凸轮例题 ppt课件

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图 4-2
由于前两类凸轮运动平面 与从动件运动平面平行，故称 平面凸轮，后一种我们就称为 空间凸轮。
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2．按从动 件的形状分 类
根据从 动件与凸轮 接触处结构 形式的不同， 从动件可分 为三类：
图 4－4
（1）尖顶从动件； （2）滚子推杆从动件； （3）平底推杆从动件。
图 4－6
图示凸轮的轮廓由AB、BC、CD及DA四 段曲线所组成，而且BA和CD两段为圆弧，A点 为基圆与凸轮轮廓的切点。
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如图中所示，当推
杆与凸轮轮廓在A点
接触时，推杆尖端
处于最低位置（或
者说：推杆尖端处
于与凸轮轴心O最
近的位置）。当凸
轮以等角速度 沿
图 4－6
顺时针方向转动时，
maxvmaxamaxvmaxamaxvmaxa表表31从动件运动规律特性比较?0??h?202??h运动规律冲冲击推荐应用范围等速运动100刚性低速轻载等加速等减速运动200400柔性中速轻载余弦加速度157493柔性中速中载正弦加速度200628高速轻载五次多项式188577高速中载变形梯形加速度200489高速轻载33凸轮轮廓廓线曲线设计在合理地选择了从动件运动规律以后结合一些具体条件就可以进行凸轮轮廓的设计
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图 4-2
然后重复上 述运动循环。这 样一个复杂的运 动规律是由一个 作等速回转运动 的圆柱凸轮通过 摆动从动件来控 制实现的。其运 动规律完全取决 于凸轮凹槽曲线 形状。
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图 4-2
由上述例子可以看出，从动件的运动规 律是由凸轮轮廓曲线决定的，只要凸轮轮廓 设计得当，就可以使从动件实现任意给定的 运动规律。

凸
尺 度 设 计
轮 机 构 运 动
学
计算从动件位移参数 确定凸轮各个转角
从动件运动规律设计 凸轮机构基本尺寸设计
凸轮轮廓曲线设计
凸轮机构的动力 学分析与设计
刀具中心轨 迹坐标计算
凸轮机构 结构设计
第四节 凸轮机构运动学参数和基本
尺寸的设计
Flat-face follower
h rb 等速运动
一、工作循环图与凸轮工作转角的确定 机构刚好发生自锁时的压力角为临界压力角 c
h
30
2
60
3
30
4
a
h 2 2
60
180
2
120
3
v a
s h
,t
速度曲线和加速度曲线连续，无刚性冲击和柔性冲击。 3-4-5次运动规律适用于高速中载场合。
(二) 组合运动规律
为了克服单一运动规律的某 些缺陷，获得更好的运动和动力 特性，可以把几种运动规律拼接 起来，构成组合运动规律(Law of combined motion)。
电阻体夹紧
送帽
压帽
电阻自动压帽机工作循环图
序号 1 2 3
凸轮名称
电阻体 上料凸轮
电阻体 夹紧凸轮
送、压帽 凸轮
凸轮轮廓图
从动件位移曲线图
90º 150º 送电阻体 等待夹紧
0º
回程
240º
45º 120º 0º
夹紧
等待压帽
回程
285º
60º 0º
342º
135º 252º
送帽
压帽
回程
0º
90º 180º 270º 360º
对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计

适用场合：中速、低速、轻载。
运动规律的组合原则
➢ 按凸轮机构的工作要求选择一种基本运动规律作为主体运动 规律，然后用其它运动规律与之组合，通过优化对比，寻求最 佳的组合型式。 ➢ 行程的起点和终点处有较好的边界条件。
➢ 根据不同的使用要求，运动规律的连接点处应满足位移、速 度、加速度甚至是更高一阶导数的连续条件，以减少或避免冲 击。
t
s
h
' S
360
t s
h
s'
四、凸轮与从动件的材料及结构
1、材料
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、中载时可以选用优 质碳素结构钢、合金钢作为凸轮的材料,并经表面淬火或滲 碳淬火，使硬度达到。高速、重载凸轮可以用优质合金钢 材料，并经表面淬火或滲氮处理。
从动件：材料与凸轮相同，但从动件磨损更严重更早。 所以一般从动件硬度比凸轮要高一些。
2、结构
(1)凸轮轴 当凸轮尺寸小且接近轴径时，则凸轮与轴做成一 体，称为凸轮轴，如图所示。
(2)整体式凸轮 当凸轮尺寸较小又无特殊要求或不需经常装拆 时，一般采用整体式凸轮，如图所示。
(3)可调式凸轮（组合式）
按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类
力封闭式 型封闭式
三、凸轮传动的工作过程
★基圆：以凸轮最小半径r0所 作的圆，r0称为凸轮的基圆半
径。
★推程、推程运动角： t
★远休、远休止角： s
★回程、回程运动角： h ★近休、近休止角： s '
★行程：h
★位移：s=r-r0 ★推杆的运动规律：是指推杆 在运动过程中，其位移、速度 和加速度随时间变化（凸轮转 角δ变化）的规律。

4、运动角
• 推程角θ1：在推程内凸轮所转过的角度 • 远停角θ2 ：从动件在最高位置不动时凸轮
所转过的角度 • 回程角θ3 ：在回程内凸轮所转过的角度 • 近停角θ4 ：从动件在最低位置不动时凸轮
所转过的角度
推程——由A到C，推程角为180°； 回程——由C到A，回程角为180°； 远停角、近停角为0°。
思考：升程为多少？
6、两点间的位移S
凸轮转过某一角度，从动件相应移动的距 离。
S=r2-r1 r1、r2——凸轮理论轮廓上的任意两点的向径
已知圆盘凸轮的半径为25mm， e=10mm。当凸轮由图示位置 转过90°后，求从动件的位移s。
。
上图所示的凸轮机构，已知 r=10mm，R=20mm，rt=5mm。求：
压力角范围：
移动式： α≦30°（推程） α≦80°（回程）
摆动式： α≦45°（推程） α≦80°（回程）
3、工作过程
• 推程(升程)：从动件由 最低位置升到最高位 置的过程
• 回程：从动件由最高 位置降到最低位置的 过程
凸轮顺时针转动，从动件 的运动过程：
停止——上升——停止—— 下降
思考：凸轮逆时针转动，从动件的运动过程。
r0过大，α小，受力情况好；但机构尺寸大。
r0过小，机构紧凑；但α增大，机构受力变坏。 注意：在保证压力角不超过许用值时，才考虑 减小r0
2、压力角
凸轮对从动件的作用力（其方向为理论轮 廓线上某点的法线方向）与从动件运动方 向之间所夹锐角。
思考：指出压力角为零 的点。
压力角对工作的影响：
α越大，有效分力越小，而有害分力越大， 当增大到某一数值时，机构会产生自锁。
5、行程H
从动件由最低位置升到最高位置时所移动 的距离。

2021/2/11 第五章 凸轮机构
4 §6—1 凸轮机构概述
§9-1 凸轮机构的应用及分类
一、凸轮机构的应用
盘形凸轮机构 在印刷机中的应用
2021/2/11
等经凸轮机构 在机械加工中的应用
5
利用分度凸轮 机构实现转位
2021/2/11
圆柱凸轮机构在机 械加工中的应用
6
二、凸轮机构的分类
凸轮机构分类
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
1、按两活动构件之间 平面凸轮机构 相对运动特性分类 （凸轮形状） 空间凸轮机构
2、按从动件（推杆） 形状分类
尖顶推杆 滚子推杆 平底推杆
盘形凸轮
移动凸轮 圆柱凸轮
3、按凸轮高副保持 接触方式分类
力封闭（推杆重力、弹簧力等）
几何封闭（利用凸轮或者推杆 的特殊几何结构）
2021/2/11
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1、按两活动构件之间的相对运动特性分类
一、凸轮机构的基本组成
图示为内燃机中控制气阀开闭的凸轮机构。它利用连续转 动的凸轮的轮廓，迫使气阀的气门杆往复移动，从而按预定的 时间打开或关闭气阀，完成配气要求。利用弹簧的作用力使气 门杆组件紧贴凸轮的轮廓曲面。
2021/2/11 第五章 凸轮机构
1 §6—1 凸轮机构概述
一、凸轮机构的基本组成
2轮机构概述
一、凸轮机构的基本组成
凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。 在凸轮机构中，凸轮通常作主动件并作等速回转或移动，借助 其曲线轮廓（或凹槽）使从动件作相应的运动（摆动或移动）。 只要改变凸轮轮廓的外形，就能使从动件实现不同要求的运动 规律。凸轮机构结构简单、紧凑。但凸轮机构中包含有高副， 因此不宜传递较大的动力，此外，凸轮的曲线轮廓加工制造比 较复杂。所以凸轮机构一般适用于实现特殊要求的运动规律而 传力不太大的场合。

得到任意预定的运动规律。
缺点
1）凸轮为高副接触（点或 线）压力较大，点、线接触 易磨损； 2）凸轮轮廓加工困难，费 用较高； 3）行程不大
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应用范围
机器的操纵控制机构、自动 机械、仪器、汽车发动机中 控制气门启闭的配合机构。 木质玩具、内燃机、纺织机、 印刷机
ห้องสมุดไป่ตู้
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THANKS
移动凸轮
4
曲面凸轮
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5
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圆柱凸轮
6
动杆的端部形状分类
尖顶：构造简单，易磨损——作用力不大，速度低——如仪表机构中 滚子：磨损小——传递较大的动力——应用广 平顶：凸轮与评定接触面间易形成油膜，润滑较好——用于高速传动
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优点与缺点
优点
结构简单、紧凑、设计方便， 因此在机床、纺织机械、轻工 机械、印刷机械、机电一体化 装配中大量应用。只要做出适 当的凸轮轮廓，就能使从动杆
往复运动
凸轮机构
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1
凸轮机构
构成：凸轮、从动件和机架组成
与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预 定的运动规律的构件，一般做往复直线 运动或摆动，称为从动件。
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2
凸轮机构
原理：由凸轮的回转运动或往复运动
推动从动件作规定往复移动或摆动的机 构。
尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意 运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。
为了使从动件与凸轮始终保持接触，可采用弹簧或施加重力。 具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的 一种。
一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。多数

精品
36
滚子从动件凸轮轮廓曲线的设计步骤：
（1）画出滚子中心的轨
迹（称为理论轮廓曲线）
（2）以理论轮廓上的点为
圆心，滚子半径rT为半径作 一系列的滚子圆，再画滚子
圆的内包络线，则为从动件
β′
凸轮的实际轮廓曲线。
理论轮廓曲线
注意：
n
rT r0
B C
n
实际轮廓曲线
β
（1）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；
44
（2）压力角的校核
凸轮对从动件的作用力F的方向与从动件上力作用点的速度方
向之间所夹的锐角a称为压力角。
F1Fcoas
F2Fsina
自锁：当α增大到一定程度后，以
至于导路的摩擦阻力大于有效分力 时，无论凸轮给予从动件多大的力， 从动件都不能运动。
精品
45
4.4.2 压力角的校核
推荐压力角数值 移动从动件[a]=30°
精品
0
0 0
∞
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1.等速运动规律
从动件在起始和终止点速度有突变，使瞬时加 速度趋于无穷大，从而产生无限值惯性力，并 由此对凸轮产生冲击 —— 刚性冲击
因此只适用于低速、轻载的场合。
精品
27
s h
1.等加速-等减速运动规律
h/2
从动件在一个行程h中，前 半行程做等加速运动，后半 行程作等减速运动的运动规 律。
对心移动从动件
偏置移动从动件
精品
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（一）凸轮机构的应用及分类
3）按从动件的运动形式分： 摆动从动件
精品
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（一）凸轮机构的应用及分类
4）按凸轮高副的锁合方式分：力锁合
精品
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