第八章 凸轮机构

推程内
结论:等速运动规律适用于低速、从动件质量小、轻载场合。
2、等加速等减速运动规律（以推程为例）
从动件在推程和回程中的加速度为一常 数。前半程以等加速上升到h/2，后半 程以等减速上升到h。
位 移 方 程等加速：
s
2h
速 度 方 程等加速： v 加速度方程等加速： a
4h1
2 0
主动凸轮等速转动 从动件移动
内燃机中的凸轮机构
内燃机配气机构
自动车床走刀机构
工作原理：具有曲线凹槽的凸轮 为主动件，当其回转时，凹槽与从动 件末端的滚子接触，驱使从动件绕o 点摆动，使刀架实现进刀运动和退刀 运动。
主动凸轮移动 从动件摆动
靠模车削机构
工作原理：当工件 回转时，刀架向左运动， 并且在凸轮的推动下作 横向运动，从而切削出 与凸轮曲线一致的工件。
2、当机器的工作过程对从动件的运动规律没有特殊要求时， 应从凸轮机构便于加工及获得良好的动力性出发 选择 运动规律：
对低速凸轮机构主要考虑便于加工。例如机器中只要求工位转换， 而运动规律并不重要，这时从动件运动规律的选择应在满足位移要 求的条件下，尽可能使凸轮便于加工，甚至可以用圆弧和直线组成 轮廓曲线； 对高速凸轮机构，主要考虑获得良好的动力性质。当凸轮高速转 动时，将使从动件产生很大惯性力，从而增大运动副中的动压力和 摩擦力，加剧磨损，降低使用寿命。因此，可选择小冲击的运动规 律，如摆线运动规律。
符号意义如下：
ro —— 基圆半径（凸轮最小向经圆的半径）； s—— 从动件位移； —— 凸轮转角；
h——
从动件升程； 推程角；
o——
' —— o
回程角； s ——— 远停程角； ' s ——— 近停程角；
二、从动件常用的运动规律
位移线图 •从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度 等随时间t或凸轮转角变化的规律
0
2 2

4h12
2 0
推程始点、中点、终点，加速度产生有限突 变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突 变为有限值，将产生柔性冲击！
推程内
结论:等加等减速运动规律适用于中速、从动件质量不大、轻载场合。
从动件运动规律的选择
兼顾以下方面：
机器的工作要求 良好的动力特性 方便加工制造
尖顶处安装一滚子， 接触处为滚动摩擦， 耐磨损。用来传递较 大的动力，应用广泛。
接触处为一平面，但 不能与凹陷的凸轮轮 廓接触。润滑较好， 常用于高速传动。
按从动件的运动形式分

移动（直动）推杆

往复移动 轨迹为直线
移 动 推 杆
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摆动推杆

往复摆动 轨迹为圆弧
摆 动 推 杆
按从动件的布置形式分
1、当机器工作过程对从动件运动规律有特殊要求时，应从 实现工作过程的要求出发选择运动规律：
例如各种机床中控制刀架进给的凸轮机构，从动件带动刀架运动， 为了加工出表面光滑的零件，并使机床稳定，则要求刀具进刀时作等 速运动规律； 例如控制内燃机气门开关的凸轮机构，工作要求气门的开关越快越 好，全开的时间保持得愈长愈好，且为了避免产生过大的惯性力，减 少冲击和躁声，气门顶杆的从动件应选用等加速等减速运动规律；
第八章 凸轮机构
§8－1 凸轮机构概述 §8－2 凸轮机构的分类与特点 §8－3 凸轮机构工作过程及从动件运动规律
凸轮机构应用举例
§8－1 凸轮机构概述
内燃机的配气机构
凸轮：具有曲线外轮廓或凹槽的构件。
工作原理：主动件凸轮回转时， 从动件气门杆会按照一定要求做上 下往复运动，控制气门的开启与关 闭。
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

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

圆柱凸轮
圆柱凸轮机构
自动车床走刀机构
二、凸轮机构的常用结构
凸轮轴
整体式凸轮
镶块式凸轮
组合式凸轮
凸轮机构的应用特点
优点：
1.结构简单紧凑，工作可靠。 2.设计适当的凸轮轮廓曲线，可使从动件获得任意预期的 运动规律。 3.可以高速启动，动作可靠准确
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。
偏置直动滚 子从动件盘 形凸轮机构
摆动尖顶从 动件盘形凸 轮机构
例：表述下列凸轮机构的全称。
直动滚子从 动件移动凸 轮机构
直动滚子从 动件圆柱凸 轮机构
对心直动平 底从动件盘 形凸轮机构

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

对心移动推杆

偏置移动推杆
凸轮机构如何命名?
先表述从动件：
1）说明从动件导路与凸轮铰链中心之间的位置关系，有对 心和偏置之分（此条只限于直动从动件）；
2）说明从动件运动形式，有直动和摆动之分；
3）说明从动件端部形状； 再表述主动件凸轮：说明凸轮的形状。
例：表述下列凸轮机构的全称。
对心直动尖 顶从动件盘 形凸轮机构
4.2.2 从动件常用运动规律
1、等速运动规律（以推程为例）
当凸轮以等角速度转动时，从动 件在推程和回程中的速度为常数。
位 移 方 程：s 速 度 方 程： 加速度方程：
h
o
（s
υ ） ω1
v
h
o
1
无穷大
推程始点和终点加速度理论上无穷大， 使推杆产生非常大的惯性力，将产生 刚性冲击！
凸轮机构的组成
凸轮机构——依靠凸轮轮廓直接与从动件接触，迫使从 动件作有规律的直线往复运动（直动）或摆动的高副机构。
1－凸轮：通常作等速转动或移动 2－从动件：可以得到预期的运动规律 3－机架
注意：凸轮和从动件之间 必须始终保持良好的接触， 如果发生脱离现象，将不能 正常工作。
§8－2 凸轮机构的分类与特点
缺点：
1.为高副机构，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。 2.制造和维修困难。
应用：
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。
§8－3 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
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。
一、凸轮机构的分类
二、凸轮机构的常用结构
三、凸轮机构的应用特点
一、凸轮机构的分类
按凸轮的形状分 盘形凸轮 移动凸轮
圆柱凸轮
绕固定轴线转动 并具有半径变化 的盘形零件。
回转中心趋于无穷 远，凸轮沿机架作 直线运动。
将移动凸轮卷成 圆柱。
按从动件的端部形状分
尖顶从动件 滚子从动件 平底从动件
构造简单，能与复杂 凸轮轮廓保持接触， 能实现任意预期的运 动规律，但点接触， 磨损快。