列圆的内包络线 ，即 得到凸轮的实际轮廓，并称之为实际 轮廓
滚子半径对实际轮廓的影响
设滚子半径rT ，理论轮廓的最小曲率半径 min
3、平底直动从动件盘形凸轮
作图方法： 1、在平底上选择一个固定点作为尖顶， 按照尖顶从动件凸轮轮廓的绘制的方 法，求出理论轮廓上一系列点； 2、过理论轮廓上的系列点作系列平底； 3、作系列平底的内包络线 ，即得到 凸轮的实际轮廓。
为速度v0v，0由加变速成度零a2 ， 其 ；惯运性动力终将止引时起，
刚性冲击，因此，这种运动规律不 宜单独使用，在运动开始和终止时 应当用其它运动规律过渡
2. 等加速等减速运动规律
约定：前半程等加速，后半程等减速，时间
为T/2，凸轮转角为 t /2，代入位移方程
由
s2
1 2
a0t 2
和
2、以O点为中心及 lOA 为半径作圆，并沿 1 方向取角 t 、 h 、 s ，
并将其分成若干等分，得到A点的相应位置； 3、根据从动件位移图，得到相应位置的摆动角，确定从动件相对于机架 的一系列位置；
4、以A点转动后的相应点为中心，以 lAB 为半径画弧得到B点的相应位置，
并连接成光滑曲线，即得到尖顶摆动从动件的凸轮轮廓。 同理，可以得到滚子和平底从动件凸轮的轮廓
第三章 凸轮机构
主要内容：
1、凸轮机构的应用和类型； 2、从动件的常用运动规律； 3、凸轮机构的压力角； 4、图解法设计凸轮轮廓
§3-1凸轮机构的组成及分类
凸轮机构是机械中的一种常用机构，在自动化和办自动化机械中应用 非常广泛 组成：主要由凸轮、从动件和机架等三个基本构件组成 分类：按凸轮的形状分：盘形凸轮，移动凸轮，圆柱凸轮
t
1
a2
2h12
2
2 t
cos
t
1
s2
h 2
1
cos
h
1
v2
h1 2 h
sin
h
1
a2
2h12
2
2 h
cos
h
1
§3-3 凸轮机构的压力角
当导杆和瞬心在凸轮轴心的同侧时，偏距e 取“－”；当导杆和瞬心不在凸轮轴心的同 侧时，偏距e取“＋”。可见，同侧可以减 小压力角。
凸轮的设计方法
作图法：
设计简便 方法直观 误差大，只适用于从动件运动规律要求不太严格的
地方
解析法：
设计精确 计算工作量大 适用于高速凸轮、靠模凸轮等精密机构的设计
凸轮机构的设计思路： 根据工作要求确定从动件的运动规律，然后按 照这一规律设计凸轮轮廓曲线
§3-2 从动件的常用运动规律
从动件常用的运动规律： 等速运动规律 等加速或等减速运动规律 简谐运动规律 正弦加速度运动 高阶多相式运动 多种曲线组合运动
等速运动规律
从动件：速度：
位移： s2
其中
1 0
s0 rm2in e2
tg e
s0 s2
tg 0
e s0
滚子从动件凸轮的实际轮廓极坐标
T 2 rT2 2rT cos