机械设计之凸轮设计分解

此时，偏置反而会使压力角增大而对传动不利。 综合考虑两种情况，压力角计算公式为
n
e ds/dδ
“+‖ 用于导路和瞬心位于凸轮回转中心的两侧； “-‖ 用于导路和瞬心位于凸轮回转中心的同侧； 由此可知，对于直动推杆从动件凸轮机构存在 一个正确偏置的问题！
正确偏置：凸轮逆时针旋转，导路偏在右侧；反之在左侧。
ω ω
理论轮廓 凸轮机构的反转法原理 实际轮廓
实际廓线—— 凸轮与从动件直接接触的轮廓曲线，也称工作廓线。看得见， 摸得着。 对于尖顶从动件，理论轮廓与实际轮廓重合。 对于滚子从动件，反转时滚子中心相对于凸轮的轨迹。 对于平底从动件，反转时平底上任选一点相对于凸轮的轨迹。
理论廓线
基圆——对于尖顶从动件，以凸轮中心为圆心，实际轮廓上最小向径所 作之圆。 对于滚子从动件，以凸轮中心为圆心，理论轮廓上最小向径所作之圆。 基圆是设计凸轮廓线的基础，其半径用r0表示。 偏距 ——凸轮回转中心到从动件移动导路中心线间的距离e 。 偏距圆——以凸轮回转中心为圆心，偏距为半径所作之圆。
B’ A D
Φ ’s Φ Φs
s h O ω
Φ Φs
t
Φ’ Φ’s φ
作者：潘存云教授 Φ ’
B
C
推程角(Φ): 从动件从距凸轮转动中心的最近点运动到最 远点时， 凸轮转过的角度。 回程角(Φ’): 从动件从距凸轮转动中心的最远点运动到最 近点时，凸轮转过的角度。 远休止角(Φs): 从动件在距凸轮转动中心的最远点静止不 动时， 凸轮转过的角度。 近休止角(Φ’s): 从动件在距凸轮转动中心的最近点静止不 动时，凸轮转过的角度。
3.凸轮机构的命名规则
名称=―从动件的运动形式+从动件形状+凸轮形状+机构”
实例：
直动滚子从动件盘形凸轮机构
摆动滚子从动件圆柱凸轮机构
4.凸轮机构的基本名词术语 反转法原理——为了研究的方便，将参考坐标系固定在凸 轮上，并且给整个机构施加一个与凸轮的角速度ω大小相 等、方向相反的角速度- ω 的运动，此时，并不改变凸轮 与从动件之间的相对运动。而观察者看到的景象是凸轮将 静止不动，而从动件一边绕凸轮中心以- ω角速度反向旋转， 同时，从动件还将沿其运动导路移动（若是移动从动件）、 或绕其摆动中心摆动（指摆动从动件）。 反转法是凸轮机构研究与轮廓设计的重要方法，必须重点 掌握。
0
+e2
r0
作者：潘存云教授
由瞬心法知，P点是瞬心，有 OP=v/ω=ds/dδ CP=OP-e= ds/dδ -e 代入（1）式得 ds/dδ
压力角计算公式 增大基圆半径 r0 或增大偏距 e 可减小压力角。 当从动件导路和瞬心点分别位于O点两侧时， 按同样思路可推得压力角计算公式
n s
s0
B
Dα r0 作者：潘存云教授 ω O P C
而使从动杆得到预期的运动规律。
4.1.1 内容提要
凸轮机构的基本概念、凸轮机构的分类及应用
本章内容包括
从动件常用运动规律及其设计原则 确定凸轮机构的基本尺寸 反转法的基本原理及平面凸轮轮廓曲线的设计方法
4.1.2 基本概念复习 1.凸轮机构的组成 如图示，凸轮机构由凸轮1、从动件2、机架3三个构件组成。
行程 ——从动件距凸轮回转中心最近点到最远点的距离h 。 凸轮转角——凸轮以从动件位于最近点作为初始位置而转过的角度φ。 从动件位移——凸轮转过φ 角时，从动件相对于基圆的距离s。 从动件运动规律——从动件的位移、速度、加速度与凸轮转角（或时间）之 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。
1）直动从动件的压力角

以上三种直动从动件中，平底从动件的压力角始终
n
B D
v s s0 n
为α=0，在其他条件相同时，尖顶从动件与滚子从
动件的压力角相等。 右图可用来推导压力角的计算公式，过程如下：
ω O
r0 α v
e CP
由ΔBCP得 tanα =CP/BC= CP/（s+s0） （1）
由ΔODC得 s0 = r2
推程——从动件从距凸轮中心最近点向最远点的运动过程。
推程运动角——从动件从距凸轮中心最近点运动到最远点时， 凸轮所转过的角度Φ 。
远休止角——从动件运动到最远点静止不动时，凸轮所转过
的 角度Φs。 ω
e
偏距圆
回程——从动件从距凸轮中心最远 点向最近点的运动过程。 回程运动角——从动件从距凸轮中 心最远点运动到最近点时 凸轮所转 过的角度Φ’ 。 近休止角——从动件运动到达最近 点静止不动时，凸轮所转过的角度 Φ’s。 一个运动循环中，有 Φ + Φ’ + Φs +Φ’s =360º
第四章 凸轮机构及其设计
4.1 4.2
内容提要及基本概念 本章重点、难点
4.3
典型例题精解
ttp://www.xihangzh.com/elecCourse/SongMin/JiaoAn/wangzhan/chapter3.1
4.1 内容提要及基本概念
凸轮机构是一种结构简单且能实现任意复杂运动规律的机构，因而在各 类机械中获得了广泛的应用。本章目的是掌握凸轮机构设计的基础知识，并 能根据生产实际需要的运动规律设计凸轮机构。其工作原理是：当凸轮转动 或移动时，借助凸轮轮廓曲线的向径r(盘状凸轮）或高度h(移动凸轮）的变化
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]。 ω
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F
v α B
F
ω
α v B
ω
F
α v
B ω
v
F α=0 B
3 2
2 1
1 3
2.凸轮机构的分类 1)按凸轮形状分
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
端面凸轮
2)按推杆形状分
尖顶从动件 3)按推杆运动分
滚子从动件
平底从动件
直动从动件凸轮机构
摆动从动件凸轮机构
4)按维持高副接触的方式分 力封闭（如重力、弹簧力等）
凹槽凸轮
等宽凸轮
几何形状封闭 （凹槽凸轮、 等宽凸轮 、 等径凸轮、主回凸轮） 等径凸轮 主回凸轮
2) 摆动从动件的压力角