常用机构 -凸轮机构

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。
−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。
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。
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
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。
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
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
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
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
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。
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。
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
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
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
(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
凸轮机构的分类与特点
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。
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。
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
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。