《机械基础》课件-第十一章 凸轮机构

第十一章凸轮机构第一节凸轮机构的分类、特点和应用

内燃机配气凸轮机构自动机床进刀凸轮机构冲床凸轮机构绕线机凸轮机构自动车床凸轮机构圆柱凸轮输送机

凸轮机构的组成

凸轮、从动件和机架。

凸轮机构的适用场合广泛用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线。

凸轮机构的优点结构简单、紧凑、工作可靠，可以使从动件准确实现各种预期的运动规律，还易于实现多个运动的相互协调配合。

凸轮机构的缺点凸轮轮廓与从动件之间是高副接触，易于磨损。一．按凸轮形状的分类盘形凸轮：凸轮轮廓上的各点到轴线具有变化向径的盘形零件。Platecam移动凸轮：当盘形凸轮的基圆（基圆体）为无穷大时，则凸轮由轮廓上各点到轴线具有变化向径，演化为到一条直线具有变化距离，同时凸轮的转动演化为凸轮的移动。Wedgecam圆柱凸轮：凸轮的轮廓位于一圆柱体的端面上，可视为将移动凸轮的侧面围绕在一圆柱面上而形成。Cylindricalcam二、按从动件的结构形状分尖顶从动件Knife-edgefollower滚子从动件Rollerfollower曲面从动件curvefollower平底从动件Flat-facefollower三、按从动件的运动形式分摆动从动件Oscillatingfollower移动从动件Reciprocatingfollower四、按移动从动件的导路与凸轮转轴的相对位置分类力封闭型凸轮机构Force-closedcams弹簧力封闭Force-closedbypreloadedspring重力封闭

Force-closedbygravity形封闭型凸轮机构Form-closedcams凹槽凸轮机构Plate-groovecammechanism等宽凸轮机构Constant-breadthcammechanism形封闭型凸轮机构Form-closedcammechanism等径凸轮机构Conjugateyokeradialcammechanism共轭凸轮机构Conjugatecammechanism第二节从动件的常用运动规律从动件的运动规律(Lawofmotion)，由凸轮轮廓曲线(Camprofile)形状决定。从动件不同的运动规律，要求凸轮具有不同形状的轮廓曲线。正确选择和设计从动件的运动规律，是凸轮机构设计的重要环节。常用运动规律—工程实际中经常用到的运动规律。一、等速运动规律(Lawofconstantvelocity)推程

速度曲线不连续，机构将产生刚性冲击(Rigidimpulse)。等速运动规律适用于低速轻载场合。二、

等加速等减速运动规律(Lawofconstantaccelerationanddeceleration)

加速度曲线不连续，机构将产生柔性冲击(Softimpulse)。等加速等减速运动规律适用于中速轻载场合。推程后半程前半程三、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）推程

加速度曲线不连续，存在柔性冲击。余弦加速度运动规律适用于中速中载场合。四、摆线运动规律（正弦加速度运动规律）

速度曲线和加速度曲线连续，无刚性冲击和柔性冲击。正弦加速度运动规律适用于高速轻载场合。推程第三节盘形凸轮轮廓曲线的设计

一、凸轮轮廓曲线设计的基本原理

(一)

凸轮轮廓曲线的设计方法

作图法、解析法基本原理反转法原理凸轮轮廓曲线设计方法的基本原理

二、

用作图法设计凸轮廓线

1.

对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计

已知凸轮的基圆半径rb，凸轮角速度

和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。设计步骤（1）选比例尺

l，作位移曲线和基圆rb。

（3）确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置。

（4）

将各尖顶点连接成一条光滑曲线。

（2）等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。

2.

对心滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计

已知凸轮的基圆半径rb，滚子半径rr、凸轮角速度

和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。⑤作滚子圆族及滚子圆族的内(外)包络线。④将各点连接成一条光滑曲线。

③确定反转后从动件滚子中心在各等分点占据的位置。

设计步骤

①选比例尺

l，作位移曲线和基圆rb。

②等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。

3.

偏置尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计

已知凸轮的基圆半径rb，角速度

和从动件的运动规律及偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。

①选比例尺

l，作位移曲线、基圆rb和偏距圆e。

②等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。

③确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置。④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。

设计步骤

三、

用解析法设计凸轮廓线

作图法的缺点繁琐、误差较大。解析法的优点计算精度高、速度快，适合凸轮在数控机床上加工。解析法的设计结果

根据凸轮机构的运动学参数和基本尺寸的设计结果，求出凸轮轮廓曲线的方程，利用计算机精确地计算出凸轮轮廓曲线上各点的坐标值。

凸轮机构工作时，凸轮工作表面（凸轮轮廓）与从动件之间为点接触或线接触，很容易磨损，且往往有冲击，因此要求凸轮工作表面有高的硬度和耐磨性，心部则要求具有足