第04章 凸轮机构

1、一、凸轮机构的组成三构件高副机构凸轮 cam：具有曲线轮廓或凹槽的构件。推杆/ 从动件 follower，运动规律由凸轮廓线和运动尺寸决定。机架 frame推杆凸轮凸轮推杆二、凸轮机构的类型 1. 按凸轮形状分u 盘形凸轮 disk/plate camu 圆柱凸轮 cylindrical camu 移动凸轮 wedge cam推杆凸轮2. 按推杆的形状分u 尖顶 推杆 knife-edge followeru 滚子推杆 roller followeru 曲面推杆 curved-shoe followeru 平底推杆 flat-face follower3. 按推杆运动形式分u 直动推杆 rec

2、iprocating follower u 摆动推杆 oscillating follower4. 按推杆布置形式分u 对心直动推杆 radial reciprocating followeru 偏置直动推杆 offset reciprocating follower尖顶推杆滚子推杆曲面推杆平底推杆对心推杆偏置推杆直动推杆摆动推杆凸轮机构的命名布置形式+运动形式+推杆形状+凸轮形状5. 根据凸轮与推杆的接触形式分u 力封闭凸轮机构u 几何封闭凸轮机构n 重力封闭n 弹簧力封闭等宽凸轮constand-breath cam等径凸轮conjugate yoke radial cam 主回凸轮con

3、jugatecam凹槽凸轮grooved cam一凸轮机构的运动过程A001002r00推程01远休止0回程02近休止ts0BCDh基 圆 prime circle ，基圆半径 r0;A推 程 rise，推程运动角0;远休止 dwell，远休止角01 ;回 程 return，回程运动角0 ;近休止，近休止角02 ;行 程 follower travel，h。h二推杆常用运动规律1. 等速运动(一次多项式直线运动) constant velocity motionu 运动方程u 运动线图u 冲击特性s00v0a00000ahvhs0100ahvhs+-+刚性冲击推程回程(00)(00)u 适用场

4、合低速轻载Displacement VelocityAcceleration 2. 等加速等减速运动(二次多项式抛物线运动) constant acceleration motionu 运动方程20220202442hahvhs20220020204)(4)(2hahvhhs20220202442hahvhhs20220020204)(4)(2hahvhs001002s0(00/2)(0/20)(00/2)(0/20)推程回程加速段减速段s00v0a0u 运动线图u 冲击特性柔性冲击h/2h/20/20/20hu 适用场合 中速轻载位移 Displacement速度 Velocity加速度Ac

5、celeration 3. 简谐运动(余弦加速度运动) simple harmonic motionu 运动方程02022000cos2sin2cos12hahvhs001002s0推程回程(00)(00)02022000cos2sin2cos12hahvhsu 运动线图u 冲击特性柔性冲击u 适用场合 中速中载s00v0a00h4. 摆线运动(正弦加速度运动) cycloidal motionu 运动方程020200002sin22cos12sin21hahvhs001002s0推程回程(00)(00)020200002sin22cos12sin211hahvhss0v0a000hu 运动线

6、图u 冲击特性无冲击2hR u 适用场合 高速轻载三选择运动规律应注意的问题1. 当机械的工作过程只要求推杆实现一定的工作行程，而对运动规律 无特殊要求时，主要考虑动力特性和便于加工。低速轻载时，便于加工优先；速度较高时，动力特性优先。2. 当机械的工作过程对推杆运动规律有特殊要求时： 转速较低时，首先满足运动规律，其次再考虑动力特性和加工； 转速较高时，兼顾运动规律和动力特性，采用组合运动。3. 除考虑冲击特性外，还应考虑速度加速度跃度的最大值vmax amax jmax。vmax 直接影响从动件系统的最大动能m vmax ;amax 直接影响从动件系统的最大惯性力m amax ;jmax

7、与惯性力变化相关，直接影响从动件系统的振动和工作平稳性。A AAAAAA A AAAAA A A一凸轮廓线设计的基本原理r0-r0反转法：推杆复合运动=反转运动(-) +预期运动(s)1. 对心直动尖顶推杆 盘形凸轮机构s0h0120060090090已知：r0，推杆运动规律， 凸轮逆时针方向转动。设计凸轮廓线。解：1. 定比例尺l;2. 初始位置及推杆位 移曲线；3. 确定推杆反转运动 占据的各位置； 4. 确定推杆预期运动 占据的各位置； 5. 推杆高副元素族； 6. 推杆高副元素的包络线； 二、作图法设计凸轮廓线2. 对心直动滚子推杆 盘形凸轮机构s0h0120060090090已知：r

8、0，推杆运动规律， 滚子半径rr，凸轮 逆时针方向转动。设计凸轮廓线。1. 定比例尺l;2. 初始位置及推杆位 移曲线；3. 确定推杆反转运动 占据的各位置； 4. 确定推杆预期运动 占据的各位置； 5. 推杆高副元素族； 6. 推杆高副元素的包络线； 注：两条廓线，理论实际廓线实际廓线基圆rmin, base circle理论廓线基圆r0, prime circles0h01200600900903. 对心直动平底推杆 盘形凸轮机构已知：r0，推杆运动规律， 凸轮逆时针方向转 动.设计凸轮廓线。解：1. 定比例尺l;2. 初始位置及推杆位 移曲线；3. 确定推杆反转运动 占据的各位置； 4.

9、 确定推杆预期运动 占据的各位置； 5. 推杆高副元素族； 6. 推杆高副元素的包络线； s0h01200600900904. 偏置直动尖顶推杆 盘形凸轮机构已知：r0，偏置圆半径e。 推杆运动规律，凸 轮逆时针方向转动。设计凸轮廓线。解：1. 定比例尺l;2. 初始位置及推杆位 移曲线；3. 确定推杆反转运动 占据的各位置； 4. 确定推杆预期运动 占据的各位置； 5. 推杆高副元素族； 6. 推杆高副元素的包络线； 5. 摆动推杆盘形凸轮机构r0r0已知：r0，推杆运动规律， 凸轮逆时针方向转动。设计凸轮廓线。1. 定比例尺l，确定 初始位置；2. 定比例尺绘推杆 位移曲线；3. 确定推杆

10、反转运动 占据的各位置； 4. 确定推杆预期运动 占据的各位置； 5. 推杆高副元素族； 001200600900906. 推杆高副元素的包络线； 例：尖顶推杆盘形凸轮一压力角及其许用值pressure angle 1. 压力角与作用力的关系Br0Oes0sDnnPFF”FAddsdtddtdsvOP越大，F”越大，其引起的摩擦力越大，乃至发生自锁。越小越好。2. 压力角与机构尺寸的关系2200tanersesseddsdds220taneserdds越小，机构越紧凑。3. 许用压力角推程：直动=300, 摆动=450;回程：受力小，无自锁问题，为限制加速度， =700800a= -rr0二滚子半径的选择arrbaaa= +rrrr