机械原理 CH09学习资料

第九章凸轮机构及其设计CamMechanismandItsDesign§9-1凸轮机构的应用与特点1．应用内燃机配气凸轮机构Application顶置凸轮轴底置凸轮轴自动机床进刀机构

适当的设计凸轮廓线可实现各种运动规律，结构简单，紧凑；但易磨损，传力不大。2．特点characteristic§9-2凸轮机构的基本形式及其分类一．基本形式盘状尖顶对心直动Basicformdisktipin-linetranslationknife-edge二．演化形式1、凸轮演化盘状移动圆柱半径↑卷绕Evolutionformdisktranslatingcylindrical2、从动件演化尖顶滚子平底球状followerrollerFlat-facedtipSpherical-faced3、从动件运动形式直动摆动rockingtranslationThefollower’smotiontypeOscillating4、相对位置演化对心偏心eccentricin-linecentricoffset三．凸轮机构的分类（1）按凸轮形状分1）盘形凸轮（移动凸轮）2）圆柱凸轮（2）按推杆形状及运动形式分1）尖顶推杆、滚子推杆和平底推杆2）对心直动推杆、偏置直动推杆和摆动推杆（3）按保持高副接触方法分1）力封闭的凸轮机构2）几何封闭的凸轮机构classification自动机床凸轮机构

BythemannerofkeepingthecamandthefollowerincontactBythecamshapeBythefollowershapeandmotiontypeForce-closedGeometricallyclosedGrooved燕山大学董世民§9-3凸轮机构工作过程基圆

基圆半径r0推程

推程运动角δ0远休

远休止角δ01回程

回程运动角δ0′近休

近休止角δ02行程h名词术语及符号Basecircle§9-4推杆的运动规律一、推杆运动规律概述：s＝s(t)＝s(δ)v＝v(t)＝v(δ)a＝a(t)＝a(δ)运动规律凸轮轮廓一一对应按运动规律凸轮轮廓设计PushrodCamprofileCamoutlineLawofmotion凸轮动画三种不同廓线凸轮三种运动规律Thefollower’smotiontypeDisplacementvelocityacceleration二．推杆常用的运动规律始末两瞬时：1、等速运动规律Rigidimpulse刚性冲击推程Uniformvelocity在始、中、末三瞬时有:2、等加速等减速运动规律Flexibleimpact柔性冲击推程ConstantAccelerationMotion在始、末两瞬时有柔性冲击。3、余弦加速度运动规律推程thecosine

Acceleration

Motion4、正弦加速度运动规律既无刚性冲击，又无柔性冲击。推程thesine

Acceleration

Motion既无刚性冲击，又无柔性冲击。5五次多项式运动规律s=C0+C1δ+C2δ2+…+C5δ5边界条件确定系数Combinedmotion三．推杆的运动规律的选择1、对运动规律未要求。

圆弧、直线或其他简单曲线例主令开关中的凸轮机构2、对运动规律有严格要求。3、高速凸轮夹紧机构刀架进刀考虑速度最大值vmax、加速度最大值amax等如下表。Selectionoffollowermotion最大速度vmax(hω/δ0)×最大加速度amax(hω2/δ02)×加速度性质运动规律等速运动等加速运动余弦加速度正弦加速度5次多项式1.002.001.572.001.88适用场合连续连续4.004.936.285.77∞突变突变中速轻载低速轻载中低速重载中高速轻载高速中载表9-1突变§9-5凸轮轮廓曲线的设计运动规律凸轮轮廓一一对应按运动规律凸轮轮廓设计已知条件：推杆运动规律S=S(δ),基圆半径r0.偏距e。设计：凸轮轮廓1．凸轮廓线设计基本原理反转法原理InversionprincipleBasicprincipleofdesigningcamprofile偏置直动盘形尖点接触凸轮廓线设计Diskcamwithoffsettranslatingknife-edgefollower滚子接触理论廓线－尖点接触工作廓线－包络线Theoreticalprofileactualprofile偏置直动滚子推杆盘形凸轮廓线的设计等距线基圆定义：理论轮廓最小向径Diskcamwithoffset

translatingrollerfollower平底接触translatingflat-facedfollower2．用解析法设计凸轮的轮廓曲线

设计：精确地计算出凸轮廓线上各点的坐标值。偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构教材式（9-14）少负号形封闭凸轮已知条件：推杆运动规律S=S(δ),基圆半径r0.偏距e。§9-6凸轮机构基本尺寸的确定1．凸轮机构作用力与压力角压力角α

：推杆受正压力方向与推杆上该点速度方向夹锐角α↑F/↓F//↑

自锁性↑推程时：直动推杆[α]＝30°摆动推杆[α]＝35°～45°回程时：[α]＝70°～80°Decisionofcammechanism’sdimensionForceandPressureangle压力角的确定举例2．凸轮基圆半径的确定压力角α↓基圆半径r0↑机构传力特性↑机构尺寸↑（1）凸轮机构的压力角与基圆半径的关系原则：受力允许的情况下，尽量取较大压力角，凸轮尺寸小（2）凸轮基圆半径的确定动力条件：α≤[α]r0≥{[(ds/dδ－

e)/tan[α]－

s]2+e2}1/2r0≥（1.6－2）r考虑强度：r－凸轮轴径3．滚子半径的选择（1）轮廓曲线与滚子半径的关系ρa＝ρ－rr若ρ＝rr时，则ρa＝0，变尖若ρ<rr时，则ρa<0，廓线交叉

凸轮理论廓线动画Real-losssharpen若ρ＝rr时，则ρa＞

0，正常运动规律出现失真（2）滚子半径的选择rr