任务2-2-2设计凸轮机构

机械设计改变生活技以载道，匠心筑梦发现机械之美-常用机构的运动设计-任务2模块二发现机械之美课程导入大国工匠-乔素凯任务2-2-2设计凸轮机构01强素养03讲重点

02引思考04攻难点05强技能06促提升

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强素养早会负责人任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2讲重点攻难点强技能促提升

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引思考强素养任务分析

牛头刨床中，构件机架、凸轮、摆杆组成凸轮机构。凸轮随着齿轮转动，摆杆在凸轮轮廓曲线驱动下往复摆动，通过连杆带动摇杆在一定角度内摆动，实现工作台和工件的进给运动。任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2讲重点攻难点强技能促提升

引思考强素养任务目标

（1）了解凸轮机构的组成、分类、特点及应用。（2）掌握从动件常用的运动规律及其特点。（3）掌握反转法绘制盘形凸轮轮廓曲线。（4）理解选择滚子半径的原则，压力角和自锁的关系以及基圆半径对压力角的影响。任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2讲重点攻难点强技能促提升

引思考强素养任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升讲解重点反转法设计盘形凸轮轮廓曲线凸轮机构基本尺寸的确定任务2-2-2设计凸轮机构加角速度-ω1(与凸轮角速度ω1大小相等、方向相反)凸轮静止不动从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线从动件与导路以-ω1角速度绕凸轮轴O转动从动件相对导路移动ω1

-ω1

o

反转法利用与凸轮转向相反的方向逐点按位移曲线绘制凸轮轮廓曲线的方法。从动件运动凸轮机构反转法任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构（一）设计对心尖顶直动从动件盘形凸轮

设计要求已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。而推杆的运动规律如图所示。试设计该对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构

（二）设计对心滚子直动从动件盘形凸轮已知条件凸轮的基圆半径为r0,滚子半径rT,凸轮沿逆时针方向等速回转。推杆的运动规律如图所示。试设计对心滚子直动从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构

（三）设计对心直动平底从动件盘形凸轮已知条件凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。推杆的运动规律如图所示。试设计对心直动平底从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升讲解重点反转法设计盘形凸轮轮廓曲线凸轮机构基本尺寸的确定任务2-2-2设计凸轮机构（一）滚子半径的确定

凸轮轮廓曲线形状与滚子半径的关系当理论廓线是直线时ρa=ρmin+rT

无论滚子半径rT大小，凸轮工作轮廓总是直线。rT任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构当理论廓线内凹时ρa=ρmin+rT无论滚子半径大小，凸轮工作轮廓总是光滑曲线。rTρaρ任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构当理论廓线外凸时1)ρmin

>rT时ρa

>0,凸轮实际轮廓为光滑的曲线。2)ρmin=rT

时ρa

=0,实际轮廓线变尖，极易磨损，导致运动失真。3)ρmin<rT时ρa

<0,实际曲线出现交叉，交点以外部分加工时将被切去，运动产生失真。ρa=ρmin-rT任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构（二）凸轮机构的压力角压力角从动件所受力F方向与该力作用点的线速度υ的方向之间所夹的锐角a。

凸轮轮廓曲线上各点的压力角a是变化的。任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构

自锁当a角大到某一数值时，将会出现F1小于F2引起的摩擦阻力现象。必须对凸轮机构的压力角进行限制。a≤[a]有害分力有效分力tAOω

α

tnnυ2F1F2F推程中[a]≤30°[a]=70～80°摆动从动件[a]≤45°

回程中，一般不会有自锁现象，任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构

（三）凸轮基圆半径的确定速度多边形tnntAαsαωυ1υ2r0υro

最大压力角的位置一般存在于运动过程的起始点、终止点或速度最大的点。基圆半径r越大，压力角a越小。任务2-2强素养引思考讲重点攻难点强技能促提升任务2-2-2设计凸轮机构任务2-2引思考强技能促提升

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强素养攻难点任务2-2-2设计凸轮机构动起来生讲师评会学各组代表任务2-2引思考强技能促提升

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设计一对心移动滚子从动件盘形凸轮。已知凸轮按顺时针方向转动，其基圆半径r0=100mm。滚子半径rT=5mm。从动件的行程h=50mm，运动规律如下：

凸轮转角θ

从动件运动规律

等加速等减速上升50mm停止不动等加速等减速下降至原来位置停止不动（1）选取适合的比例尺μL、μθ，作从动件位移曲线（2）用反转法绘制凸轮理论轮廓曲线（3）绘制凸轮实际轮廓曲线任务2-2引思考强技能促提升

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1.设计要求与数据

已知凸轮基圆半径ro=150mm，滚子半径rT=10mm，凸轮轴心O与摆动从动件轴心A的中心距a=300mm，摆动从动件的长度l=250mm（即从动件摆动轴心A与滚子中心B间的距离），摆动从动件的角位移线图（ψ-θ线图），如图（b）所示。注意与直动从动件不同的是，摆动从动件ψ-θ线图中的纵坐标是从动件的摆动角度ψ。凸轮以角速度ω逆时针转动，从动件在推程中顺时针摆动。2.设计内容

绘制摆动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线。任务2-2引思考促提升

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强素养攻难点强技能任务2-2-2设计凸轮机构3.设计步骤、结果及说明

（1）按ψ-θ线图的角度比例尺求出各等分点所对应的从动件角位移值。（2）作出从动件轴心A在反转过程中的各位置点。（3）从动件尖端位置。（4）从动件尖端在反转过程中的各位置点，用光滑曲线连接，即为凸轮理论轮廓曲线。（5）滚子从动件凸轮实际轮廓曲线。任务2-2引思考促提升

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