凸轮机械原理PPT课件

பைடு நூலகம்
人们经过长期的理论研究和生产实践，已经积累了能 适应多种工作要求的从动件典型运动特性的运动曲线，即 所谓“常用运动规律”。
凸轮的轮廓形状决定了从动件的运动规律。反之，从 动件不同的运动规律要求凸轮具有不同形状的轮廓曲线， 也即是说，凸轮轮廓曲线的形状取决于凸轮机构从动件的 运动参数。
设计凸轮机构时，通常只需根据工作要求，从常用 运动规律中选择适当的运动曲线。在一般情况下，推程 是工作行程，要求比较严格，需要进行仔细研究。回程 一般要求较低，受力情况也比推程阶段有利，故不作专 门讨论。
'
★推杆的运动规律：是指推杆在 运动过程中，其位移、速度和加 速度随时间变化（凸轮转角δ 变 化）的规律。
凸轮机构的工作原理
s
行程
hs
A
rb
o
B

BC
S
近休止角
D 2

S
e
C 推程运动角 远休止角 回程运动角
D
凸轮的基圆
该位置为初始位置
在凸轮机构的一个运动循环中，凸轮以等角速ω 转动一周， 而且凸轮的转角存在着下面的关系
1. 等速运动规律
从动件运动的速度为常数时的运动规律， S 称为等速运动规律（直线运动规律）。
h
推程时，设凸轮推程运动角为Φ，从动件升程为h，
相应的推程时间为T，则从动件的速度为：
O
V=c=常
初始条件为：t=0时，s=0； v
数位移方程为: t=T时，s=h，利用位移方程
s vdt Ct C1 得因到此有C1=0和Cs=h/hT。t
4、应用： 适用于传力不大的控制机构和调节机构
• 凸轮是由一种具有曲线轮廓或凹槽的
构件，多为主动件，通常作等速连续转 动，从动件作连续或间歇往复摆动、移 动或平面复杂运动。从动件的运动规律 完全取决于凸轮轮廓或沟槽的形状。
• 凸轮机构是含有凸轮的一种高副机构，
由凸轮、从动件和机架三个构件、两个 低副和一个高副组成的单自由度机构。
盘形凸轮是最基本的形式, 应用较为广泛,故本章只研究 盘形凸轮机构.
2、按从动件的形状分类
(1)、尖顶从动件
(2)、滚子从动件 (3)、平底从动件
3、按从动件的运动形式分类
（1）直(移)动从动件
对心直动从动件
偏置直动从动件
(2)摆动从动件
3、按锁合方式分类
维持运动副中两个构件之间的接触方式称为锁合.
v
T
a dv 0 dt
v h
O
T
a
由于凸轮转角φ=t，Φ=T， a 0
代入式，则得推程时从动件用转角
φ表示的运动方程： s h /

推程的运动方程： v h /
O
a0





从动件在运动起始位置和终止两瞬时的速 度有突变，故加速度在理论上由零值突变为无 穷大，惯性力也为无穷大。由此的强烈冲击称 为刚性冲击。适用于低速场合。
• 实际上，由于构件材料有弹性，加速度和惯
性力不至于达到无穷大，但仍将造成强烈冲击。 当加速度为正时，它将增大凸轮压力，使凸轮 轮廓严重磨损；加速度为负时，可能会造成用 力封闭的从动件与凸轮轮廓瞬时脱离接触，并 加大力封闭弹簧的负荷。因此这种运动规律只 适用于低速，如自动机床刀具进给机构以及在 低速下工作的一些凸轮控制机构。
力锁合凸轮: 如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等；
形锁合凸轮:
如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、
§2 从动件运动规律
一、凸轮传动的运动特性
★基圆：以凸轮最小半径rb所作
的圆，rb称为凸轮的基圆半径。
★推程、推程运动角：δ 0
★远休、远休止角： s
★回程、回程运动角： h
★近休、近休止角：
★行程：h

s
表示v＝v（φ ）和a＝a（φ ）的线图分别称为速度线图和加速 度线图
二 从动件常用的运动规律
生产中对工作构件的运动要求是多种多样的。例如自动机床 中用来控制刀具进给运动的凸轮机构，要求刀具（从动件）在工 作行程时作等速运动（速度要求）。内燃机配气凸轮机构，则要 求凸轮具有良好的动力学性能(主要是加速度要求)。在某些控制 机构中则只有简单的升距要求。
0 + s+ h + s ' ＝360°
在这个运动循环中，凸轮作连续的等速转动，而从动件经历 了推程、停歇、回程和停歇四个阶段，从动件的运动是间歇运动。
从动件的运动规律
由于凸轮以等角速度ω 作等速转动，因此在凸轮运动的任意 瞬时，凸轮的转角与转动时间t成线性关系，即φ ＝ωt。
从动件的运动规律是指在推程和回程中，从动件的位移、速度、 加速度随凸轮转角或时间变化的规律。
对于直动从动件来说，存在着如下的函数关系： s＝s（φ） v＝v（φ） a＝a（φ）
从动件的运动线图 将从动件在一个运动循环中的运动规律表示成凸轮转角的 函数，与之对应的图形称为从动件的运动线图。
以凸轮的转角（或对应的时间）为横坐标，以从动件的位移为纵 坐标所作的曲线，称为从动件的位移曲线。 即s＝s（φ ）
1、组成： 凸 轮:具有曲线轮廓的构件，称为凸轮. 从动件:与凸轮保持接触的杆，称为从动 件或推杆。 机架
2、作用：将凸轮的转动或移动转变 为从动件的移动或摆动
3、特点: (1)只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动 规律. (2)结构简单、紧凑，工作可靠，容易设计； (3)高副接触，易磨损.
二、凸轮机构的类型
1、按凸轮的形状 和运动分类
(1)、盘形回转凸轮
凸轮呈盘状，具有变化 的向径，绕固定轴线回 转，从动件在垂直于凸 轮轴线的平面内运动
(2)、移动凸轮
相当于盘形凸轮机构的 轴线位于无穷远，凸轮 相对于机架作往复直线 运动
(3)、圆柱凸轮
它可以看成是将移动凸轮卷 绕在圆柱体的外表面上而形成 的,属于空间凸轮机构.
凸轮机械原理
本章要求了解凸轮机构的组成、分类、应用；从 动件常用的运动规律；凸轮轮廓的设计方法。
重点：推杆常用运动规律的特点及其选择原则； 盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计。
难点：凸轮基圆半径与压力角的关系。
§1 凸轮机构的应用及分类
凸轮机构是通过凸轮与从动件间的接触来传递运动和动 力，是一种常见的高副机构，结构简单，只要设计出适 当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预定的复 杂运动规律。 一.凸轮机构应用和分类
2. 等加速等减速运动规律
s
（抛物线运动规律）