安水院机械设计基础课件第4章 凸轮机构

§4

1凸轮机构的类型及应用

§4

2从动件常用运动规律

§4

3盘状凸轮轮廓曲线的设计

§4

4凸轮机构基本尺寸的确定

第四章凸轮机构一、凸轮机构的应用二、凸轮机构的分类三．凸轮机构的工作原理四、凸轮机构的设计任务

§4.1凸轮机构的应用及分类1、凸轮机构：凸轮是一个具有曲线轮廓的构件。含有凸轮的机构称为凸轮机构。它由凸轮、从动件和机架组成。一、凸轮机构的应用2、凸轮机构的应用

内燃机配气凸轮机构进刀凸轮机构冲压机凸轮机构的优点：只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实现从动件复杂的运动规律；结构简单，运动可靠。缺点：从动件与凸轮接触应力大，易磨损用途：载荷较小的运动控制一）按凸轮的形状分1、盘形凸轮2、移动凸轮3、圆柱凸轮4、圆锥凸轮二、凸轮机构的分类

1、尖顶从动件2、滚子从动件3、平底从动件二）按从动件上高副元素的几何形状分三）、按凸轮与从动件的锁合方式分1、力锁合的凸轮机构2、形锁合的凸轮机构1）沟槽凸轮机构2）等宽凸轮机构3）等径凸轮机构4）主回凸轮机构四）、根据从动件的运动形式分摆动从动件凸轮机构（对心、偏置）移动从动件凸轮机构h三、凸轮机构的工作原理S

(A)BCD(,S)

S

’

S’hSAB’O

eCDBOrb

基圆推程运动角远休止角近休止角回程运动角三、凸轮机构的工作原理摆动从动件凸轮机构ABCDO1O2aB1rb

maxl四、凸轮机构的设计任务3）凸轮机构曲线轮廓的设计4）绘制凸轮机构工作图1）从动件运动规律的设计2）凸轮机构基本尺寸的设计移动从动件：基圆半径rb，偏心距e;摆动从动件：基圆半径rb，凸轮转动中心到从动件摆动中心的距离a及摆杆的长度l;滚子从动件：除上述外，还有滚子半径rr。平底从动件：除上述外，平底长度L。四、凸轮机构的设计任务S

h(

)(max)四、凸轮机构的设计任务O1O2a

lO1

erbrb§4―2从动件常用运动规律

一、基本运动规律二、组合运动规律简介三、从动件运动规律设计

升—停—回—停型(RDRD)升—回—停型(RRD)升—停—回型(RDR)升—回型(RR)运动循环的类型S

()S

()S

()S

()从动件的运动规律的数学方程式为位移速度加速度跃动度类速度类加速度类跃动度一、基本运动规律a=

2(2c2+6c3

+12c4

2

+……+n(n-1)cn

n-2)j=

3(6c3+24c4

+……+n(n-1)(n-2)cn

n-3)，式中，为凸轮的转角（rad）；c0，c1，c2，…，为n+1个待定系数。1、n=1的运动规律=0,s=0;

=

,s=h.s=c0+c1

v=c1

a=0（一）多项式运动规律s=c0+c1

+c2

2

+c3

3

+……+cn

nv=

(c1+2c2

+3c3

2

+……+ncn

n-1)等速运动规律

0aa=02、n=2的运动规律

0sh

0vv

0j

0vvmax

0shamax

0a-amax等加速等减速运动规律

svaj

0000（二）余弦加速度规律

柔性冲击（三）正弦加速度规律v

0

aj00

s

0h 运动规律组合应遵循的原则：

1、对于中、低速运动的凸轮机构，要求从动件的位移曲线在衔接处相切，以保证速度曲线的连续。

2、对于中、高速运动的凸轮机构，则还要求从动件的速度曲线在衔接处相切，以保证加速度曲线的连续。二、组合运动规律简介

a

O

ABCDEFO梯形加速度运动规律a

改进型等速运动规律

0

0aa=0v

0sh从动件常用基本运动规律特性等速

1.0¥刚性低速轻载等加速等减速

2.0

4.00柔性中速轻载余弦加速度

1.57

4.93柔性中速中载正弦加速度

2.00

6.28

无高速轻载运动规律

vmax(hw/F)

amax冲击特性适用范围(hw2/F2)

三、从动件运动规律设计：1、从动件的最大速度vmax要尽量小；2、从动件的最大加速度amax要尽量小；3、从动件的最大跃动度jmax要尽量小。§4.3

盘状凸轮轮廓曲线的设计

一、图解法设计盘形凸轮机构二、解析法设计盘形凸轮机构一、盘形凸轮机构的设计

——图解法

（1）尖顶移动从动件盘形凸轮机构（2）滚子移动从动件盘形凸轮机构（3）尖顶摆动从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线设计的基本原理（反转法）

2S

1123s1s2hOrb-

1

1s122's23'3h1'

1s1偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）

2S

1123s1s2hOrb-

3'321

1s2s1h

11’2’es1s2偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）

2S

1123s1s2h-

11

11's1Orb

es22h3Fv

s1

1已知：S=S（

），rb，e，

偏置滚子从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）

2S

1123s1s2h-

11

11's1Orb

es22h3已知：S=S（

），rb，e，，rr（1）尖顶从动件盘形凸轮机构的设计x

2S

SOB1eSS0rby-

BC0CB0

尖顶移动从动件凸轮轮廓的求法§4.4盘形凸轮机构基本尺寸的确定

一、移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸二、摆动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸

一、移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸的设计，即移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸ttOPnnAeSS0v2Crrb

1123P13P23压力角

ttOPnAeC

1n

(P13)P23瞬心1、偏距e的大小和偏置方位的选择原则应有利于减小从动件工作行程时的最大压力角。为此应使从动件在工作行程中，点C和点P位于凸轮回转中心O的同侧，此时凸轮上C点的线速度指向与从动件工作行程的线速度指向相同。偏距不宜取得太大，一般可近似取为：2、凸轮基圆半径的确定加大基圆半径，可减小压力角，有利于传力1）机构受力不大，要求机构紧凑2）机构受力较大，对其尺寸又没有严格的限制根据实际轮廓的最小向径rm确定基圆半径rb，校核压力角根据结构和强度确定基圆半径rsrhrm二、摆动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸整理得，

1

与

2同向凸轮的转向1

与从动件的转向

2相反nO1PKO2rb

1

2Bn

0+v2Lanv2O1PKO2r