华中科技大学杨家军1 1、凸轮机构：、凸轮机构：凸轮凸轮是一个具有曲线是一个具有曲线轮廓的构件。含轮廓的构件。含有凸轮的机构称有凸轮的机构称为凸轮机构。它为凸轮机构。它由由凸轮凸轮、从动件从动件和和机架机架组成。组成。一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用华中科技大学杨家军2 2、凸轮机构的应用、凸轮机构的应用 内燃机配气凸轮机构内燃机配气凸轮机构华中科技大学杨家军凸轮机构的优点：凸轮机构的优点：只需确定适当的凸轮轮廓曲线，只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实现从动件复杂的运动规律；即可实现从动件复杂的运动规律；结构简单，运动可靠。结构简单，运动可靠。 缺点：缺点：从动件与凸轮接触应力大，从动件与凸轮接触应力大， 易磨损易磨损用途：用途：载荷较小的运动控制载荷较小的运动控制华中科技大学杨家军一）按凸轮的形状分一）按凸轮的形状分1、盘形凸轮、盘形凸轮 2、移动凸轮、移动凸轮 3、圆柱凸轮、圆柱凸轮4、圆锥凸轮、圆锥凸轮二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类华中科技大学杨家军 1、尖顶从动件、尖顶从动件 2、滚子从动件、滚子从动件 3、平底从动件、平底从动件二）按从动件上高副元素的几何形状分二）按从动件上高副元素的几何形状分华中科技大学杨家军三）、按凸轮与从动件的锁合方式分三）、按凸轮与从动件的锁合方式分1、力锁合的凸轮机构、力锁合的凸轮机构2、形锁合的凸轮机构、形锁合的凸轮机构1）构槽凸轮机构）构槽凸轮机构2）等宽凸轮机构）等宽凸轮机构3）等径凸轮机构）等径凸轮机构4）主回凸轮机构）主回凸轮机构华中科技大学杨家军四）、根据从动件的运动形式分四）、根据从动件的运动形式分摆动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构 （对对心心、偏偏置置）移移动动从从动动件件凸凸轮轮机机构构华中科技大学杨家军h三、凸轮机构的工作原理三、凸轮机构的工作原理S (A)BCD( ,S) S ShSAB O eCDBOrb 基圆基圆推程运动角推程运动角远休止角远休止角近休止角近休止角回程运动角回程运动角摆摆动动从从动动件件凸凸轮轮机机构构ABCDO1O2aB1rb maxl华中科技大学杨家军S h( )( max)四、凸轮机构的设计任务四、凸轮机构的设计任务3）凸轮机构曲线轮廓的设计）凸轮机构曲线轮廓的设计4）绘制凸轮机构工作图）绘制凸轮机构工作图1）从动件运动规律的设计）从动件运动规律的设计2）凸轮机构基本尺寸的设计）凸轮机构基本尺寸的设计移动从动件：基圆半径移动从动件：基圆半径rb，偏心距，偏心距e;摆动从动件：基圆半径摆动从动件：基圆半径rb，凸轮转动中心到从动件，凸轮转动中心到从动件摆动中心的距离摆动中心的距离a及摆杆的长度及摆杆的长度l;滚子从动件：除上述外，还有滚子半径滚子从动件：除上述外，还有滚子半径rr。平底从动件：除上述外，平底长度平底从动件：除上述外，平底长度L。O1O2a lO1 erbrb华中科技大学杨家军升升停停回回停型停型(RDRD)升升回回停型停型(RRD)升升停停回型回型(RDR)升升回型回型(RR)运动循环的类型运动循环的类型S ( )S ( )S ( )S ( )华中科技大学杨家军一、基本运动规律一、基本运动规律1、n=1的运动规律的运动规律 =0, s=0; = , s=h.s = c0+c1 v= c1 a=0华中科技大学杨家军等速运动规律等速运动规律 0aa=02、 n=2的运动规律的运动规律 0sh 0vv 0j 0vvmax 0shamax 0a-amax等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律刚性冲击刚性冲击柔性冲击柔性冲击柔性冲击柔性冲击华中科技大学杨家军 svaj 0000（二）余弦加速度规律（二）余弦加速度规律 柔性冲击柔性冲击华中科技大学杨家军（三）正弦加速度规律（三）正弦加速度规律v 0 aj00 s 0h华中科技大学杨家军 改进型等速运动规律改进型等速运动规律 0 0aa=0v 0sh华中科技大学杨家军从动件常用基本运动规律特性从动件常用基本运动规律特性等等速速 1.0 刚性刚性低速轻载低速轻载等加速等减速等加速等减速 2.0 4.00柔性柔性中速轻载中速轻载余弦加速度余弦加速度 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 2.00 6.28 无无高速轻载高速轻载运动规律运动规律 vmax(h / ) amax冲击特性冲击特性 适用范围适用范围(h 2/ 2) 三、从动件运动规律设计：三、从动件运动规律设计：1、从动件的最大速度、从动件的最大速度vmax要尽量小；要尽量小；2、从动件的最大加速度、从动件的最大加速度amax要尽量小；要尽量小；3、从动件的最大跃动度、从动件的最大跃动度jmax要尽量小。要尽量小。华中科技大学杨家军一、移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸的一、移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸的设计设计，即即移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸ttOPnnAeSS0v2Crrb 1123P13P23压力角压力角 ttOPnAeC 1n (P13)P23瞬心瞬心华中科技大学杨家军从动件向上为工作行程，凸轮逆时针回转，从动件偏在凸轮回转中心右侧合理ttOPnAeC n ttOPnnAeSS0v2Crrb 1123压力角压力角 华中科技大学杨家军1、偏距、偏距e的大小和偏置方位的选择原则的大小和偏置方位的选择原则应有利于减小从动件工作行程时的最大压应有利于减小从动件工作行程时的最大压力角。为此应使从动件在工作行程中，点力角。为此应使从动件在工作行程中，点C和点和点P位于凸轮回转中心位于凸轮回转中心O的同侧，此时的同侧，此时凸轮上凸轮上C点的线速度指向与从动件工作行点的线速度指向与从动件工作行程的线速度指向相同。程的线速度指向相同。偏距不宜取得太大，一般可近似取为：偏距不宜取得太大，一般可近似取为：华中科技大学杨家军一、尖顶从动件盘形凸轮机一、尖顶从动件盘形凸轮机构的设计构的设计 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华中科技大学杨家军凸轮轮廓曲线设计的基本原理凸轮轮廓曲线设计的基本原理（反转法）（反转法） 2 S 1123s1s2hOrb- 1 1s11 1s12s2s23hh32华中科技大学杨家军偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）（反转法） 2 S 1123s1s2hOrb- 3321 1s2s1h 112es1s2华中科技大学杨家军偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）（反转法） 2 S 1123s1s2h- 11 11s1Orb es22h3Fv s1 1已知：已知：S=S（ ），），rb，e， 华中科技大学杨家军凸轮轮廓曲线设计的基本原理凸轮轮廓曲线设计的基本原理（反转法）（反转法）GOOrb- 732154 1s2s1h6 2 S 1124s1s2h3567 S (0)0华中科技大学杨家军2、滚子从动件盘形凸轮机构的设计、滚子从动件盘形凸轮机构的设计OnnB0Brb yx rrCCCrm a、轮廓曲线的设计、轮廓曲线的设计华中科技大学杨家军偏置滚子从动件凸轮轮廓曲线设计偏置滚子从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）（反转法） 2 S 1123s1s2h- 11 11s1Orb es22h3已知：已知：S=S（ ），），rb，e， ，rr理论轮廓理论轮廓实际轮廓实际轮廓Fv 华中科技大学杨家军c、滚子半径的确定、滚子半径的确定当当rr min时，实际轮廓为一光滑曲线。时，实际轮廓为一光滑曲线。当当rr= min时，实际轮廓将出现尖点，极易磨损，时，实际轮廓将出现尖点，极易磨损，会引起运动失真。会引起运动失真。rr bmin minrr 0rr= min min bmin = min - rr= 0rr华中科技大学杨家军当当rr min时，实际轮廓将出现交叉现象，会时，实际轮廓将出现交叉现象，会引起运动失真。引起运动失真。rr bmin min bmin = min + rr 0内凹的轮廓曲线不存在失真。内凹的轮廓曲线不存在失真。 minrrrr min bmin = min - rr 0华中科技大学杨家军华中科技大学杨家军