第三章凸轮机构

第三章凸轮机构
例一： 所示为内燃机
配气凸轮机构。盘 形凸轮1匀速转动, 通过其曲线轮廓向 径的变化, 驱动从 动件2按内燃机工 作循环的要求有规 律地开启和闭合。
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配气机构
内燃机配气凸轮机构模型 第三章凸轮机构
挑线机构
第三章凸轮机构
例二：
所示为靠模车削机 构，工件1回转，凸轮 3作为靠模被固定在床 身上，刀架2在弹簧作 用下与凸轮轮廓紧密接 触。当拖板4纵向移动 时，刀架2在靠模板 （凸轮）曲线轮廓的推 动下作横向移动，从而 切削出与靠模板曲线一 致的工件。
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2. 凸轮机构的特点 (1) 优点：只需确定适当的凸轮轮廓就可使从动件 得到任意预期的运动规律，结构简单，体积较小，易 于设计。 (2) 缺点：由于凸轮与从动件是高副接触，压力较 大，易磨损，故不宜用于大功率传动；又由于受凸轮 尺寸限制，凸轮机构不适用于要求从动件工作行程较 大的场合。
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3.按从动件运动形式分类
（1）直动尖顶从动件
直动滚子从动件
从动件作往复直线移动
（2）摆动尖顶从动件 从动件作往复摆动
摆动平顶从动件
①移动从动件
②摆动从动件
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①力锁合
②几何锁合
1.力锁合： 靠重力、 弹簧力或其他外力使从动件 与凸轮始终保持接触的凸轮机构。
2.几何锁合：
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例三： 所示为一自动机
床的进刀机构，当 具有凹槽的圆柱凸 轮1回转时，其凹 槽的侧面迫使推杆 2绕点C作往复摆动， 从而控制刀架的进 刀和退刀运动。
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自动机床上的走刀机构模型
第三章凸轮机构
第一节 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的应用
优点：结构简单，设计方便。 缺点：凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易
5、推程运动角：
与推程相应的凸轮转角δ1。 δ1= ∠AOB（升程角）
第三章 凸轮机构
1.了解凸轮机构的类型及各类凸轮机构的特点和适用 场合。
2.掌握从动件的几种常用运动规律的特点和适用场合。
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件， 它通过与从动件的高副接触，在运动时可以 获得连续或不连续的任意预期运动。
凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基 本构件组成的高副机构。 由于凸轮机构具有 多用性和灵活性, 因此广泛应用于机械、 仪器、 操纵控制装置和自动生产线中, 是自动化生产 中主要的驱动和控制机构。但由于凸轮机构 是高副机构，易于磨损，因此只适用于传递 动力不大的场合。
装卸料传动机构
等径凸轮机构在机械加工中的应用
盘形凸轮机构在印刷机中的应用 圆柱凸轮机构在机械加工中的应用
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第二节 从动件的常用运动规律
凸轮机构的运动循环及基本名词术语
凸轮基圆、基圆半径 r0 偏距圆、偏距 e 从动件行程 h （从动件最大位移） 从动件推程 s1 （从动件远离凸轮轴心的行程） 从动件回程 s2（从动件移近凸轮轴心的行程） 从动件远休程 从动件距凸轮轴心最远处停留不动 从动件近休程 从动件距凸轮轴心最近处停留不动 从动件位移 推程运动角δ1 回程运动角 δ3 远（近）休止角 δ2、 δ4
沟槽凸轮
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等宽凸轮
（1）力锁合
（重力、弹簧力）
（2) 形锁合
几何锁合
凹 槽 凸 轮
等
宽
凸
W
轮
等
径
r1
凸
主
轮
r2
r1+r2 =const
回 凸 轮
优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得
任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。 缺点：线接触，容易磨损第三。章凸轮机构
端部形 状 尖端
凸轮机构的运动循环及基本名词术语 1、基圆： 凸轮理论轮廓上最小向径为半径所画的圆。 2、偏距e： 从动件导路偏离凸轮回转中心的距离。
e w
w
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O
O
3、推程： 4、升程：
从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定的 运动规律由离回转中心最近位置A到达 最远位置B的过程。
从ห้องสมุดไป่ตู้件在推程中所走过的距离h。
直动从动件
形式分
摆动从动件
4.按锁合方式分
力锁合 形锁合
凸轮机构的分类
1.按凸轮的形状分类
（1）盘形凸轮
凸轮最基本的形式。凸轮形状如盘，具有变化的向径。
（2）移动凸轮
凸轮形状如板，可看成是回转轴 心位于无穷远处的盘形凸轮。当 移动凸轮相对于机架作直线运动 时，可推动从动件在同一运动平 面内运动。
（3）圆柱凸轮
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优缺点
优点：1、结构简单、紧凑；2、设计较方便。3、易磨损 缺点：1、承载能力低，主要用于控制机构；
2、凸轮轮廓加工困难。 材料
要求材料表面硬度高、耐磨、有足够的表面接触强度。
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凸轮机构在工业上的应用
内燃机配气机构
绕线机机构
绕线机机构2
送料机构 圆柱凸轮1
圆柱凸轮2
空间凸轮机构 弧面凸轮机构
凸轮形状如圆柱，凸轮的轮廓曲线作在圆柱体上，可看作 是将移动凸轮卷成圆柱体形成的。
这些凸轮机构中，凸轮与从动件之间的运动不在同一平面内， 属于空间凸轮机构。
2.按从动件与凸轮接触处机构形式分类
尖顶从动件
滚子从动件
平底从动件
用于低速
应用最普遍
用于高速
盘形、移动和圆柱凸轮机构 尖顶、滚子和平底从动件凸轮机构
结构紧凑，平底与凸轮接触易形成楔形油膜， 润滑较好，磨损小，且当不计摩擦时，凸轮对 从动件的作用力始终垂直于平底，传动效率较 高，故常用于高速；但不能与内凹或直线轮廓 接触
优、缺点介于滚子和尖端之间，当机构有变形 或安装有偏差时，不至于改变其接触状态，故 可避免用滚子时因安装偏斜而造成载荷集中、 应力增大的缺点
于磨损，通常多用于传力不大的控制机构中。
机架 从动件 凸轮
输料机构
内燃机的配气凸轮机构
陶瓷压片机的传动系统
凸轮机构的组成 凸轮机构的特点
二、凸轮机构的分类
1.按凸轮的形状分
盘形凸轮 移动凸轮
圆柱凸轮
凸
2.按从动件与凸轮 尖顶从动件
轮 机
滚子从动件 接触处结构形式分
构
平底从动件
分
类
3.按从动件运动
滚子
平底
球面
移动
凸轮机构从动件的基本类型
运动形式 摆动
主要特点
结构紧凑，能与各种凸轮轮廓上的几乎所有点 接触，可实现较复杂的运动规律，但易于磨损。 设计时，多借用这种从动件的凸轮机构来进行 理论分析，描绘凸轮轮廓
滚动接触磨损小，可传递较大的力，是一种常 用的类型，但结构较复杂，尺寸、重量较大， 不易润滑且轴销强度较低