机械原理： 凸轮机构及其设计

1、 第九章 凸轮机构及其设计 9-1 凸轮机构的应用和分类 9-2 推杆的运动规律 9-3 凸轮轮廓曲线的设计 9-4 凸轮机构根本尺寸确实定机械工程与自动化学院 机械根底教学部9-1 凸轮机构的应用和分类1-1 先举两个实例： 凸轮机构由凸轮、从动件和机架三局部组成。配气机构 进刀机构9-1 凸轮机构的应用和分类 组成凸轮机构的根本构件 凸轮、推杆从动件、机架 凸轮机构的应用领域 凸轮机构广泛用于自动机械、自动控制装置和装配生产线中。 凸轮机构的优点 结构简单、紧凑，通过适当设计凸轮廓线可以使推杆实现各种预期运动规律，同时还可以实现间歇运动。 凸轮机构的缺点 接触为高副，易于磨损，多用于传力不

2、大的场合。9-1 凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构的组成与应用自动车床9-1 凸轮机构的应用和分类自动装卸机9-1 凸轮机构的应用和分类二、凸轮机构的分类1、按凸轮的形状分类 (盘形、移动、圆柱) _2、按从动件的结构形式分类 尖顶、滚子、平底_9-1 凸轮机构的应用和分类3、按从动件的运动形式分类 移动、摆动_9-1 凸轮机构的应用和分类9-1 凸轮机构的应用和分类4. 按凸轮与从动件保持接触的方法分类力封闭、几何封闭等宽凸轮封闭凸轮共轭凸轮等径凸轮图12-4 凸轮机构的典型工作循环9-2 推杆的运动规律一、根本概念 远休、远休止角： 01 回程、回程运动角： 0 近休、近休止角： 02 行

3、程：h 所谓从动件推杆的运动规律，是指它的运动参数s、v、a随凸轮运动的变化规律。 基圆：以凸轮最小半径r0所作的圆，r0称为凸轮的基圆半径。推程、推程运动角：02-1二、从动件推杆常用运动规律9-2 推杆的运动规律 多项式运动规律 一次多项式运动规律等速运动 二次多项式运动规律等加速等减速运动 五次多项式运动规律 三角函数运动规律 余弦加速度运动规律简谐运动规律 正弦加速度运动摆线运动规律 组合运动规律重点： 掌握各种运动规律的运动特性三、推杆运动规律的选择9-2 推杆的运动规律 只对推杆工作行程有要求，而对运动规律无特殊要求 推杆一定规律选取应从便于加工和动力特性来考虑。 低速轻载凸轮机构

4、：采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸轮轮廓曲线。 高速凸轮机构：首先考虑动力特性，以防止产生过大的冲击。1. 选择推杆运动规律的根本要求 满足机器的工作要求； 使凸轮机构具有良好的动力特性； 使所设计的凸轮便于加工。2. 根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况 机器工作过程对从动件的的运动规律有特殊要求 凸轮转速不高，按工作要求选择运动规律；凸轮转速较高时，选定主运动规律后，进行组合改进。小结：等速运动规律： 有刚性冲击 低速轻载等加速等减速运动： 柔性冲击 中速轻载余弦加速度运动规律： 柔性冲击 中低速重载正弦加速度运动规律： 无冲击 中高速轻载五次多项式运动规律： 无冲击 高速中载运动

5、规律 运动特性 适用场合9-2 推杆的运动规律9-3 凸轮轮廓曲线的设计 二、凸轮廓线设计方法的根本原理 假想给整个机构加一公共角速度- ，那么凸轮相对静止不动，而推杆一方面随导轨以- 绕凸轮轴心转动，另一方面又沿导轨作预期的往复移动。推杆尖顶在这种复合运动中的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。 一、凸轮廓线的设计方法 图解法 解析法3-19-3 凸轮轮廓曲线的设计三、用图解法设计凸轮轮廓曲线 1、直动推杆盘形凸轮轮廓曲线设计 1尖顶 2滚子 3平底 2、摆动推杆盘形凸轮 1尖顶 2滚子 3平底 3、直动推杆圆柱凸轮四、用解析法设计凸轮轮廓曲线略 注意理论廓线与实际廓线的概念。9-4 凸轮机构根本尺寸

6、确实定 1、压力角 指推杆沿凸轮廓线接触点的法线方向与推杆速度方向之间所夹的锐角。 2. 临界压力角 c 凸轮机构要正常运转： max c ，理论上 3、许用压力角 max ，实际设计中一、凸轮机构中的作用力与凸轮机构的压力角4-1二、凸轮基圆半径确实定9-4 凸轮机构根本尺寸确实定 1. 基圆半径和压力角的关系 加大基圆半径r0，可减小压力角，改善传力特性。 2. 凸轮基圆半径确实定 r0在满足 max条件下，要满足结构和强度要求。 3. 从动件偏置方向的选择 当凸轮逆时针转，推杆右偏置； 当凸轮顺时针转，推杆左偏置。正偏置三、滚子推杆的滚子半径的选择9-4 凸轮机构根本尺寸确实定外凸轮廓： ra=r-rr。rrr，那么ra为零，实际廓线将出现尖点现象rrr， rarr， ra09-4 凸轮机构根本尺寸确实定四、平底推杆平底尺寸确实定1. 推杆平底长度L 2、失真现象 凸轮实际廓线不能与平底所有位置相切，出现运动失真。 采取措施： 可适当增大凸轮的基圆半径。9-4 凸轮机构根本尺寸确实定 1、凸轮基圆半径的选择需考虑到实际的结构条件、压力角、凸轮的实际廓线是否会出现变尖和失真等因素； 2、当为直动推杆时，应在结构许可的条件下，尽可能取较大的导轨长度和较小的悬臂尺寸； 3、当为滚子推杆时，应恰当地选取滚子的半径； 4、当为平底推杆时，应正确地确定平