第4章凸轮机构及简谐运动机构.

ω1
设计步骤小结：
①选比例尺μ l作基圆rmin。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
r0 =40mm, δ1=1500, δ2 =300, δ3 =1200, δ4 =600，
3’ 2’ 1’
-ω 1 1
2
ω1 O
1
2ห้องสมุดไป่ตู้
3
3
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
一、对心直动尖顶从动件盘形凸轮
已知凸轮的基圆半径rmin，角速度ω 1和从动件 的运动规律，设计凸轮轮廓曲线。
7’ 5’ 3’ 1’ 1 3 5 78
-ω 1
8’
9’10’ 11’ 12’ 13’ 14’ 9 11 13 15
1’
1 3 5 78
15 14’ 14 13’ 13 12 11 10 9 12’
11’ 设计步骤： 10’ 9’ ①选比例尺μ l作基圆rmin。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。 ④作平底直线族的内包络线。
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
4-2 从动件常用的运动规律
凸轮机构设计的基本任务: 1)根据工作要求选定凸轮机构的形式; 2)推杆运动规律; s2 3)合理确定结构尺寸; B’ 4)设计轮廓曲线。 h
而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计 凸轮轮廓曲线的前提。
A
名词术语： 基圆半径、 推程、 基圆、 推程运动角、 远休止角、 回程、回程运动角、 近休止角、 行程。一个循环
二、等加等减速运动规律
位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。
s2
h/2 h/2
加速段推程运动方程为：
s2 ＝2h(δ/δ1 v2 ＝4hω1δ /δ21 )2
1 2 3 4 5 6δ δ1
v2 2hω 1/δ
1
a2 ＝4h(ω1 /δ1)2
减速段推程运动方程为：
δ a2 4h(ω /δ )2 1 1 δ
凸轮机构组成：凸轮、从动件、机架。 凸轮机构的优点: 1）只需设计适当的凸轮轮廓
2）结构简单、紧凑，设计方便
凸轮机构的缺点: 高副机构，易磨损
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
二、分类： 1.按凸轮形状分类：
⑴盘状凸轮：（简单，广泛，行程较小）
⑵移动凸轮：回转中心无穷远
⑶圆柱凸轮： a.在圆柱面上开有曲线凹槽 b.圆柱体端面上做出曲线轮廓 (4)其他凸轮：（凹槽凸轮，等宽凸轮，等径凸轮）
φ
v
h 2
2
sin
2



a
h 2
2
cos



φ
a
柔性冲击：
在起始和终止处理论上 a为 有限值，产生柔性冲击。
φ
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
4-3 盘形凸轮轮廓曲线设计
凸轮廓线设计方法的基本原理 反转原理： 给整个凸轮机构施以-ω 1时，不影响各构件之间 的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合 运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。 依据此原理可以用几何作图的方法 设计凸轮的轮廓曲线，例如： 尖顶凸轮绘制动画 滚子凸轮绘制动画
rmin
δ1 δ2
ω1
B
C
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
一、等速运动规律
a2 ＝ 0 v2 =hω1 /δ1 s2 =hδ/δ1
dδ/dt=ω1－凸轮角速度
s2 h δ v2
1
δ ,t
δ ,t
a2
刚性冲击：
由于加速度发生无穷大突 度而引起的冲击称为刚性 冲击。
+∞
δ ,t
－∞
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
三、对心直动平底从动件盘形凸轮
已知凸轮的基圆半径rmin，角速度ω 1和从动件 运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
7’ 5’ 3’ 8’ 9’ 11’ 12’ 13’ 14’ 9 11 13 15
-ω 1
ω1
1’ 2’ 3’ 12 4’ 3 4 5’ 5 6’ 6 7 7’ 8 8’
D
δ3
δ4
rmin
δ1 δ2
o δ1 δ2
t δ3 δ4 δ
ω1
B
C
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
运动规律：推杆在推程或回程时，其位移s2、速度v2、
和加速度a2 随时间t 的变化规律。 s2=s2(t)
v2=v2(t) a2=a2(t)
D
δ3
B’ h A
δ4
s2
o δ1 δ 2 t δ3 δ4 δ
d4
δ1 δ3
δ2
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
二、滚子直动从动件盘形凸轮
已知凸轮的基圆半径rmin，角速度ω 1和从动件 的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
7’ 5’ 3’ 1’ 1 3 5 78 8’
-ω 1
ω1
9’ 11’ 12’
13’ 14’ 9 11 13 15
理论轮廓
实际轮廓 设计步骤小结： ①选比例尺μ l作基圆rmin。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。 ⑤作各位置滚子圆的内(外)包络线。
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
2.按从动件类型分
⑴尖顶从动件：（移动，摆动）
简单、能实现复杂运动。易磨损，受力小低速 ⑵滚子从动件： （移动，摆动）
滚动摩擦，磨损小，传力大，复杂。有噪音。
⑶平底从动件：（移动，摆动） 润滑好，磨损小，受力平稳，效率高。
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
s2 ＝h-2h(δt –δ1)2/δ2t v2 ＝-4hω1(δt-δ1)/δ2t a2 ＝-4hω21 /δ2t
柔性冲击
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
三、余弦加速度运动规律
h s 1 cos 2
4 3 2
s 6 5
h
1 v 1 2 3 4 Ф 5 6
四、摆动从动件盘形凸轮机构
已知凸轮的基圆半径rmin， 角速度ω 1，摆杆长度l以 及摆杆回转中心与凸轮 回转中心的距离d，摆杆 角位移方程，设计该凸 d 轮轮廓曲线。
第4章 凸轮机构及间歇 运动机构
§4-1 的应用和分类 §4-2 从动件常用的运动规律 §4-3 盘形凸轮轮廓曲线的设计 §4-4 凸轮机构设计中应注意的问题 §4-5 间歇运动机构
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
4-1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的应用 内燃机 凸轮配气机构 靠模车削机构