华中科技大学机械原理课件CH3-凸轮机构资料
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s (从动件位移)
行程
h
BC
B’
( ,s)
s h
A
O
A
D
0
s ’
2π
s’
基圆
e
D 偏心距
B 推程运动角
回程运动角
C 远休止角
近休止角
?
推程角Φ为什么是∠BOB‘ ？ 而不是∠BOA ？
推程运动角Φ
B’
A
O
D
问1：导致Φ≠∠BOA的原因是 什么？
或： 什么条件下Φ=∠BOA？
问2：考虑到：
• 推程运动角Φ =∠BOB’
为n+1个待定系数。
1）n = 1的运动规律
s c0 c1 v c1
a0
h
等速运动规律 s
==0，，问ss==0：h; 回程的方程式v0 呢？
s h
v h
a0
0
a
刚性冲击
0
a=0
2）n = 2的运动规律
s c0 c1 c2 2 v c1 2c2 a 2 2c2
等加速等减速运动规律
内燃机配气凸轮机构
凸轮机构的应用
打标机
进刀凸轮机构
内燃机配气凸轮机构
多缸内燃机-配气机构
冲压机
凸轮机构的优缺点
• 优点:
– 只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实 现从动件复杂的运动规律；
– 结构简单，运动可靠。
• 缺点：
– 从动件与凸轮接触应力大,易磨损
• 用途：
– 载荷较小的运动控制
adt
c1
2
c os (2
)
c2
o
s
vdt
c1
2
4 2 2
sin( 2
)
c2
c3
v o
0, s 0
正弦/余弦
, s h
对比
a
s
h
1
2
sin( 2
)
o
v
h
1
c os (2
)
j
a
2h 2
2
sin( 2
)
o
二、组合运动规律简介
运动规律组合应遵循的原则： 1、对于中、低速运动的 凸轮机构，要求从 动件的 位移曲线在衔接处相切，以保证速 度曲线的连续。 2、对于中、高速运动的凸轮机构，则还要 求从动件的 速度曲线在衔接处相切，以保 证加速度曲线的连续。
《机械原理》
第三章 凸轮机构
华中科技大学 机械学院 刘伦洪
目录
§3-1 凸轮机构的应用及分类 §3-2 从动件常用运动规律 §3-3 盘形凸轮机构基本尺寸的确定 §3-4 根据预定运动规律设计盘形凸轮轮廓曲线 §3-5 空间凸轮机构
§3.1 凸轮机构的应用及分类
一、凸轮机构的应用
凸轮是一个具有曲线轮 廓的构件。含有凸轮的 机构称为凸轮机构。它 由凸轮、从动件和机架 组成。
s = c0 + c1 + c22 + c33 + ……+ cnn v = ( c1 + 2c2 + 3c32 + ……+ncnn-1) a = 2(2c2 + 6c3 +12c42 + ……+n(n-1)cnn-2) j = 3(6c3 + 24c4 + ……+n(n-1)(n-2)cnn-3) 式中，为凸轮的转角（rad）； c0，c1，c2，… ，
3）凸轮机构曲线轮廓的设计
4）绘rb制凸e轮机构工作图 rb
§3-2 从动件常用运动规律
一、基本运动规律 二、组合运动规律简介 三、从动件运动规律设计
运动循环的类型
S ()
S ()
2π
Φ
Φ S
Φ'
Φ' S
升-停-回-停型 (RDRD)
S ()
2π
Φ Φ'
Φ' S
升-回-停型 (RRD)
S ()
2π
哪个快？
问2：这样布置是否合理？
摆动从动件凸轮机构
推程角
BOA的条件: LO1B'
a2 l2 rb
rb ?
能源0810班同学给出(2010- 3 - 23)
B’
A
O1
基圆 D
max 0
B C
O2
中心距a 杆长l 摆杆初始位置角0
角位移 摆幅max
0 arccos(a2 l2 rb2) /(2al)
s
h
0
v
vmax
0, s 0,v 0 2, s h 2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
0
2,s h 2
, s h,v 0
柔性冲击a
amax
s
2h 2
2
s
h
2h 2
(
)2
v
4h
2
v
4h
2
(
)
a
4h 2
2
a
4h 2
2
0
-amax
j +∞
0
-∞
柔性冲击
+∞
（二）余弦加速度规律
a
c1
c ost
c1
cos(
• 近休止角Φs’ =∠DOA ？
• 远休止角Φs =∠COB ？
B
• 回程运动角Φ’ =∠DOC ？
那么凸轮旋转一周，4个角的
C
和岂不是>360° ？
回程运动角Φ’
B
C
A
回程角Φ’ DD’
O
现象: 只要偏心距e不为0,
即使AB与CD形状相同, 回 程速度比推程速度快。
如果从动件偏向O点左侧,
问1：回程速度和推程速度
Φ
Φ S
Φ'
升-停-回型
(RDR)
2π
Φ
Φ'
升-回型 (RR)
从动件运动规律的数学方程式
位移 S f ()
速度
v dS dS d dS dt d dt d
类速度
加速度
a
dv dt
dv
d
d
dt
2
d 2S
d 2
类加速度
跃动度
j
da dt
da
d
d
dt
3
d 3S
d 3
类跃动度
一、基本运动规律
（一）多项式运动规律
1）沟槽凸轮机构
2）等径凸轮机构
3）等宽凸轮机构
4）主回凸轮机构
四）根据从动件的运动形式分
移
动 从 动
（ 对 心
件、
凸偏
轮置
机）
构
摆动从动件凸轮机构
有趣的凸轮机构名称
• 偏置滚子移动从动件盘形凸轮机构 • 对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构 •…
三、凸轮机构的工作原理
图中推程运动角Φ是...
二、凸轮机构的分类
一）按凸轮的形状分 1、盘形凸轮
2、移动凸轮
3、圆柱凸轮
4、圆锥凸轮
二）按从动件上高副元素的几何形状分
1、尖顶从动件 2、滚子从动件
3、平底从动件
三）按凸轮与从动件的锁合方式分
• 力锁合的凸轮机构 • 形锁合的凸轮机构
1、力锁合的凸轮机构
2、形锁合的凸轮机构
– 沟槽凸轮机构 - 等宽凸轮机构 - 等径凸轮机构 - 主回凸轮机构
四、凸轮机构的设计任务
1）从动件运动规律的设计
2）凸轮机构基本尺S寸(的) 设计
移摆摆滚平动动动子底O从从中从从1 动 动 心 动 动(件 件 的 件 件m： ： 距 ： ：ahx基 基 离 除 除) 圆圆上上aΦ 及半半述述摆径径外外Φ杆，，rrSbb的，，Φ还平长'凸偏有底O度轮心滚长1Φl;转距子度'S 2动e半Lπ;。中径心rr。到a 从动件O2
)
s
h
v
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c1
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)
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1
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j
a
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2 2
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)
o
（三）正弦加速度规律 s
a
c1
sin(t)
c1
sin( 2
)
h
v
行程
h
BC
B’
( ,s)
s h
A
O
A
D
0
s ’
2π
s’
基圆
e
D 偏心距
B 推程运动角
回程运动角
C 远休止角
近休止角
?
推程角Φ为什么是∠BOB‘ ？ 而不是∠BOA ？
推程运动角Φ
B’
A
O
D
问1：导致Φ≠∠BOA的原因是 什么？
或： 什么条件下Φ=∠BOA？
问2：考虑到：
• 推程运动角Φ =∠BOB’
为n+1个待定系数。
1）n = 1的运动规律
s c0 c1 v c1
a0
h
等速运动规律 s
==0，，问ss==0：h; 回程的方程式v0 呢？
s h
v h
a0
0
a
刚性冲击
0
a=0
2）n = 2的运动规律
s c0 c1 c2 2 v c1 2c2 a 2 2c2
等加速等减速运动规律
内燃机配气凸轮机构
凸轮机构的应用
打标机
进刀凸轮机构
内燃机配气凸轮机构
多缸内燃机-配气机构
冲压机
凸轮机构的优缺点
• 优点:
– 只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实 现从动件复杂的运动规律；
– 结构简单，运动可靠。
• 缺点：
– 从动件与凸轮接触应力大,易磨损
• 用途：
– 载荷较小的运动控制
adt
c1
2
c os (2
)
c2
o
s
vdt
c1
2
4 2 2
sin( 2
)
c2
c3
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0, s 0
正弦/余弦
, s h
对比
a
s
h
1
2
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)
o
v
h
1
c os (2
)
j
a
2h 2
2
sin( 2
)
o
二、组合运动规律简介
运动规律组合应遵循的原则： 1、对于中、低速运动的 凸轮机构，要求从 动件的 位移曲线在衔接处相切，以保证速 度曲线的连续。 2、对于中、高速运动的凸轮机构，则还要 求从动件的 速度曲线在衔接处相切，以保 证加速度曲线的连续。
《机械原理》
第三章 凸轮机构
华中科技大学 机械学院 刘伦洪
目录
§3-1 凸轮机构的应用及分类 §3-2 从动件常用运动规律 §3-3 盘形凸轮机构基本尺寸的确定 §3-4 根据预定运动规律设计盘形凸轮轮廓曲线 §3-5 空间凸轮机构
§3.1 凸轮机构的应用及分类
一、凸轮机构的应用
凸轮是一个具有曲线轮 廓的构件。含有凸轮的 机构称为凸轮机构。它 由凸轮、从动件和机架 组成。
s = c0 + c1 + c22 + c33 + ……+ cnn v = ( c1 + 2c2 + 3c32 + ……+ncnn-1) a = 2(2c2 + 6c3 +12c42 + ……+n(n-1)cnn-2) j = 3(6c3 + 24c4 + ……+n(n-1)(n-2)cnn-3) 式中，为凸轮的转角（rad）； c0，c1，c2，… ，
3）凸轮机构曲线轮廓的设计
4）绘rb制凸e轮机构工作图 rb
§3-2 从动件常用运动规律
一、基本运动规律 二、组合运动规律简介 三、从动件运动规律设计
运动循环的类型
S ()
S ()
2π
Φ
Φ S
Φ'
Φ' S
升-停-回-停型 (RDRD)
S ()
2π
Φ Φ'
Φ' S
升-回-停型 (RRD)
S ()
2π
哪个快？
问2：这样布置是否合理？
摆动从动件凸轮机构
推程角
BOA的条件: LO1B'
a2 l2 rb
rb ?
能源0810班同学给出(2010- 3 - 23)
B’
A
O1
基圆 D
max 0
B C
O2
中心距a 杆长l 摆杆初始位置角0
角位移 摆幅max
0 arccos(a2 l2 rb2) /(2al)
s
h
0
v
vmax
0, s 0,v 0 2, s h 2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
0
2,s h 2
, s h,v 0
柔性冲击a
amax
s
2h 2
2
s
h
2h 2
(
)2
v
4h
2
v
4h
2
(
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a
4h 2
2
a
4h 2
2
0
-amax
j +∞
0
-∞
柔性冲击
+∞
（二）余弦加速度规律
a
c1
c ost
c1
cos(
• 近休止角Φs’ =∠DOA ？
• 远休止角Φs =∠COB ？
B
• 回程运动角Φ’ =∠DOC ？
那么凸轮旋转一周，4个角的
C
和岂不是>360° ？
回程运动角Φ’
B
C
A
回程角Φ’ DD’
O
现象: 只要偏心距e不为0,
即使AB与CD形状相同, 回 程速度比推程速度快。
如果从动件偏向O点左侧,
问1：回程速度和推程速度
Φ
Φ S
Φ'
升-停-回型
(RDR)
2π
Φ
Φ'
升-回型 (RR)
从动件运动规律的数学方程式
位移 S f ()
速度
v dS dS d dS dt d dt d
类速度
加速度
a
dv dt
dv
d
d
dt
2
d 2S
d 2
类加速度
跃动度
j
da dt
da
d
d
dt
3
d 3S
d 3
类跃动度
一、基本运动规律
（一）多项式运动规律
1）沟槽凸轮机构
2）等径凸轮机构
3）等宽凸轮机构
4）主回凸轮机构
四）根据从动件的运动形式分
移
动 从 动
（ 对 心
件、
凸偏
轮置
机）
构
摆动从动件凸轮机构
有趣的凸轮机构名称
• 偏置滚子移动从动件盘形凸轮机构 • 对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构 •…
三、凸轮机构的工作原理
图中推程运动角Φ是...
二、凸轮机构的分类
一）按凸轮的形状分 1、盘形凸轮
2、移动凸轮
3、圆柱凸轮
4、圆锥凸轮
二）按从动件上高副元素的几何形状分
1、尖顶从动件 2、滚子从动件
3、平底从动件
三）按凸轮与从动件的锁合方式分
• 力锁合的凸轮机构 • 形锁合的凸轮机构
1、力锁合的凸轮机构
2、形锁合的凸轮机构
– 沟槽凸轮机构 - 等宽凸轮机构 - 等径凸轮机构 - 主回凸轮机构
四、凸轮机构的设计任务
1）从动件运动规律的设计
2）凸轮机构基本尺S寸(的) 设计
移摆摆滚平动动动子底O从从中从从1 动 动 心 动 动(件 件 的 件 件m： ： 距 ： ：ahx基 基 离 除 除) 圆圆上上aΦ 及半半述述摆径径外外Φ杆，，rrSbb的，，Φ还平长'凸偏有底O度轮心滚长1Φl;转距子度'S 2动e半Lπ;。中径心rr。到a 从动件O2
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s
h
v
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2
2 2
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c2
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0, s 0, v 0
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1
c os (
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（三）正弦加速度规律 s
a
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