凸轮机构习题解ppt课件
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第三章凸轮机构设计习题-PPT精品文档
案
１F、２F、３T、４F、
５T 、6F 、 7F 、8T 、 三、选择题 9T 、10T
１B、２A、３A、
４C、５AD 、6A 、
7A 、8D 、
9A 、10B
7.凸轮机构几种常用的从动件运动规律中，____高速的情况；而_______可在高速下应用 。 8.反转法绘制凸轮廓线是给_____加上一个与凸轮的 角速度等值反向并绕凸轮轴心转动的角速度。
9.设计滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线时，若 发现凸轮廓线有变尖现象，则在尺寸参数上应采取 的措施是____或____。
4、凸轮机构的压力角是指理论廓线上滚子从动 件接触点的法线AB 与从动件上对应点速度方向 OB之间所夹的锐角，如图所示。
5、当凸轮的实际廓线保持不变而将滚子半径rr 由 10mm 增大至15mm后，lAB将随之由50mm 增至 55mm ，因此从动件3 的运动将随之变化；若希 望从动件3 的运动规律保持不变，则应让理论廓 线保持不变，作该理论廓线的法向等距曲线并使 之距离等于15mm 得到新的实际廓线。
答案
9.为使凸轮机构的结构紧凑和受力条件好，设计时 应满足__。
A. C. B. D.
10.某凸轮机构的滚子损坏后换上一个较大的滚子， 则该机构_______ 。
A. B. C. D. 压力角不变，运动规律不变 压力角变，运动规律变 压力角不变，运动规律变 压力角变，运动规律不变 答案
答
一、判断题
第三章
凸轮机构设计
教学基本要求
重点与难点分析 典型例题分析
自测试题
典型例题分析
例3-1 图3-1 所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮 机构中，凸轮的实际轮廓线为一圆，其圆心在A点， 半径R=40mm，凸轮转动方向如图所示， lOA=25mm，滚子半径rr=10mm，试
常用机构 -凸轮机构 ppt课件
一、凸轮机构的分类 二、凸轮机构的应用特点
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12
凸轮机构的分类与特点
一、凸轮机构的分类
按形状分
盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮
按从动件端部形 状和运动形式分
尖顶从动件 滚子从动件 平底从动件
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13
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
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14
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
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15
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
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16
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
性冲击。正弦加速度运动
规律适用于高速轻载场
合。
,t
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32
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
s
h10
3
15
4
6
5
v
h
30
2
60
3
30
4
a
h 2 2
60
180
2
120
3
v
s
h a
绕线机凸轮机构
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8
圆柱凸轮输送机
自动车床凸轮机构
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9
凸轮机构的概述 靠模车削机构
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靠模车削机构
10
凸轮机构解析精选课件PPT
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2021/3/2
22
1 放音键
5
3
摩擦轮
录音机卷带机构
4 皮带轮
2021/3/2
15
自动车床凸轮机构
此自动车床在加工有台阶的销套时，其送料、夹
紧、车外圆与钻孔及切断四道工序的运动及其时序配
合要求，均由凸轮机构来实现。
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四、凸轮机构的有关参数
·1、基圆、基圆半径 2、行程 3、转角（运动角）
s
B’
h
应用： 适用于低速、传力小和动作灵敏的场合，如仪表机构中。
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2、滚子式从动杆
特点：
滚子和凸轮间为滚动摩擦，摩擦阻力小，可用 来传递较大的动力。
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9
3、平底式从动杆
特点：
凸轮对推杆的作用力始终垂直 于推杆的底边，故受力比较平稳， 且凸轮与底面接触面较大，容易形 成油膜，减少了摩擦。但灵敏性差。
A
D δ's
r0
t
o δ0 δs δ’0 δ's δ
δ0
δ’0
δs
ω
B
C
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凸轮机构运动过程
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18
五、从动件运动规律 1、等速运动规律
特点：速度有突变，加速度理 论上由零至无穷大，而使从动 件产生巨大惯性力，机构受强 烈冲击——刚性冲击
第6章 凸轮机构 ppt课件
力角αmin；
（4）从动件的推程运动角和回程运动 角；
（5）从动件的最大速度vmax。
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29
解 （1） rb R OA 80 30 50mm
（2） A1B1 (110 15 2) 2 15 140 .56 A0B0 (50 15 2) 2 15 55.71
学习难点
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19
四、例题精选(例1、例2、例3）
例1 图示偏置直动滚子从动件盘形 凸轮机构中，凸轮以角速度ω 逆时 针方向转动。
试在图上画出：
（1）画出理论轮廓曲线、基圆与偏 距圆；
（2）标出凸轮图示位置压力角α1和 位移s1以及转过150°时的压力角α2 和位移 s2 。
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20
本题目主要考察对凸轮廓线、基圆、偏距 圆、压力角及位移等基本概念的理解和对反转 法原理的灵活运用。
解
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21
例2 已知图示凸轮机构标出基圆半径r0，图示位置从动件位移s 和机构的压力角，并求出它们之间的关系式。。
试求： 1.标出基圆半径r0？ 2.标出图示位置从动件位移s 和机构
的压力角α ？ 3.求出r0 、s 和α之间的关系式？
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22
本题目主要考察对基圆、压力角及位移等 基本概念的理解和压力角的计算方法。 解
1. 一对心直动尖顶从动件偏心圆凸轮机构，O为凸轮几何中心，O1为
凸轮转动中
心，直线ACBD，O1O=
1 2
OA，圆
盘
半
径
R=60
mm。
试计算：
（1）根据图(a)及上述条件确定基圆半
径r0、行程h，C点压力角αC和D点接触 时的位移sD 、压力角αD 。
（4）从动件的推程运动角和回程运动 角；
（5）从动件的最大速度vmax。
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29
解 （1） rb R OA 80 30 50mm
（2） A1B1 (110 15 2) 2 15 140 .56 A0B0 (50 15 2) 2 15 55.71
学习难点
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四、例题精选(例1、例2、例3）
例1 图示偏置直动滚子从动件盘形 凸轮机构中，凸轮以角速度ω 逆时 针方向转动。
试在图上画出：
（1）画出理论轮廓曲线、基圆与偏 距圆；
（2）标出凸轮图示位置压力角α1和 位移s1以及转过150°时的压力角α2 和位移 s2 。
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20
本题目主要考察对凸轮廓线、基圆、偏距 圆、压力角及位移等基本概念的理解和对反转 法原理的灵活运用。
解
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21
例2 已知图示凸轮机构标出基圆半径r0，图示位置从动件位移s 和机构的压力角，并求出它们之间的关系式。。
试求： 1.标出基圆半径r0？ 2.标出图示位置从动件位移s 和机构
的压力角α ？ 3.求出r0 、s 和α之间的关系式？
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本题目主要考察对基圆、压力角及位移等 基本概念的理解和压力角的计算方法。 解
1. 一对心直动尖顶从动件偏心圆凸轮机构，O为凸轮几何中心，O1为
凸轮转动中
心，直线ACBD，O1O=
1 2
OA，圆
盘
半
径
R=60
mm。
试计算：
（1）根据图(a)及上述条件确定基圆半
径r0、行程h，C点压力角αC和D点接触 时的位移sD 、压力角αD 。
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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°
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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
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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
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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°。
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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。
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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。
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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
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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
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§ 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°。
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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。
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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。
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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
凸轮机构及其设计PPT课件
间的函数关系。 刚性冲击——由于加速度发生突变，其值在理论上达到无穷大，导致从动件
产生非常大的惯性力。 柔性冲击——由于加速度发生有限值的突变，导致从动件产生有限值的惯性
力突变而产生有限的冲击。
压力角、许用压力角 ——从动件在高副接触点所受的法向力与从动件该 点的速度方向所夹锐角α 。压力角过大时，会使机 构的传力性能恶化。工程上规定其临界值为许用压 力角[α]。不同的机器的许用压力角要求不同，凸轮 机构设计时要求 α ≤ [α]。
2) 摆动从动件的压力角
如下图所示， ω1和ω2同向，P点是瞬心点，过 P作垂直于AB延长线得D。由ΔBDP得
tanα =BD/PD
（2）
由ΔADP得
BD =AD-AB= APcos(ψ0 +ψ)-l
P
PD= APsin(ψ0 +ψ)
n
由瞬心性质有 AP ω2 =OP ω1 = (AP-a) ω1
解得
s＝h[1-φ/Φ’ +sin(2πφ/Φ’)/2π] v＝hω[cos(2πφ/Φ’)-1]/Φ’ a＝-2πhω2 sin(2πφ/Φ’)/Φ’2
特点：无冲击，适于高速凸轮。
s
Φ v a
.
h φ
Φ’
φ
φ
21
改进型运动规律
单一基本运动规律不能满足工程要求时，
分别取一、二、五次项，就得到相应幂次的运动规律。
基本边界条件
凸轮转过推程运动角Φ ——从动件上升h 凸轮转过回程运动角Φ’——从动件下降h
将不同的边界条件代入以上方程组，可.求得待定系数Cபைடு நூலகம் 。
16
1） 一次多项式（等速运动）运动规律 边界条件
在推程起始点： φ =0， s=0 在推程终止点： φ =δ0 ，s=h 代入得：C0＝0， C1＝h/Φ
产生非常大的惯性力。 柔性冲击——由于加速度发生有限值的突变，导致从动件产生有限值的惯性
力突变而产生有限的冲击。
压力角、许用压力角 ——从动件在高副接触点所受的法向力与从动件该 点的速度方向所夹锐角α 。压力角过大时，会使机 构的传力性能恶化。工程上规定其临界值为许用压 力角[α]。不同的机器的许用压力角要求不同，凸轮 机构设计时要求 α ≤ [α]。
2) 摆动从动件的压力角
如下图所示， ω1和ω2同向，P点是瞬心点，过 P作垂直于AB延长线得D。由ΔBDP得
tanα =BD/PD
（2）
由ΔADP得
BD =AD-AB= APcos(ψ0 +ψ)-l
P
PD= APsin(ψ0 +ψ)
n
由瞬心性质有 AP ω2 =OP ω1 = (AP-a) ω1
解得
s＝h[1-φ/Φ’ +sin(2πφ/Φ’)/2π] v＝hω[cos(2πφ/Φ’)-1]/Φ’ a＝-2πhω2 sin(2πφ/Φ’)/Φ’2
特点：无冲击，适于高速凸轮。
s
Φ v a
.
h φ
Φ’
φ
φ
21
改进型运动规律
单一基本运动规律不能满足工程要求时，
分别取一、二、五次项，就得到相应幂次的运动规律。
基本边界条件
凸轮转过推程运动角Φ ——从动件上升h 凸轮转过回程运动角Φ’——从动件下降h
将不同的边界条件代入以上方程组，可.求得待定系数Cபைடு நூலகம் 。
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1） 一次多项式（等速运动）运动规律 边界条件
在推程起始点： φ =0， s=0 在推程终止点： φ =δ0 ，s=h 代入得：C0＝0， C1＝h/Φ
凸轮机构习题解ppt课件
解：
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5
例 在图示凸轮机构中，画出凸轮从图示位置转 过90°时凸轮机构的压力角。
解：
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6
例 图示偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮以角速度 逆时针方向转动。试在图上：
（1）画出理论轮廓曲线、基圆与偏距圆； （2）标出凸轮从图示位置转过90°时的压力角 和位移 s。
解：
解：
a
s
s
d
a w
w
(a) 正偏置
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(b) 正偏置
11
在图示的凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B点接触。当 凸轮从图示位置逆时针转过900时，试用图解法标出：1）推杆 在凸轮上的接触点；2）摆杆位移角的大小；3）凸轮机构的压 力角。
解：1）接触点：
2）摆杆位移角:
3）压力角:
r
y v
凸轮机构
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1
例 用作图法求出图 示两凸轮机构从图示 位置转过45°时的压 力角。
解：
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2
例 画出图示凸轮机构的基圆半径r0及机构在 该位置的压力角。
解：
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3
例 在图示凸轮机构中标出凸轮转过90°时凸轮 机构的压力角
解：
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4
例 在图示的凸轮机构中，画出凸轮从图示位 置转过60°时从动件的位置及从动件的 位移s。
设计：
s 16
13 14
12 11 10
9
1
2 3
8
7 6 5
d
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213 14 1
1500
300 1200
600
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5
例 在图示凸轮机构中，画出凸轮从图示位置转 过90°时凸轮机构的压力角。
解：
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例 图示偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮以角速度 逆时针方向转动。试在图上：
（1）画出理论轮廓曲线、基圆与偏距圆； （2）标出凸轮从图示位置转过90°时的压力角 和位移 s。
解：
解：
a
s
s
d
a w
w
(a) 正偏置
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(b) 正偏置
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在图示的凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B点接触。当 凸轮从图示位置逆时针转过900时，试用图解法标出：1）推杆 在凸轮上的接触点；2）摆杆位移角的大小；3）凸轮机构的压 力角。
解：1）接触点：
2）摆杆位移角:
3）压力角:
r
y v
凸轮机构
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例 用作图法求出图 示两凸轮机构从图示 位置转过45°时的压 力角。
解：
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2
例 画出图示凸轮机构的基圆半径r0及机构在 该位置的压力角。
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例 在图示凸轮机构中标出凸轮转过90°时凸轮 机构的压力角
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4
例 在图示的凸轮机构中，画出凸轮从图示位 置转过60°时从动件的位置及从动件的 位移s。
设计：
s 16
13 14
12 11 10
9
1
2 3
8
7 6 5
d
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213 14 1
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300 1200
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机械原理凸轮机构精品ppt课件
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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
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7
例 偏心圆盘凸轮机构，凸轮的回转方向如图所示。 要求（1）说明该机构的详细名称；
（2）画出凸轮的基圆，并标明图示位置的凸轮机构压 力角和从动件2的位 移；
（3）标出从动件的行程 h及该机构的最小压力角的位置。
解：
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8
例试在图示凸轮机构中， （1）标出从动件与凸轮从接触点C到接触点D时，凸轮转过的转角； （2）标出从动件与凸轮在D点接触的压力角； （3）标出在D点接触时的从动件的位移 s。
a
o
完整版课件
12
例已知图示偏心圆盘凸轮机构的各部分尺寸，试在图上用作 图法求： （1）凸轮机构在图示位置时的压力角 ； （2）凸轮的基圆；
（3）从动件从最下位置摆到图示位置时所摆过的角度y；
（4）凸轮相应转过的角度。
解：
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试以作图法设计一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线。 已知凸轮以等角速度顺时针回转，正偏距e=10mm，基圆半径ro=30mm，滚 子半径rr=10mm：推杆运动规律为：凸轮转角d=00～1500时，推杆等速上升 16mm；d=1500一1800时推杆远休；d=1800～3000时推杆等加速等减速回程 16mm；d=3000～3600时推杆近休。
凸轮机构
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例 用作图法求出图 示两凸轮机构从图示 位置转过45°时的压 力角。
解：
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2
例 画出图示凸轮机构的基圆半径r0及机构在 该位置的压力角。
解：
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3
例 在图示凸轮机构中标出凸轮转过90°时凸轮 机构的压力角
解：
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4
例 在图示的凸轮机构中，画出凸轮从图示位 置转过60°时从动件的位置及从动件的 位移s。
设计：
s 16
13 14
12 11 10
9
1
2 3
8
7 6 5
d
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213 1
1500
300 1200
600
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此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
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解：
-
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9
例 图示凸轮机构，要求：画出从升程开始到图示位置时从 动件的位移s，相对应的凸轮转角，B点的压力角。
解：
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标出(a) 图图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位 置转过900后推杆的位移；并标出(b)图推杆从图示位置升高位 移s时凸轮的转角和凸轮机构的压力角。
解：
a
s
s
d
a w
w
(a) 正偏置
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(b) 正偏置
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在图示的凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B点接触。当 凸轮从图示位置逆时针转过900时，试用图解法标出：1）推杆 在凸轮上的接触点；2）摆杆位移角的大小；3）凸轮机构的压 力角。
解：1）接触点：
2）摆杆位移角:
3）压力角:
r
y v
B
o’
B’
解：
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5
例 在图示凸轮机构中，画出凸轮从图示位置转 过90°时凸轮机构的压力角。
解：
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6
例 图示偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮以角速度 逆时针方向转动。试在图上：
（1）画出理论轮廓曲线、基圆与偏距圆； （2）标出凸轮从图示位置转过90°时的压力角 和位移 s。
解：
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