机械设计基础 课件 3.2凸轮机构运动分析

凸轮机构运动分析凸轮工作过程及有关参数凸轮从动件常见运动规律知识小结凸轮机构运动分析

凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作等速回转运动，从动件作往复移动。下表为对心外轮廓盘形凸轮机构。凸轮回转时，从动件作升-停-降-停的运动循环。凸轮从动件升-停-降-停运动循环从动件运动情况图例描述升

以凸轮轮廓上最小半径所作的圆称为凸轮的基圆，rb以表示。图中从动件位于最低位置，它的尖端与凸轮轮廓上点A（基圆与曲线AB的连接点）接触。当凸轮以等角速度ω逆时针转过δ0时，从动件在凸轮轮廓曲线的推动下，将由A点位置被推到B'点位置。从动件由最低位置被推到最高位置，从动杆运动的这一过程称为推程。凸轮转角δ0称为推程运动角。停因凸轮BC段轮廓为圆弧，故凸轮转过角度δs，从动件静止不动，且从动件停在最高位置，这一过程称为远休。凸轮转角δs称为远休角。凸轮机构工作过程从动件运动情况图例描述降

凸轮继续转过δ0'，从动件由最高位置C'点回到最低位置D'点，这一过程称为回程。

凸轮转角δ0'称为回程运动角。停

凸轮转过δs'时，从动件与凸轮轮廓线上最小向径的圆弧DA接触，从动件将处于最低位置且静止不动，这一过程称为近休。

凸轮转角δs'称为近休角。凸轮机构工作过程凸轮机构运动分析1.等速运动规律

从动件上升或下降的速度为常数的运动规律，称为等速运动规律，如右图所示为从动件匀速上升过程。

由图可知，从动件在运动开始和终止的瞬间，速度有突变，其加速度和惯性力在理论上为无穷大，致使凸轮机构产生强烈的振动、冲击、噪声和磨损，这种冲击为刚性冲击。

因此，等速运动规律只适用于低速、轻载的场合。

凸轮机构从动件常见运动规律凸轮机构运动分析2．等加速等减速运动规律

从动件在推程过程中，前半程作等加速运动，后半程作等减速运动，这种运动规律称为等加速等减速运动规律，通常加速度和减速度的绝对值相等，其运动线图如右图所示。

同理，在回程过程中，前半程作等减速运动，后半程作等加速运动，这种运动规律称为等减速等加速运动规律。

由运动线图可知，当采用等加速等减速运动规律时，在起点、中点和终点时，加速度有突变，因而从动件的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，所以，凸轮机构在这三个时间点引起的冲击称为柔性冲击。与等速运动规律相比，其冲击程度大为减小。

因此，等加速等减速运动规律适用于中速的场合。凸轮机构从动件常见运动规律凸轮机构运动分析3．余弦加速度运动规律

余弦加速度运动又称为简谐运动。因其加速度运动曲线为余弦曲线故称余弦运动规律，其运动规律运动线图如图所示。

由加速度线图可知，此运动规律在行程的始末两点加速度存在有限突变，故也存在柔性冲击，只适用于中速场合。但当从动件作无停歇的升–降–升连续往复运动时，则得到连续的余弦曲线，柔性冲击被消除，这种情况下可用于高速场合。凸轮机构从动件常见运动规律凸轮机构运动分析4．正弦加速度运动规律

正弦加速度运动规律其加速度运动曲线为正弦曲线，其运动规律运动线图如图所示。

从动件按正弦加速度规律运动时，在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。

以上介绍了从动件常用的运动规律，实际生产中还有更多的运动规律，如复杂多项式运动规律、摆线运动规律等，了解从动件的运动规律，便于在凸轮机构设计时，根据机器的工作要求进