机械设计基础 课件 李水利 项目3 牛头刨床进给机构的分析与设计

认识凸轮机构生活中的凸轮机构凸轮机构的特点凸轮机构的类型知识小结认识凸轮机构内燃机配气机构靠模车削机构生活中的凸轮机构自动车床走刀机构认识凸轮机构凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成的高副机构，凸轮是一个具有曲线轮廓或槽的构件，主动件凸轮通常作等速转动或移动，凸轮机构是通过高副接触使从动件得到所预期的运动规律。（1）优点

结构简单紧凑、工作可靠、设计适当的凸轮轮廓曲线，可使从动件获得任意预期的运动规律；（2）缺点

凸轮与从动件（杆或滚子）之间以点或线接触，不便于润滑，易磨损，只选用于传力不大的场合，如自动机构、仪表、控制机构和调节机构中。凸轮机构的特点认识凸轮机构凸轮机构的类型按凸轮形状分类按从动件结构分类盘形移动圆柱凸轮机构尖顶滚子平底认识凸轮机构凸轮类型图例特点盘形凸轮

盘形凸轮是一个绕固定轴线转动并具有变化半径的盘形零件。从动件在垂直于凸轮旋转轴线的平面内运动移动凸轮

移动凸轮可看做是盘形凸轮的回转中心趋于无穷远，相对于机架作直线往复移动圆柱凸轮

圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽或在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件，它可看做是将移动凸轮卷成圆柱体演化而成的凸轮机构的类型认识凸轮机构从动件类型图例特点尖顶从动件

构造最简单，但易磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合（如用于仪表等机构中）滚子从动件

滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，磨损较小，故可用来传递较大的动力，应用较广平底从动件

凸轮与平底的接触面间易形成油膜，润滑较好，常用于调整传动中凸轮机构的类型知识小结生活中的凸轮机构凸轮机构的特点凸轮机构的类型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行合理选择。凸轮机构从动件常见运动规律凸轮机构运动分析知识小结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凸轮轮廓曲线的设计反转法原理直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计知识小结凸轮轮廓曲线的设计假想:给机构加一公共角速度-ω凸轮：相对静止不动推杆：一方面随导轨以-ω绕凸轮轴心转动,另一方面又