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1、凸轮机构申永胜Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望应用实例应用实例应用实例应用实例 1 1， 2 2一凸轮机构的组成一凸轮机构的组成n n1 1 1 1 凸轮凸轮凸轮凸轮n n2 2 2 2 从动件从动件从动件从动件n n3 3 3 3 机架机架机架机架高副机构高副机构高副机构高副机构第一节第一节 凸轮机构的组成和类型凸轮机构的组成和类型作用：作用：作用：作用：将连续回转将连续回转将连续回转将连续回转 从动件移动或摆动。从动件移动或摆动。从动件移动或摆动。从动件移动或摆动
2、。 凸轮机构的特点：凸轮机构的特点：凸轮机构的特点：凸轮机构的特点： 1 1）凸轮机构结构简单、紧凑。）凸轮机构结构简单、紧凑。）凸轮机构结构简单、紧凑。）凸轮机构结构简单、紧凑。 2 2）从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线。只要适当地）从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线。只要适当地）从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线。只要适当地）从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线。只要适当地设计凸轮的轮廓曲线，就可以使从动件获得预期的运动规律。设计凸轮的轮廓曲线，就可以使从动件获得预期的运动规律。设计凸轮的轮廓曲线，就可以使从动件获得预期的运动规律。设计凸轮的轮廓曲线，就可以使从动件获得预期的运动规律。 是
3、凸轮机构的最大优点。是凸轮机构的最大优点。是凸轮机构的最大优点。是凸轮机构的最大优点。 3 3）从动杆与凸轮廓线间为点、线高副接触，接触压力较低）从动杆与凸轮廓线间为点、线高副接触，接触压力较低）从动杆与凸轮廓线间为点、线高副接触，接触压力较低）从动杆与凸轮廓线间为点、线高副接触，接触压力较低副大，承载能力，寿命较低。副大，承载能力，寿命较低。副大，承载能力，寿命较低。副大，承载能力，寿命较低。 (1) (1) 盘形凸轮机构盘形凸轮机构盘形凸轮机构盘形凸轮机构 盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件，绕固定转轴回转。盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件，绕固定转轴回转。盘形凸轮是一个具有变化向径
4、的盘形构件，绕固定转轴回转。盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件，绕固定转轴回转。它是凸轮的基本型式，应用最为广泛。它是凸轮的基本型式，应用最为广泛。它是凸轮的基本型式，应用最为广泛。它是凸轮的基本型式，应用最为广泛。 二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类 1 1. .按凸轮的形状分按凸轮的形状分按凸轮的形状分按凸轮的形状分 （2 2）移动凸轮机构）移动凸轮机构）移动凸轮机构）移动凸轮机构 移动凸轮相对机架作往复直线运动。移动凸轮相对机架作往复直线运动。移动凸轮相对机架作往复直线运动。移动凸轮相对机架作往复直线运动。 凸轮与从动件的相对运动是平面运动，属于平面凸轮机构。凸轮与从动件的相对运动是
5、平面运动，属于平面凸轮机构。凸轮与从动件的相对运动是平面运动，属于平面凸轮机构。凸轮与从动件的相对运动是平面运动，属于平面凸轮机构。（3 3）圆柱凸轮机构）圆柱凸轮机构）圆柱凸轮机构）圆柱凸轮机构圆柱凸轮是一个在圆柱上开有曲线槽或是在圆柱凸轮是一个在圆柱上开有曲线槽或是在圆柱凸轮是一个在圆柱上开有曲线槽或是在圆柱凸轮是一个在圆柱上开有曲线槽或是在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件。圆柱端面上作出曲线轮廓的构件。圆柱端面上作出曲线轮廓的构件。圆柱端面上作出曲线轮廓的构件。凸轮与从动件的相对运动是空间运动，属于凸轮与从动件的相对运动是空间运动，属于凸轮与从动件的相对运动是空间运动，属于凸轮与从动件的相对
6、运动是空间运动，属于空间凸轮机构空间凸轮机构空间凸轮机构空间凸轮机构. . 2 2. . 按从动件形状及运动形式分按从动件形状及运动形式分按从动件形状及运动形式分按从动件形状及运动形式分（1 1）按从动件形状：）按从动件形状：）按从动件形状：）按从动件形状： 尖顶、滚子和平底从动件尖顶、滚子和平底从动件尖顶、滚子和平底从动件尖顶、滚子和平底从动件尖顶从动件尖顶从动件尖顶从动件尖顶从动件尖端能以任意复杂的凸轮轮廓保持接触，尖端能以任意复杂的凸轮轮廓保持接触，尖端能以任意复杂的凸轮轮廓保持接触，尖端能以任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。从而使从动件实现任意的运动规律。从而
7、使从动件实现任意的运动规律。从而使从动件实现任意的运动规律。但尖端处极易磨损，只适用于低速场合。但尖端处极易磨损，只适用于低速场合。但尖端处极易磨损，只适用于低速场合。但尖端处极易磨损，只适用于低速场合。滚子从动件滚子从动件滚子从动件滚子从动件凸轮与从动件之间为滚动摩擦，凸轮与从动件之间为滚动摩擦，凸轮与从动件之间为滚动摩擦，凸轮与从动件之间为滚动摩擦，因此摩擦磨损较小，可用于传递因此摩擦磨损较小，可用于传递因此摩擦磨损较小，可用于传递因此摩擦磨损较小，可用于传递较大的动力。较大的动力。较大的动力。较大的动力。平底从动件平底从动件平底从动件平底从动件从动件与凸轮之间易形成油膜，从动件与凸轮之间
8、易形成油膜，从动件与凸轮之间易形成油膜，从动件与凸轮之间易形成油膜，润滑状况好，受力平稳，传动效润滑状况好，受力平稳，传动效润滑状况好，受力平稳，传动效润滑状况好，受力平稳，传动效率高，常用于高速场合。但与之率高，常用于高速场合。但与之率高，常用于高速场合。但与之率高，常用于高速场合。但与之相配合的凸轮轮廓须全部外凸。相配合的凸轮轮廓须全部外凸。相配合的凸轮轮廓须全部外凸。相配合的凸轮轮廓须全部外凸。（2 2）按运动形式）按运动形式）按运动形式）按运动形式 直动（对心与偏置）和摆动从动件直动（对心与偏置）和摆动从动件直动（对心与偏置）和摆动从动件直动（对心与偏置）和摆动从动件直动尖顶从动件凸轮
9、机构直动尖顶从动件凸轮机构直动尖顶从动件凸轮机构直动尖顶从动件凸轮机构摆动尖顶从动件凸轮机构摆动尖顶从动件凸轮机构摆动尖顶从动件凸轮机构摆动尖顶从动件凸轮机构3 3. . 按保持高副接触方法分按保持高副接触方法分按保持高副接触方法分按保持高副接触方法分力封闭和几何封闭的凸轮机构力封闭和几何封闭的凸轮机构力封闭和几何封闭的凸轮机构力封闭和几何封闭的凸轮机构（1 1）力封闭）力封闭）力封闭）力封闭弹弹簧力、从簧力、从簧力、从簧力、从动动件重力或其它外力件重力或其它外力件重力或其它外力件重力或其它外力（2 2）几何封闭）几何封闭）几何封闭）几何封闭利用高副元素本身的几何形状利用高副元素本身的几何形状
10、利用高副元素本身的几何形状利用高副元素本身的几何形状利用凸轮上的凹槽利用凸轮上的凹槽利用凸轮上的凹槽利用凸轮上的凹槽与置于槽中推杆的与置于槽中推杆的与置于槽中推杆的与置于槽中推杆的滚子使凸轮与推杆滚子使凸轮与推杆滚子使凸轮与推杆滚子使凸轮与推杆保持接触的。保持接触的。保持接触的。保持接触的。等宽凸轮机构等宽凸轮机构等宽凸轮机构等宽凸轮机构凸轮廓线上任意凸轮廓线上任意凸轮廓线上任意凸轮廓线上任意两条平行切线间两条平行切线间两条平行切线间两条平行切线间的距离都等于框的距离都等于框的距离都等于框的距离都等于框架内侧的宽度。架内侧的宽度。架内侧的宽度。架内侧的宽度。等径凸轮机构等径凸轮机构等径凸轮机构
11、等径凸轮机构两滚子中心间两滚子中心间两滚子中心间两滚子中心间的距离始终保的距离始终保的距离始终保的距离始终保持不变。持不变。持不变。持不变。凹槽凸轮机构凹槽凸轮机构凹槽凸轮机构凹槽凸轮机构等径凸轮机构等径凸轮机构共轭凸轮机构共轭凸轮机构从从从从动动动动件件件件的的的的运运运运动动动动规规规规律律律律的的的的选选选选择择择择受受受受到到到到一一一一定定定定的的的的限限限限制制制制，当当当当180180180180范范范范围围围围内内内内的的的的凸凸凸凸轮轮轮轮廓廓廓廓线线线线根根根根据据据据从从从从动动动动件件件件运运运运动动动动规规规规律律律律确确确确定定定定后后后后，其其其其余余余余1801
12、80180180内内内内的的的的凸凸凸凸轮轮轮轮廓廓廓廓线必须符合等宽、等径原则。线必须符合等宽、等径原则。线必须符合等宽、等径原则。线必须符合等宽、等径原则。两滚子中心间的距离两滚子中心间的距离两滚子中心间的距离两滚子中心间的距离始终保持不变。始终保持不变。始终保持不变。始终保持不变。主凸轮推动从动件主凸轮推动从动件主凸轮推动从动件主凸轮推动从动件正行程，正行程，正行程，正行程，从凸轮推动从动件从凸轮推动从动件从凸轮推动从动件从凸轮推动从动件反行程。反行程。反行程。反行程。克服了等宽、等径凸轮的缺点，克服了等宽、等径凸轮的缺点，克服了等宽、等径凸轮的缺点，克服了等宽、等径凸轮的缺点，结构复杂
13、，制造精度要求高。结构复杂，制造精度要求高。结构复杂，制造精度要求高。结构复杂，制造精度要求高。运动特点：连续回转运动特点：连续回转 往复运动。往复运动。优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。1.1. 凸轮机构的凸轮机构的特点特点应用：传力不大的场合。应用：传力不大的场合。3.2 凸轮机构的特点和功能凸轮机构的特点和功能2. 2. 凸轮机构的凸轮机构的功能（自学）功能（自学）CA AD DB o s sth基圆基圆基圆基圆 最小向径最小向径最小向径最小向径r rb b升程升程升
14、程升程 h h推程、推程运动角推程、推程运动角推程、推程运动角推程、推程运动角远休止角远休止角远休止角远休止角s s回程、回程运动角回程、回程运动角回程、回程运动角回程、回程运动角 近休止角近休止角近休止角近休止角s s凸轮机构的一个工作循环凸轮机构的一个工作循环凸轮机构的一个工作循环凸轮机构的一个工作循环 + s s + + + s s =360=3600 0一、基本运动学参数一、基本运动学参数3trb24s s B1t从动件的运动规律，取决于凸轮轮廓曲线形状。从动件的运动规律，取决于凸轮轮廓曲线形状。从动件的运动规律，取决于凸轮轮廓曲线形状。从动件的运动规律，取决于凸轮轮廓曲线形状。s s
15、3.3 从动件运动规律设计从动件运动规律设计 从动件运动规律：从动件运动规律：从动件运动规律：从动件运动规律： 从动件的位移、速度从动件的位移、速度从动件的位移、速度从动件的位移、速度v v、加速度、加速度、加速度、加速度a a随时间或凸轮转角变化的随时间或凸轮转角变化的随时间或凸轮转角变化的随时间或凸轮转角变化的规律。规律。规律。规律。 相应的曲线统称为从动件的运动线图。相应的曲线统称为从动件的运动线图。相应的曲线统称为从动件的运动线图。相应的曲线统称为从动件的运动线图。 凸轮的推程角凸轮的推程角凸轮的推程角凸轮的推程角、远休止角、远休止角、远休止角、远休止角S S、回程角、回程角、回程角、
16、回程角和近休止角和近休止角和近休止角和近休止角s s 以及从动件的运动规律，反映了凸轮机构的运动特性及其变以及从动件的运动规律，反映了凸轮机构的运动特性及其变以及从动件的运动规律，反映了凸轮机构的运动特性及其变以及从动件的运动规律，反映了凸轮机构的运动特性及其变化的规律性，是凸轮机构的运动学设计参数。化的规律性，是凸轮机构的运动学设计参数。化的规律性，是凸轮机构的运动学设计参数。化的规律性，是凸轮机构的运动学设计参数。 h刚性冲击：刚性冲击：加速度无穷大突变引起的冲击。加速度无穷大突变引起的冲击。(1)(1)等速运动等速运动sav+ + - - 特点：有刚性冲击。特点：有刚性冲击。应用：低速。
17、应用：低速。二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律(2)(2)等加等减速运动等加等减速运动柔性冲击：柔性冲击：加速度有限值突变引起的冲击。加速度有限值突变引起的冲击。特点：有柔性冲击特点：有柔性冲击应用：中速。应用：中速。shva (3)(3)简谐运动简谐运动( (余弦加速运动余弦加速运动) )h sav特点：有柔性冲击。特点：有柔性冲击。应用：中速。应用：中速。(4)(4)摆线摆线( (正弦加速正弦加速) )运动运动特点：无冲击。特点：无冲击。应用：高速。应用：高速。 savh(5)3-4-5(5)3-4-5次多项式运动次多项式运动特点：无冲击。特点：无冲击。应用：高速。应用：高速。
18、savhvs a hooo三、运动规律的组合三、运动规律的组合将将几几种种运运动动规规律律组组合合，以以改改善运动特性。善运动特性。正弦改进等速正弦改进等速+-vs a hooo四、选择运动规律应考虑的问题（了解）四、选择运动规律应考虑的问题（了解）（1）工程上对从动件运动有要求，应严格满足。）工程上对从动件运动有要求，应严格满足。（2）工作过程只要求从动件完成一行程，对运动规）工作过程只要求从动件完成一行程，对运动规律并无严格要求。则应选择直线或圆弧等易加工曲线律并无严格要求。则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。作为凸轮的轮廓曲线。（3）对高速或输出构件质量大的凸轮，要求有较好
19、）对高速或输出构件质量大的凸轮，要求有较好的动力特性，除了避免出现刚性或柔性冲击外，还应的动力特性，除了避免出现刚性或柔性冲击外，还应当考虑当考虑vmax和和 amax。运动规律运动规律 maxamax冲击冲击应用范围应用范围等等 速速 1.0 刚性刚性低速轻载低速轻载等加等减速等加等减速 2.0 4.0柔性柔性中速轻载中速轻载余弦加速余弦加速 1.57 4.93 柔性柔性中速中载中速中载正弦加速正弦加速 2.0 6.28 无无高速轻载高速轻载五次多项式五次多项式 1.88 5.77无无高速中载高速中载改进正弦加速改进正弦加速 1.76 5.53 无无高速重载高速重载从动件运动规律特性比较从动
20、件运动规律特性比较第四节第四节 凸轮廓线设计凸轮廓线设计 凸轮轮廓曲线的设计方法有图解法和解析法。凸轮轮廓曲线的设计方法有图解法和解析法。凸轮轮廓曲线的设计方法有图解法和解析法。凸轮轮廓曲线的设计方法有图解法和解析法。 图图图图解解解解法法法法和和和和解解解解析析析析法法法法所所所所依依依依据据据据的的的的基基基基本本本本原原原原理理理理都都都都是是是是相相相相同同同同的的的的。本本本本节节节节首首首首先先先先介介介介绍绍绍绍凸凸凸凸轮轮轮轮廓廓廓廓线线线线设设设设计计计计的的的的基基基基本本本本原原原原理理理理，然然然然后后后后分分分分别别别别介介介介绍绍绍绍图图图图解解解解法法法法和和和和
21、解解解解析析析析法法法法设设设设计计计计凸轮廓线的方法和步骤。凸轮廓线的方法和步骤。凸轮廓线的方法和步骤。凸轮廓线的方法和步骤。 一、基本原理反转法原理一、基本原理反转法原理 对心尖端移动从动件盘形凸轮机构为例对心尖端移动从动件盘形凸轮机构为例对心尖端移动从动件盘形凸轮机构为例对心尖端移动从动件盘形凸轮机构为例 凸轮廓线设计方法的基本原理凸轮廓线设计方法的基本原理凸轮廓线设计方法的基本原理凸轮廓线设计方法的基本原理 设设设设想想想想给给给给整整整整个个个个机机机机构构构构加加加加上上上上绕绕绕绕凸凸凸凸轮轮轮轮轴轴轴轴心心心心O O O O转转转转动动动动的的的的公公公公共共共共角角角角速速速
22、速度度度度（）。这这这这时时时时，凸凸凸凸轮轮轮轮与与与与从从从从动动动动件件件件之之之之间间间间的的的的相相相相对对对对运运运运动动动动保保保保持持持持不不不不变变变变，但但但但凸凸凸凸轮轮轮轮相相相相对对对对静静静静止止止止。从从从从动动动动件件件件将将将将一一一一方方方方面面面面随随随随导导导导路路路路以以以以（）角角角角速速速速度度度度绕绕绕绕凸凸凸凸轮轮轮轮轴轴轴轴心心心心O O O O转转转转动动动动，同同同同时时时时又又又又在按预期的运动规律作相对移动。在按预期的运动规律作相对移动。在按预期的运动规律作相对移动。在按预期的运动规律作相对移动。 由由由由于于于于从从从从动动动动件件
23、件件尖尖尖尖顶顶顶顶在在在在运运运运动动动动过过过过程程程程中中中中始始始始终终终终与与与与凸凸凸凸轮轮轮轮轮轮轮轮廓廓廓廓曲曲曲曲线线线线保保保保持持持持接接接接触触触触，反转后，从动件尖端的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线。反转后，从动件尖端的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线。反转后，从动件尖端的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线。反转后，从动件尖端的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线。 利用反转法原理求凸轮机构任一点的位移和压力角。利用反转法原理求凸轮机构任一点的位移和压力角。利用反转法原理求凸轮机构任一点的位移和压力角。利用反转法原理求凸轮机构任一点的位移和压力角。 对心直动从动件、偏置直动从动件、摆动从动件凸轮
24、机构上任一对心直动从动件、偏置直动从动件、摆动从动件凸轮机构上任一对心直动从动件、偏置直动从动件、摆动从动件凸轮机构上任一对心直动从动件、偏置直动从动件、摆动从动件凸轮机构上任一点的位移和压力角的求法。点的位移和压力角的求法。点的位移和压力角的求法。点的位移和压力角的求法。ss问题问题2：如何确定凸：如何确定凸轮的推程角？轮的推程角？问题问题1：如何确定凸：如何确定凸轮转过的角度？轮转过的角度？BBC rbBO1 O2v 0r0-maxmaxAB0l问题问题1：如何确定：如何确定最大摆角？最大摆角？问题问题2：如何确定：如何确定凸轮的推程角？凸轮的推程角？A”APM60r0120-1已知凸轮的
25、基圆半径已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径r r0 0，角速度角速度角速度角速度和从动件的和从动件的和从动件的和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。设计步骤小结：设计步骤小结：设计步骤小结：设计步骤小结：选比例尺选比例尺选比例尺选比例尺l l l l作基圆作基圆作基圆作基圆r r r r0 0 0 0。反向等分各运动角。反向等分各运动角。反向等分各运动角。反向等分各运动角。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点
26、的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。1.1.1.1.对心直动尖顶对心直动尖顶对心直动尖顶对心直动尖顶从动件从动件从动件从动件盘形凸轮盘形凸轮盘形凸轮盘形凸轮135782345 67 8910111213149090A1876543214131211109二、平面盘形凸轮的图解法设计二、平面盘形凸轮的图解法设计 6012090901 3 5 7 8911 13 15s 911131214102 2 2 2。对心直动滚子从动件盘形凸轮。对心直动滚子从动件盘形凸轮。对
27、心直动滚子从动件盘形凸轮。对心直动滚子从动件盘形凸轮s 911 13 151 3 5 7 8r0A120-1135789111312142345 67 8910111213146090901876543214131211109理论轮廓理论轮廓实际轮廓实际轮廓作各位置滚子圆的内作各位置滚子圆的内作各位置滚子圆的内作各位置滚子圆的内( ( ( (外外外外) ) ) )包络线。包络线。包络线。包络线。已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径r r0 0，角速度角速度角速度角速度和从动件的和从动件的和从动件的和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。运动规律，设计该凸轮轮
28、廓曲线。运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。 601209090设计步骤小结：设计步骤小结：设计步骤小结：设计步骤小结：选比例尺选比例尺选比例尺选比例尺l l l l作基圆作基圆作基圆作基圆r r r r0 0 0 0。反向等分各运动角。反向等分各运动角。反向等分各运动角。反向等分各运动角。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。理
29、论廓线与实际廓线的特点：理论廓线与实际廓线的特点：理论廓线与实际廓线的特点：理论廓线与实际廓线的特点：实实实实际际际际轮轮轮轮廓廓廓廓曲曲曲曲线线线线与与与与理理理理论论论论轮轮轮轮廓廓廓廓线线线线为为为为法法法法线线线线等等等等距距距距曲曲曲曲线线线线，在在在在各各各各点点点点法法法法线线线线上上上上均均均均相差滚子半径相差滚子半径相差滚子半径相差滚子半径r r r rr r r r。若同时作外包络线，可形成槽凸轮廓线。若同时作外包络线，可形成槽凸轮廓线。若同时作外包络线，可形成槽凸轮廓线。若同时作外包络线，可形成槽凸轮廓线。 r rb b: :理论廓线的基圆理论廓线的基圆理论廓线的基圆理论
30、廓线的基圆。注意：注意：确确确确定定定定滚滚滚滚子子子子凸凸凸凸轮轮轮轮机机机机构构构构的的的的从从从从动动动动件件件件的的的的位位位位移移移移、凸凸凸凸轮轮轮轮机机机机构构构构的的的的压压压压力力力力角角角角、对对对对机机机机构进行受力分析都应在理论廓线上进行。构进行受力分析都应在理论廓线上进行。构进行受力分析都应在理论廓线上进行。构进行受力分析都应在理论廓线上进行。3 3 3 3。对心直动平底从动件盘形凸轮。对心直动平底从动件盘形凸轮。对心直动平底从动件盘形凸轮。对心直动平底从动件盘形凸轮s 911 13 151 3 5 7 8r0已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径已知
31、凸轮的基圆半径r r0 0，角速度角速度角速度角速度和从动件和从动件和从动件和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。作平底直线族的内包络线。作平底直线族的内包络线。作平底直线族的内包络线。作平底直线族的内包络线。8765432191011121314-A13578911131214123456781514131211109 601209090设计步骤小结：设计步骤小结：设计步骤小结：设计步骤小结：选比例尺选比例尺选比例尺选比例尺l l l l作基圆作基圆作基圆作基圆r r r r0 0 0 0。反向
32、等分各运动角。反向等分各运动角。反向等分各运动角。反向等分各运动角。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。 为了保证在所有位置从动件平底都能与凸轮轮廓曲线相切，凸轮为了保证在所有位置从动件平底都能与凸轮轮廓曲线相切，凸轮为了保证在所有位置从动件平底都能与凸轮轮廓曲线相切，凸轮为了保证在所有位置从动件平底都能与凸轮轮廓曲线相切，凸轮廓线必须是外凸的。廓线必须是外凸的。廓线必须是外凸的。廓线必须是外凸的。120B11 1r0 601209090s 已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基
33、圆半径r0，角速度角速度，摆杆长度摆杆长度l以以及摆杆回转中心与凸轮及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离回转中心的距离d，摆摆杆杆角位移方程，角位移方程，设计该凸设计该凸轮轮廓曲线。轮轮廓曲线。12345 6 7 85678B1B2B3B4B5B6B7B860 90 -dABl1 2 3 4B22 2B33 3B44 4B55 5B66 6B77 7A1A2A3A4A5A6A7A84 4 4 4。 摆动从动件盘形凸轮摆动从动件盘形凸轮摆动从动件盘形凸轮摆动从动件盘形凸轮90 三平面凸轮轮廓曲线设计的解析法三平面凸轮轮廓曲线设计的解析法 解析法由于具有计算精度高、速度快，适合凸轮在数控机床上解析法
34、由于具有计算精度高、速度快，适合凸轮在数控机床上解析法由于具有计算精度高、速度快，适合凸轮在数控机床上解析法由于具有计算精度高、速度快，适合凸轮在数控机床上加工的优点，获得了广泛应用。加工的优点，获得了广泛应用。加工的优点，获得了广泛应用。加工的优点，获得了广泛应用。 解析法设计凸轮轮廓曲线，是根据凸轮机构的运动学参数和基解析法设计凸轮轮廓曲线，是根据凸轮机构的运动学参数和基解析法设计凸轮轮廓曲线，是根据凸轮机构的运动学参数和基解析法设计凸轮轮廓曲线，是根据凸轮机构的运动学参数和基本尺寸的设计结果，求出凸轮轮廓曲线的方程，利用计算机精确地本尺寸的设计结果，求出凸轮轮廓曲线的方程，利用计算机精确
35、地本尺寸的设计结果，求出凸轮轮廓曲线的方程，利用计算机精确地本尺寸的设计结果，求出凸轮轮廓曲线的方程，利用计算机精确地计算出计算出计算出计算出凸轮轮廓曲线上各点的坐标值凸轮轮廓曲线上各点的坐标值凸轮轮廓曲线上各点的坐标值凸轮轮廓曲线上各点的坐标值。 （一）尖顶从动件盘形凸轮机构（一）尖顶从动件盘形凸轮机构（一）尖顶从动件盘形凸轮机构（一）尖顶从动件盘形凸轮机构 1 1 1 1尖顶移动从动件盘形凸轮机构尖顶移动从动件盘形凸轮机构尖顶移动从动件盘形凸轮机构尖顶移动从动件盘形凸轮机构 已知从动件运动规律已知从动件运动规律已知从动件运动规律已知从动件运动规律s=s()s=s()，偏距为，偏距为，偏距为
36、，偏距为e e，凸轮以角速度，凸轮以角速度，凸轮以角速度，凸轮以角速度逆时逆时逆时逆时针方向转动。针方向转动。针方向转动。针方向转动。 建立直角坐标系建立直角坐标系建立直角坐标系建立直角坐标系OxyOxy，B B0 0点为从动件处于推程起始位置时尖顶点为从动件处于推程起始位置时尖顶点为从动件处于推程起始位置时尖顶点为从动件处于推程起始位置时尖顶所处的位置。所处的位置。所处的位置。所处的位置。 凸轮轮廓曲线方程凸轮轮廓曲线方程凸轮轮廓曲线方程凸轮轮廓曲线方程 注注注注意意意意：e e为为为为代代代代数数数数量量量量，若若若若从从从从动动动动件件件件导导导导路路路路偏偏偏偏在在在在y y轴轴轴轴的
37、的的的右右右右侧侧侧侧，则则则则e e 0 0 ；否否否否则则则则，e e 0000，否则，否则，否则，否则，000 r rr r时，刀具中心的轨迹时，刀具中心的轨迹时，刀具中心的轨迹时，刀具中心的轨迹 c c相当于以理论轮廓曲线相当于以理论轮廓曲线相当于以理论轮廓曲线相当于以理论轮廓曲线 上的各点上的各点上的各点上的各点为圆心，以（为圆心，以（为圆心，以（为圆心，以（r rc c-r-rr r）为半径所作一系列滚子圆的外包络线；）为半径所作一系列滚子圆的外包络线；）为半径所作一系列滚子圆的外包络线；）为半径所作一系列滚子圆的外包络线；当当当当r rc c r ，而而而而结结结结构构构构空空空
38、空间间间间又又又又不不不不允允允允许许许许增增增增大大大大基基基基圆圆圆圆半径以减小压力角，可以偏置从动件获得较小的推程压力角。半径以减小压力角，可以偏置从动件获得较小的推程压力角。半径以减小压力角，可以偏置从动件获得较小的推程压力角。半径以减小压力角，可以偏置从动件获得较小的推程压力角。问题：问题：问题：问题：凸轮顺时针回转，从动件偏置哪一侧？凸轮顺时针回转，从动件偏置哪一侧？凸轮顺时针回转，从动件偏置哪一侧？凸轮顺时针回转，从动件偏置哪一侧？ 3. 3. 3. 3. 凸轮基圆半径的确定凸轮基圆半径的确定凸轮基圆半径的确定凸轮基圆半径的确定 限制基圆半径的条件是：限制基圆半径的条件是：限制基
39、圆半径的条件是：限制基圆半径的条件是： 凸轮的基圆半径应大于凸轮轴的半径。凸轮的基圆半径应大于凸轮轴的半径。凸轮的基圆半径应大于凸轮轴的半径。凸轮的基圆半径应大于凸轮轴的半径。 最大压力角最大压力角最大压力角最大压力角 maxmax许用压力角许用压力角许用压力角许用压力角。 凸轮轮廓曲线的最小曲率半径凸轮轮廓曲线的最小曲率半径凸轮轮廓曲线的最小曲率半径凸轮轮廓曲线的最小曲率半径 minmin00。 可以根据结构和强度的需要，按经验公式：可以根据结构和强度的需要，按经验公式：可以根据结构和强度的需要，按经验公式：可以根据结构和强度的需要，按经验公式： r rb b(1.6-2)r(1.6-2)r
40、S S 初步选定凸轮基圆半径初步选定凸轮基圆半径初步选定凸轮基圆半径初步选定凸轮基圆半径r rb b，然后校核压力角，然后校核压力角，然后校核压力角，然后校核压力角， 以满足以满足以满足以满足 maxmax的条件。的条件。的条件。的条件。 rT a ar rT T0 r rT T 轮廓失真轮廓失真轮廓失真轮廓失真a ar rT T rT a ar rT T0 0轮廓正常轮廓正常轮廓正常轮廓正常轮廓变尖轮廓变尖轮廓变尖轮廓变尖内凹内凹arTrTrT rT a ar rT T 轮廓正常轮廓正常轮廓正常轮廓正常外凸外凸rTa4.4.4.4.滚子半径的确定滚子半径的确定滚子半径的确定滚子半径的确定 v
41、Cds d s0sPv CB OP v ( (ds dt) ) d dt) ) ds d v OP lmax |ds d | max rbOxy B0B5. 5. 5. 5. 平底宽度的确定平底宽度的确定平底宽度的确定平底宽度的确定平底从动件凸轮机构的平底从动件凸轮机构的失真现象失真现象1 1 2 2Orbrb解决措施解决措施增大基圆半径增大基圆半径rbo2o1例题：在图示凸轮机构中，试确定：例题：在图示凸轮机构中，试确定：（1 1）在图示位置从动件的位移，）在图示位置从动件的位移，（2 2）当凸轮转过）当凸轮转过90900 0时从动件的位移和凸轮机构的压力角时从动件的位移和凸轮机构的压力角e
42、 rbs（1 1）画出偏距园；）画出偏距园；（2 2）画出理论廓线；）画出理论廓线；（3 3）画出基园；）画出基园；（4 4）画出当前位置从动件的位移）画出当前位置从动件的位移s s；（5 5）画出从当前位置转过）画出从当前位置转过90900 0时从动件的位时从动件的位移移s s和机构压力角和机构压力角；（6 6）画出升程）画出升程h；so2o1h基本要求基本要求1. 1. 了解凸轮机构的基本结构特点、类型及应用，学会根据工作要求和了解凸轮机构的基本结构特点、类型及应用，学会根据工作要求和了解凸轮机构的基本结构特点、类型及应用，学会根据工作要求和了解凸轮机构的基本结构特点、类型及应用，学会根据
43、工作要求和使用场合选择凸轮机构。使用场合选择凸轮机构。使用场合选择凸轮机构。使用场合选择凸轮机构。2. 2. 了解凸轮机构的设计过程，对凸轮机构的运动学、动力学参数有明了解凸轮机构的设计过程，对凸轮机构的运动学、动力学参数有明了解凸轮机构的设计过程，对凸轮机构的运动学、动力学参数有明了解凸轮机构的设计过程，对凸轮机构的运动学、动力学参数有明确的概念。确的概念。确的概念。确的概念。3. 3. 掌握从动件常用运动规律的特点及适用场合，了解不同运动规律位掌握从动件常用运动规律的特点及适用场合，了解不同运动规律位掌握从动件常用运动规律的特点及适用场合，了解不同运动规律位掌握从动件常用运动规律的特点及适
44、用场合，了解不同运动规律位移曲线的拼接原则与方法。移曲线的拼接原则与方法。移曲线的拼接原则与方法。移曲线的拼接原则与方法。4. 4. 掌握凸轮机构基本尺寸设计的原则，学会根据这些原则确定移动滚掌握凸轮机构基本尺寸设计的原则，学会根据这些原则确定移动滚掌握凸轮机构基本尺寸设计的原则，学会根据这些原则确定移动滚掌握凸轮机构基本尺寸设计的原则，学会根据这些原则确定移动滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径、滚子半径和偏置方向，摆动从动子从动件盘形凸轮机构的基圆半径、滚子半径和偏置方向，摆动从动子从动件盘形凸轮机构的基圆半径、滚子半径和偏置方向，摆动从动子从动件盘形凸轮机构的基圆半径、滚子半径和偏置方向，摆动从动件盘形凸轮机构的摆杆长、中心距以及移动平底从动件平底宽度。件盘形凸轮机构的摆杆长、中心距以及移动平底从动件平底宽度。件盘形凸轮机构的摆杆长、中心距以及移动平底从动件平底宽度。件盘形凸轮机构的摆杆长、中心距以及移动平底从动件平底宽度。5. 5. 熟练掌握应用反转法原理设计平面凸轮廓线，学会凸轮机构的计算熟练掌握应用反转法原理设计平面凸轮廓线，学会凸轮机构的计算熟练掌握应用反转法原理设计平面凸轮廓线，学会凸轮机构的计算熟练掌握应用反转法原理设计平面凸轮廓线，学会凸轮机构的计算机辅助设计方法。机辅助设计方法。机辅助设计方法。机辅助设计方法。习题（第二版）习题（第二版）3.4，3.7，3.8
