凸轮机构设计

1、凸轮机构的设计,移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的图解设计,设计一般精度凸轮时常被采用图解法。而设计高精度凸轮，则必须用解析法，但计算复杂。本节主要讨论图解法。,设计方法：,1.图解法 2.解析法,基本原理：,反转法原理,反转法原理 ：,移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的图解设计,设想给凸轮机构加上一个绕凸轮轴心并与凸轮角速度等值反向的角速度。根据相对运动原理，机构中各构件间的相对运动并不改变，但凸轮已视为静止，而从动件则被看成随同导路以角速度绕点转动，同时沿导路按预定运动规律作往复移动。从动件尖顶的运动轨迹即为凸轮的轮廓。这就是图解法绘制凸轮轮廓曲线的原理，称为“反转法”。,反转法原理 ：,反转法设计凸

2、轮轮廓曲线的方法和步骤,对心尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计,基圆半径R b,1.选与位移线图一致的比例作凸轮的基圆 ；,2.将基圆分成与位移线图中相对应的等份；,3.分别自基圆圆周向外量取从动件位移线图中相应的位移量 ；,4.光滑连接各点即为所求的凸轮轮廓。,已知，如图,一、对心尖顶移动从动杆 例: 已知 R0、H、w 的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角:,凸轮转角,从动杆运动规律,0180 等速上升 H 180 210 上停程 210 300 等速下降 H 300 360 下停程,解: 1. 以 mS = 作位移曲线.,S,d,0,3600,1800,2100,3000,H,1 2

3、3 4 5 6 7 8 9 10,2. 以同样的 mS 作凸轮廓线,w,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,对心滚子移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计,实际轮廓曲线,理论轮廓曲线,偏置尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计,已知：如图所示,例. 已知: R0、H、e 、 w 的方向、,凸轮转角,从动杆运动规律,0180 等速上升 H 180 210 上停程 210 300 等速下降 H 300 360 下停程,解: 1. 以 mS = 作位移曲线.,2. 以同样的 mS 作凸轮廓线,w,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,偏置滚子移动从动杆,从动杆运动规律和凸轮相应转角:,从动

4、杆运动规律和凸轮相应转角:,例. 已知: R0、L2、L3 、 w1 的方向、,尖顶摆动从动杆,凸轮转角f,从动杆运动规律,01800 等速上升 ym,w1,L2,ym,R0,L3,1,1800 2100 上停程 2100 3000 等速下降 ym 3000 3600 下停程,解: 1. 以 my = 作位移曲线.,2. 以 mL = 作凸轮廓线,0,1,2,3,4,5,w1,y1,y2,y3,L2,2,3,滚子摆动从动杆,摆动从动杆盘形凸轮的压力角和从动杆的相对位置,n,n,V,a,w1,d,凸轮机构设计中应注意的几个问题,设计凸轮机构，不仅要保证从动件能实现预定的运动规律，还须使设计的机构

5、传力性能良好，结构紧凑，满足强度和安装等要求，为此，设计时应注意处理好下述问题。,1.滚子半径的选择,2.凸轮机构的压力角,3.凸轮基圆半径的确定,4.凸轮机构的材料,1.滚子半径的选择,对于外凸的凸轮廓线 ：,对于内凹的凸轮廓线 ：,经验法确定 Rb,r0,r孔,rT,r毂,35,1) 结构要求,r0 = r毂 + rT + (35) mm,其中, 轮毂半径,2) 验算 amax,H,等速,余弦,dL,等加,正弦,等速运动规律, amax 在起点处; 其余运动规律, amax 在中点附近.,r毂= 1.75 r孔+ (57) mm,2.凸轮机构的压力角,压力角：不计摩擦时，凸轮对从动件的作用

6、力（法向力）与从动件上受力点速度方向所夹的锐角。,该力可分解为两个分力 ：,压力角越小，传力越好。,自锁 ：如果凸轮机构运动到某一位置的压力角大到使有效分力不足以克服摩擦阻力，不论推力多大，都不能使从动件运动。这种现象称为凸轮机构的自锁。机构开始出现自锁时的压力角称为临界压力角 。,许用压力角：凸轮机构在运转中的压力角是变化的，为避免机构发生自锁并具有较高的传动效率，必须对最大压力角加以限制，其许用值应远低于临界压力角，即 ：,2.凸轮机构的压力角,和压力角的校核：,3.凸轮基圆半径的确定,基圆半径愈小，压力角愈大；反之，压力角则愈小。因此，在选取基圆半径时应注意：,滚子从动件凸轮机构，在保证和从动件运动不失真的前提下，可将基圆半径取小些，满足对机构结构紧凑的要求。 在结构空间允许条件下，可适当将基圆半径取大些，以利于改善机构的传力性能，减少磨损和减少凸轮廓线的制造误差。,1.诺模图,凸轮机构工作时，往往承受动载荷的作用，同时凸轮表面承受强烈磨损。因此，要求凸轮和滚子的工作表面硬度高，具有良好的耐磨性，心部有良好的韧性。当低速、轻载时，可以选用铸铁作为凸轮的材料。中速、中载时可以选用