凸轮机构的应用和分类 从动件的运动规律 盘状凸轮轮廓的设计 设计凸轮机构应注意的问题思考题凸轮的应用和分类凸轮的应用和分类一、凸轮机构的应用实例：实例：内燃机配气凸轮机构 自动机床进刀机构 自动车床凸轮机构二、凸轮机构的分类1. 按凸轮的形状分：特点：适当的设计凸轮廓线可实现各种运动规律、结构简单、 紧凑；但易磨损，传力不大。 盘形凸轮圆柱凸轮移动凸轮2. 按从动件形状分：尖顶滚子平底 根据从动件相对于机架的运动形式不同分：往复直动（偏置与对心）和摆动两种 摆动尖顶摆动滚子摆动平底凸轮的应用和分类凸轮的应用和分类3. 按保持接触方法分(1)几何封闭的凸轮机构 (2)力封闭的凸轮机构 从动件常用运动规律从动件常用运动规律一、凸轮机构的基本名词术语基圆：r0为基圆半径。 推程：从动件的移动距离AB， t称为推程运动角。远休：当凸轮继续转过S角时， 推杆处于最高位置而静止不动， S称为远休止角。回程：当凸轮继续转过h 角时， 推杆由最高位置回到最低位 置，h称为回程运动角。近休：当凸轮继续转过h角时， 推杆将处于最低位置静止不动， h称为近休止角。 otsr0hBAsstthhsSDBC从动件一个循环运动过程：从动件一个循环运动过程： 升升停停降降停停s从动件常用运动规律从动件常用运动规律 等速运动规律在开始和终止的瞬间时，有刚性冲击。 二、从动件等速运动规律tvah+推程或回程中，从动件等速运动，即 v =常数。在推程起始点：=0， s2=0在推程终止点：=t，s2=h运动线图：推程运动方程： s =h/t v = h/t a = 0 回程运动方程： s=h(1- /h ) v=-h/h a=0由运动线图可知： 等速运动规律只适用于低速轻载及从动件质量较小的场合。从动件常用运动规律从动件常用运动规律三、等加速等减速运动规律推程或回程中： 前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动，通常加速度的绝对值相等，为一常数。 dv22h/t4h2/t2 da21 ds2235463h/2dth/2位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。从动件的加速度： a2 = a0 =常数从动件前半行程速度： v2 = a0 t从动件的位移： s2 = a0 t2/2由运动线图可知： 在行程起点、中点和终点，存在加速度突变，但突变为有限值，引起的惯性力为有限值，在机构中产生有限冲击，称为柔性冲击。等加速等减速运动规律可用于中、低速轻载场合。从动件常用运动规律从动件常用运动规律位移线图的几何作图法：由s2 与 t2的关系作图。149410h1423560s1235463h/2dth/2 dsO3 2 1 从动件常用运动规律从动件常用运动规律四、余弦加速度运动规律 又称简谐运动规律,从动件加速度按余弦规律变化。s sa123 456v v123456Vmax=1.57h/21h1推程中从动件位移： s2=h1-cos(/t)/2 加速度曲线为一余弦曲线。 由其运动线图可知： 在行程的起始和终止处加速度有突变，但突变为有限值，故产生柔性冲击。 余弦加速度运动规律适用于中速中载场合。在升降升时可用于高速。从动件常用运动规律从动件常用运动规律位移线图作法：s s123 456123456h1其他从动件运动规律：正弦加速度（摆线）运动规律五次多项式运动规律无冲击，适用于高速凸轮。工作中无冲击，用于高速轻载。位 移 方 程 ： s=10h(/t)3 15h (/t)4+ 6h(/t)5凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计一、凸轮轮廓曲线设计的基本原理反转原理：即在设计时，假设凸轮静止不动而推杆相对于凸轮 作反转运动，同时又沿导轨作预期的运动，推杆尖顶在此复 合运动中的轨迹就是所要求的凸轮廓线。 直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓形成 依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线，例如： 直动滚子从动件盘形凸轮轮廓形成凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计二、对心直动尖顶从动件盘形凸轮dt B1 B2 B3B4B5 B6 B7 B8B9 B10B11 B12B13B14 ds dh dsB0C1C8C7C6C5C4C3C2r0O1) 选适当比例l，作位移线图，将其等分，得11、22、2) 用相同比例，以O为圆心、r0为半径作基圆， C14C13C12C11C10C9C15sd1 3 5 7 8911 13 15dtdsdhds13578911131214任取基圆上 B0为起点，按（-）方向作t、S、h、S， 分别将t、h等分，得C1、C2、C3、 3) 连OC1、OC2、OC3、，得反转后从动件导路 的各位置；4)在各导路上取相应位移：C1B1=11、C2B2=22 得反转后从动件尖底的各位置：B1、B2、；5) 用光滑曲线连B0、B1、B2、， 即得所求凸轮轮廓曲线。-凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计三、滚子直动从动件盘形凸轮A120步骤:1)5 ) 同上 6012090901 3 5 7 8911 13 1513578911131214s12345 67 8910111213146090901876543214131211109理论轮廓实际轮廓6) 以理论轮廓曲线上各点为圆心，滚子半径 rs为半径作一系列滚子圆，过滚子圆作一 内包络线，即为滚子从动件凸轮的实际轮 廓曲线。rminO注意：凸轮基圆仍为理论轮廓的基圆。- 滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半 径rmin，滚子半径rs，角速度和从动件的运动规律， 设计该凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计四、摆动从动件盘形凸轮机构 60120909012345678Y5 6 7 81 2 3 4 摆动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度，摆杆长度l以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离d，摆杆角位移方程。设计该凸轮轮廓曲线。B1B2B3B4B5B6B7B812060 90 dABlB1Y rminB2Y2 2 B7Y7 7B6Y6 6B5Y5 5B4Y4 4B3Y3 3A1A2A3A4A5A6A7A8-设计凸轮机构应注意的问题设计凸轮机构应注意的问题定义：正压力与推杆上力作用点B速度方向间的夹角OBnnFFF”F FQ一、凸轮机构的压力角和自锁不考虑摩擦时，作用力F沿法线方向。 F ，若大到一定程度时，会有：机构发生自锁。F：有用分力, 沿导路方向,推动从动件运动F：有害分力，垂直于导路，引起摩擦力FQF=Fcos； F=F sinF 一定时，F FQ FF0若 rs 有 =-rs0凸轮轮廓正常凸轮轮廓正常内凹外凸rsrs工作轮廓的曲率半径，rs滚子半径理论轮廓的曲率半径，设计凸轮机构应注意的问题设计凸轮机构应注意的问题若rs 有= -rs=0若rs 有= rs rs轮廓失真rSrS凸轮轮廓失真一般选用 rs0.8 rmin 。当min 太小导致rs太小时 ，可加大r0，重新设计凸轮轮廓。思思 考考 题题1. 试作出下列凸轮机构在图示位置的压力角。ttnnnn=0nn2. 关于凸轮机构的描述，以下正确的是 。 为了减小凸轮机构的压力角，可适当减小基圆半径。 凸轮机构的压力角越大，则其传动性能越好。 凸轮的基圆半径取得越大，其压力角将越小。思思 考考 题题3.图示凸轮机构，已知：凸轮的实际廓线为一圆，圆心在A点，其半径R=40mm，绕偏心O逆时针转动，LOA=15mm，滚子半径r=10mm，试求：1.从动件的推程为 。2.凸轮的基圆半径为 。3.作图表示当凸轮由图示位置逆时针转 过300时，从动件将从图示位置上升 多少。4. 作图表示当凸轮由图示位置逆时针转 过300时，从动件在B点的压力角。h=2LOA=215=30mmr0=R-L0A+r=40-15+10=35mm300hnn30mm35mm思思 考考 题题4.在凸轮机构中，基圆半径越大，则凸轮的尺寸 ，其压力角 ； 在设计凸轮廓线时，应使凸轮的最大压力角 （大于，小于等于） 许用压力角；凸轮的压力角 ，对传动有利。5.凸轮机构常用运动规律中，等速运动规律会在机构中产生 冲击；等 加等减速运动规律会产生 冲击。6.试标出凸轮从左图所示位置转过900后推杆的位移；并标出右图所示位置 升高位移S时，凸轮的转角和此时的压力角。大小小于等于越小刚性柔性