凸轮机构的类型及应用

最大压力角max
75 70
25
30
35 40
45
50
55
65 60
15 20
最大压力角max
75 70
25
30 35
40
45
50
55
65 60
15
25 20
30 35 40 50
凸轮转角
60 70 8090 100
25 30 35 40 20
50 607080
15
凸轮转角
90 100
10
5
hro 等速运动
通常用s-δ、υ-δ、a-δ曲线来表示。
常用的从动件运动规律有: 等速运动规律、等 加速-等减速运动规律、余弦加速度运动规律等。
1. 等速运动规律
位移线图
◆ 推程运动方程：
s h
v h
a0
速度线图 加速度线图
◆位移线图的绘制
s
h
,t
v
a
,t
,t
◆ 等速运动规律运动特性 1）刚性冲击—从动件在某瞬时速度突变， 其加速度及惯性力在理论上均趋于无穷大。
➢ 凸轮机构可使从动件实现预期的运动规律。 从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓形状。
➢ 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。
因此，凸轮机构广泛用于各动化、半自动化 械中。
二、凸轮机构的分类 1. 按凸轮形状分类 (1) 盘形凸轮： 它是一种有向径变化的绕 固定轴转动的盘形零件。
凸轮机构的类型及应用
凸轮机构Baidu Nhomakorabea
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，在运 动时可使从动件获得连续或间歇的任意运动规律。
凸轮机构广泛用于传递动力不大的各种机器和 机构中。
凸轮机构概述
一、凸轮机构的应用
■ 内燃机配气机构
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。
2）只适用于低速轻载的场合。
2. 等加速-等减速运动规律 s
推程的前h/2为等加速, 后半h/2为等减速运动。 ◆ 推程运动方程
v
4
h2
h2
,t
2h
◆位移线图的绘制
,t a 4h2 2
,t
◆ 等加速等减速运动规律运动特性
1）柔性冲击—从动件在某瞬时加速度发生 有限值的突变所引起的冲击。
2）适用于中速轻载的场合。
15
25 20
30 35 40 50
凸轮转角
60 70 8090 100
25 30 35 40 20
50 607080
15
凸轮转角
90 100
10
5
hro 等速运动
0.010.1 0.2 0.30.40.50.60.81.0 2.0 3.0 6.0
10 200 300 5 350 0.01
hro 正弦加速度运动
(2) 移动凸轮： 凸轮相对 机架作直线运动。
(3) 圆柱凸轮： 带槽的圆 柱体所形成的凸轮,是一种空 间凸轮。
2. 按从动件形状分类
(1) 尖底从动件 优点：尖顶从动件能与任意复杂的 凸轮轮廓保持接触，因而能使从动 件实现任意的运动规律。 缺点：结构简单, 但磨损快，多用 于受力不大的低速凸轮机构中。
0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0
200 300 350
5 0.01 0.1 0.2 0.3 0.40.6 1.0 2.0 5.0
10
hrb 等加速等减速运动
85 5 0.01 80 10
0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0
hrb 余弦加速度运动
85 80
15 20
(2) 滚子从动件
优点：滚动摩擦，摩擦阻力小， 不易磨损，承载能力大。 缺点：但滚子轴有间隙，不宜 高速场合。
(3) 平底从动件
优点：凸轮与从动件间的作用力 始终垂直于从动件的平底 ，因此传 动平稳；接触面间容易形成油膜 ， 润滑较好，效率高。
缺点：但运动规律受到一定的限制。 F
常用于高速重载的场合。
■ 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。
■自动送料机构 2
1 3
➢ 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。
限制基圆半径的主要条件：
✓结构紧凑； ✓凸轮的基圆半径rb应大于凸轮轴的半径rS ； ✓最大压力角max许用压力角[]
基圆半径ro↓：压力角α↑ 1、根据凸轮轴的半径来确定→检查压力角
凸轮-轴一体：r0 略大于轴的半径 rs
凸轮-轴分体：r0 = (1.6～2) rs
2、工程上常常借助于诺模图来确定凸轮的 最小基圆半径。
0.010.1 0.2 0.30.40.50.60.81.0 2.0 3.0 6.0
10 200 300 5 350 0.01
hrob 正弦加速度运动
0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0
■沟槽凸轮
常用的从动件运动规律
一、 凸轮机构的运动过程 图示为一对心直动尖顶从动
件盘形凸轮机构，凸轮以等角
速度ω1顺时针转动。
以凸轮轮廓最小向径 ro 为半
径所作的圆称凸轮基圆。 r0 ——基圆半径。
■ 凸轮机构的运动过程
二、常用从动件的运动规律 从动件的运动规律：是指推杆在运动过程中， 其位移、速度和加速度随时间（或凸轮转角δ） 的变化规律。
有效分力 Ft=F.cosα 有害分力 Fn=F.sinα
压力角α↓：凸轮机构传力性能愈好。 设计凸轮机构时, 应使最大压力角αmax≤［α］。 式中［α］——许用压力角：
推程时，移动从动件 ［α］=30°～40°, 摆动从动件 ［α］=45°～50°；
回程时，通常取 ［α］=70°～80°。
四、基圆半径的确定
3、按从动件运动形式 （1）直动凸轮机构 （2）摆动凸轮机构
4. 按凸轮与从动件的基础方法分类 (1) 力锁合凸轮机构 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。（如内燃机配气机构）
(2) 形锁合凸轮机构 利用本身的几何形状,使从动件与凸轮始终 保持接触的凸轮机构。（如圆柱凸轮机构利用 滚子与凸轮凹槽两侧面的配合来保持接触。）
3、简谐运动规律
s
加速度按余弦曲线变化 —正弦加速度运动规律。
全行程中无速度和加速 度的突变，因此不产生冲 击——适用于高速场合。
h
,t
v vmax1.57h
,t
a
amax4.93h2Φ 2
,t
三、凸轮机构压力角
压力角：从动件接触点的受力方 向与从动件上该点速度方向的夹
角，用α表示。
将从动件受力Ｆ正交分解为：