考研备考期末复习机械设计基础第03章凸轮机构

1、 3-1 凸轮机构的应用和类型 3-2 从动件的常用运动规律 3-3 凸轮机构的压力角 3-4 图解法设计凸轮轮廓v凸轮机构凸轮机构是由凸轮、从动件、机架三个构件组成的一是由凸轮、从动件、机架三个构件组成的一种高副机构。种高副机构。二、特点二、特点一、组成一、组成优点：优点：v实现各种复杂的运动要求实现各种复杂的运动要求v结构简单、紧凑结构简单、紧凑v设计方便设计方便缺点：缺点：v点、线接触，易磨损，不适合高速、重载点、线接触，易磨损，不适合高速、重载1 按凸轮的形状分按凸轮的形状分v盘形凸轮盘形凸轮凸轮呈向径变化的盘形凸轮呈向径变化的盘形结构简单结构简单, 应用最广泛应用最广泛v移动凸轮移动

2、凸轮凸轮呈板型凸轮呈板型, 直线移动直线移动v圆柱凸轮圆柱凸轮空间凸轮机构空间凸轮机构凸轮轮廓做在圆柱体上凸轮轮廓做在圆柱体上空间运动空间运动三、分类三、分类2 按从动件的型式分按从动件的型式分尖顶从动件尖顶从动件尖顶始终能够与凸轮轮廓尖顶始终能够与凸轮轮廓保持接触，可实现复杂的保持接触，可实现复杂的运动规律运动规律易磨损，只宜用于轻载、易磨损，只宜用于轻载、低速低速平底从动件平底从动件接触面易形成油膜，利于润滑，接触面易形成油膜，利于润滑，常用于高速运动常用于高速运动配合的凸轮轮廓必须全部外凸配合的凸轮轮廓必须全部外凸滚子滚子从动件从动件耐磨、承载大，较常用耐磨、承载大，较常用3 按从动件的

3、运动形式分按从动件的运动形式分v直动从动件直动从动件往复移动往复移动轨迹为直线轨迹为直线v摆动摆动从动件从动件往复摆动往复摆动轨迹为圆弧轨迹为圆弧4 按从动件的布置形式分按从动件的布置形式分v对心直动推杆对心直动推杆v偏置偏置直动推杆直动推杆5 按凸轮与推杆保持接触方式分按凸轮与推杆保持接触方式分v力封闭力封闭v几何封闭几何封闭v一般凸轮机构的命名原则一般凸轮机构的命名原则:布置形式布置形式+运动形式运动形式+从动件形状从动件形状+凸轮形状凸轮形状对心直动尖顶从动对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构件盘形凸轮机构偏置直动滚子从动偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构件盘形凸轮机构摆摆动平底从动件动平底从动件

4、盘形凸轮机构盘形凸轮机构A一、凸轮机构的运动过程一、凸轮机构的运动过程v基圆基圆( (以凸轮轮廓最小向径所组成的圆以凸轮轮廓最小向径所组成的圆) )，基圆半径，基圆半径r r0 0v推程推程，推程运动角，推程运动角v远休止远休止，远休止角，远休止角s sv回程回程，回程运动角，回程运动角v近休止近休止，近休止角，近休止角s sv行程（升程）行程（升程）,h,hv运动线图运动线图: 从动件的位移、速度、加速度等随时间从动件的位移、速度、加速度等随时间t t或凸轮转角或凸轮转角j j变化关系图变化关系图r0ts0BCDhA回程回程推程推程近休止近休止S远休止远休止s1 1、等速运动等速运动推程推程

5、v位移方程：位移方程：v速度方程：速度方程：v加速度方程：加速度方程：v冲击特性：冲击特性：始点、末点刚性冲击始点、末点刚性冲击v适用场合：适用场合：低速轻载低速轻载hs0v0a0- Displacement VelocityAcceleration 0a+ 0j j 二、推杆常用运动规律二、推杆常用运动规律jhs hv 2 2、等加速等减速运动等加速等减速运动v推程推程v运动方程运动方程:v冲击特性：冲击特性：起、中、末点柔性起、中、末点柔性冲击冲击v适用场合：适用场合：低速轻载低速轻载s0v0a0h/2h/2/2/2h加速段加速段减速段减速段位移方程位移方程速度方程速度方程加速度加速度02

6、j j 02j j 3 3、简谐运动规律简谐运动规律123456123456推程推程v运动方程：运动方程：v冲击特性：冲击特性： 始、末两点加速度始、末两点加速度有突变，引起柔性冲击有突变，引起柔性冲击v适用场合：适用场合：中、低速凸轮机构中、低速凸轮机构4 4、摆线运动摆线运动推程推程v运动方程：运动方程：v冲击特性：冲击特性：无冲击无冲击v适用场合：适用场合：高速轻载高速轻载ajvj 0 1 2 3 4 5 6 7 8sjhA2ph12sin2shjpjjpjp p21coshvpjpj2222sinhap pjp pj 凸轮机构压力角：凸轮机构压力角：接触处轮廓曲线的法线方向与从动件速度

7、方接触处轮廓曲线的法线方向与从动件速度方向之间所夹的锐角。向之间所夹的锐角。一、压力角与作用力的关系一、压力角与作用力的关系FFF有效分力有效分力: :有害分力有害分力: :cosFF sinFF 自锁：自锁：从动件无法运动的现象。从动件无法运动的现象。 max = 30直动直动= 45 摆动摆动2200ds/dtanOPeePCssBCresj j =opOP l j j ds/ d二、凸轮机构中的压力角与基圆半径的关系二、凸轮机构中的压力角与基圆半径的关系cP与与e在轮心在轮心O点的同侧，取点的同侧，取“”，异侧取异侧取“”。一、凸轮廓线设计的基本原理一、凸轮廓线设计的基本原理反转法：反转

8、法：对整个系统施加对整个系统施加- 运动运动凸轮保持不动凸轮保持不动推杆作复合运动推杆作复合运动=转动转动(- ) +直线移动直线移动O O1 1、对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构、对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构已知：已知：r0，从动件运动规律，凸轮逆时针方向转动，从动件运动规律，凸轮逆时针方向转动解：解： 1. 定比例尺定比例尺 l 2. 确定从动件初始位置确定从动件初始位置3. 确定反转后从动件导路的确定反转后从动件导路的各位置各位置4. 确定从动件尖顶的各位置确定从动件尖顶的各位置5. 用光滑曲线连接尖顶的各用光滑曲线连接尖顶的各个位置，所得即为凸轮轮个位置，所得即为凸轮轮廓曲线。廓曲线。

9、s0h1200600900902 2、对心直动滚子从动件盘形凸轮机构、对心直动滚子从动件盘形凸轮机构已知：已知：r0，从动件运动规律，滚子半径，从动件运动规律，滚子半径rT, 凸轮逆时针方向转动凸轮逆时针方向转动s0h120060090090理论轮廓理论轮廓实际轮廓实际轮廓解：解：1. 定比例尺定比例尺 l 2. 确定从动件初始位置确定从动件初始位置 3. 确定反转后从动件导路的各确定反转后从动件导路的各 位置位置4. 确定滚子中心的各位置确定滚子中心的各位置5. 用光滑曲线连接滚子中心的各用光滑曲线连接滚子中心的各个位置，所得即为凸轮理论轮个位置，所得即为凸轮理论轮廓曲线。廓曲线。6.以理论

10、廓线上的点为圆心滚子以理论廓线上的点为圆心滚子半径为半径作圆，然后作这些半径为半径作圆，然后作这些圆的包络线，所得即为凸轮实圆的包络线，所得即为凸轮实际轮廓曲线。际轮廓曲线。滚子半径的确定滚子半径的确定rr理论实际实际a a= +rT a= -rT0rr = rTarr rT a= -rT0rr a= -rT0 rTs0h1200600900903 3、对心直动平底从动件盘形凸轮机构、对心直动平底从动件盘形凸轮机构已知：已知：r0，从动件运动规律，凸轮逆时针方向转动，从动件运动规律，凸轮逆时针方向转动实际轮廓实际轮廓解：解： 1. 定比例尺定比例尺 l 2. 确定从动件初始位置确定从动件初始位

11、置3. 确定反转后从动件导路的各确定反转后从动件导路的各位置位置4. 确定导路与平底交点的各位确定导路与平底交点的各位置置6、过交点作出一系列平底，然、过交点作出一系列平底，然后作这些平底的包络线，所后作这些平底的包络线，所得即为凸轮实际轮廓曲线。得即为凸轮实际轮廓曲线。平底尺寸的确定平底尺寸的确定rminrmins0h1200600900904 4、偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构、偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构已知：已知：r0，偏置圆半径，偏置圆半径e，从动件运动规律，凸轮逆时针方向转动，从动件运动规律，凸轮逆时针方向转动解：解： 1. 定比例尺定比例尺 l 2. 确定从动件初始位置确定从动

12、件初始位置3. 确定反转后从动件导路的各确定反转后从动件导路的各位置位置4. 确定从动件尖顶的各位置确定从动件尖顶的各位置5. 用光滑曲线连接尖顶的各个用光滑曲线连接尖顶的各个位置，所得即为凸轮轮廓曲位置，所得即为凸轮轮廓曲线。线。5 5、摆动从动件盘形凸轮机构、摆动从动件盘形凸轮机构设计设计已知：已知：r0，机架长度，从动件运，机架长度，从动件运动规律，凸轮逆时针方向转动动规律，凸轮逆时针方向转动210120060090090212223242526272829210211212解：解： 1. 定比例尺定比例尺 l v2. 确定从动件初始位置确定从动件初始位置v3. 确定反转后从动件回转中确定反转后从动件回转中心的各位置心的各位置v4. 确定从动件尖顶的各位置确定从动件尖顶的各位置v5. 用光滑曲线连接尖顶的