第五章凸轮机构

1、第五章 凸轮机构 主要内容51 凸轮机构的特点、应用和分类 52 推杆的常用运动规律 53 凸轮轮廓曲线的设计54 凸轮机构的压力角和基圆半径 51 凸轮机构的特点、应用和分类一、凸轮机构的特点和应用 二、凸轮机构的分类 凸轮机构的特点和应用n凸轮机构主要是由凸轮推杆(又常称从动件)机架三个基本构件组成 n其特点是凸轮具有曲线工作表面，利用不同的凸轮轮廓曲线可使推杆实现各种预定的运动规律，并且结构简单紧凑。n凸轮机构在机械化、自动化生产设备中得到了广泛的应用。但由于凸轮轮廓与推杆之间为点、线接触，属高副机构，易磨损，所以凸轮机构多用于传力不大的场合。 特点和应用凸轮控制机构内燃机配气凸轮机构

2、盘形凸轮1回转时，推动平底推杆2作往复移动，再通过摇臂3使气阀4按一定规律启闭。 二、凸轮机构的分类 1按凸轮几何形状分类 2按推杆端部形状分类 3按推杆的运动形式分类 4按凸轮与推杆维持高副接触的封闭方式分类 1按凸轮几何形状分类 盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮 凸轮的类型2按推杆端部形状分类尖顶推杆 滚子推杆 平底推杆 弧形滑块式推杆 3按推杆的运动形式分类 4按凸轮与推杆维持高副接触的封闭方式分类 力封闭 形封闭 力封闭 利用推杆的重力、弹簧力等使推杆与凸轮轮廓始终保持接触 形封闭 槽形凸轮 突缘形凸轮 突缘形凸轮 等宽凸轮 等径凸轮 依靠凸轮与推杆的特殊几何结构来保持两者始终接触 对心直

3、动滚子推杆盘形凸轮机构 （动画）摆动滚子推杆圆柱凸轮机构 （动画）52 推杆的常用运动规律 n设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定推杆的运动规律，然后根据这一运动规律设计凸轮的轮廓曲线。 一、等速运动规律等速运动规律常用的推杆运动规律： 二、等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律 三、余弦加速度运动余弦加速度运动(简谐运动简谐运动)规律规律 四、正弦加速度正弦加速度(摆线运动摆线运动)规律规律 常用的推杆运动规律等速运动等速运动等加速等减速等加速等减速简谐运动简谐运动摆线运动摆线运动改进型等速改进型等速 改进型梯形加速度改进型梯形加速度 等速运动规律等速运动规律 推杆在运动开始和终了的瞬时

4、，速度有突变，这时推杆的加速度及其由此产生的惯性力在理论上将出现瞬时的无穷大值。从而产生强烈的冲击，这种冲击称为刚性冲击。因此，等速运动规律只适用于低速、轻载的场合。 000hshva等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律 在行程的起始点A、中点B及终点C处加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变。不过这一突变为有限值，所以引起的冲击也较为平缓。这种由于加速度有突变产生的冲击称为柔性冲击。因此，这种运动规律只适用于中、低速的场合。22020220244hshvha余弦加速度运动余弦加速度运动(简谐运动简谐运动)规律规律 在首末两点推杆的加速度有突变，故也有柔性冲击，一般只适用于中速场合。00

5、022200(1 cos)2sin2cos2hshvha 正弦加速度正弦加速度(摆线运动摆线运动)规律规律 加速度没有突变，可以避免柔性冲击及刚性冲击，故适于高速传动。改进型等速运动规律 用正弦加速度与等速运动规律组合而成的改进型等速运动规律。它既可满足工作中等速运动的要求，又克服了其始末两点存在的刚性冲击，这种组合运动规律无刚性冲击和柔性冲击。 改进型梯形加速度运动规律 正弦加速度与等加速、等减速运动规律组合而成的改进型梯形加速度运动规律曲线。它克服了等加速等减速运动规律在其始末两点及正负加速度交接处加速度突变，使之无冲击。53 凸轮轮廓曲线的设计 一、凸轮廓线设计方法的基本原理二、用作图法

6、设计凸轮廓线 凸轮廓线设计方法的基本原理反转法 用作图法设计凸轮廓线n已知凸轮的基圆半径，r038mm，凸 轮以沿逆时针方向等速回转，推杆运动规律。15比例 1：1（动画）滚子推杆盘形凸轮廓线的作图方法 把滚子中心看作尖顶推杆的尖顶，按照尖顶推杆方法求出一条轮廓曲线凸轮的理论廓线。 以滚子半径为半径，画一系列小圆，最后作这些小圆的内包络线。 滚子推杆盘形凸轮的基因半径是指凸轮理论廓线上的最小向径 （动画） 平底推杆的凸轮廓线的画法 以导路中心和平底的交点作为推杆的尖顶，先绘制理论廓线 上B0 、B1点，过这些点画出对应平底直线。 平底直线的包络线凸轮的实际廓线。（动画）54 凸轮机构的压力角和

7、基圆半径一、凸轮机构中的作用力与凸轮机构的压力角 二、凸轮机构压力角与基圆半径的关系 三、滚子半径的选择 凸轮机构中的作用力与凸轮机构的压力角 当不计摩擦时，力F必须沿接触点处凸轮廓线的法线nn方向。 推杆上所受法向力的方向与受力点速度方向之间所夹的锐角，称为凸轮机构的压力角。 为了保证在载荷W一定的条件下，使凸轮机构中的作用力不至过大，必须对压力角最大值给予限制。 凸轮机构的受力分析 凸轮机构压力角与基圆半径的关系 1盘形凸轮基圆半径的确定 推杆和凸轮在接触点处的相对运动速度只能沿接触点处的公切线tt方向 tantan012srvvsvrtan200r 诺模图 在保证凸轮机构的最大压力角不超过许用压力角的前提下，适当减小凸轮的基圆半径。可利用诺模图