凸轮机构的类型及应用

凸轮机构机械技术应用基础7/6/2021

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。课题引入机械技术应用基础7/6/2021凸轮机构概述

一、凸轮机构的应用■

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7/6/2021■

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7/6/2021■自动送料机构132机械技术应用基础7/6/2021

凸轮机构是由凸轮、从动件和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。

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。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7/6/2021

(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。二、凸轮机构的分类1.按凸轮形状分类

(2)移动凸轮：凸轮相对机架作直线运动。

(3)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7/6/2021优点：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。

缺点：结构简单,但磨损快，多用于受力不大的低速凸轮机构中。

2.按从动件形状分类(1)尖底从动件机械技术应用基础7/6/2021优点：滚动摩擦，摩擦阻力小，不易磨损，承载能力大。缺点：但滚子轴有间隙，不宜高速场合。(2)滚子从动件机械技术应用基础7/6/2021优点：凸轮与从动件间的作用力始终垂直于从动件的平底，因此传动平稳；接触面间容易形成油膜，润滑较好，效率高。缺点：但运动规律受到一定的限制。常用于高速重载的场合。

(3)平底从动件

F机械技术应用基础7/6/2021

（1）直动凸轮机构3、按从动件运动形式（2）摆动凸轮机构机械技术应用基础7/6/2021

(2)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)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。（如内燃机配气机构）4.按凸轮与从动件的基础方法分类机械技术应用基础7/6/2021■沟槽凸轮机械技术应用基础7/6/2021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ω1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。

r0——基圆半径。一、凸轮机构的运动过程机械技术应用基础7/6/2021■凸轮机构的运动过程

机械技术应用基础7/6/2021

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

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δ）的变化规律。

通常用s-δ、υ-δ、a-δ曲线来表示。机械技术应用基础7/6/2021s,tv,ta,th位移线图加速度线图速度线图1.等速运动规律◆推程运动方程：◆位移线图的绘制机械技术应用基础7/6/2021◆等速运动规律运动特性

1）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7/6/2021◆

推程运动方程2.等加速-等减速运动规律

推程的前h/2为等加速,

后半h/2为等减速运动。h2h2,ta,ts4h22,tv2h4◆位移线图的绘制机械技术应用基础7/6/20212）适用于中速轻载的场合。1）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机械技术应用基础7/6/20213、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度的突变，因此不产生冲击——适用于高速场合。,ts,ta,tvvmax1.57hhamax4.93h2Φ2机械技术应用基础7/6/2021压力角：从动件接触点的受力方向与从动件上该点速度方向的夹角，用α表示。三、凸轮机构压力角

将从动件受力Ｆ正交分解为：有效分力

Ft=F.cosα有害分力

Fn=F.sinα机械技术应用基础7/6/2021

压力角α↓：凸轮机构传力性能愈好。设计凸轮机构时,应使最大压力角αmax≤［α］。

推程时，移动从动件［α］=30°～40°,摆动从动件［α］=45°～50°；回程时，通常取［α］=70°～80°。式中［α］——许用压力角：机械技术应用基础7/6/2021四、基圆半径的确定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α↑

1、根据凸轮轴的半径来确定→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=(1.6～2)rs机械技术应用基础7/6/2021hro

等速运动0.010.10.20.30.40.50.60.81.02.03.06.0hrb等加速等减速运动0.010.10.20.30.40.61.02.05.0

凸轮转角5101525303540205060708090100200300350最大压力角max510152520354555657585403050607080hrb余弦加速度运动0.010.10.20.40.61.02.05.0510152520354555657585403050607080最大压力角max5101525303540205060708090100200300350凸轮转角hro正弦加速度运动0.010.10.20.40.61.02.05.02、工程上常常借助于诺模图来确定凸轮的最小基圆半径。机械技术应用基础7/6/2021hro

等速运动0.010.10.20.30.40.50.60.81.02.03.06.0hro等加速等减速运动0.010.10.20.30.40.61.02.05.0

凸轮转角5101525303540205060708090100200300350最大压力角max510152520354555657585403050607080hro余弦加速度运动0.010.10.20.40.61.02.05.0510152520354555657585403050607080最大压力角max5101525303540205060708090100200300350凸轮转角hrb正弦加速度运动0