凸轮机构设计

1、第九章凸轮机构设计 本章学习任务：凸轮机构的基本知识、其从动件的运动规律、凸轮曲线轮廓的设计、凸轮 机构基本尺寸的设计。 驱动项目的任务安排：完成项目中的凸轮机构的具体设计。 9.3凸轮轮廓曲线的设计 9.3.1基于反转法的凸轮轮廓曲线图解设计 如图9-10 (a)所示，在直动尖底从动件盘形凸轮机构中，当凸轮以等角速度3作逆时 针方向转动时，从动件作往复直线移动，凸轮转角与从动件的位移s存在对应关系。现设 想给整个凸轮机构加上一个绕凸轮回转中心0的反转运动，且使反转角速度等于凸轮的角 速度，即反转角速度为-3。此时，凸轮与从动件之间的相对运动关系仍保持不变，但凸轮成为 机架，静止不动，而从动件

2、一方面随导路绕0点以角速度-3转动，同时又沿其导路方向按 预期的运动规律做相对移动。由于从动件的尖底在相对运动过程中始终与凸轮轮廓曲线保持接 触，因此，从动件尖底在由反转和相对移动组成的复合运动中的轨迹便形成了凸轮的轮 廊曲线，这就是凸轮轮廓曲线设计的反转法原理。 如图9-10 ( b)所示，当用图解法设计直动从动件盘形凸轮轮廓时，给整个凸轮机构施 加反向角速度，凸轮则保持静止，从动件由起始位置B。点反转i角到达B 1点，并沿其导路移 动到Bi点，位移为siB 1Bi。然后反转2角到B 2点，再沿其导路移动到B2点，位移为S2 B 2 B2。接着按照从动件的运动规律(s-)曲线，多次重复反转过

3、程，则从动件的尖底 将依次到达点Bo, Bi , B2位置，将这些点光滑连接，即可得到所求的凸轮轮廓曲线。 同理，对于如图9-10 (c)所示的摆动滚子从动件盘形凸轮机构，施加角速度-3的反转 运动后，从动件由初始位置 AoBo反转1角后到达，再绕A1点摆动切角到达A1B1。然 后从动件反转2角后到达AB2，再绕A点摆动临点到A2B2,。因此，将Bo,B1,B2, 点光滑连接，即可得到凸轮的轮廓曲线。 3 Bo Bi B2 B2 B3 B3 f A Bi 厂/丄i I ? (a) (b) (c) 图9-10凸轮机构相对运动示意图 凸轮与从动件直接接触的轮廓曲线称为凸轮的工作廓线，也称实际廓线，

4、如图9-10 (b)所示，从动件尖底 B复合运动的轨迹就形成了凸轮的实际廓线。实际廓线的基圆半径 用rb来表示，如图9-11(a)所示。对于滚子从动件，可以把滚子的圆心看作是尖底从动件 凸轮机构中从动件的尖底，该点复合运动的轨迹曲线称为凸轮的理论廓线，理论廓线上的基 圆半径用r0表示。注意：在设计滚子从动件凸轮机构时，凸轮的基圆半径是指理论廓线上 的基圆半径r0。 从图9-11( a)看到，实际廓线是以理论廓线上各点为圆心、滚子半径为半径的一系列 滚子圆的包络线，而且实际廓线与理论廓线是等距曲线，其法向距离等于滚子的半径。 在滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮转角一般在理论廓线的基圆上度量，从动件

5、的位移 也是从导路方向线与凸轮理论廓线的基圆交点起开始度量，其位移等于该交点与滚子中心之 间的距离。图9-11 (b)为直动滚子从动件盘形凸轮机构中的凸轮转角与从动件位移的标注 方法。对于直动平底从动件盘形凸轮机构，可把平底与导路方向线的交点B作为尖底从动 件的尖底，并根据反转法原理，得到一系列的位置B0, B1, B2。分别以这些点作平底， 则平底族的包络线即为凸轮的实际廓线，如图9-12 (a)所示。图9-12 ( b)为其转角与位 移的标注示意图。同理，对于曲底从动件，可把曲底的曲率中心作为尖底从动件的尖底来设计 凸轮的轮廓曲线。 实际廓线 理论廓线 -| ? Bo (a) B3 (b)

6、 图9-11直动滚子从动件盘形凸轮的理论廓线与实际廓线 B2 B3 % B1 Bo (a) (b) 图 9-12 平底从动件包络示意图 例9-1 按图9-13中所示位移曲线, 设计尖端直从动件盘形凸轮的廓线。 芈 O 图9-13 曲线图 解：利用反转法图解凸轮设计如下： 1将从动件角位移曲线画出来，如图9-14 (a)所示； 2凸轮不动，原机架绕 0以顺时针方向反转。按图 9-15( a)中S 关系绘制凸轮实 际廓线，如图9-14 (b)。 30? 90?210? 270 (a) (b) 图9-14解图 强化训练题9-1 :试用作图法设计凸轮的实际廓线。已知基圆半径r0 = 45mm，推杆长1AB =85mm，滚子半径rT =l0mm，推程运动角0