凸轮机构

第三章凸轮机构§3-1凸轮机构的组成和类型一、凸轮机构的组成1、凸轮：具有曲线轮廓或沟槽的构件，当它运动时，通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触，使从动件取得预期的运动。

2、凸轮机构的组成：由凸轮、从动件、机架这三个大体构件所组成的一种高副机构。

二、凸轮机构的类型1.依照凸轮的形状分：空间凸轮机构：盘形凸轮：凸轮呈盘状，而且具有转变的向径。

它是凸轮最大体的形式，应用最广。

移动（楔形）凸轮：凸轮呈板状，它相关于机架作直线移动。

盘形凸轮转轴位于无穷远处。

空间凸轮机构：圆柱凸轮：凸轮的轮廓曲线做在圆柱体上。

2.依照从动件的形状分：（1）尖端从动件从动件尖端能与任意形状凸轮接触，使从动件实现任意运动规律。

结构简单，但尖端易磨损，适于低速、传力不大场合。

（2）曲面从动件：从动件端部做成曲面，不易磨损，利用普遍。

（3）滚子从动件：滑动摩擦变成转动摩擦，传递较大动力。

（4）平底从动件优势：平底与凸轮之间易形成油膜，润滑状态稳固。

不计摩擦时，凸轮给从动件的力始终垂直于从动件的平底，受力平稳，传动效率高，经常使用于高速。

缺点：凸轮轮廓必需全数是外凸的。

3.依照从动件的运动形式分：4.依照凸轮与从动件维持高副接触的方式分：（1）力封锁型凸轮机构：利用重力、弹簧力或其它外力使从动件与凸轮轮廓始终维持接触。

封锁方式简单，对从动件运动规律没有限制。

5、其它反凸轮机构：摆杆为主动件，凸轮为从动件。

应用实例：自动铣槽机应用反凸轮实现料斗翻转§3-2凸轮机构的特点和功能一.凸轮机构的特点一、优势：(1)结构简单、紧凑，具有很少的活动构件，占据空间小。

(2)最大优势是关于任意要求的从动件运动规律都能够毫无困难地设计出凸轮廓线来实现。

2、缺点：由于是高副接触，易磨损，因此多用于传力不大的场合。

二.功能1、实现无特定运动规律要求的工作行程应用实例：车床床头箱中利用凸轮机构实现变速操纵2、实现有特定运动规律要求的工作行程应用实例：自动机床中利用凸轮机构实现进刀、退刀3、实现对运动和动力特性有特殊要求的工作行程应用实例：船用柴油机中利用凸轮机构操纵阀门的启闭4、实现复杂的运动轨迹应用实例：印刷机中利用凸轮机构适当组合实现吸纸吸头的复杂运动轨迹§3-3从动件运动规律设计一.基础知识1、从动件运动规律：从动件的位移、速度、加速度及加速度转变率随时刻或凸轮转角转变的规律。

2）运动线图（推程）：表3-1
s
h
3）运动特点：产生刚性冲击
ψ
∵ 从动件在运动开始和终止的瞬
Φ
t
时，因速度有突变，则加速度 v
a在理论上出现瞬时的无穷大，
hω/Φ
ψ
导致从动件突然产生非常大的 a
t
惯性力，因而使凸轮机构受到
ψ
极大的冲击，这种冲击称为刚
t
性冲击。
4）适用场合：低速运动或不宜单独使用。
B'
h
A Φ Φs′ D
O
r0
Φ′ Φs
ω
BC
s BC
A
D Aψ
Φ Φs Φ′ Φs′ t
2
π 图3-5b
1、等速运动规律 v=常数。
1）运动方程：表3-1
s=hψ/Φ 推程 v=hω/Φ
a=0 s=h-h(ψ-Φ-Φs ) /Φ′ 回程 v= -hω/ Φ′ a=0
注意：回程时，从动件的位移仍由其最低位置算起，所以 s是逐渐减小的。
回程运动角Φ′： 从动件回程时所对应的凸轮转角。
4、近休： 凸轮继续回转时，从动件与凸轮在
基圆DA段圆弧接触，这时从动件在最 近位置静止不动，这一阶段称为近休。
近休止角Φs ′ ： 从动件近休时所对应的凸轮转角。
有的凸轮Φs ′=0 °（无近休）。
▲ 行程h：从动件在推程或回程中所移 动的距离。
最大摆幅ψmax：从动件在推程或回程 中所摆动的角度。 （对摆动推杆而言）
a
ψ
此冲击称为柔性冲击。 4）适用场合：中速运动。
4hω2/Φ 2
m
e
O
ψ
3、余弦加速度（简谐）运动规律 推杆在运动过程中加速度呈余弦曲线规律变化。

三、凸轮机构传力特性
采用平底从动件
压力角为零
任务1 认识凸轮机构
练习题
1.选择题：
⑴ 凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是（ ）
A.移动副 B.转动副
C.高副
⑵（ ）决定从动件预定的运动规律。
A.凸轮转速 B.凸轮轮廓曲线 C.凸轮形状
⑶凸轮机构中，主动件通常作（
）
Ａ．等速转动或移动
Ｂ．变速转动
Ｃ．变速移动
1)基圆rb 2)推程、推程角δ0 3)远停程、远休止角δ01 4)回程：当凸轮继续转过δ0’角时，
从动件由最高位置C回到最 低位置D的运动过程,相应 的凸轮转角δ0’ 称为回程 角
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三、从动件常用运动规律
3.2 凸轮机构的工作过程分析 1)基圆rb 2)推程、推程角δ0 3)远停程、远休止角δ01 4)回程、回程角δ0’ 5)近休：当凸轮继续转过δ02’ 角时，从动件处于最低位置静 止不动的过程 ，相应的凸轮转 角δ02称为近休止角
相应的凸轮转角δ0称为推程角
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三、从动件常用运动规律
3.2 凸轮机构的工作过程分析 1)基圆rb 2)推程、推程角δ0
3)远休：当凸轮继续转过δ01角 时，从动 件处于最高 位置静止不动的过程
相应的凸轮转角δ01称为远休止角
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三、从动件常用运动规律
3.2 凸轮机构的工作过程分析
平底从动件
二、凸轮机构分类
3.按从动件的运动方式分类
对心直动从动件 偏置直动从动件 直动从动件
摆动从动件
二、凸轮机构分类
4.按凸轮与从动件保持接触的方式（锁合方式）分类
力锁合
凹槽凸轮机构
等径凸轮机构

图3-9 等加速、等减速 运动规律线图
3.2.2.3 简谐运动规律(余弦加速度运动规律)
图3-10 简谐运动线图 当一质点在圆周上作匀速运动时，该点在这个圆的直径上
的投影所构成的运动，称为简谐运动。从动件的位移按简 谐运动变化的运动规律，称为简谐运动规律。 如图3-10所 示，设从动件升程h为直径，其从动件的位移方程为 h (3-4) s (1 cos ) 2 由图3-10可知，当θ=π时，φ=φ0，故θ=πφ/φ0代入上式可导 出从动件推程时简谐运动方程为
单，是凸轮最基本的形式。盘形凸轮分为两种：利用外轮 廓推动从动件运动的称为盘形外轮廓凸轮，如图3-1、图3-2 所示；利用曲线沟槽推动从动件运动的称为盘形槽凸轮， 如图3-4所示。 盘形凸轮作等速回转时，从动件在垂直于凸轮轴线的平面 内运动(往复移动或摆动)，因此，盘形凸轮机构属于平面凸 轮机构。由于从动件的行程或摆动太大会引起凸轮径向尺 寸变化过大，不利于机构正常工作。因此，盘形凸轮机构 一般用于从动件行程或摆动较小的场合。
凸轮轮廓，便可得到从动件所需的运动规律。 缺点：凸轮与从动件属高副接触，压强大，易磨损。适用 于传力不大的控制机构和调节机构中。
3.1.2 凸轮机构的类型
3.1.2.1 按凸轮的形状分类
按凸轮的形状可分为盘形凸轮、移动凸轮和柱体凸轮3类。
(1) 盘形凸轮。是一个具有变化半径的圆盘形构件，结构简
图3-10 简谐运动线图
3.余弦加速度运动规律
5 特点: 4 加速度变化连续平缓. 3 始、末点有软性冲击. 2 6
S
7
8 H
d0
1 0
1 V
2
3
4
5
6
7