a7第4章 凸轮机构1

1、 1.了解凸轮机构的组成、类型及应用；了解凸轮机构的组成、类型及应用； 2.了解常用的从动件运动规律了解常用的从动件运动规律; 3.掌握凸轮轮廓的图解法设计；掌握凸轮轮廓的图解法设计；4.1 凸轮机构概述凸轮机构概述 凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从动件的高副接触，在运动时可以获得连续或不连续的任意预期运动。4.1.1 凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类从动件凸轮滚子机架1.组成4.1.1 4.1.1 凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类 、组成（）凸轮：一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触；（）从动件：平动，摆动；（）机架。、 凸轮机构的应用凸轮机构是由凸轮、从

2、动件和机架三个基本构件组成的高副机构。 由于凸轮机构具有多用性和灵活性, 因此广泛应用于机械、 仪器、 操纵控制装置和自动生产线中, 是自动化生产中主要的驱动和控制机构。但由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。内燃机配气凸轮机构例一： 图所示为内燃机配气凸轮机构。盘形 凸轮1匀速转动, 通过其曲线轮廓向径的变化, 驱动从动件2按内燃机工作循环的要求有规律地开启和闭合。图 内燃机配气凸轮机构模型靠模车削机构1234例二： 图所示为靠模车削机构，工件1回转，凸轮3作为靠模被固定在床身上，刀架2在弹簧作用下与凸轮轮廓紧密接触。当拖板4纵向移动时，刀架2在靠模板（凸轮）曲线

3、轮廓的推动下作横向移动，从而切削出与靠模板曲线一致的工件。自动机床上的走刀机构12例三： 图所示为一自动机床的进刀机构，当具有凹槽的圆柱凸轮1回转时，其凹槽的侧面迫使推杆2绕点作往复摆动，从而控制刀架的进刀和退刀运动。图自动机床上的走刀机构模型3 特点: 凸轮机构的优点：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律，并且结构简单、紧凑、设计方便。 凸轮机构的缺点：凸轮轮廓与从动件之间是点接触或线接触，易于磨损，通常用于传力不大的控制机构。.1.2、 凸轮的分类 1. 按凸轮形状分类 (1) 盘形凸轮： 它是一种有向径变化的绕固定轴转动的盘形零件, 是凸轮的最基本形式。 4.1.2、

4、凸轮的分类 1. 按凸轮形状分类 (2)圆柱凸轮： 圆柱体的表面上具有曲线凹槽或端面上具有曲线轮廓,称为圆柱凸轮。它可看作是移动凸轮卷成圆柱体所形成的凸轮, 从动件与凸轮之间的相对运动为空间运动。 4.1.2、 凸轮的分类 1. 按凸轮形状分类(3)移动凸轮： 它可看作是回转半径无限大的盘形凸轮, 凸轮相对机架作直线运动。 2. 按从动件形状分类 (1) 尖顶从动件： 尖顶从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触, 因而能使从动件实现任意的运动规律。 这种从动件结构最简单, 如图所示。 但从动件与凸轮间是点接触条件下的滑动摩擦, 阻力大, 磨损快, 多用于受力不大的低速凸轮机构中。 尖顶从动件(2

5、) 滚子从动件： 可视为在尖顶从动件的尖顶处安装一个滚子, 即成为滚子从动件, 如图所示。滚子从动件(3) 平底从动件： 从动件与凸轮之间为线接触, 当不计凸轮与从动件间的摩擦时, 凸轮与从动件间的作用始终垂直于从动件的平底, 因此传动效率高, 接触面间容易形成油膜, 润滑较好, 常用于高速凸轮机构, 如图所示。 平底从动件.按从动件的运动方式分 （）移动从动件：从动件作往复直线运动 （）摆动从动件：从动件作往复摆动。 . 按锁合形式分类 (1) 力锁合凸轮机构： 靠重力、 弹簧力或其他外力使从动件与凸轮始终保持接触的凸轮机构。 如图所示, 它是依靠弹簧力来维持高副接触的例子。 (2) 形锁合

6、凸轮机构： 利用高副元素本身的几何形状使从动件与凸轮始终保持接触的凸轮机构。 沟槽凸轮 等宽凸轮 等径凸轮 特点:从动件上的两个滚子的中心连线通过凸轮中心 ,并且这两个滚子与凸轮始终接触。共轭凸轮机构 由彼此固接在一起的一对凸轮控制同一个从动件，使从动件与凸轮保持封闭 对凸轮和滚子的材料要求：1.工作表面硬度高；耐磨；有足够的表面接触强度；凸轮芯部有较强的韧性。 2.凸轮常用材料：40Cr、 20Cr、 40CrMnTi。 3.滚子常用材料：20Cr或者滚动轴承钢。 4.2 常用的从动件运动规律常用的从动件运动规律4.2.1、 凸轮机构的运动过程及运动参数 图4 - 7所示为一对心直动尖顶从动

7、件盘形凸轮机构, 凸轮上有一最小向径, 以最小向径r。为半径所作的圆称凸轮基圆, r。称基圆半径, 凸轮以等角速度1顺时针转动。 凸轮机构运动过程如下。2、偏距e：偏距圆BAOr0wCDe一、几个概念尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构1、基圆： 凸轮轮廓上最小矢径为半径的圆DCBBAhssr0C1B1eO推程运动角：=BOB=AOB1运休止角：S=BOC=B1OC1回程运动角：=C1OD 近休止角：S=AODsABCDAh,tss(b)从动件位移线图：从动件速度线图，加速度线图二、分析从动件的运动行程：h(最大位移)上升停降停(a)h0s2shs2(b)Cr00sh1BDABs图 凸轮机构的运动过

8、程 4.2.2、 常用从动件的运动规律 从动件的位移s2、 速度v2和加速度a2随时间t或凸轮转角的变化规律称为从动件的运动规律。 常把s2、 v2、 a2随时间t(或)的变化曲线称为从动件运动线图。 常用的从动件运动规律有等速运动规律、 等加速-等减速运动规律、 余弦加速度运动规律等。 1. 等速运动规律 从动件的运动速度为定值的运动规律称为等速运动规律。 当凸轮以等角速度1转动时, 从动件在推程或回程中的速度为常数。 推程时, 设凸轮推程运动角为0, 从动件升程为s2=h, 相应的推程时间为t0； 回程时, 凸轮转过回程运动角h, 从动件位移相应由s2=h逐渐减小到0, 相应的回程时间为t

9、h。 其运动方程和运动线图如表所示。 从动件在运动过程中速度为常数，而在运动的始末点处速度产生突变，理论上加速度为无穷大，产生无穷大的惯性力，有刚性冲击，适用于低速运动场合。表 4 - 1 从动件等速运动规律 推程运动方程运动线图2. 等加速-等减速运动规律 从动件推程的前半段为等加速运动, 后半段为等减速运动, 且加速度和减速度的绝对值相等, 前半段、 后半段的位移s大小也相等, 这种运动规律, 称为等加速-等减速运动规律。 通常, 从动件在升程h中, 等加速段的初速度和等减速段的末速度为0, 故两段升程所需的时间必相等， 即凸轮转角均为0/2； 两段升程也必相等, 即均为h/2。 其运动方

10、程和运动线图如表所示。 从动件在运动过程中加速度为常数，而在运动的始末点处速度产生突变，产生较大的加速度和惯性力，有柔性冲击，适用于中速运动场合。三、常用从动件运动规律svah ,t ,t ,t- 0v刚性冲击：由于加速度发生无穷大突度而引起的冲击称为刚性冲击。1、匀速运动规律（推程段）表 4 - 2 从动件等加速-等减速运动规律 推程运动方程运动线图2、等加速等减速运动规律avO12,t,t,tsh3456194104A0aBC柔性冲击 ：加速度发生有限值的突变 （适用于中速场合） 221atStaV03、加速度按余弦运动规律变化av,t,t,tsh1O2345612345s 从动件在运动过程中速度均连续，在运动的始末点处加速度产生突变，有柔性冲