机械设计基础 凸轮机构

第六章 凸轮机构
9
0
s2
1
二、等加速等减速运动 4
9
0→δt/2：加速,上升h/2 δt/2→δt：减速,上升h/2
4 10
12
δt/2
v2
345
δt
h/2
h
6 δ1
中间位置：加速度有突变
0
δ1
（有限值），柔性冲击。 a2
——不适合高速。
0
δ1
第六章 凸轮机构
10
s2 6
5
三、简谐运动(余旋加速度) 4
直动 按推杆运动分
摆动
对心
按推杆位置分 偏置
第六章 凸轮机构
6
按接触封闭方式分 凸轮传动中，从动件与凸轮应始终保持接触。
力封闭法
重力
弹簧压力
形封闭法
凹槽
等径凸轮
等宽凸轮
第六章 凸轮机构
§2 推杆的常用运动规律
设计凸轮传动：
工作要求
推杆运动规律
推杆运动：上升——停——下降——停
A→B：推程
δt ：推程运动角 δs ：远休止角 δt’ ：回程运动角 δs’ ：近休止角 C→D：回程
s2
4’ 5’
3’
6’
r0
2’
7’
B1’
B0
B1
B2’
B2
O
1’
8’9’
0 1 2 3 4 5678 9
δ1
120° 60° 60° 120°
B3
B3’ 步骤：
B9’ B9
B4
B8 B7 B6 B5
B8’
B7’ B6’ B5’
1、按比例作位移线图,分成若干份。
B4’
2、画基圆,确定推杆起始位置B0。
第工六 业章设计凸机轮械机基构础
1
第六章 凸轮机构
§1 凸轮机构的组成、应用和分类 §2 推杆的常用运动规律 §3 凸轮轮廓曲线设计 §4 凸轮设计中的几个问题
第六章 凸轮机构
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§1 凸轮机构的组成、应用和分类
一、组成 凸轮1、推杆 (从动件)2、机 架3
二、应用 广泛用于s、v、a要求严格的自动、
2. 作图法设计凸轮轮廓的基本原理为（ ）。 3. 从凸轮机构受力的角度考虑，压力角越（ ）越好，
压力角过（ ）可能出现自锁现象。
4. 设计滚子推杆盘形凸轮机构时，若理论轮廓曲线外凸， 且最小曲率半径（ ）滚子半径，则该凸轮机构会出 现运动失真。
ω
α↑某值——Ff>F’ ,自锁 n
应限制αmax<[α]
第六章 凸轮机构
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二、滚子半径rT的选择 理论轮廓线——滚子包络线——实际轮廓线
滚子半径rr对实际轮廓线有影响。
1、内凹曲线
ρ——理论轮廓曲线 曲率半径
ρa——实际轮廓曲线 曲率半径
rr ρ
ρa= ρ+rr
ρa
无论rr为多大，都能作出。
第六章 凸轮机构
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2、外凸曲线 ρa= ρ-rr ρ ρa ρ
rr<ρ时，可作出。
rr=ρ时，尖点，易磨 损——失真。
ρ
rr>ρ时，ρa<0,轮廓线交叉，加
工时交叉部分被切掉——失真。
故 rr<ρmin
第六章 凸轮机构
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思考题：
1. 凸轮机构推杆的常用运动规律中，（ ）具有刚性冲 击，（ ）具有柔性冲击，（ ）没有冲击。
3R
h
s2=R-Rcosθ R=h/2
θ 2
10
12345 δt
6 δ1
θ/π=δ1/δt
v2
始末两点仍有柔性冲击
a2
——不适于高速。
O
δ1
A δ1
第六章 凸轮机构
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s2
四、摆线运动(正旋加速度)
h
Rθ
s
δ
δt
δ1
v2
无刚性冲击和柔性冲击，
可用于高速。
δ1
a2
δ1
第六章 凸轮机构
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§3 凸轮轮廓曲线的设计
3、从B0开始,沿-ω方向,与位移线图对应划 分基圆,得B0、B1、B2 、……,过圆心作射线 OB1、OB2 、……。
4、在各射线上从Bi点量取对应的位移量，得一系列点Bi’。
5、用光滑曲线将系列点Bi’连接起来，即为所求的凸轮轮廓曲线。
第六章 凸轮机构14二 Nhomakorabea对心直动滚子推杆盘形凸轮设计
已知：r0、rT、ω(逆时针)、推杆运动规律。 步骤：
方法： 作图法——简单、直观，但精度低——一般设计 解析法——精度高，CAD/CAM中普遍采用——精确设计
反转法的基本原理
➢给机构加上-
➢凸轮静止不动 ➢从动件转动且沿导路移动
从动件尖底运动轨迹 凸轮轮廓曲线
第六章 凸轮机构
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一、对心直动尖底推杆盘形凸轮设计
已知：r0、ω(逆时针)、推杆运动规律。
B0
O
B9’ B9 B8 B7 B6 B5
B8’
B1’ B1
B2 B3 B4
B7’ B6’ B5’
B2’ B3’ B4’
1、将滚子中心视为尖底推杆的 尖底，按前述方法作出凸轮的理 论轮廓曲线。
2、在理论轮廓曲线上取一系列 点为圆心，以滚子半径rT为半径 作一系列圆弧，作圆弧的包络 线——实际轮廓曲线。
r0为理论轮廓上的基圆半径。
第六章 凸轮机构
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§4 凸轮设计中的几个问题
一、压力角与自锁
忽略摩擦力，载荷F沿公法线方向。 Q
F分解为： F’=F·cosα F”=F·sinα
n
α
v2
t
α——压力角，F与从动件速
F F’
度v方向所夹锐角。
F”
F’：有效分力, F”：有害分力 t
α↑——F”↑——Ff↑、η↓
半自动机械中，多用于传力不大的场合。
内燃机配气 凸轮机构
自动机床 进刀机构
第六章 凸轮机构
3
绕线机构
第六章 凸轮机构
4
三、凸轮机构的分类 按凸轮的形状分
盘形凸轮 平板移动凸轮 圆柱凸轮
3
第六章 凸轮机构
5
按推杆端 部形状分
尖底推杆：易磨损，用于低速轻载 滚子推杆：承载大、耐磨 平底推杆： 用于高速,不能与凹形轮廓接触
h ：升程
r0 ：基圆半径
位移s2与转角δ1关系 ——位移线图：
7 凸轮轮廓曲线
r0
第六章 凸轮机构
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推杆的位移s、速度v、加速度a随时间t的运动规律 统称为推杆的运动规律
一、等速运动
s2
δt v2
h
特点：
lim δ1
A点：a2
t 0
v0 0 t
v0 a2
∞
A
δ1
δ1 B -∞
存在刚性冲击，用于低 速、从动件质量小的凸 轮机构。