第四章凸轮机构及其设计

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第四章凸轮机构及其设计
3．按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类
❖力封闭凸轮机构 靠弹簧力或重力等维持凸轮与从动件的高副接触。
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❖形封闭凸轮机构
凹槽凸轮机构
等宽凸轮机构
等径凸轮机构
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共轭凸轮机构
4．按从动件的运动形式分类
对心式 直动从动件 偏置式 摆动从动件
速由度此对引时起a间的的冲4变击h2化称率为2 理柔论性上冲为击无。穷大。
j
适用于低速场合。
0
amax
/ 2
/ 2 / 2
3. 3-4-5多项式运动规律(五次 多项式运动规律)
5次多项式运动规律的加速度对凸
往复摆动
摆动从动件
直动从动件 第四章凸轮机构及其设计
摆动从动件
2、应 用
凸轮机构的应用场合 广泛用于各种机械，特别是自动机械、自动控
制装置和装配生产线。
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内燃机配气机构
绕线机排线机构
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冲床装卸料机构 自动机床进刀机构
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盘形凸轮机构 在印刷机中的应用
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§4-1 凸轮机构构成、应用及分类
一、凸轮机构的构成和应用 构成 应用 特点
二、凸轮机构的分类 三、凸轮机构的基本名词术语
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一、凸轮机构的构成和应用
1、构 成
凸 轮：具有曲线状轮廓的构件 从动件或推杆：与凸轮保持接触的作往复移动或摆动的构件。
往复移动 直动从动件
变化的规律。 加速度曲线—反映了从动件的加速度a随时间t或凸轮转
角变化的规律。 跃度曲线—反映了从动件的跃度j随时间t或凸轮转角变
化的规律。
凸轮轮廓曲线的形状决定了从动件的运动规律。要使从 动件实现某种运动规律，就要设计出与其相应的凸轮轮廓曲 线。
§4-2 从动件的运动规律
一、引言 二、从动件常用运动规律 三、组合运动规律
作业
•4.3、4.4（平时作业） •4.10、4.14、4.17 (a、b)（上交作业）
第四章凸轮机构及其设计
第四章 凸轮机构及其 设计
第四章凸轮机构及其设计
第四章 凸轮机构及其设计
§4-1 凸轮机构构成、应用及分类 §4-2 从动件的常用运动规律 §4-3 凸轮轮廓曲线的设计 §4-4 凸轮机构基本参数的确定
第四章凸轮机构及其设计
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”。
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。
位移方程 s=s()
v d s d s d d s dt d dt d
a
dv dt
dv
d
d
dt
2
d2 s
d 2
j
da dt
da
d
d
dt
3
wenku.baidu.com
d3 s
d 3
生产中对工作构件的运动要求是多种多样的。 速度要求：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。 加速度要求：如内燃机配气凸轮机构，则要求凸 轮具有良好的动力学性能。 位移要求：在某些控制机构中则只有简单的升距 要求。
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一、引言
•
所谓从动件运动规律，是指从动件的位移S、速度v、
加速度a、及加速度的变化率（跃度j）随时间 t 或凸轮转
角φ变化的规律。这种变化的规律可以用线图来表示，是
凸轮设计的依据。
正确选择和设计从动件的运动规律，是凸轮机构设 计的重要环节。
从动件运动规律的表示 运动线图
数学方程式
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利用分度凸轮机构 实现转位
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3、特 点
凸轮机构的优点 结构简单、紧凑、工作可靠，可以使从动件准确 实现各种预期的运动规律，还易于实现多个运动的 相互协调配合。
凸轮机构的缺点 凸轮轮廓与从动件之间是高副接触，易于磨 损。
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二、凸轮机构的分类
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s
2. 等加速等减速运动规律
0 1
（抛物线运动规律）
4
9
从动件在推程（或回程）中， 4
前半段作等加速运动，后半段作等
1
减速运动，加速度为常数。
0
v 推程等加速运动的方程式为：
1 2 34 5
6
s
2h 2
2
0
a
在运v动规4律h推程的始末点和前后半
程的交接处，加2速度虽为有限值，但加 0
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二、从动件常用运动规律
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（一）多项式运动规律
从动件的位移曲线为多项式类运动
s c0c1 c2 2 c3 3cn n
常用的有一次、二次、五次等多项式类运动规律。
1. 等速运动规律
S
h
从动件运动的速度为常数时的
运动规律，称为等速运动规律 （直线运动规律）。
1．按凸轮的形状分类 2．按从动件形状分类 3．按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类 4．按从动件的运动形式分类
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1．按凸轮的形状分类
盘状凸轮
移动凸轮
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圆柱凸轮
• 圆锥凸轮
• 弧面凸轮
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2．按从动件形状分类
❖ 尖底从动件 ❖ 滚子从动件 ❖ 平底从动件 ❖ 曲底从动件
O v
v
推程的运动方程：
sh/
vh/
a0
O a
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 O 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。
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三、凸轮机构的基本名词术语
基圆 基圆半径rb 推程 升距h
位移曲线
s
推程角
B
远休止
h B
远休止角s
回程
B0
s
rb
O
s s
360º
,t
回程角
近休止
近休止停角
s
D
s
D0
从动件的运动线图
位移曲线—反映了从动件的位移s随时间t或凸轮转角变
化的规律。
速度曲线—反映了从动件的速度v 随时间t或凸轮转角