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1、,第五章 凸轮机构及其设计,一、凸轮机构的组成、特点与应用,基本组成： 凸轮1一般为主动件 推杆2一般为从动件 机架3,1. 凸轮机构的组成,附加装置： 锁合装置弹簧的作用是保持高副锁合（封闭）,2. 凸轮机构的特点和应用,推杆可实现各种预期 的运动规律；,用于传力不大的 控制和调节装置,凸轮+推杆+机架（+ 锁合装置）,结构简单，构件少。,凸轮与推杆高副接触， 传力小；,二、凸轮机构的分类与命名,用一例说明，对图示凸轮机构作如下分析：,凸 轮 形 状：,那么，该凸轮机构的名字可以命为：,力锁合对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构,盘形凸轮,（对心）直动,滚子,重力锁合,可以组合出多种类型的凸轮机构
2、,高副的锁合方式：,运动副元素形状：,从动件运动形式：,对心直动滚子从动件盘形凸轮机构,滚子摆动从动件盘形凸轮机构,摆动从动件,直动从动件,直动滚子从动件移动凸轮机构,空间凸轮机构,形锁合凸轮机构,一、从动件位移与凸轮转角的对应关系,偏距e,推 杆,凸 轮,距凸轮转动中心最近最远,= 推程AB,-推程运动角0 (0),在最远处停止不动,= 远休BC,-远休止角s (01),距凸轮转动中心最远最近,= 回程CD,-回程运动角0 (0),在最近处停止不动,= 近休DA,-近休止角s (01),凸轮基圆r0 ;,从动件行程h;,01,02,二、 从动件常用运动规律,1. 等速运动规律,位移：,速度：
3、,加速度：,（以推程为例分析）,当速度有突变时，理论上加速度为无穷大，此时推杆上的惯性力产生的冲击。,刚性冲击:,运动特点：,在行程的起始和终止位置有刚性冲击，适用于低速。,2. 等加速等减速运动规律,位移：,速度：,加速度：,（以推程为例分析）,当加速度有突变时，推杆上的惯性力产生的冲击。,柔性冲击:,运动特点：,在行程的起始、中间和终止位置有柔性冲击，适用于中速。,3. 余弦加速度(简谐)运动规律,（以推程为例分析）,位移：,速度：,加速度：,运动特点：,在行程的起始和终止位置有柔性冲击，适用于中速。,4.正弦加速度(摆线)运动规律,运动特点：,无冲击，适用于高速。,5. 改进型等速运动规
4、律,运动特点：,满足等速要求且无冲击，适用于高速。,三、从动件运动规律的选择,1. 首先考虑满足机器工作要求,2. 考虑使机器有良好的动力特性,3. 考虑凸轮加工方便,简单 h-关系简单曲线,模拟函数关系别无选择,考虑因素：冲击、速度幅值vmax、加速度幅值amax,对于重载凸轮机构：应选择vmax值较小的运动规律； 对于高速凸轮机构：应选择amax值较小的运动规律。,高速凸轮,一、凸轮轮廓设计基本原理,反转法：,设想给整个凸轮机构加上一个绕转动轴心转动的公共角速度 ，此时，凸轮相对静止，从动杆一边随导路以 转动，一边沿导路作往复运动。,1. 直动尖顶从动件盘形凸轮,二、图解法设计凸轮轮廓,已
5、知：凸轮以角速度逆时针回转，其基圆半径r0、偏距e及从动杆运动规律为：,(1) 作从动件位移线图。,（2）作凸轮机构初始位置。,（3）找从动杆的反转位置。,（4）量取从动杆在各反转位置上的位移。,（5）将从动杆末端各点连成光滑曲线。,（1）作从动件位移线图。,2. 直动滚子从动件盘形凸轮,(1) 将滚子中心视为尖顶，按尖顶从动杆设计凸轮轮廓理论轮廓。,(2) 以理论轮廓上各点为圆心，滚子半径为半径，作一系列滚子圆，并作滚子圆族的包络线工作轮廓。,3. 直动平底从动件盘形凸轮,(1) 将从动杆导路中心线与平底的交点视为尖顶，按尖顶从动杆设计方法找到从动杆末端的一系列点的位置。,(2) 过从动杆末
6、端各点作一系列平底直线，并作平底直线族的包络线工作轮廓。,4. 摆动从动件盘形凸轮,注意：（1）从动件位移表示的为角位移；,（2）找从动件反转位置时，应保持凸轮转动中心与从动杆摆动中心距离不变。,滚子中心 B：,理论轮廓方程,工作轮廓上B：,工作轮廓方程,注意：e的正负： 凸轮逆时针，e偏在右侧时为正；e偏在左侧为负。 凸轮顺时针，e偏在右侧时为负；e偏在左侧为正。,三、解析法设计凸轮轮廓,已知：运动规律,求解：轮廓,一、凸轮机构的压力角及其许用值,压力角 : 从动件在与凸轮轮廓接触点B处所受正压力的方向与从动件上点B的速度方向之间所夹的锐角。它是反映凸轮机构受力情况的一个重要参数。,通常规定
7、： max 许用压力角 的推荐值为： 推程：直动从动件 =3040 摆动从动件 =3545 回程： =7080,二、凸轮基圆尺寸的确定,可根据许用压力角计算基圆半径,1. 由压力角确定,2.由凸轮结构确定,根据凸轮与轴的结构关系由经验确定基圆。,凸轮轴：r0r,轴毂连接:r0=(1.62.0)r,三、滚子半径的选择,2.凸轮理论轮廓为外凸时,(1)当rr时,a0。,1.凸轮理论轮廓为内凹时,不失真的条件：滚子半径 rrmin 对于外凸的凸轮轮廓曲线,应使滚子半径小于理论廓线的最小曲率半径.,滚子尺寸的确定：保证不失真， 同时保证具有一定的强度。 常取：,运动失真: 当凸轮的实际轮廓推动从动杆运动 时，不能准确实现预期的运动规律。,(2) 当rr时,a 0，出现 “失真”。,进 入 下 一章学习,回本章首页,该下课了！,
