常用机构 -凸轮机构

圆柱凸轮输送机
自动车床凸轮机构
凸轮机构的概述 靠模车削机构
靠模车削机构
凸轮机构的概述
凸轮机构——依靠凸轮轮廓直接与从动件接触， 凸轮机构 迫使从动件作有规律的直线往复运动（直动）或摆 动。 1－凸轮 1 2－从动件 3－机架
凸轮机构示意
凸轮机构的分类与特点
一、凸轮机构的分类 二、凸轮机构的应用特点
s h
Φ
v vmax=2hω /Φ
ϕ,t
Φ
2
2π sin ϕ Φ
速度曲线和加速度曲 线连续， 线连续 ， 无刚性冲击和柔 性冲击。 性冲击 。 正弦加速度运动 规律适用于高速轻载场 合。
2 2 a amax=6.28hω / Φ
ϕ,t
ϕ,t
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
3–4–5次多项式运动规律 推程
− ω
凸轮轮廓设计
1. 对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计 已知凸轮的基圆半径rb，凸轮角速度ω和从 动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
s
1′ ′ 3′ ′ 5′ ′ 7′ ′ 8′ ′ 9′ 10′ ′ 11′ ′ 12′ ′ 13′ ′ 14′ ′ 9 11 13 15
−ω A
ω
O
1 3 5 7 8
v
s h a
ϕ,t Φ
速度曲线和加速度曲线连续，无刚性冲击和柔性冲击。 速度曲线和加速度曲线连续 ， 无刚性冲击和柔性冲击 。 3-4-5次运动规律适用于高速中载场合。 次运动规律适用于高速中载场合。 次运动规律适用于高速中载场合
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
s
组合运动规律 组合运动规律 为了克服单一运动规律的某 些缺陷， 些缺陷 ， 获得更好的运动和动力 特性， 特性 ， 可以把几种运动规律拼接 起来，构成组合运动规律 组合运动规律。 起来，构成组合运动规律。 组合原则 位移曲线、 位移曲线 、 速度曲线必须连 续 ， 高速凸轮机构加速度曲线也 必须连续。 必须连续。 各段运动规律的位移、 各段运动规律的位移 、 速度 和加速度曲线在连接点处其值应 分别相等。 分别相等。
s
1′ ′ 3′ ′ 5′ ′ 7′ ′ 8′ ′ 9′ 10′ ′ 11′ ′ 12′ ′ 13 14′ ′ 9 11 13 15
e
−ω
ω A 14′ ′ 15 14
1 3 5 7 8
120º
60º
90º
90º
ϕ
设计步骤 ② 选比例尺µl，作位移 ③ 确定反转后从动件尖 ① 等分位移曲线及反向 ④ 将各尖顶点连接成一 等分各运动角， 确定反转后 等分各运动角和偏距圆 。 顶在各等分通道上的位置。 曲线、基圆r 曲线、基圆 b 条光滑曲线。 ， 条光滑曲线。和偏距圆e。 11′ ′ 对应于各等分点的从动件的 位移通道。 位移通道。
13′ 13 ′ 12 12′ ′ 11
k12 k11 k10 k9
k1k14 3
k15
O
k8k k6k5 4 7
k1 k2 k k3
10 9
10′ ′ 9′ ′
凸轮轮廓设计
3. 对心滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计 已知凸轮的基圆半径r 已知凸轮的基圆半径 b， 滚子半径r 凸轮角速度 滚子半径 r、凸轮角速度ω 和从动件的运动规律， 和从动件的运动规律，设计 该凸轮轮廓曲线。 该凸轮轮廓曲线。 实际轮廓曲线
凸轮轮廓设计
作业： 设计一对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线 已知凸轮的基圆半径rb=2h=20mm，凸轮 角速度ω顺时针，从动件的运动规律自拟
凸轮轮廓设计
2. 偏置尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计 已知凸轮的基圆半径r 已知凸轮的基圆半径 b，角速度 ω和从动件的运动规律及偏心距 ， 和从动件的运动规律及偏心距e， 设计该凸轮轮廓曲线。 设计该凸轮轮廓曲线。
120º
60º
90º
90º
ϕ
设计步骤 ① 确定反转后从动件尖顶在 ③ 选比例尺µl，作位移曲线和 11′ ′ 基圆r 基圆 b。 各等分通道上的位置。 各等分通道上的位置。 等分位移曲线及反向等分各运动角， ② 等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。 ④ 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。 于各等分点的从动件的位移通道。 于各等分点的从动件的位移通道。
位移线图
凸轮机构工作过程及从动件运动规律 1．等速运动规律 从动件上升（或下降）的速度为一常数。
s
等速运动规律 位移线图
h
推程
s= v=
h
Φ
h
ϕ ω
v
速度线图
Φ
ϕ,t
a=0
Φ
速度曲线不连续，机 速度曲线不连续， 构将产生刚性冲击 刚性冲击。 构将产生刚性冲击。等速 运动规律适用于低速轻载 场合。 场合。
Φ
v 2hω /Φ
ϕ,t
ϕ,t
a 4hω2/Φ 2
ϕ,t
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
等加速等减速运动规律位移曲线画法
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
⑶ 余弦加速度运动规律 推程
h π s = 1 − cos ϕ 2 Φ πh ω π sin ϕ v= 2Φ Φ π 2 hω 2 π a= cos ϕ 2Φ 2 Φ
凸轮机构设计的基本内容与步骤 1)根据工作要求，合理地选择凸轮机构的型式。 2 )根据机构工作要求、载荷情况及凸轮转速等， 确定从动件的运动规律。 3)根据凸轮在机器中安装位置的限制、从动件行 程、许用压力角及凸轮种类等，初步确定凸轮基 圆半径。 4)根据从动件的运动规律，用图解法或解析法设 计凸轮轮廓线。 5 )校核压力角及轮廓的最小曲率半径。
s
h
Φ
v vmax=1.57hω /Φ
ϕ,t
加速度曲线不连续， 加速度曲线不连续，存在 柔性冲击。 柔性冲击 。 余弦加速度运动 规律适用于中速中载场合。 规律适用于中速中载场合。
ϕ,t
a amax=4.93hω2/Φ 2
ϕ,t
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
⑷ 正弦加速度运动规律
ϕ 1 2π sin ϕ 推程 s = h − Φ Φ 2π hω 2π v= 1 − cos Φ ϕ Φ a= 2πh ω 2
4 5 ϕ 3 ϕ ϕ s = h 10 − 15 + 6 Φ Φ Φ 3 4 ϕ 2 hω ϕ ϕ v= 30 − 60 + 30 Φ Φ Φ Φ 2 3 2 hω ϕ ϕ ϕ a = 2 60 − 180 + 120 Φ Φ Φ Φ
凸轮机构的分类与特点
移动凸轮
移动从动杆移动凸轮机构
摆动从动杆移动凸轮机构
凸轮机构的分类与特点
圆柱凸轮
圆柱凸轮机构
自动车床走刀机构
凸轮机构的分类与特点
(二) 按从动件运动副元素的形状分
尖顶从动件
滚子从动件
平底从动件
凸轮机构的分类与特点
(三) 按从动件的运动形式分
移动从动件
摆动从动件
凸轮机构的分类与特点
加速度线图
a +∞ −∞
ϕ,t
ϕ,t
凸轮机构工作过程及从动件运动规律 2．等加速等减速运动规律 从动件在行程中先作等加速运动， 后作等减速运动。
等加速等减速运动规律
s h/2 / h/2 /
推程 前半程 后半程 2h 2 2h s= 2ϕ s = h − 2 (Φ − ϕ ) 2 Φ Φ 4 hω 4 hω v = 2 (Φ − ϕ ) v= 2 ϕ Φ Φ 4 hω 2 4 hω 2 a=− a= 2 Φ2 Φ 加速度曲线不连续， 加速度曲线不连续，机构将产 柔性冲击。 生柔性冲击。等加速等减速运动规 律适用于中速轻载场合。 律适用于中速轻载场合。
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
一、凸轮机构工作过程 二、从动件常用的运动规律
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
一、凸轮机构工作过程
凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作等速 回转运动，从动件作往复移动 凸轮回转时，从动件作“升→停→降→停” 的运动循环。
凸轮机构工作过程
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
11′ ′
理论轮廓曲线
凸轮轮廓设计
4. 对心平底移动从动件盘形凸轮廓线的设计 已知凸轮的基圆半径r 已知凸轮的基圆半径 b，角速度ω和 从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。 从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
s
1′ ′ 3′ ′ 5′ ′ 7′ ′ 8′ ′ 9′ 10′ ′ 11′ ′ 12′ ′ 13′ ′ 14′ ′ 9 11 13 15
(四)按凸轮与从动件维持高副接触(封闭)的方式分 按凸轮与从动件维持高副接触(封闭)
力封闭型凸轮机构
弹簧力封闭
重力封闭
凸轮机来自百度文库的分类与特点
形封闭型凸轮机构
凹槽凸轮机构
等宽凸轮机构
凸轮机构的分类与特点
形封闭型凸轮机构
等径凸轮机构
共轭凸轮机构
凸轮机构的分类与特点
二、凸轮机构的应用特点
优点：结构简单紧凑，工作可靠，设计适当 优点 的凸轮轮廓曲线，可使从动件获得任意预期的运 动规律。 缺点： 缺点：凸轮与从动件（杆或滚子）之间以点或线 接触，不便于润滑，易磨损。 应用： 应用：多用于传力不大的场合，如自动机械、仪 表、控制机构和调节机构中。
从动件常用运动规律比较
用图解法设计凸轮轮廓曲线
反转法
如图 ，若给整个机构加一个与凸轮 角速度。大小相等方向相反的公共 角速度 ，于是，凸轮静止 不动，而从动件和导路一方面以角 速度 ω 绕 D 点转动，另一方面从 动件又以一定的运动规律相对导路 往复运动。由于从动件尖底始终与 凸轮轮廓接触，所以从动件尖底的 运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线。根 据这一原理便可作出各种类型凸轮 机构的凸轮轮廓曲线。
凸轮机构的分类与特点
一、凸轮机构的分类
盘形凸轮 按形状分 移动凸轮 圆柱凸轮
尖顶从动件 按从动件端部形 状和运动形式分 滚子从动件 平底从动件
凸轮机构的分类与特点 盘形凸轮
尖顶移动从动杆盘形凸轮机构 尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构 滚子移动从动杆盘形凸轮机构 滚子摆动从动杆盘形凸轮机构 平底移动从动杆盘形凸轮机构 平底摆动从动杆盘形凸轮机构
第七章 常用机构
运动副、 运动副、机构与机构运动简图 平面连杆机构 凸轮机构和螺旋机构 间歇运动机构 机构的扩展与组合
第三节
凸轮机构和螺旋机构
凸轮机构的概述
凸轮机构应用举例
凸轮机构的概述 内燃机配气机构
内燃机配气机构
凸轮机构的概述 自动车床走刀机构
自动车床走刀机构
冲床凸轮机构
绕线机凸轮机构
−ω A
ω ϕ
O
1 3 5 7 8
120º
60º
90º
90º
设计步骤 ③ 确定反转后平底与导路中心 ① 选比例尺 µl，作位移曲线和 基圆r 基圆 b。 在各等分点占据的位置。 线的交点A在各等分点占据的位置 线的交点 在各等分点占据的位置。 ② 等分位移曲线及反向等分各 ④ 运动角， 确定反转后对应于各等分 运动角 ，作平底直线族及平底直线 族的内包络线。 族的内包络线。 点的从动件的位置。 点的从动件的位置。
凸轮机构基本名词术语
基圆 基圆半径 b 基圆半径r 推程 升距 升距h 推程角Φ 远休 远休止角Φs 回程 回程角Φ ′ 近休 近休止角Φs′
B′ ′ h B B0 O rb
Φ
位移曲线
Φ S′ Φ′
ΦS
ω
D
D0
s
Φ
ΦS
360º
Φ′
Φ S′
ϕ,t
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
二、从动件常用运动规律
s
1′ ′ 3′ ′ 5′ ′ 7′ ′ 8′ ′ 9′ 10′ ′ 11′ ′ 12′ ′ 13′ ′ 14′ ′ 9 11 13 15
−ω A
ω
O
1 3 5 7 8
120º
60º
90º
90º
ϕ
设计步骤 ① 选比例尺 µ l ， 作位移曲线和 ③ 确定反转后从动件滚子中心在 ② 将各点连接成一条光滑曲线。 ④ 将各点连接成一条光滑曲线。 ⑤ 等分位移曲线及反向等分各 作滚子圆族及滚子圆族的内 基圆r ， 基圆 b。 确定反转后对应于各等分点 各等分位移通道上的位置。 运动角， 各等分位移通道上的位置。 运动角 包络线。 (外)包络线。 的从动件的位移通道。 的从动件的位移通道。
h O v O a a +∞ O ϕ,t Φ ϕ,t
ϕ,t +∞
正弦加速度曲线与直线组合
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
本章小结
1．凸轮机构的类型及其应用特点。 2．凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点。
从动件运动规律的选择与应用
1 ．满足机器的工作要求 2 ．使凸轮机构具有良好的动力性能 3 ．使凸轮轮廓易于加工