汽车机械基础教案-电子演示文稿-第17章-汽车常用凸轮机构及其从动件的常用运动规律课件

第十七章凸轮机构第一节汽车常用凸轮机构及其从动件的常用运动规律

一、汽车常用凸轮机构

二、从动件的常用运动规律第二节其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律

一、凸轮机构的分类

二、其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律第十七章凸轮机构第一节汽车常用凸轮机构及其从动件的常用运第十七章凸轮机构

第一节汽车常用凸轮机构及其从动件的常用运动规律第十七章凸轮机构

第一节汽车常用凸轮机构及其从动件的常用一、汽车常用凸轮机构

汽车中常用的凸轮机构，主要是汽车发动机中的进排气门机构，即内燃机的配气机构。图17-1所示为内燃机的配气机构。具有曲线外廓形状的构件1转动时，其轮廓将迫使气门杆2断续往复移动，控制气门有规律地开启和关闭（关闭是借弹簧3的弹力作用），使可燃物质进入气缸或使废气排出。这里具有曲线外廓形状的构件1称为凸轮；与凸轮始终保持直接接触的气门杆2称为从动杆，或称为推杆。凸轮、从动件和机架组合在一起就称为凸轮机构。一、汽车常用凸轮机构汽车中常用的凸轮机构，主要是汽

可见：凸轮机构主要是由凸轮、从动件和机架三个构件所组成的高副机构，并且这种高副机构中至少有一个构件作往复移动（或摆动）；从动件的位移s、速度v和加速度a随时间（或凸轮转角）的变化变化规律（称为从动件的运动规律）是由凸轮轮廓的形状、凸轮的尺寸决定的。返回可见：凸轮机构主要是由凸轮、从动件和机架三个构件所组

凸轮机构几乎可以实现从动件的无限多种运动规律。它主要用于转换运动形式，可以把凸轮的转动变换为从动件的连续的或间歇的往复移动或摆动；或者将凸轮的移动转变为从动件的移动或摆动。此外，凸轮机构还具有结构简单、紧凑，设计方便等优点，所以广泛应用于各种自动机械、仪表以及自动控制装置中。但由于凸轮机构中凸轮与从动件属于高副接触，压强大，易磨损，凸轮轮廓线的制造精度对动力影响很敏感，所以凸轮机构只能用于传递功率不大、从动件行程不大的场合。对于汽车发动机，要能正常工作，汽车发动机的进排气门必须按规定的运动规律准时的打开或关闭，气门杆（从动件）的运动规律是根据对汽车发动机性能等方面的要求选择的，最终是通过发动机凸轮轴上的凸轮的轮廓的形状、凸轮的尺寸决定实现的。

凸轮机构几乎可以实现从动件的无限多种运动规律。它主要

二、从动件的常用运动规律

下面首先以图17-2所示的尖顶移动从动件盘形凸轮机构为例，首先介绍从动件的运动过程及有关名词术语。基圆、凸轮基圆半径rb起始位置：A点推程、升程或行程h推程运动角￠0。远停程远停程角（远休止角）￠1回程、回程运动角￠2

近停程近停程角（近休止角）￠3二、从动件的常用运动规律下面首先以图17-2

通常，从动件的位移s、速度v和加速度a的变化规律，全面反映了从动件的运动特性和动力特性的变化规律。凸轮机构从动件的运动规律，就是指从动件的位移、速度、加速度随时间（或凸轮转角）的变化（规律）情况。当把位移、速度、加速度作为纵坐标，时间（或凸轮转角）作为横坐标，以曲线的形式来表达它们之间的关系时，就分别称为位移线图、速度线图和加速度线图。图17-2（b）图为就是（a）图所示凸轮机构从动件的位移线图。通常，从动件的位移s、速度v和加速度a的变化规律，

对于汽车发动机，气门的打开和关闭不仅要求准时，还要求气门打开的时间要尽量短，保持打开的时间尽量长，关闭要快，但是考虑到噪音问题，所以汽车发动机气门杆的运动规律通常选用等速运动规律。但对于要求噪音更小的高级车，例如轿车，其从动件的运动规律是采用修正后的等速运动规律。

1．等速运动规律当凸轮等速回转时，从动件推程或回程过程中的速度为常数，这种运动规律称为等速运动规律。从动件推程的运动方程为：运动线图如图17-3所示。回程时，从动件的运动方程与推程的区别，只是位移s由最大值h等速降至零，且速度为负值。刚性冲击：这种运动规律只适合用于低速轻载的凸轮机构。(17-1)对于汽车发动机，气门的打开和关闭不仅要求准时，还要求2．修正后的等速运动规律

由上所述，在运动规律的两端，因为存在着严重的冲击现象，虽然由于凸轮机构材料本身的弹性，使这种运动规律在工作中能够应用，但由于冲击的存在，工作的噪音大。所以，为改善这一状况，可以改变运动线图中的两端，使其缓和过渡，以减少冲击。修正的措施，就是在曲线的两端加上两段圆弧过渡，圆弧半径通常可以取h/2，如图17-4所示，MN为两圆弧的内公切线（回程类同）。这样加速度在曲线的两端就变成较小的有限值，冲击也变成有限值。2．修正后的等速运动规律由上所述，在运动规律的两图17-3返回图17-3返回图17-4返回图17-4返回第二节其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律

一、凸轮机构的分类凸轮机构常见的分类方法如下：⒈按凸轮的形状分有盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮等（表17-1

）。⒉按从动件的形式分滚子从动件、平底（或弧底）从动件、尖顶从动件等（表17-1）。⒊按凸轮与从动件维持高副的接触方法分为了保证凸轮机构正常工作，必须使凸轮与从动件始终保持接触，这种作用称为封闭（或锁合）。按封闭的方式不同，可分为：

1）力封闭利用重力、弹簧力（图17-1）或其它外力进行封闭。这种封闭方式比较简便，但凸轮经常承受一个附加的压力，所以只适用于小型和载荷不大的凸轮机构。第二节其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律一、凸2）利用凸轮结构进行封闭如图17-5所示圆柱形凸轮2加工有曲线沟槽a、b，将从动件（摆杆）3和8的滚子（图中，滚子被凸轮蔽住）置于槽中，依靠凹槽两侧的轮廓曲线使从动件滚子始终保持与凸轮接触。这种封闭形式最简单，但加大了凸轮的尺寸和重量。同时，在运动过程中，滚子往往与凸轮槽两过交替接触，滚子经常变换转向，不利于滚子的轮槽的润滑，易于磨损。所以只适用于中、低速轻载的凸轮机构。此外，还有利用从动件的特殊结构进行封闭的方式，如采用等径凸轮、等宽凸轮和共轭凸轮等。2）利用凸轮结构进行封闭表17-1凸轮机构的分类返回看动画表17-1凸轮机构的分类返回看动画图17-1返回图17-1返回图17-5返回看动画图17-5返回看动画返回返回返回尖顶移动盘形凸轮、尖顶摆动盘形凸轮滚子移动盘形凸轮、平底移动盘形凸轮移动圆柱凸轮、摆动圆柱凸轮移动凸轮返回尖顶移动盘形凸轮、尖顶摆动盘形凸轮返回尖顶移动盘形凸轮尖顶摆动盘形凸轮返回尖顶移动盘形凸轮尖顶摆动盘形凸轮返回返回返回返回返回返回二、其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律

1．其它凸轮机构的应用

图17-5所示为车床的主轴箱里的主轴变速操纵机构。转动手柄1时，具有两条曲线沟槽a、b的构件2一起转动。摆杆3和8各有一个销子分别插在两条沟槽内，沟槽各处的轴向位置不同，所以构件2（圆柱凸轮）转动时带动摆杆3和8在一定范围内摆动，通过拨叉4和7分别拨动三联齿轮5和双联齿轮6在花键轴上滑动，使不同的齿轮进入啮合，以改变主轴的转速。这里带有曲线沟槽的圆柱形构件2称为凸轮；与凸轮曲线沟槽直接接触的摆杆3和8称为从动杆，凸轮、从动件和机架组成凸轮机构。以上实例中凸轮为圆柱凸轮，从动件作摆动。这一凸轮机构用于车床的主轴箱里的主轴变速控制。移动凸轮机构在机加工中，可以作为靠模来加工一些复杂的工件。总之，由于凸轮机构具有结构紧凑、可实现复杂的运动规律等优点，所以在各种操纵机构、自动控制系统等各方面有着广泛的应用，这里不一一列举。二、其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律1．其它凸轮图17-5返回图17-5返回2．从动件的常用其他运动规律

虽然从理论上讲，从动件可实现任意的运动规律，但从设计、加工制造等各方面考虑，凸轮机构从动件的运动规律应在完成机构功能的前提下，尽可能便于设计、加工。除上面讲的等速运动规律外，等加速等减速运动规律也是一种常用的从动件运动规律，适用于各种类型的凸轮机构。等加速等减速运动规律的加速度等于常数。所谓等加速运动和等减速运动，即从动件在一个推程h中，先作等加速运动，后作等减速运动。通常这两段的加速度和减速度的绝对值相等。从动件作等加速度和作等减速度运动所占的时间相等，即各为T/2；相应的凸轮转角也相等，即各为φ0/2；相应的行程也相等，即各为h/2。等加速段的运动方程为（见下页）2．从动件的常用其他运动规律虽然从理论上

等加速段的运动方程式中，角的变化范围为0～φ0/2。同理，在等加减速段的运动方程为式中，角变化范围为

φ0/2～φ0。等加速等减速运动在推程时的运动线图如图17-6所示。

（17-2）（17-3）等加速段的运动方程（17-2）（17-3）图17-6返回图17-6返回

由图可知，加速度曲线为水平直线，速度曲线为斜直线，而位移曲线为两段在h/2处光滑相连的抛物线。所以这种运动规律又称为抛物线运动规律。从这种运动规律的加速度曲线可以看出，加速度在从动件向上运动的开始，即线图上0点所对应的位置，以及A、B两点所对应的位置，加速度都有突变，尽管这种突变不是无穷大，但这种有限的突变也产生一定的惯性力，从而引起一定的冲击，作用到凸轮机构上。这种有限的作用力所引起的冲击称为柔性冲击。因为这种凸轮机构存在柔性冲击，所以也只能用在中速轻载的场合，不能用于高速的场合。由图可知，加速度曲线为水平直线，速度曲线为斜直线，而返回首页结束返回首页结束注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑POWERPOINT模板适用于简约清新及相关类别演示注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑POWER1234点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本目录点击添加标题点击添加标题点击添加标题点击添加标题1234点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本目录点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击添加标题点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加标题点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本添加汽车机械基础教案-电子演示文稿-第17章-汽车常用凸轮机构及其从动件的常用运动规律课件会议基调年会视频：http://会议基调年会视频：http:/www.nianhuiship会议主题1、携手超越，驭领未来2、你在我心里面

---用心创造新未来会议主题1、携手超越，驭领未来2、你在我心里面会议主体环节—年度总结：由公司各职能部门、高层做09年总结报告，传递10年度公司战略发展规划以及嘉许09年度优秀员工—感谢晚宴：让员工在享受晚宴的同时，感受公司对他们一年来付出的感谢；让嘉宾感受耀光纺织的关注和企业文化—员工才艺秀：加强员工互动，展现员工风采会议主体环节—年度总结：由公司各职能部门、高层做09年总结报第十七章凸轮机构第一节汽车常用凸轮机构及其从动件的常用运动规律

一、汽车常用凸轮机构

二、从动件的常用运动规律第二节其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律

一、凸轮机构的分类

二、其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律第十七章凸轮机构第一节汽车常用凸轮机构及其从动件的常用运第十七章凸轮机构

第一节汽车常用凸轮机构及其从动件的常用运动规律第十七章凸轮机构

第一节汽车常用凸轮机构及其从动件的常用一、汽车常用凸轮机构

汽车中常用的凸轮机构，主要是汽车发动机中的进排气门机构，即内燃机的配气机构。图17-1所示为内燃机的配气机构。具有曲线外廓形状的构件1转动时，其轮廓将迫使气门杆2断续往复移动，控制气门有规律地开启和关闭（关闭是借弹簧3的弹力作用），使可燃物质进入气缸或使废气排出。这里具有曲线外廓形状的构件1称为凸轮；与凸轮始终保持直接接触的气门杆2称为从动杆，或称为推杆。凸轮、从动件和机架组合在一起就称为凸轮机构。一、汽车常用凸轮机构汽车中常用的凸轮机构，主要是汽

可见：凸轮机构主要是由凸轮、从动件和机架三个构件所组成的高副机构，并且这种高副机构中至少有一个构件作往复移动（或摆动）；从动件的位移s、速度v和加速度a随时间（或凸轮转角）的变化变化规律（称为从动件的运动规律）是由凸轮轮廓的形状、凸轮的尺寸决定的。返回可见：凸轮机构主要是由凸轮、从动件和机架三个构件所组

凸轮机构几乎可以实现从动件的无限多种运动规律。它主要用于转换运动形式，可以把凸轮的转动变换为从动件的连续的或间歇的往复移动或摆动；或者将凸轮的移动转变为从动件的移动或摆动。此外，凸轮机构还具有结构简单、紧凑，设计方便等优点，所以广泛应用于各种自动机械、仪表以及自动控制装置中。但由于凸轮机构中凸轮与从动件属于高副接触，压强大，易磨损，凸轮轮廓线的制造精度对动力影响很敏感，所以凸轮机构只能用于传递功率不大、从动件行程不大的场合。对于汽车发动机，要能正常工作，汽车发动机的进排气门必须按规定的运动规律准时的打开或关闭，气门杆（从动件）的运动规律是根据对汽车发动机性能等方面的要求选择的，最终是通过发动机凸轮轴上的凸轮的轮廓的形状、凸轮的尺寸决定实现的。

凸轮机构几乎可以实现从动件的无限多种运动规律。它主要

二、从动件的常用运动规律

下面首先以图17-2所示的尖顶移动从动件盘形凸轮机构为例，首先介绍从动件的运动过程及有关名词术语。基圆、凸轮基圆半径rb起始位置：A点推程、升程或行程h推程运动角￠0。远停程远停程角（远休止角）￠1回程、回程运动角￠2

近停程近停程角（近休止角）￠3二、从动件的常用运动规律下面首先以图17-2

通常，从动件的位移s、速度v和加速度a的变化规律，全面反映了从动件的运动特性和动力特性的变化规律。凸轮机构从动件的运动规律，就是指从动件的位移、速度、加速度随时间（或凸轮转角）的变化（规律）情况。当把位移、速度、加速度作为纵坐标，时间（或凸轮转角）作为横坐标，以曲线的形式来表达它们之间的关系时，就分别称为位移线图、速度线图和加速度线图。图17-2（b）图为就是（a）图所示凸轮机构从动件的位移线图。通常，从动件的位移s、速度v和加速度a的变化规律，

对于汽车发动机，气门的打开和关闭不仅要求准时，还要求气门打开的时间要尽量短，保持打开的时间尽量长，关闭要快，但是考虑到噪音问题，所以汽车发动机气门杆的运动规律通常选用等速运动规律。但对于要求噪音更小的高级车，例如轿车，其从动件的运动规律是采用修正后的等速运动规律。

1．等速运动规律当凸轮等速回转时，从动件推程或回程过程中的速度为常数，这种运动规律称为等速运动规律。从动件推程的运动方程为：运动线图如图17-3所示。回程时，从动件的运动方程与推程的区别，只是位移s由最大值h等速降至零，且速度为负值。刚性冲击：这种运动规律只适合用于低速轻载的凸轮机构。(17-1)对于汽车发动机，气门的打开和关闭不仅要求准时，还要求2．修正后的等速运动规律

由上所述，在运动规律的两端，因为存在着严重的冲击现象，虽然由于凸轮机构材料本身的弹性，使这种运动规律在工作中能够应用，但由于冲击的存在，工作的噪音大。所以，为改善这一状况，可以改变运动线图中的两端，使其缓和过渡，以减少冲击。修正的措施，就是在曲线的两端加上两段圆弧过渡，圆弧半径通常可以取h/2，如图17-4所示，MN为两圆弧的内公切线（回程类同）。这样加速度在曲线的两端就变成较小的有限值，冲击也变成有限值。2．修正后的等速运动规律由上所述，在运动规律的两图17-3返回图17-3返回图17-4返回图17-4返回第二节其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律

一、凸轮机构的分类凸轮机构常见的分类方法如下：⒈按凸轮的形状分有盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮等（表17-1

）。⒉按从动件的形式分滚子从动件、平底（或弧底）从动件、尖顶从动件等（表17-1）。⒊按凸轮与从动件维持高副的接触方法分为了保证凸轮机构正常工作，必须使凸轮与从动件始终保持接触，这种作用称为封闭（或锁合）。按封闭的方式不同，可分为：

1）力封闭利用重力、弹簧力（图17-1）或其它外力进行封闭。这种封闭方式比较简便，但凸轮经常承受一个附加的压力，所以只适用于小型和载荷不大的凸轮机构。第二节其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律一、凸2）利用凸轮结构进行封闭如图17-5所示圆柱形凸轮2加工有曲线沟槽a、b，将从动件（摆杆）3和8的滚子（图中，滚子被凸轮蔽住）置于槽中，依靠凹槽两侧的轮廓曲线使从动件滚子始终保持与凸轮接触。这种封闭形式最简单，但加大了凸轮的尺寸和重量。同时，在运动过程中，滚子往往与凸轮槽两过交替接触，滚子经常变换转向，不利于滚子的轮槽的润滑，易于磨损。所以只适用于中、低速轻载的凸轮机构。此外，还有利用从动件的特殊结构进行封闭的方式，如采用等径凸轮、等宽凸轮和共轭凸轮等。2）利用凸轮结构进行封闭表17-1凸轮机构的分类返回看动画表17-1凸轮机构的分类返回看动画图17-1返回图17-1返回图17-5返回看动画图17-5返回看动画返回返回返回尖顶移动盘形凸轮、尖顶摆动盘形凸轮滚子移动盘形凸轮、平底移动盘形凸轮移动圆柱凸轮、摆动圆柱凸轮移动凸轮返回尖顶移动盘形凸轮、尖顶摆动盘形凸轮返回尖顶移动盘形凸轮尖顶摆动盘形凸轮返回尖顶移动盘形凸轮尖顶摆动盘形凸轮返回返回返回返回返回返回二、其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律

1．其它凸轮机构的应用

图17-5所示为车床的主轴箱里的主轴变速操纵机构。转动手柄1时，具有两条曲线沟槽a、b的构件2一起转动。摆杆3和8各有一个销子分别插在两条沟槽内，沟槽各处的轴向位置不同，所以构件2（圆柱凸轮）转动时带动摆杆3和8在一定范围内摆动，通过拨叉4和7分别拨动三联齿轮5和双联齿轮6在花键轴上滑动，使不同的齿轮进入啮合，以改变主轴的转速。这里带有曲线沟槽的圆柱形构件2称为凸轮；与凸轮曲线沟槽直接接触的摆杆3和8称为从动杆，凸轮、从动件和机架组成凸轮机构。以上实例中凸轮为圆柱凸轮，从动件作摆动。这一凸轮机构用于车床的主轴箱里的主轴变速控制。移动凸轮机构在机加工中，可以作为靠模来加工一些复杂的工件。总之，由于凸轮机构具有结构紧凑、可实现复杂的运动规律等优点，所以在各种操纵机构、自动控制系统等各方面有着广泛的应用，这里不一一列举。二、其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律1．其它凸轮图17-5返回图17-5返回2．从动件的常用其他运动规律

虽然从理论上讲，从动件可实现任意的运动规律，但从设计、加工制造等各方面考虑，凸轮机构从动件的运动规律应在完成机构功能的前提下，尽可能便于设计、加工。除上面讲的等速运动规律外，等加速等减速运动规律也是一种常用的从动件运动规律，适用于各种类型的凸轮机构。等加速等减速运动规律的加速度等于常数。所谓等加速运动和等减速运动，即从动件在一个推程h中，先作等加速运动，后作等减速运动。通常这两段的加速度和减速度的绝对值相等。从动件作等加速度和作等减速度运动所占的时间相等，即各为T/2；相应的凸轮转角也相等，即各为φ0/2；相应的行程也相等，即各为h/2。等加速段的运动方程为（见下页）2．从动件的常用其他运动规律虽然从理论上

等加速段的运动方程式中，角的变化范围为0～φ0/2。同理，在等加减速段的运动方程为式中，角变化范围为

φ0/2～φ0。等加速等减速运动在推程时的运动线图如图17-6所示。

（17-2）（17-3）等加速段的运动方程（17-2）（17-3）图17-6返回图17-6返回

由图可知，加速度曲线为水平直线，速度曲线为斜直线，而位移曲线为两段在h/2处光滑相连的抛物线。所以这种运动规律又称为抛物线运动规律。从这种运动规律的加速度曲线可以看出，加速度在从动件向上运动的开始，即线图上0点所对应的位置，以及A、B两点所对应的位置，加速度都有突变，尽管这种突变不是无穷大，但这种有限的突变也产生一定的惯性力，从而引起一定的冲击，作用到凸轮机构上。这种有限的作用力所引起的冲击称为柔性冲击。因为这种凸轮机构存在柔性冲击，所以也只能用在中速轻载的场合，不能用于高速的场合。由图可知，加速度曲线为水平直线，速度曲线为斜直线，而返回首页结束返回首页结束注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑POWERPOINT模板适用于简约清新及相关类别演示注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑POWER1234点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本目录点击添加标题点击添加标题点击添加标题点击添加标题1234点击添