项目三 凸轮机构的认知与设计

1、WWW.1PPT.COM 项目三项目三 凸轮机构的认知与设凸轮机构的认知与设 计计 Company Logo Contents 任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律 任务3.2 盘形凸轮机构的设计 拓展知识 用解析法设计凸轮轮廓曲线 Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v一一.凸轮机构的应用凸轮机构的应用 凸轮机构是机械中常用的一种机构，它是由凸轮、凸轮机构是机械中常用的一种机构，它是由凸轮、 从动件及机架三部分组成的高副机构，在自动控制装从动件及机架三部分组成的高副机构，在自动控制装 置中得到广泛应用置中得到广泛

2、应用。 凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于 传递动力不大的场合。传递动力不大的场合。 Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v一一.凸轮机构的应用凸轮机构的应用 推杆 凸轮 机架 Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v二二.凸轮机构的凸轮机构的特点特点 凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于 传递动力不大的场合。 从动件的运动规律是由凸轮轮廓曲线的形状决定 的，只要凸轮轮廓设计得当，就可以使从动件实现

3、任 意给定的运动规律，而且结构简单紧凑，运动可靠 Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v三三.凸轮机构的凸轮机构的分类分类 按照凸轮的形状不同可把凸轮分为以下几种： 盘形凸轮移动凸轮 圆柱凸轮曲面凸轮 按照凸轮的锁合方式可把凸轮分为以下几种： 力锁合形锁合 Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v三三.凸轮机构的凸轮机构的分类分类 1.按照从动件型式 尖顶从动件 滚子从动件 平底从动件 Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运

4、动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v三三.凸轮机构的凸轮机构的分类分类 2.按凸轮的形状按凸轮的形状 盘形凸轮盘形凸轮 移动凸轮移动凸轮(Translating Cam) Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v三三.凸轮机构的凸轮机构的分类分类 3.按从动件的运动形式按从动件的运动形式 移动从动件移动从动件 偏置移动从动件偏置移动从动件 对心移动从动件对心移动从动件 Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v三三.凸轮机构的凸轮机构的分类分类 3.按

5、从动件的运动形式按从动件的运动形式 摆动从动件摆动从动件 Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v四四.凸轮机构从动件的运动规律凸轮机构从动件的运动规律 （一）平面凸轮机构的工作过程和运动参数（一）平面凸轮机构的工作过程和运动参数 1、基圆：、基圆： 凸轮凸轮理论轮廓理论轮廓上最小向径为半径所画的圆。上最小向径为半径所画的圆。 2、偏距、偏距e： 从动件导路从动件导路偏离偏离凸轮凸轮回转中心的距离回转中心的距离。 w w O O rmin w w rmin O O e e Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的

6、类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v四四.凸轮机构从动件的运动规律凸轮机构从动件的运动规律 0 s w w A A BB rmin O O B B C C D D 0 s h 3、推程：、推程： 4、行程：、行程：h 从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一 定的运动规律由离回转中心最近位定的运动规律由离回转中心最近位 置置A到达最远位置到达最远位置B的过程。的过程。 从动件在推程中上升的最大位移从动件在推程中上升的最大位移h。 5、推程角：、推程角： 与推程相应的凸轮转角与推程相应的凸轮转角 0。 Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的

7、类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v四四.凸轮机构从动件的运动规律凸轮机构从动件的运动规律 7、远停程角：、远停程角： 从动件在最远位置停止从动件在最远位置停止 不动所对应的凸轮转角不动所对应的凸轮转角 S 。 S = BOC 6、远停程：、远停程： 凸轮由凸轮由B转动到转动到C，从从 动件在最远位置停止不动件在最远位置停止不 动。动。 0 s w w A A BB rmin O O B B C C D D 0 s h Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v四四.凸轮机构从动件的运动规律凸轮机构从动件

8、的运动规律 9、近停程：、近停程： 8、回程角：、回程角： 7、回程：、回程： 从动件在弹簧力或重力作用下，以一从动件在弹簧力或重力作用下，以一 定的运动规律回到起始位置的过程。定的运动规律回到起始位置的过程。 与回程相应的凸轮转角与回程相应的凸轮转角 0 。 从动件在最近位置停止不动所从动件在最近位置停止不动所 对应的凸轮转角对应的凸轮转角 s。 h s w w A A BB rmin O O B B C C D D t s h 10、近停程角：、近停程角： 凸轮由凸轮由A转动到转动到D，从动件在最近从动件在最近 位置停止不动。位置停止不动。 Company Logo 任务任务3.1 凸轮机

9、构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v四四.凸轮机构从动件的运动规律凸轮机构从动件的运动规律 （二）从动件常用的运动规律（二）从动件常用的运动规律 v1.等速运动规律 v2.等加速-等减速运动规律 v3.余弦加速度运动规律（简谐运动规律） v4.正弦加速度运动规律（摆线运动规律） Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v四四.凸轮机构从动件的运动规律凸轮机构从动件的运动规律 1.等速运动规律等速运动规律 从动件在推程（或回程）的从动件在推程（或回程）的 运动速度为常数的运动规律。运动速度为常数的运动规

10、律。 Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v四四.凸轮机构从动件的运动规律凸轮机构从动件的运动规律 2.等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律 通常在推程的前 半行程从动件以等加 速度a0推升h/2 ，速度 由零加速到最大值； 推程的后半行程从动 件以等加速度-a0推升 h/2 ，速度由最大值减 速到零。 Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v五五.凸轮机构从动件的运动规律凸轮机构从动件的运动规律 由图可见，从动件在行程开始、结束时加速度产生有限 值

11、的突变，从而形成柔性冲击。因此，规律也适用于中 速的场合。 3.余弦加速度速运动规律余弦加速度速运动规律 Company Logo 任务任务3.1 凸轮机构的类型及从动件的运动规律凸轮机构的类型及从动件的运动规律 v四四.凸轮机构从动件的运动规律凸轮机构从动件的运动规律 4.正弦加速度速运动规律正弦加速度速运动规律 Company Logo 任务任务3.2 盘形凸轮机构的设计盘形凸轮机构的设计 一一.凸轮基本尺寸的确定凸轮基本尺寸的确定 从动件的运动方向和凸轮作用 于它的法向力Fn方向之间所夹的角 a称为压力角。 压力角a愈大，有效分力y愈小。 当a角大到某一数值时，必将会出现FyFx的情况。

12、这时，不论施加 多大的Fn力，都不能使从动件运动，这种现象称为自锁。因此，为 了保证凸轮机构的正常工作，必须对凸轮机构的压力角进行限制。 推荐压力角数值 移动从动件a=30 摆动从动件a=45o 回程中，一般不会有自锁现象，压力角取值为 a=7080o acos 1 FF asin 2 FF Company Logo 任务任务3.2 盘形凸轮机构的设计盘形凸轮机构的设计 根据工作条件要求，根据工作条件要求，确定从动件的运动规律确定从动件的运动规律，选定，选定 凸轮的凸轮的转动方向、基圆半径转动方向、基圆半径等，进而对等，进而对凸轮轮廓曲线进凸轮轮廓曲线进 行设计。行设计。 设计方法设计方法:

13、1.图解法：图解法：简便易行、直观，但精度较低，可用于设计一简便易行、直观，但精度较低，可用于设计一 般精度要求的凸轮机构。般精度要求的凸轮机构。 2.解析法解析法:精度高，但计算量大，多用于设计精度要求较高精度高，但计算量大，多用于设计精度要求较高 的凸轮机构。的凸轮机构。 二二. 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计 Company Logo 任务任务3.2 盘形凸轮机构的设计盘形凸轮机构的设计 加角速度-w(与凸轮角速度大小相等、方向相反) 从动件与导路绕角速度-w以凸轮转动 凸轮静止不动 从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线 从动件相对导路移动 对于滚子从动件，则滚子中心可看作是从动件

14、的尖顶，其运动轨迹就 是凸轮的理论轮廓曲线，凸轮的实际轮廓曲线是与理论轮廓曲线相距 滚子半径rT的一条等距曲线。 （一）反转法原理（一）反转法原理 Company Logo 任务任务3.2 盘形凸轮机构的设计盘形凸轮机构的设计 （二）作图法设计凸轮轮廓曲线（二）作图法设计凸轮轮廓曲线 1.尖顶移动从动件盘型凸轮机构尖顶移动从动件盘型凸轮机构 （1）选适当的比例尺作出位移线图；选适当的比例尺作出位移线图； （2）按基本尺寸作出凸轮的初始位置；按基本尺寸作出凸轮的初始位置； （3）按按-w w 方向划分基圆周得方向划分基圆周得 c0、c1、 c2 等等 点；并过这点；并过这 些点作射些点作射线，即

15、为线，即为 反转后的导路线；反转后的导路线； （4）在各反转导路线上量取与位移图相应在各反转导路线上量取与位移图相应 的位移，得的位移，得B1、B2 等等 点，即为凸轮点，即为凸轮 轮廓上的点。轮廓上的点。 Company Logo 任务任务3.2 盘形凸轮机构的设计盘形凸轮机构的设计 （二）作图法设计凸轮轮廓曲线（二）作图法设计凸轮轮廓曲线 1.滚子从动件盘型凸轮机构滚子从动件盘型凸轮机构 （1）画出滚子中心的轨迹画出滚子中心的轨迹 （称为理称为理 论轮廓曲线论轮廓曲线） （2）以以理论轮廓上的点理论轮廓上的点为圆心，为圆心，滚子半径滚子半径 rT为半径作一系列的滚子圆，再画滚子圆的为半径作一系列的滚子圆，再画滚子圆的 内包络线，则为从动件凸轮的内包络线，则为从动件凸轮的实际轮廓曲实际轮廓曲 线线。 注意：注意： （1）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线； （2）凸轮的基