荆职院机械设计基础课件03常用机构3.3凸轮机构及其设计

3.3凸轮机构及其设计

①盘形凸轮机构——平面凸轮机构②移动凸轮机构——平面凸轮机构③圆柱凸轮机构——空间凸轮机构一、应用：二、组成：凸轮——一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触凸轮机构一般由凸轮、从动件和机架三个构件组成。通常凸轮为原动件，作连续等速转动,从动件按预定规律作往复移动或摆动。三、分类：1、按凸轮的形状：当从动件的位移、速度、加速度必须严格按照预定规律变化时，常用凸轮机构。3.3.1凸轮机构的应用和分类常见凸轮动画尖顶移动尖顶摆动五、材料2、按从动件的型式：①尖底从动件：用于低速；②滚子从动件：应用最普遍；③平底从动件：用于高速。3、按锁合的方式：力锁合（重力、弹簧力）、几何锁合四、特点优点：1、结构简单、紧凑；2、设计较方便。3、易磨损缺点：1、承载能力低，主要用于控制机构；2、凸轮轮廓加工困难。1、要求材料表面硬度高、耐磨、有足够的表面接触强度2、常用材料热处理如表3.2滚子从动件移动滚子从动件摆动平底移动平底摆动2、偏距e：偏距圆一、几个概念尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构1、基圆：凸轮轮廓上最小矢径为半径的圆3.3.2常用从动件的运动规律推程运动角：φ=BOB′=∠AOB1运休止角：φS=∠BOC=∠B1OC1回程运动角：φ′=∠C1OD近休止角：φS′=∠AOD从动件位移线图：从动件速度线图，加速度线图二、分析从动件的运动行程：h(最大位移)上升——停——降——停三、常用从动件运动规律刚性冲击：由于加速度发生无穷大突度而引起的冲击称为刚性冲击。1、匀速运动规律（推程段）2、等加速等减速运动规律柔性冲击：加速度发生有限值的突变

（适用于中速场合）

3、加速度按余弦运动规律变化运动特征：若为零，无冲击，若不为零，有冲击

4、加速度按正弦运动规律变化（了解）

运动特征：没有冲击

5、组合运动规律为了获得更好的运动特征，可以把上述几种运动规律组合起来应用，组合时，两条曲线在拼接处必须保持连续。设计方法：作图法，解析法已知转向。作图法设计凸轮轮廓一、直动从动件盘形凸轮机构反转法

3.3.3凸轮轮廓的设计1、尖底直动从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓设计：已知转向（3）在理论轮廓上画出一系列滚子，画出滚子的内包络线——实际轮廓曲线。设计滚子从动件凸轮机构时，凸轮的基圆半径是指理论轮廓曲线的基圆半径。2、滚子从动件（1）去掉滚子，以滚子中心为尖底。（2）按照上述方法作出轮廓曲线——理论轮廓曲线摆动从动件：[α]=40°~50°直动从动件：[α]=30°~38°一、凸轮机构的压力角和自锁压力角：接触点法线与从动件上作用点速度方向所夹的锐角。从提高效率来看，压力角越小越好。自锁：当F2>F1时，无论F多大，从动件不能运动。极限压力角→l2，l1，f，润滑3.3.4凸轮机构设计中的几个问题压力角α与基圆半径成反比，当压力角α愈小时，基圆半径r0就愈大，凸轮尺寸随着增大。二、按许用压力角确定凸轮回转中心位置和基圆半径1、一般凸轮机构中最大压力角可能出现在下列位置：从动件的起点位置；从动件具有最大速度的位置；凸轮轮廓线向径变化最大的位置。若超过许用压力角值，通常采用的方法是增大凸轮基圆半径以使αmax减小。2、基圆半径的确定：据压力角αmax≤[α]求出凸轮许用的最小基圆