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1、作者潘存云第第4 4章章 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计 41 凸轮机构的组成和类型凸轮机构的组成和类型42 从动件运动规律设计从动件运动规律设计43 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计44 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定45 凸轮机构的应用举例凸轮机构的应用举例币迂直膊测熄栋梦靶草稼喘孵趟渺鹿呈喷疮于秤惕雕唯播丧讥旧黎捆沦谈机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云41 凸轮机构凸轮机构的组成和类型的组成和类型结构：结构：机架、曲线轮廓回转件、杆状从动件三个构件机架、曲线轮廓回转件、杆状从动件三个构件作用：作用：将凸轮连续回转将凸轮连续回转 从动
2、件从动件直线移动或摆动直线移动或摆动。特点：特点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。可精确实现任意运动规律，简单紧凑。 实例实例一、凸轮机构的组成一、凸轮机构的组成气气门门启启闭闭机机构构刀架刀架机床进给机构机床进给机构应用实例：应用实例：褂板射筐墒砰勇拙递可肚眨唱搅晚段烟刨绚亮熟荔呢钮围皂负搭屈梢郡稠机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云二、凸轮机构的类型二、凸轮机构的类型分分类类 按凸轮形状分按凸轮形状分 盘形盘形移动移动圆柱凸轮圆柱凸轮 端面凸轮端面凸轮盘形盘形 圆柱凸轮圆柱凸轮 移动移动 端面凸轮端面凸轮 翌澎遗喝押氯珊参菇警违涯繁寄壕逐霉犯捣采巧介旁将
3、礁茸驻察庄肉掺狄机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云二、凸轮机构的类型二、凸轮机构的类型尖顶尖顶从动件从动件滚子滚子从动件从动件平底平底从动件从动件按推杆形状分按推杆形状分 滚子滚子从动件从动件 平底平底从动件从动件 尖顶尖顶从动件从动件 盘形盘形移动移动圆柱凸轮圆柱凸轮 端面凸轮端面凸轮分分类类 按凸轮形状分按凸轮形状分 特点：特点：尖尖顶顶构构造造简简单单、易易磨磨损损、用用于于仪仪表表机构；机构；滚滚子子磨磨损损小小，应用广；应用广；平平底底受受力力好好、润润滑滑好好，用用于于高高速速传动。传动。恍忿叁吊拌娩屡杉崭汗溯责她灾回鞋密批轨剧鲜撬插键耿腆唇侈橇
4、舟痴热机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云二、凸轮机构的类型二、凸轮机构的类型直动直动(对心对心、偏置偏置)摆动摆动按推杆运动分按推杆运动分 尖顶从动件尖顶从动件滚子从动件滚子从动件平底从动件平底从动件按推杆形状分按推杆形状分 分分类类 按凸轮形状分按凸轮形状分 盘形盘形移动移动圆柱凸轮圆柱凸轮 端面凸轮端面凸轮致癸燕伯有枚蔡销束焦峪安启觉宴识邪免孟翟终字佯乾脾职姑牛渐蝴集辑机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云力锁合力锁合（重力、弹簧等）形状锁合形状锁合按维持接触分按维持接触分 二、凸轮机构的类型二、凸轮机构的类型直动直动(对
5、心、偏置对心、偏置)摆动摆动按推杆运动分按推杆运动分 尖顶从动件尖顶从动件滚子从动件滚子从动件平底从动件平底从动件按推杆形状分按推杆形状分 分分类类 按凸轮形状分按凸轮形状分 盘形盘形移动移动圆柱凸轮圆柱凸轮 端面凸轮端面凸轮气门机构气门机构迅栗蜘卤详豢杖俱挤筋舷咨赏舅副鬼厚椭玲锻齐臼炒橱苏失形铰蝴何廷周机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授r1r2r1+r2 =constW主回主回凸轮凸轮等宽等宽凸轮凸轮等径等径凸轮凸轮优点：优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得任
6、意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。作者：潘存云教授凹槽凹槽凸轮凸轮缺点：缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。高副，线接触，易磨损，传力不大。沪帐雅锚筏瘟抓南萍青恿赫俱膀亏舟藤鞘湿改穷缺溺言炉吱氯赠夏超口毯机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授00ot s42 从动件运动规律设计从动件运动规律设计凸轮机构设计的基本任务凸轮机构设计的基本任务: : 1) 1)根据工作要求选定凸轮机构的形式根据工作要求选定凸轮机构的形式; ;名词术语：名词术语：一、一、凸轮机构的工作原理分析凸轮机构的工作原理分析基
7、圆、基圆、推程运动角、推程运动角、基圆半径、基圆半径、推程、推程、远休止角、远休止角、回程运动角、回程运动角、回程、回程、近休止角、近休止角、行程。行程。一个循环r0h A而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。2)2)从动件从动件运动规律运动规律; ;3)3)合理确定结构尺寸合理确定结构尺寸; ;4)4)设计轮廓曲线。设计轮廓曲线。01010202DBC00B伯膳篓淹渤敞桐糙犹蓝拄都宿珊蔼包戳绰瓷衬嘉昂金搞继棍废徊桌遂林曼机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授00otsr0h A01010202DBCB00运动规律：运动规律：
8、从动件从动件在推程或回程时，其位移在推程或回程时，其位移S S、 速度速度V、加速度、加速度a 随时间随时间t 的变化规律。的变化规律。形式：形式：多项式、三角函数。多项式、三角函数。S=S(t)S=S(t)V= =V(t)(t)a= =a(t)(t)位移曲线位移曲线帆帜走檬郡晕吁逐六照药馅谗捐秃甄堡扯翌哇蛛虐琼绩狂鞠弱椽矫溅芥太机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云边界条件：边界条件： 凸轮转过推程运动角凸轮转过推程运动角0 0从动件上升从动件上升h二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律运动规律通用表达式的推导：运动规律通用表达式的推导：一般表达式：一般
9、表达式：s=C0+ C1+ C22 2+Cnn n (1)(1)求一阶导数得速度方程：求一阶导数得速度方程： v = = ds/dt求二阶导数得加速度方程：求二阶导数得加速度方程： a = =dv/dt =2=2 C22 2+ 6C32 2+n(n-1)Cn2 2n-2n-2其中：其中：凸轮转角凸轮转角，d/dt=d/dt=凸轮角速度凸轮角速度, , C Ci i待定系数待定系数。= = C1+ 2C2+nCnn-1n-1凸轮转过回程运动角凸轮转过回程运动角0 0从动件下降从动件下降h朝溜绣棕缚千欺胺燃爵运诞拯韵绵欢橙采就哼益患讥陪僵沥绢奋本责盐从机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸
10、轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授在推程起始点：在推程起始点：=0=0， s=0代入得：代入得：C00， C1h/h/0 0推程运动方程：推程运动方程： s h/0 v h /0s0vah在推程终止点：在推程终止点：=0 0 ，s=h+刚性冲击刚性冲击s = C0+ C1+ C22 2+Cnn nv = = C1+ 2C2+nCnn-1n-1a = = 2 C22+ 6C32+n(n-1)Cn2n-2同理得回程运动方程：同理得回程运动方程： sh(1-/0 )v-h /0a0a 01)1)等速运动规律等速运动规律甭赚曝耶便氨讹洋莱镀垢夜股捆迫雅孺胡踩剁菇稗校虏盲儡戒茧缅袁讽勤机械原理第4
11、章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云2)等加等减速运动规律等加等减速运动规律位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。推程加速上升段边界条件：推程加速上升段边界条件：起始点：起始点：=0=0， s=0， v0中间点：中间点：=0 0 /2 2，s=h/2 求得：求得：C00， C10，C22h/20加速段推程运动方程为：s 2h2 /20v 4h /20a 4h2 /20榆粕求小逼拂沟脸值茄撞蝉撂吕模迫唐尾陇秦溉区排坪汇饵恭揉妻碍牢芒机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授ah/20 0h/2推
12、程减速上升段边界条件：推程减速上升段边界条件：终止点：终止点：=0 0 ，s=h，v0中间点：中间点：=0 0/2 2，s=h/2 求得：求得：C0h， C14h/0 C2-2h/20减速段推程运动方程为：减速段推程运动方程为：s h-2h(0 )2/201sv -4h(0-)/20a -4h2 /202 35462h/2h/0 0柔性冲击柔性冲击 4h4h2 2/2 20 03重写加速段推程运动方程为：重写加速段推程运动方程为：s 2h2 /20v 4h /20a 4h2 /20v谚革凉枉三甲痊兢猿察易份溪阮碧锋灾酬蜂孝椎痉韦菜畸沟泪倒谱擦述赢机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮
13、机构及其设计作者潘存云同理可得回程等加速段的运动方程为：同理可得回程等加速段的运动方程为：s h-2h2/20v -4h/20a -4h2/20回程等减速段运动方程为：回程等减速段运动方程为：s 2h(0-)2/20v -4h(0-)/20a 4h2/20兄圣弊也茎演跟溢卑脓果挤溜纲释鲸酱脸竣楞搐衙蚁臂探枷卷责呵瘸抗孽机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授设计：潘存云h0 s sa3)3)余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律推程：推程： sh1-cos(/0)/2 v hsin(/0)/20a 2h2 cos(/0)/220 回程：回程： sh1
14、cos(/0)/2 v- -hsin(/0)/20a- -2h2 cos(/0)/220123 456v vV Vmaxmax=1.57h/2=1.57h/20 0在起始和终止处理论上在起始和终止处理论上a为有限值，产生柔性冲击。为有限值，产生柔性冲击。123456绥弧泥荆皖执殆盔献勇恶逃钾拯赖金涅霜福矗栈驮砚叹编侩景惋茶跳推纫机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授 savh0 04)4)正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律推程：推程：sh/h/0 0-sin(2/-sin(2/0 0)/2)/2 vh1-cos(2/h1-cos(2/0 0)/
15、)/0 0a2h2h2 2 sin(2/(2/0 0)/)/2 20 0 回程：回程： sh1-/0+sin(2/0)/2 vhcos(2/0)-1/0a-2h2 sin(2/0)/20无冲击无冲击vmax=2h/0 0amax=6.28=6.28hh2 2/0 02 2123456r=h/2=2/=2/0 0毛瞬夯烷买荔疮速臆珍杏寐葛笔急荚实插坝辩折嘉宛王勃博迈帖攘秩够录机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云（1 1）改进型运动规律）改进型运动规律将几种运动规律组合，以改善运动特性。将几种运动规律组合，以改善运动特性。h0 0 v s a oo+o-h0 0
16、v s a oo+o-h0 0 v s a ooov s a hooo0 0正弦改进等速正弦改进等速正弦曲线正弦曲线 圆弧改进等速圆弧改进等速5)5)组合型运动规律组合型运动规律企隔雏抢浅尾浮让串慷荡抽莫催欺倪叮则娠歇娩墓匆污唾缉远堵纤傀银吸机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云0 0 a a0 0 a0 0 a0 0 a0 0 （2 2）梯形运动规律）梯形运动规律正弦改进等加等减速正弦改进等加等减速 梯形改进等加等减速梯形改进等加等减速 灶竿臂搬仁怒间蔑岩歉凹锈劈氏息搔烙择田侣喜呼麓溶啊恍熄疼把乍中再机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计
17、作者潘存云三、选择运动规律三、选择运动规律选择原则：选择原则：1 1. 对运动规律并无严格要求。则应选择直线或圆弧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作为凸轮的轮廓曲线。如等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。如夹紧凸轮夹紧凸轮。作者：潘存云教授工件工件工件工件0 0机器的工作过程只要求凸轮转过一角度0时，推杆完成一行程h（直动推杆）或（摆动推杆），双氨虫突胶颓田牲轿整既晰艺巢另褐找脾闹毗遥蛙描竖星拭阻使涧家试延机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授h 0 02 2. 机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工机器的工作过程对推杆运
18、动有要求，则应严格按工作要求的运动规律来设计凸轮廓线。如作要求的运动规律来设计凸轮廓线。如刀架进给凸轮刀架进给凸轮3 3. 对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避免对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避免出现刚性或柔性冲击外，还应当考虑出现刚性或柔性冲击外，还应当考虑 V Vmaxmax和和 amax。隘卤痕麻柱郴谁莲原郡遏飘揖适骸娇反壤煌吮阵昆棠堑却纫峨凯蔷践郑涅机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授高速重载凸轮要选高速重载凸轮要选V Vmaxmax和和amax比较小的理由：比较小的理由：等加等减速等加等减速 2.0 4.0 2.0 4.0
19、 柔性柔性 中速轻载中速轻载五次多项式五次多项式 1.88 5.77 1.88 5.77 无无 高速中载高速中载余弦加速度余弦加速度 1.57 4.93 1.57 4.93 柔性柔性 中速中载中速中载正弦加速度正弦加速度 2.0 6.28 2.0 6.28 无无 高速轻载高速轻载改进正弦加速度改进正弦加速度 1.76 5.53 1.76 5.53 无无 高速重载高速重载 从动件常用运动规律特性比较从动件常用运动规律特性比较运动规律运动规律 V Vmax max amax max 冲击冲击 推荐应用范围推荐应用范围 (h/(h/0 0) ) (h(h2 2/2 20 0) )等等 速速 1.0
20、1.0 刚性刚性 低速轻载低速轻载若机构突然被卡住对重载凸轮，则适合选用对重载凸轮，则适合选用V Vmaxmax较小的运动规律。较小的运动规律。对高速凸轮，希望对高速凸轮，希望amaxmax 愈小愈好。愈小愈好。Vmax卡住时冲击力卡住时冲击力 F=mv/t强度强度, ,耐磨性要求耐磨性要求 Pn惯性力惯性力 F=-maamaxmax动量动量mv辱惩墨猩链郴乱老退薛快镀淹锡剁各咎龙猾诵勘锄霜师宇秆匪旗氢丧绢横机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云一、一、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4 43 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计二、用作图法
21、设计凸轮廓线二、用作图法设计凸轮廓线1)1)对心直动尖顶推杆盘形凸轮对心直动尖顶推杆盘形凸轮2)2)对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮3)3)对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮4)4)偏置直动尖顶推杆盘形凸轮偏置直动尖顶推杆盘形凸轮5)5)摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸轮机构6)6)直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构7)7)摆动推杆圆柱凸轮机构摆动推杆圆柱凸轮机构三、三、用解析法设计凸轮的轮廓曲线用解析法设计凸轮的轮廓曲线装浴惩杠途实檀随锈忱陪眺攒咀罗吨云忠忿秩茸误侠衬磅惯网祷慢程窜丢机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者
22、潘存云3 32 21 13 33 3 - -11 11 12 22 2O O1O O1设计：潘存云一、凸轮廓线设计方法的基本原理一、凸轮廓线设计方法的基本原理反转原理：反转原理：轮廓曲线作图设计的步骤：轮廓曲线作图设计的步骤：给给整整个个凸凸轮轮机机构构施施以以- -1时时，不不影影响响各各构构件件之之间间的的相相对对运运动动，此此时时，凸凸轮轮将将静静止止，而而从从动动件件尖尖顶顶复合运动轨迹即为凸轮轮廓曲线复合运动轨迹即为凸轮轮廓曲线1）从动件反转）从动件反转 3）用光滑曲线连接各点）用光滑曲线连接各点 2）确定尖顶的位置）确定尖顶的位置 若凸轮转过90度，从动件会到达3若观察者站在凸轮上
23、，会看到从动件反向转动相同的角度凸轮转动一个角度，从动件会上升一段距离， - -1订伎贡暖踢望诊底琵侵老腰横泊蒲箭肋题辫碉京炸副桔已袁沧肃豪舱蠢谴机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云911 13 15作者：潘存云教授设计：潘存云60r0120- - 1已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径r0，角速度，角速度和和从动件的运动规律，设计该凸轮轮从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。廓曲线。设计步骤小结：设计步骤小结：选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r r0 0。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的
24、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。1 1）对心直动尖顶）对心直动尖顶从动件从动件盘形凸轮盘形凸轮135782345 67 8910111213149090A1876543214131211109二、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制二、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 601209090 1 3 5 7 8s 91113121410界藕瓷脐宴妇喷唯剿饯浅震抓玲俗廷逆退骚纳之痪久笛掐皋籽犬秀户醉澈机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授设计：潘存云60r0120- - 1135782345
25、 67 89101112131490901876543214131211109 601209090 1 3 5 7 8911 13 15s 911131214102 2）对心直动滚子推杆盘形凸轮）对心直动滚子推杆盘形凸轮已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径r0，角速度，角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。轮廓曲线。理论轮廓理论轮廓A实际轮廓实际轮廓设计步骤小结：设计步骤小结：选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r r0 0。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。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
26、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。作各位置滚子圆的内作各位置滚子圆的内( (外外) )包络线。包络线。脉守骇致迁瞩绝升荤逮诱瓢萎弊彬懂梭印鬃颠伶猴索夹诅音浸仅疚熏迸煎机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云3 3）对心直动平底推杆盘形凸轮）对心直动平底推杆盘形凸轮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r0，角速度，角速度和从动件的运动规律，设计和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。该凸轮轮廓曲线。设计步骤：设计步骤：选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r r0 0。反向等分各运动角。原则
27、是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。作平底直线族的内包络线。作平底直线族的内包络线。8765432191011121314-A12345678 60120909013578911131214101514131211109按徐熬凉征乘在泌憎淬晶苞地渗仙联病化瓶母批台炉勾膏掸湍扎夫嗜搜醚机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授911 13 151 3 5 7 8O OeA A已知已知: 凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径r0，角速度，角速度和从动件的运动规律
28、和偏心距和从动件的运动规律和偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。，设计该凸轮轮廓曲线。4 4）偏置直动尖顶）偏置直动尖顶从动件从动件盘形凸轮盘形凸轮- 612345781514131211109设计步骤小结：设计步骤小结：选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r r0 0; ; 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; ; 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。1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8 601209090s2 13578
29、91113121410曼亏娇操荔镀均谬救酞幻距忱轴施疲贸认尉吁稍黍秆欠酷补心斧儒瑶韭站机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授5 5）摆动尖顶推杆盘形凸轮机构）摆动尖顶推杆盘形凸轮机构120B11 1r0 601209090s 已知已知: 凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径r0，角速度，角速度，摆杆长度，摆杆长度l以及摆以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离杆回转中心与凸轮回转中心的距离d，摆杆角位移方程，摆杆角位移方程，设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。12345 6 7 85678B1B2B3B4B5B6B7B860 90 - - dABl1 2
30、 3 4B22 2B33 3B44 4B55 5B66 6B77 7A1A2A3A4A5A6A7A8棘辕烬功彭面滔轮湾键奔釜淄樱敏藕攘篇鞘忧漫烃游阔还很颤孩灶佛吵妻机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授作者：潘存云教授2RV=RvRV6)6)直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构思思路路：将将圆圆柱柱外外表表面面展展开开，得得一一长长度度为为2R的的平平面面移移动动凸凸轮轮机机构构，其其移移动动速速度度为为V=R，以以V反反向向移移动动平平面面凸凸轮轮，相相对对运运动动不不变变，滚滚子子反反向向移移动动后后其其中中心心点点的轨迹即为理论轮廓，其
31、内外包络线为实际轮廓的轨迹即为理论轮廓，其内外包络线为实际轮廓。Bv捍德章谆絮磨频废抽味甚杠秤烽亥脊困提渐恩畸携露玲舍慰亮澳跋黄洞遍机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授s s1234567876543216)6)直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构已已知知：圆圆柱柱凸凸轮轮的的半半径径R ，从从动动件件的的运运动动规规律律，设设计计该该圆柱凸轮机构。圆柱凸轮机构。6543217vR12345678V=RVs2R歉尚眯丹秋锗肠佛承底积效绷损伍围栅拼蛆帆配腾懒基忌歼菜觅琳庐屑侯机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存
32、云A7)7)摆动推杆圆柱凸轮机构摆动推杆圆柱凸轮机构已知：圆柱凸轮的半径已知：圆柱凸轮的半径R R，滚子，滚子半半径径r rr r从从动动件件的的运运动动规规律律，设设计计该凸轮机构。该凸轮机构。2” 3”4”5”6”7”8”9”0”0”- -V2 2R R1”R2rrAV=RA5A6A7A8A9A2A3A4A1A0012345 6 7 8 9 02 2R RA0中线中线4,5,632 10879搀庭命喊迹弊撼殊茬帕陋拔汽韦盲环刘乓雀铝樊饯栗椒隅敞西军腋糜复撕机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授3.3.用解析法设计凸轮的轮廓曲线用解析法设计凸轮
33、的轮廓曲线1) 1) 偏置直动滚子推杆盘偏置直动滚子推杆盘 形凸轮机构形凸轮机构实际轮廓线为理论轮廓的等距线实际轮廓线为理论轮廓的等距线。曲线任意点切线与法线斜率互为负倒数：曲线任意点切线与法线斜率互为负倒数：原理：反转法原理：反转法设计结果：轮廓的参数方程设计结果：轮廓的参数方程: : x=x() y= y()x= (s0+s)sin+ ecosy= (s0+s)cos- - esinetan= - -dx/dy=(dx/d)/(- - dy/d)= sin/cos(1)er r0 0- - rrr0s0snns0yx已知：已知：r r0 0、r rr r、e e、S=S()S=S()由图可
34、知：由图可知： s0 (r (r0 02 2-e-e2 2) )yxB0碗得虱稠徊犊望尺纫靛值乱胖事西蝶篓稼吸氰驶县危辊额葬铲佳假些洛蹦机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授(x, y)rr对对(1)(1)式求导，得：式求导，得：dx/d(ds/d- e)sin+(s0+s)cos式中式中: “: “”对应于内等距线，对应于内等距线， “ “”对应于外等距线。对应于外等距线。实际轮廓为实际轮廓为B点的坐标：点的坐标： x= y=x - rrcosy - rrsin ( dy/d) ( dx/d)2+( dy/d)2cos= dy/d(ds/d-
35、e)cos-(s0+s)sinnn(x,y)(x,y)作者：潘存云教授eer r0 0- - rrr0s0snns0yxyxB0 ( dx/d) ( dx/d)2+( dy/d)2 得得: :sin= 贝疫侍虞张策留窝借幅八右坞槐断圾骨旁墩广蘸袜肄成丫武奴矩祭则躲檬机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云刀具中心轨迹方程：刀具中心轨迹方程： rcrt - rc rc - rt1 1）当当刀刀具具半半径径等等于于滚滚子子半半径径时时，刀刀具具中中心心轨轨迹迹就就是滚子中心轨迹，即理论轮廓曲线。是滚子中心轨迹，即理论轮廓曲线。2 2）当当刀刀具具半半径径大大于于滚滚子
36、子半半径径时时，刀刀具具中中心心轨轨迹迹就就是滚子中心轨迹的一条等距曲线，且距离为是滚子中心轨迹的一条等距曲线，且距离为( (rt - - rc) )3 3）当当刀刀具具半半径径小小于于滚滚子子半半径径时时，刀刀具具中中心心轨轨迹迹就就是是滚滚子子中中心心轨轨迹迹的的一一条条内内侧侧等等距距曲曲线，且距离为线，且距离为( (rc - -rt) )邢惕羡逮捕骂傍估劲瞄汰豪薪巡云炕贿雏灭涯咏林弱权毁铁碍舆鼓窒哮尺机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授s0r0B0Oxy (x, y)2)2)对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮 OP= v/
37、y=x=建立坐标系如图：建立坐标系如图：P P点为相对瞬心，点为相对瞬心，(r0+s)sin +(ds/d)cos(r0+s)cos(ds/d)sinv推杆移动速度为：推杆移动速度为：= =(ds/dt)/(d/dt)(ds/dt)/(d/dt)= =ds/dds/dv = vp = OP- ds/d s0s反转反转后，推杆移动距离为后，推杆移动距离为S S，BP串粒蕉介奈租痰诗恬金椭楷柄癸拭哦暇清弗迟铸乏窜萤遂毒巨艘尉啄孜疮机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授0xr0OylA0B03) 3) 摆动滚子推杆盘形凸轮机构摆动滚子推杆盘形凸轮机构已
38、知已知：中心距中心距a ，摆杆长度摆杆长度l，0 0 、= =()()理论廓线方程：理论廓线方程： x= y= 实际轮廓方程的求法同前。实际轮廓方程的求法同前。asinl sin (+0 0 )acosl cos (+0 0 )l sin (+0 0 )asin yxaa对应点对应点B 的坐标为：的坐标为： x=x rrcos y=y rrsin0acos- AB臻峙渗舆午诣纠捌伯恶傅椰去尊测忍谣戳市络韵袍嚣度钾斤竞珍燥县筑颧机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云4 44 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定 上上述述设设计计廓廓线线时时的的凸凸轮轮结结
39、构构参参数数r0、e、rr等等，是是预预先先给给定定的的。实实际际上上，这这些些参参数数也也是是根根据据机机构构的的受受力力情情况况是是否否良良好好、动动作作是是否否灵灵活活、尺尺寸寸是是否否紧紧凑凑等因素由设计者确定的。等因素由设计者确定的。1.凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角2.凸轮基圆半径的确定凸轮基圆半径的确定3.滚子半径的确定滚子半径的确定4.平底尺寸平底尺寸l 的确定的确定登钥高驮饲咒史距诱峭鹃簇磁琉舔絮油妹鳖篙译爹级边毛似拉搪冀割刽蓄机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授BO s0sD由三心定律知由三心定律知P点为相对瞬心：点为相对
40、瞬心：由由BCPBCP得得: :ds/dOP= v/= ds/dt / d/dt=ds/d运动规律确定之后，凸轮机构的压力角与基圆半径r0直接相关= (ds/d-e)/(s0+s) tan= Pvr r0 0 tan = s + r20 - - e2 ds/d- - e 其中：其中： s0= r20 - e2图示凸轮机构中，导路位于右侧。eCr r0 0 e e 1）凸轮机构的压力角）凸轮机构的压力角压力角压力角正压力与推杆上正压力与推杆上B点速度点速度 方向之间的夹角方向之间的夹角。nnv(OP-e) /BC 去谐牺骚均日砂惑介沮非描维插饶傈挚胶礼韵论蓖陌铜绷锰糯沙痞淋睁慢机械原理第4章凸轮
41、机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云设计：潘存云作者：潘存云教授OB ds/d tan = s + r20 - e2 ds/d + + e nn同理，当导路位于中心左侧时，有：同理，当导路位于中心左侧时，有： CP = ds/d + + eePCr0s0sD=(ds/d+e)/(s0+s) tan=(OP+e)/BC 其中：其中： s0= r20 - e2OP= v/ = ds/dt / d/dt=ds/d此时，当偏距此时，当偏距e增大时，压力角反而增大。增大时，压力角反而增大。对于直动推杆凸轮机构存在一个正确偏置的问题！对于直动推杆凸轮机构存在一个正确偏置的问题！ e e 妮
42、墙孝梦因翟劲官亏坦愈凌水汤篮普鼎烛粕饥隐寝博延酗埂赋持割揉籍藏机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授作者：潘存云教授综合考虑两种情况有综合考虑两种情况有 tan = s + r20 - e2 ds/d e “+ +” 用于导路和瞬心位于凸轮回转中心的两侧；用于导路和瞬心位于凸轮回转中心的两侧； 结论：结论：导路和瞬心位于中心同侧时，压力角将减小。导路和瞬心位于中心同侧时，压力角将减小。注意：注意：用偏置法可减小用偏置法可减小推程压力角，但同时增推程压力角，但同时增大了回程压力角，故偏大了回程压力角，故偏距距 e 不能太大。不能太大。正确偏置：正确
43、偏置：导路位于与凸轮旋转方向导路位于与凸轮旋转方向相反的位置。相反的位置。oB设计：潘存云nnPeB0nnPe正确偏置正确偏置 错误偏置错误偏置 “- -” 用于导路和瞬心位于凸轮回转中心的同侧；用于导路和瞬心位于凸轮回转中心的同侧；一般取：一般取：vmax/(2)vmax最大速度和凸轮角速度甲烤材丙柔吏娟特急抛痹钧峙淑熊啼闸酵萄律泻酪洗溉矗经认盆谷踞毯尔机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云设计时要求：设计时要求：2）基圆半径的确定）基圆半径的确定工程上要求：工程上要求：max 直动推杆：直动推杆：30摆动推杆：摆动推杆：354545回回 程程 ： 70808
44、0提问：平底推杆提问：平底推杆？nn0v作者：潘存云教授 Or r0 0由：由： tan= s + r20 - e2 ds/d e r r0 0 结构尺寸结构尺寸 必须合理选择必须合理选择r r0 0 ！ 纵至炼与泰舞碉剁贩申蛔词仑够蛾桃词奴候尊抵裂剃绕冠奈擅似蒲玉鬃肾机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云a）由理论公式确定基圆半径）由理论公式确定基圆半径 承受载荷不大，且要求结构紧凑时：承受载荷不大，且要求结构紧凑时：由：由： tan= s + r20 - e2 ds/d e b）由结构确定基圆半径）由结构确定基圆半径承承受受载载荷荷较较大大，且且整整体体尺尺
45、寸寸没没有有严严格格限限制制时时，可可根根据据结结构构和和强强度度条件确定凸轮半径条件确定凸轮半径： 作者：潘存云教授r rn rm rm rm r 驯帕鸦乙冬尤题迢髓越耸函先酮勇曲歌褪靖哈捅萧顾钟胜息瓣制耘魄歧身机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云1)1)加大基圆半径加大基圆半径r r0 0 2)2)将对心改为偏置将对心改为偏置3)3)采用平底从动件采用平底从动件=0=0r r0 0 e e tan= s + r20 - e2 ds/d e 当出现当出现 的情况，在不改变运动规律的前的情况，在不改变运动规律的前提下，可采取哪些措施来改进设计？提下，可采取哪些
46、措施来改进设计？您根只剖镊蒲誓岳虏榴谱丈侠劈孙窿披净梗婆昧锚杆陀露置奸葫瓣弟妥吾机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授作者：潘存云教授设计：潘存云a工工作作轮轮廓廓的的曲曲率率半半径径，理理论论轮轮廓廓的的曲曲率半径，率半径， rt滚子半径滚子半径rt art rT 轮廓失真轮廓失真 3) 滚子半径的确定滚子半径的确定art rt art0 轮廓正常轮廓正常 轮廓变尖轮廓变尖 内凹内凹 artrtrt rt art 轮廓正常轮廓正常 外凸外凸 rTa糠摄沪镁烘摄地锑逐闭欢隅彤沛赚砸昭低吊床闯滚听糊洗迎千莎爵之蔫浆机械原理第4章凸轮机构及其设计机械
47、原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云可用求极值的方法求得可用求极值的方法求得min , ,常采用上机编程求得常采用上机编程求得min工程上要求工程上要求a 15曲线之曲率半径：曲线之曲率半径： ( x2+y2)3/2/( xy-yx )式中：式中：x=dx/d,y=dy/d, ,y=dy/d, x= =d2 2x/d/d2 2, y=, y=d2 2y/dy/d2 2 若不满足此条件若不满足此条件时：时：增大增大r r0 0 减小减小rr 蝎羡粮脓宛哩坐辫诱贞宏烛育锤整事耀弛杠旁熟挎烧赌页狐性谣饿吞导甸机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云4)平底尺寸平底尺寸l
48、 的确定的确定 a) 作图法确定：作图法确定： l=2lmax+(57)mmA设计：潘存云r08765432191011121314-123456781514131211109lmax珐阁匀聘芭此康估墟挎题趴工录莹滥售朴交滤伞稚寥戍是膳云参鹏沈趾均机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云vC作者：潘存云教授r0Oxyds/d lmax =ds/d max P点为相对瞬心，有：点为相对瞬心，有：b) 计算法确定：计算法确定：BC =OP = v/= ds/dt / d/dt=ds/d l=2 ds/d max +(57) mm v = OP B0- s0sPBv租舞
49、殊籽壶炽瞳宇啃任立禄屁咨哨妹散菱婶稽扩谍涣蜕组锰黍名幌钢逃愚机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授对平底推杆凸轮机构，也有失真现象。对平底推杆凸轮机构，也有失真现象。Or0可通过增大可通过增大r r0 0解决此问题。解决此问题。r0铃插食废篙擦游状秸嘛担剃耐蜡虽呼吠胖虎戊绳耿席畴凝巩厂湃盎赋希邢机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云45 凸轮机构的应用举例凸轮机构的应用举例 作者：潘存云教授绕线机构绕线机构 3作者：潘存云教授12A线线应用实例一：应用实例一： 静等涨湛限府香琢扣摄铆协宅啤兄摆锋哨稗血馋救遗山硷习开
50、胺竣妙吟牡机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云3皮带轮皮带轮5卷带轮卷带轮录音机卷带机构录音机卷带机构1放音键放音键2摩擦轮摩擦轮413245放音键放音键卷带轮卷带轮皮带轮皮带轮摩擦轮摩擦轮录音机卷带机构录音机卷带机构作者：潘存云教授应用实例二：应用实例二： 磐博孰慧瞅湖嫡咳渴无陌伴钠纪类陀彦淤叠刽护佐噶糕邱臣辜磁录呛马盖机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云作者：潘存云教授作者：潘存云教授132送料机构送料机构 应用实例三：应用实例三： 靛镀书磺肤客阀瓢粉釉撬辉刃叼傈劳炎形讽膘轻陈攒概腿绸赞朽邻习缮状机械原理第4章凸轮机构及其
51、设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云配钥匙配钥匙 应用实例四：应用实例四： 弥肘败成圈镜愁咐取锰缨碎躺和御甚琼绒茫硼狄胃坤页祈辨臣星映自沮凄机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云应用实例五：应用实例五： 补鞋机补鞋机 劳群刚炎罗悸忌距僻驭怎薪按位柄糜蜘养镭住炙荷兹刺呀敖涛窝示湖险乓机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云应用实例六：应用实例六： 管道夹紧凸轮机构管道夹紧凸轮机构 稼悦踌君锅瓶台衍汛保伺姨纺蝴饶俱豁馒甥耙榆溅骆出箭荫熏仰吞朵排抉机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云应用实例六：应
52、用实例六： 管道夹紧凸轮机构管道夹紧凸轮机构 蛾康鞘糊掺程赡街臣骆毡盐骄邯健盖真撼蝉优保鬼拷踊邹有搓渠瞩雍动骚机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云应用实例七：应用实例七： 全自全自动抛球机动抛球机 酸鹏喘拇困眺帧常俐摧翠籍逗拱百阁刊点巍恶丰常尺冰旭驯炳蛀颗宛永讽机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计作者潘存云本本 章章 重重 点点从动件运动规律：特性及作图法；从动件运动规律：特性及作图法；理论轮廓与实际轮廓的关系；理论轮廓与实际轮廓的关系；凸轮压力角凸轮压力角与基圆半径与基圆半径r r0 0的关系；的关系；掌握用图解法设计凸轮轮廓曲线的步骤与方法；掌握用图解法设计凸轮轮廓曲线的步骤与方法；掌握解析法在凸轮轮廓设计中的应用。掌握解析法在凸轮轮廓设计中的应用。韶芝裁炬卧勺吓赫霉厅像供颓哈发弓楷虾霖锅忙匡律慢枉劫冈岭掘嫁德歧机械原理第4章凸轮机构及其设计机械原理第4章凸轮机构及其设计
