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1、第五章第五章 凸轮机构凸轮机构见视频运用运用配气机构配气机构绕线机构绕线机构靠模机构靠模机构进刀机构进刀机构凸轮机构由凸轮1、从动件2、机架3三个根本构件及锁合安装组成。是一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常作延续等速转动，从动件那么在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规律作往复挪动或摆动。 组成组成优点优点: :只需正确地设计和制造出凸轮的只需正确地设计和制造出凸轮的 轮廓曲线，轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单; ;凸轮凸轮机构构造简单
2、、紧凑、运动可靠。机构构造简单、紧凑、运动可靠。缺陷缺陷: :凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以坚凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以坚持良好的光滑，容易磨损。持良好的光滑，容易磨损。凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛运用于自动机械、仪表和自动控制系统中。 特点特点连杆机构和凸轮机构对比：平面连杆机构虽然运用广泛，但它只能近似地实现给定的运动规律，且设计比较复杂。当从动件须准确地按预定运动规律尤其是复杂运动规律任务时，那么常采用凸轮机构。 分类分类1. 1. 按凸轮的外形分：按凸轮的外形分：2. 2. 按从动杆运动方式分按从动杆运动方式分: :3. 3. 按从动杆外形分：按从动杆外
3、形分：盘形、挪动、圆柱盘形、挪动、圆柱挪动直动、摆动挪动直动、摆动尖顶、滚子、平底尖顶、滚子、平底凸轮机构12.avi挪动凸轮圆柱凸轮2、推程及推程运动角dt，尖底偏置直动推杆盘形凸轮机构1、基圆：凸轮轮廓上最小向径 r0为半径的圆轮廓及从动件运动规律轮廓及从动件运动规律根本术语根本术语6、偏距e，偏距圆4、回程及回程运动角dh3、远休止角ds5、近休止角ds行程：h(最大位移)推杆位移 s=f (t)特别，当凸轮匀速转动时：s = s (d)；v =v (d)； a =a (d)普通规律：上升停降停推杆位移线图推杆的运动分析推杆的运动分析刚性冲击：由于加速度发生无穷大突度而引起的冲击称为刚性
4、冲击,适用于低速凸轮机构 。1、一次多项式运动规律匀速运动规律、一次多项式运动规律匀速运动规律 等加速 等减速柔性冲击 ：加速度发生有限值的突变 适用于中、低速凸轮机构 2、二次多项式运动规律等加速等减速运动规律、二次多项式运动规律等加速等减速运动规律3、五次多项式运动规律、五次多项式运动规律3-4-5多项式：既无刚性冲击亦无柔性冲击运用于高速凸轮在运动始末点A、E点，加速度有变化柔性冲击，只适于中速；当从动件作延续升-降循环运动时， 加速度曲线延续，无 冲击，可用于高速凸 轮机构。4、余弦加速度运动规律简谐运动规律、余弦加速度运动规律简谐运动规律运动特征：没有冲击运动特征：没有冲击 6、组合
5、运动规律、组合运动规律为了获得更好的运动特为了获得更好的运动特征，可以把上述几种运征，可以把上述几种运动规律组合起来运用，动规律组合起来运用，组合时，两条曲线在拼组合时，两条曲线在拼接处必需坚持延续。接处必需坚持延续。5、正弦加速度运动规律摆线运动规律、正弦加速度运动规律摆线运动规律设计方法：作图法，解析法知 转向。作图法设计凸轮轮廓反转法原理：想象凸轮固定不动，从动件一方面随导路绕凸轮轴心反方向转动，同时又按给定的运动规律在导路中作相对运动，从动 件尖底的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线。凸轮廓线设计凸轮廓线设计4.3.2图解法1.尖底对心挪动推杆盘形凸轮轮廓设计尖底对心挪动推杆盘形凸轮轮廓设计
6、如下图，知凸轮基圆半径rb、从动件运动规律及角速度， 凸轮顺时针转动。那么凸轮轮廓曲线设计步骤如下：1选定适当的比例尺，作出从动件的位移曲线图 。2以rb为半径作基圆 。3在基圆上，依次取推程角、回程运动角及近程休止角。 4量取从动件在各位置的位移量 5) 将 A0 、A1、A2 、A3 、连成光滑曲线，即得到所求的凸轮轮廓 。2.尖底挪动推杆盘形凸轮轮廓设计尖底挪动推杆盘形凸轮轮廓设计从动件导路与凸轮回转中心的偏距从动件导路与凸轮回转中心的偏距e凸轮基圆半径凸轮基圆半径rb 凸轮以等角速度凸轮以等角速度 逆时针方向转动逆时针方向转动从动件的位移线图转向从动件的位移线图转向步骤：以o为圆心作基
7、圆和偏距圆确定从动件起始位置C。使从动件中心线与偏距圆切于A点，并与基圆交于C点。将运动线图分成假设干等分，并将偏距圆自A点沿顺时针方向分成对应的等分A1、A2。erbCAO过分点分点A1、A2作偏距作偏距圆切切线，交基，交基圆于于B1、B2等点。等点。从从动件尖底从件尖底从B1点沿切点沿切线方向挪方向挪动S1到到C1点，从点，从B2挪挪动S2到到C2点点，用光滑曲，用光滑曲线衔接接C-C1-C2，此曲此曲线为凸凸轮轮廓曲廓曲线。3在实际轮廓上画出一系列滚子， 画出滚子的内包络线 实践轮廓曲线。留意：设计滚子推杆凸轮机构时，凸轮的基圆半径是指实际轮廓曲线的基圆半径。1去掉滚子，以滚子中心为尖底
8、。2按照上述方法作出轮廓曲线 实际轮廓曲线3、滚子推杆、滚子推杆r01取平底与导路的交点B0为参考点2把B0看作尖底，运用上述方法找到B1、B23过B1、B2点作出一系列平底，得到不断线族。作出直线族的包络线，便得到凸轮实践轮廓曲线。4、平底推杆、平底推杆知：知： 凸轮轴心与从动件的回转中心距凸轮轴心与从动件的回转中心距a a 凸轮基圆半径凸轮基圆半径rbrb，从动件长，从动件长 L L 凸轮以等角速度凸轮以等角速度 逆时针方向转动逆时针方向转动 从动件的位移线图从动件的位移线图5、摆动推杆盘形凸轮机构、摆动推杆盘形凸轮机构 步骤：以凸轮中心o为圆心，以rb、a为半径作基圆及中心圆。在中心圆上
9、取一点o1为从动件转动中心的起始位置，以o1为圆心以l为半径画弧交基圆于Ao，那么o1Ao为摆动从动件的起始位置。将运动线图的横坐标分成假设干等分如图。以o1为起点沿顺时针方向把中心圆分成与运动线图对应的等分o1、o2。以o1为圆心，以L为半径画弧，交基圆于C1，作 C1 o1A1=1，交弧于A1点，A1为凸轮廓线上一点。同理可求出A2、A3等点。平滑结合A0、A1、A2成曲线，此曲线为所求凸轮的轮廓曲线。一、凸轮机构压力角确实定一、凸轮机构压力角确实定压力角：不思索摩擦时，凸压力角：不思索摩擦时，凸轮对从动件的正压力沿轮对从动件的正压力沿nn方向与从动件上力作方向与从动件上力作用点的速度方向
10、所夹的锐用点的速度方向所夹的锐角。角。压力角越小，推进从动件的压力角越小，推进从动件的有效分力越大，机构受力有效分力越大，机构受力情况越好，效率越高。情况越好，效率越高。凸轮机构根本尺寸确定凸轮机构根本尺寸确定为改善凸轮受力情况，在构造允许条件下，为改善凸轮受力情况，在构造允许条件下，尽能够尽能够 导轨长度导轨长度lb和和 悬臂尺寸悬臂尺寸la。 假设其它条件不变，假设其它条件不变， ，那么推力，那么推力F 。 lim 机构自锁，机构自锁， 许用压力角许用压力角 lim 任务行程：挪动从动件任务行程：挪动从动件 30 ， 摆动从动件摆动从动件 45 回回 程：程： 70 80 二、基二、基圆半
11、径确半径确实定定 知：知： rb rb 三、滚子半径确实定三、滚子半径确实定 滚子半径滚子半径rr、实践廓线曲率半径、实践廓线曲率半径 c、 实际廓线曲率半径实际廓线曲率半径 对于内凹的实际轮廓曲线对于内凹的实际轮廓曲线 不论滚子半径多大，实践轮廓曲线总可以不论滚子半径多大，实践轮廓曲线总可以作出来。作出来。 对于外凸的实际轮廓曲线对于外凸的实际轮廓曲线 1. rr0 ，实践轮廓曲线可以，实践轮廓曲线可以作出。作出。 2. rr= 、 c =0 ，实践轮廓曲线出现一尖，实践轮廓曲线出现一尖点，易磨点，易磨 损。损。c图图3. rr 、 c 0 ，产生交叉的实践轮廓曲，产生交叉的实践轮廓曲线，得
12、不到完好的轮廓曲线，从动件运动线，得不到完好的轮廓曲线，从动件运动将会失真。将会失真。d图图结论结论 滚子半径滚子半径rr必需小于凸轮实际轮廓线外必需小于凸轮实际轮廓线外凸部分的最小曲率半径凸部分的最小曲率半径 可根据阅历公式选取：可根据阅历公式选取：作业一、设计尖底对心挪动顶杆盘形凸轮轮廓知：凸轮基圆半径rb=20mm凸轮以等角速度逆时针方向转动从动件顶杆的位移线图如下90O90O90O90O8mmS二、设计滚子底挪动顶杆盘形凸轮轮廓知：凸轮实际廓线基圆半径rb=25mm凸轮以等角速度顺时针方向转动从动件顶杆导路与凸轮回转中心的偏距e=5mm从动件顶杆的位移线图如下90O90O90O90O8mmS作业
