机械设计基础 第3章凸轮机构

1、第3章 凸轮(tln)机构精品资料典型(dinxng)的凸轮机构的工作原理从动件从动件凸轮凸轮(tln)滚子滚子机架机架精品资料3-1 凸轮凸轮(tln)机构的应机构的应用用盘形凸轮机构盘形凸轮机构(jgu)在印刷机中的应用在印刷机中的应用一、应用举例一、应用举例精品资料利用分度凸轮机构实现利用分度凸轮机构实现(shxin)转位转位精品资料圆柱凸轮圆柱凸轮(tln)机机构在机械加工中的构在机械加工中的应用应用精品资料二、凸轮(tln)机构的分类凸轮机构凸轮机构(jgu)分类分类1 1、按凸轮形状分类、按凸轮形状分类2 2、按从动件形状分类、按从动件形状分类 3 3、按维持凸轮高副、按维持凸轮高

2、副接触的方式分类接触的方式分类圆柱凸轮圆柱凸轮盘形凸轮盘形凸轮移动凸轮移动凸轮 尖顶从动件滚子从动件平底从动件力封闭力封闭形封闭形封闭精品资料1、按凸轮、按凸轮(tln)分类分类 （1）盘形凸轮(tln) 绕固定轴线转动且具有变化向径的盘形构件，绕固定轴线转动且具有变化向径的盘形构件，是凸轮的最基本形式。是凸轮的最基本形式。 精品资料 （2）移动(ydng)凸轮 当盘形凸轮的回转中心当盘形凸轮的回转中心(zhngxn)(zhngxn)趋趋于无穷远时，凸轮相对机架作直线运动于无穷远时，凸轮相对机架作直线运动 精品资料 （3）圆柱(yunzh)凸轮将移动凸轮将移动凸轮(tln)(tln)卷在圆柱体

3、上即形成圆柱凸轮卷在圆柱体上即形成圆柱凸轮(tln) (tln) 精品资料2 2、按从动件形状、按从动件形状(xngzhun)(xngzhun)分类分类（1 1） 直动尖顶直动尖顶(jindng)(jindng)从动件从动件对心直动尖顶从动件对心直动尖顶从动件偏置直动尖顶从动件偏置直动尖顶从动件精品资料（2 2）直动滚子）直动滚子(n z)(n z)从动件从动件（3 3）直动平底从动件）直动平底从动件 摩擦、磨损较小，可用于传递(chund)较大的动力，曲率半径小不能用。 不能与内凹的凸轮轮廓接不能与内凹的凸轮轮廓接触。压力角始终为零，效率最触。压力角始终为零，效率最高，润滑好，故常用于高速传

4、高，润滑好，故常用于高速传动。动。 精品资料 根据运动形式的不同(b tn)，以上三种从动件还可分为直动从动件，摆动从动件。摆动摆动(bidng)滚子滚子从动件从动件摆动尖顶从动件摆动尖顶从动件精品资料摆动摆动(bidng)平底平底从动件从动件精品资料3 3、按维持凸轮高副接触的方式、按维持凸轮高副接触的方式(fngsh)(fngsh)分类分类1)力封闭力封闭(fngb)精品资料2) 2) 形封闭形封闭(fngb) (fngb) 等宽凸轮等宽凸轮(tln) (tln) 精品资料 等径凸轮等径凸轮(tln) 精品资料等径凸轮等径凸轮(tln)机构机构在机械加工中的应用在机械加工中的应用精品资料3

5、-2 从动件运动从动件运动(yndng)规律规律一、凸轮一、凸轮(tln)的运动过程的运动过程 凸轮基圆半径凸轮基圆半径rb从动件行程从动件行程(h，亦称升距，亦称升距)推程及推程运动角推程及推程运动角0S远休止及远休止角远休止及远休止角0 回程及回程运动角回程及回程运动角近休止及近休止角近休止及近休止角 S S0 S 0rbh 对心式尖顶从动件盘形凸轮机构对心式尖顶从动件盘形凸轮机构凸轮：连续运动凸轮：连续运动 推杆：间歇运动，推杆：间歇运动，典型凸轮机构运动分四步典型凸轮机构运动分四步（凸轮轮廓由（凸轮轮廓由4段曲线组成）段曲线组成） 精品资料从动件运动线图：从动件位移(wiy)S、速度v

6、、加速度a与凸轮转角 （或时间t）之间的对应关系曲线。 S0 S 0rbh S0 S 0精品资料精品资料二、从动件运动二、从动件运动(yndng)规律规律1. 等速运动等速运动(yndng)规规律律特点：特点：瞬时速度有突变瞬时速度有突变加速度加速度，存在刚性冲，存在刚性冲击击位置：位置：发生在运动的起始点和终发生在运动的起始点和终止止(zhngzh)点点应用场合：应用场合：低速低负荷低速低负荷v0vhs-a精品资料2. 等加等减速运动(jin s yn dn)规律vhsa0ABC-a0adadt-特点：特点： 加速度有突变，存加速度有突变，存在柔冲击在柔冲击(chngj)位置：位置： 发生在

7、运动的起始发生在运动的起始点、中间点和终止点点、中间点和终止点应用场合：应用场合： 中速低负荷中速低负荷精品资料特点：特点：瞬时加速度有突变瞬时加速度有突变(tbin)，产生柔性冲，产生柔性冲击，击，当无间歇运动时，加速当无间歇运动时，加速度曲线连续无冲击度曲线连续无冲击3. 简谐运动（余弦简谐运动（余弦(yxin)加速度运动）规律加速度运动）规律av ,t ,t ,tsh1O 234 5612345s位置：位置：在起始及终止处，在起始及终止处，应用场合：应用场合：中低速中负荷中低速中负荷精品资料3-3 凸轮凸轮(tln)机构的压力机构的压力角角sinnFFcostFF压力角：从动件的速度与受

8、力方向压力角：从动件的速度与受力方向(fngxing)所夹的锐角所夹的锐角 Fn有害越小越好Fn变化，一般小于30精品资料2、压力、压力(yl)角与基圆半径的关系角与基圆半径的关系22Bvv11Bvr 2211tantanBBvvvr21tanvr20221tanvrrss0r从动件上 凸轮(tln)上 （ r：OB）又rr0s2精品资料3-4 图解法设计图解法设计(shj)凸轮轮廓凸轮轮廓一、对心式凸轮机构凸轮廓线的设计一、对心式凸轮机构凸轮廓线的设计1. 尖顶尖顶(jindng)从动件从动件1)凸轮机构相对运动分析凸轮机构相对运动分析凸轮上的观察个结果机架上的观察结果2) 反转法设计原理反

9、转法设计原理精品资料rb A1A2A3A4rb A1A2A3A4S2rb A2A3A1A4S3S4rb A2A3A1A4rb A1A2A3A4rb A1A2A3A4- rb A1A2A3A4- - - - 精品资料3)设计(shj)步骤rb 12 34 5 6 7 8 910- 1 2103456789475813269101 230S47896510S0S0 S 0h已知条件：从动件运动(yndng)规律、凸轮转向基圆半径设计步骤：a. 标出方向，并按此方向分割出 、 、0 S 0S 和；c. 过位移线图中等分点作y轴平行线交位移线图于i 点，过基圆上等分点作射线；反转中导路线d. 在射线上

10、度量出相应推杆的位移，得尖顶轨迹点i ；f. 光滑连接i 得凸轮廓线。b. 在基圆与位移线图共同将和进行n等分，并标注等分点；oo精品资料 2. 滚子滚子(n z)从动件从动件1) 分析分析精品资料rb- 0794581326101 2347895106rb- 0794581326101 2347895106实际实际(shj)廓线廓线理论理论(lln)廓线廓线2) 设计设计注意：注意：1. 基圆半径为理论廓线最小向径；基圆半径为理论廓线最小向径；2. 先求理论廓线，后作包络线先求理论廓线，后作包络线包络线包络线精品资料2. 平底从动件平底从动件1) 分析分析(fnx) 尖顶尖顶(jindng)

11、轨迹线轨迹线精品资料1 23478951062) 设计(shj)理论理论(lln)廓线廓线79458132610rb- 00 0a.将基圆沿-方向将 和 与位移线图进行对应等分；c. 光滑连接i 得凸轮理论廓线；b.过等分点作射线；在射线上度量出相应推杆的位移，得尖顶轨迹点i ；设计步骤： d. 作平底线的其包络线实际廓线。精品资料 1123 3 2 rb- 结论：a. 偏置式凸轮机构(jgu)中从动件导路线始终切于偏置圆；b. 导路线与基圆交点为推杆尖顶最低点其始点。e二、偏置式凸轮廓线的设计二、偏置式凸轮廓线的设计1. 尖顶尖顶(jindng)从动件从动件1) 相对运动分析相对运动分析偏偏 置置 圆圆精品资料 22) 设计已知条件：凸轮转向(zhunxing)、基圆半