凸轮机构的类型及应用 (1)

1、机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3凸轮机构凸轮机构机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3 凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，在运动时可使从动件获得连续或间歇的任意运动规律。 凸轮机构广泛用于传递动力不大的各种机器和机构中。机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3凸轮机构概述凸轮机构概述 一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用 内燃机配气机构内燃机配气机构 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。机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3 靠模车削机构靠模车削机构 工件1回转，凸轮3作为靠模被固

2、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。机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3自动送料机构自动送料机构132机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3 凸轮机构是由凸轮、从动件凸轮、从动件和机架机架三个 基本构件组成的高副机构。 凸轮机构可使从动件实现预期的运动规律。 从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓形状取决于凸轮的轮廓形状。 凸轮机构是高副机构高副机构，易于磨损，因此只适用于传递动力不大的场合。 因此，凸轮机构广泛用于各动化、半自动化械中。机械技术应用基础

3、机械技术应用基础2022-6-3 (1) (1) 盘形凸轮盘形凸轮： 它是一种有向径变化的绕固定轴转动的盘形零件。 二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类1. 1. 按凸轮形状分类按凸轮形状分类 (2) (2) 移动凸轮移动凸轮： 凸轮相对机架作直线运动。 (3) (3) 圆柱凸轮：圆柱凸轮： 带槽的圆柱体所形成的凸轮,是一种空间凸轮。机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3优点优点：尖顶从动件：尖顶从动件能与任意复杂能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触的凸轮轮廓保持接触，因而能使，因而能使从动件从动件实现任意的运动规律实现任意的运动规律。 缺点缺点：结构简单：结构简单, , 但但磨损快磨损快

4、，多，多用于受力不大的低速凸轮机构中。用于受力不大的低速凸轮机构中。 2. 2. 按从动件形状分类按从动件形状分类(1) (1) 尖底从动件尖底从动件机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3优点优点：滚动摩擦，摩擦阻力小，滚动摩擦，摩擦阻力小，不易磨损，不易磨损，承载能力大承载能力大。缺点缺点：但滚子轴有间隙，但滚子轴有间隙，不宜不宜高速高速场合。场合。(2) (2) 滚子从动件滚子从动件机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3优点优点：凸轮与从动件间的作用力始终垂直于从动件的平底 ，因此传传动平稳动平稳；接触面间容易形成油膜接触面间容易形成油膜 ，润滑较好，效率高润滑较好，效

5、率高。缺点缺点：但运动规律受到一定的限制运动规律受到一定的限制。 常用于高速重载高速重载的场合。 (3) (3) 平底从动件平底从动件 F F机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3 （1 1）直动凸轮机构直动凸轮机构3 3、按从动件运动形式、按从动件运动形式（2 2）摆动凸轮机构摆动凸轮机构机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3 (2) (2) 形锁合凸轮机构形锁合凸轮机构 利用本身的几何形状,使从动件与凸轮始终保持接触的凸轮机构。（如圆柱凸轮机构利用滚子与凸轮凹槽两侧面的配合来保持接触。） (1) (1) 力锁合凸轮机构力锁合凸轮机构 靠重力、 弹簧力或其他外力使从动件与

6、凸轮始终保持接触的凸轮机构。（如内燃机配气机构）4. 4. 按凸轮与从动件的基础方法分类按凸轮与从动件的基础方法分类机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3沟槽凸轮机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3常用的从动件运动规律常用的从动件运动规律 图示为一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮以等角速度1顺时针转动。 以凸轮轮廓最小向径 ro 为半径所作的圆称凸轮基圆基圆。 r0 基圆半径基圆半径。 一、一、 凸轮机构的运动过程凸轮机构的运动过程机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3 凸轮机构的运动过程凸轮机构的运动过程 机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3

7、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。 二、常用从动件的运动规律二、常用从动件的运动规律 从动件的运动规律：从动件的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间（或凸轮转角）的变化规律。 通常用s-、-、a-曲线来表示。机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-30 ahvhs s ,t v ,ta ,th位移线图位移线图加速度线图加速度线图速度线图速度线图1. 1. 等速运动规律等速运动规律 推程运动方程：位移线图的绘制位移线图的绘制机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3 等速运动规律运动特性等速运动规律运动特性 1

8、）刚性冲击刚性冲击从动件在某瞬时速度突变，其加速度及惯性力在理论上均趋于无穷大。2）只适用于低速轻载的场合。机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3 推程运动方程2. 2. 等加速等加速- -等减速运动规律等减速运动规律 推程的前推程的前h/2h/2为等加速为等加速, 后半h/2为等减速运动。 h 2h 2 ,ta ,ts4h 2 2 ,tv2h 4位移线图的绘制位移线图的绘制机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-32）适用于中速轻载的场合。 1）柔性冲击柔性冲击从动件在某瞬时加速度发生有限值的突变所引起的冲击。 等加速等减速运动规律运动特性等加速等减速运动规律运动特性机械技术

9、应用基础机械技术应用基础2022-6-33 3、简谐运动规律、简谐运动规律 加速度按余弦曲线变化正弦加速度运动规律。全行程中无速度和加速全行程中无速度和加速度的突变，因此不产生冲度的突变，因此不产生冲击击适用于高速场合适用于高速场合。 ,ts ,ta ,tvvmax 1.57h h amax 4.93h 2 2机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3压力角：压力角：从动件接触点的受力方受力方向向与从动件上该点速度方向速度方向的夹角，用表示。三、凸轮机构压力角三、凸轮机构压力角 将从动件受力正交分解为：有效分力有效分力 Ft=F.cos有害分力 Fn=F.sin机械技术应用基础机械技术应

10、用基础2022-6-3 压力角：凸轮机构传力性能愈好。 设计凸轮机构时, 应使最大压力角max。 推程时推程时，移动从动件 =3040, 摆动从动件 =4550；回程时回程时，通常取 =7080。式中许用压力角：机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3四、基圆半径的确定四、基圆半径的确定限制基圆半径的主要条件：限制基圆半径的主要条件：结构紧凑；凸轮的基圆半径rb应大于凸轮轴的半径rS ；最大压力角max许用压力角 基圆半径ro：压力角 1 1、根据凸轮轴的半径来确定、根据凸轮轴的半径来确定检查压力角检查压力角 凸轮-轴一体：r0 略大于轴的半径 rs 凸轮-轴分体：r0 = (1.62

11、) rs机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3h ro 等速运动等速运动0.010.1 0.2 0.30.40.50.60.81.0 2.0 3.0 6.0 h rb等加速等减速运动等加速等减速运动0.01 0.1 0.2 0.3 0.40.6 1.0 2.0 5.0 凸轮转角凸轮转角 5101525303540205060708090100200300350最大压力角最大压力角 max510152520354555657585403050607080h rb 余弦加速度运动余弦加速度运动0.01 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0 510152520354555

12、657585403050607080最大压力角最大压力角 max5101525303540205060708090100200300350 凸轮转角凸轮转角 h ro 正弦加速度运动正弦加速度运动0.01 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0 2、工程上常常借助于诺模图诺模图来确定凸轮的最小基圆半径。机械技术应用基础机械技术应用基础2022-6-3h ro 等速运动等速运动0.010.1 0.2 0.30.40.50.60.81.0 2.0 3.0 6.0 h ro等加速等减速运动等加速等减速运动0.01 0.1 0.2 0.3 0.40.6 1.0 2.0 5.0 凸轮转角凸轮转角 5101525303540205060708090100200300350最大压力角最大压力角 max510152520354555657585403050607080h ro 余弦加速度运动余弦加速度运动0.01 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0 510152520354555657585403050607080最大压力角最大压力角 max51015253035402050