凸轮机构教学课件PPT

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凸轮机构ppt课件PPT学习教案

这些凸轮机构中，凸轮与从动件之间的运动不在同一平面内，属于空间凸轮机构。
第4页/共28页
2.按从动件与凸轮接触处机构形式分
尖顶从动件
滚子从动件
平底从动件
第5页/共28页
3.按从动件运动形式分
（1）直动从动件从动件作往复直线移动
（2）摆动从动件从动件作往复摆动
4.按锁合方式分
（1）力锁合
第6页/共28页
低速，（ B 和 C ）不宜用于高速，而（ A ）可在高速
下应用。
A.正弦加速度运动规律
B .余弦加速度运动规律
C .等加速、等减速运动规律 D . 等速运动规律
6.滚子推杆盘形凸轮的基圆半径是从（凸轮回转中心）到（凸轮理论廓线）的最短距离。
第27页/共28页
A.惯性力难以平衡
B.点、线接触，易磨损
C.设计较为复杂
D.不能实现间歇运动
2.与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是A 。 A.可实现各种预期的运动规律 B.便于润滑 C.制造方便，易获得较高的精度 D.从动件的行程较大
3.下述几种运动规律中，既不会产生柔性冲击也不会产
生刚性冲击，可用于高速场合的是B 。
1.按凸轮的形状分（1）盘形凸轮
是凸轮最基本的形式。凸轮形状如盘，具有变化的向径。
（2）移动凸轮
凸轮形状如板，可看成是回转轴心位于无穷远处的盘形凸轮。当移动凸轮相对于机架作直线运动时，可推动从动件在同一运动平面内运动。
第3页/共28页
（3）圆柱凸轮
凸轮形状如圆柱，凸轮的轮廓曲线作在圆柱体上，可看作是将移动凸轮卷成圆柱体形成的。
s2
h
1
1 2π
sin
2π
1

常用机构--凸轮机构PPT课件

2021
34
从动件常用运动规律比较
2021
35
用图解法设计凸轮轮廓曲线
反转法
如图，若给整个机构加一个与凸轮
角速度。大小相等方向相反的公共
角速度
，于是，凸轮静止
不动，而从动件和导路一方面以角
速度绕 D 点转动，另一方面从
动件又以一定的运动规律相对导路
往复运动。由于从动件尖底始终与
凸轮轮廓接触，所以从动件尖底的
等加速等减速运动规律位移曲线画法
2021
28
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
⑶ 余弦加速度运动规律
推程
s
h 2
1
cos
v h sin 2
a
2h 2 2 2 cos
s
h
,t
v vmax1.57h
加速度曲线不连续，存在柔性冲击。余弦加速度运动规律适用于中速中载场合。
2. 平底宽度的确定 ⑴ 作图法确定 l2lmax(57)mm
1 2
rb
1
2
3 34
4
5
5
15
6 6
14
14 13
13 12
12 1110
9
7
8
7
8
11
10
lmax
9
2021
47
从动件滚子半径及平底宽度的确定
y
⑵ 计算法确定
v OP· CB OP v
(dsdt)ddt) dsd
lmax|dsd| max
120º 60º 90º 90º
设计步骤
③① 选确比定例反尺转后l，从作动位件移尖曲顶线在和 11
基各圆等r分b。通道上的位置。 ②④等将分各位尖移顶曲点线连及接反成向一等条分光各滑运曲动线角。，确定反转后对应

机械原理凸轮机构 ppt课件

a dv / dt 2C2

★注意：
为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程h 中的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，且加速度和减速度的绝对值相等。
推杆的等加速等减速运动规律
ppt课件
19
2. 等加速等减速运动规律
★推程运动方程
推程等加速段边界条件：
运动方程式一般表达式：
机架
ppt课件
凸轮推杆
4
二、特点
优点：可以使从动件准确实现各种预期的复杂的运动规律易于实现多个运动的相互协调配合。结构简单、紧凑设计方便缺点：点、线接触，易磨损，不适合高速、重载凸轮机构的适用场合广泛用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置
和装配生产线。
弹簧力封闭
重力封闭
ppt课件
11
形封闭型凸轮机构
凹槽凸轮机构
等宽凸轮机构
ppt课件
12
形封闭型凸轮机构
等径凸轮机构
共轭凸轮机构
ppt课件
13
9-2 推杆的运动规律
一、基本术语凸轮概念
★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：d0
★远休、远休止角：d 01 ★回程、回程运动角：d 0 ★近休、近休止角：d 02
生无穷大惯性力，引起刚性冲击。 ppt课件
推程运动线图
17
1. 一次多项式运动规律——等速运动
★回程运动方程
一次多项式一般表达式：
s v

C0 ds
C1d

/
dt

C1

边界条件
a

第4章凸轮机构课件

s=R-R cosθ
在此图中R=h/2，当凸轮转角φ=Φ时，θ＝π，则θ/π=φ/Φ。将R, θ代入上式并对φ求一阶和二阶导数，可得从动件在推程中作简谐运动时的运动方程为
s
h 2
1
c
os
v
h
2
sin
(4-4)
a
2h
22
2
cos
当从动件按简谐运动规律运动时，如图4-1１所示，其加速度曲线为余弦曲线，故又称为余弦加速度运动规律。由加速度线图可知，这种运动规律在开始和终止两点处加速度有突变，也会产生柔性冲击，只适用于中速场合。只有当加速度曲线保持连续(如图4-1１中的虚线所示)时，才能避免柔性冲击。
可以作出从动件的速度线图(v—φ线图)和从动件的加速度线图
(a—φ线图)，它们统称为从动件的运动线图。
图4-7 尖顶移动从动件凸轮机构
4.2.1
1.
从动件在推程作等速运动时，其位移、速度和加速度的运动线图如图4-8所示。在此阶段，经过时间t0(相应的凸轮转角为
Φ)，从动件完成升程h，所以从动件的速度v0＝h／t0为常数，速
(2) 对从动件的运动规律有特殊要求，而凸轮转速又不高时，应首先从满足工作需要出发来选择从动件的运动规律，其次考虑其动力特性和是否便于加工。例如，对于图4-3所示的自动机床上控制刀架进给的凸轮机构，为了使被加工的零件具有较好的表面质量，同时使机床载荷稳定，一般要求刀具进刀时作等速运动。在设计这一凸轮机构时，对应于进刀过程的从动件的运动规律应选取等速运动规律。但考虑到全推程等速运动规律在运动起始和终止位置时有刚性冲击，动力学特性较差，可在这两处作适当改进，以保证在满足刀具等速进刀的前提下，又具有较好的动力学特性。

凸轮机构完整ppt课件

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
∞
26
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
13
（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
14
（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
15

凸轮机构解说PPT课件

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
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32
4.5.1 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力（法向力）与从动件上受力点速度方向所夹的锐角。
将从动件所受力F分解为两个力：
F2 F cos
F1
F
sin
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33
§ 凸轮机构设计中的几个问题
αmax≤［α］(许用压力角)。凸轮机构的许用压力角［α］可取如下数值:
推程时，移动从动件［α］=30°～40°,
摆动从动件［α］=45°～50°；
回程时，通常取［α］=70°～80°。
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35
4.5.2 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：
凸轮机构的从动件的常用运动规律及凸轮轮廓曲线的设计。
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2
4.1 概述
4.1.1 凸轮机构的应用
1. 组成
凸轮机构由凸轮1、从动件2、机架3三个基本构件组成，是一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常作连续等速转动，从动件则在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规律作往复移动或摆动。
有等速运动规律、等加速-等减速运动规律、余弦加速度运动规律、正弦加速度运动规律等。
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14
1.等速运动规律：
从动件在推程或回程过程中的运动速度为常数的运动规律。
s
v
h 0
h 0
a 0
从动件在推程始末两处，速度
有突变，瞬时加速度理论上为无
穷大，因而产生理论上无穷大的

凸轮机构及其设计PPT课件

间的函数关系。刚性冲击——由于加速度发生突变，其值在理论上达到无穷大，导致从动件
产生非常大的惯性力。柔性冲击——由于加速度发生有限值的突变，导致从动件产生有限值的惯性
力突变而产生有限的冲击。
压力角、许用压力角 ——从动件在高副接触点所受的法向力与从动件该点的速度方向所夹锐角α 。压力角过大时，会使机构的传力性能恶化。工程上规定其临界值为许用压力角[α]。不同的机器的许用压力角要求不同，凸轮机构设计时要求 α ≤ [α]。
2) 摆动从动件的压力角
如下图所示， ω1和ω2同向，P点是瞬心点，过 P作垂直于AB延长线得D。由ΔBDP得
tanα =BD/PD
（2）
由ΔADP得
BD =AD-AB= APcos(ψ0 +ψ)-l
P
PD= APsin(ψ0 +ψ)
n
由瞬心性质有 AP ω2 =OP ω1 = (AP-a) ω1
解得
s＝h[1-φ/Φ’ +sin(2πφ/Φ’)/2π] v＝hω[cos(2πφ/Φ’)-1]/Φ’ a＝-2πhω2 sin(2πφ/Φ’)/Φ’2
特点：无冲击，适于高速凸轮。
s
Φ v a
.
h φ
Φ’
φ
φ
21
改进型运动规律
单一基本运动规律不能满足工程要求时，
分别取一、二、五次项，就得到相应幂次的运动规律。
基本边界条件
凸轮转过推程运动角Φ ——从动件上升h 凸轮转过回程运动角Φ’——从动件下降h
将不同的边界条件代入以上方程组，可.求得待定系数Cபைடு நூலகம் 。
16
1）一次多项式（等速运动）运动规律边界条件
在推程起始点： φ =0， s=0 在推程终止点： φ =δ0 ，s=h 代入得：C0＝0， C1＝h/Φ

凸轮机构ppt课件

容易磨损，为延长使用寿命，传递动力不宜过大。 • (5)凸轮轮廓曲线不易加工。
凸轮机构的类型
按凸轮形式分
• 凸轮机构按凸轮的形状与从动件形式可分为不同类型。
• 1．按凸轮形状分
• （1）盘形凸轮凸轮的基本形式，应用最广。但从动件的行程不能太大，否则凸轮变化过大，对凸轮机构的工作不利，所以一般应用于行程较短的场合。
• （2）移动凸轮（板状凸轮）可视为回转中心趋向于无穷远的盘形凸轮，它相对于机架作直线往复移动。图1中用以车制手柄的靠模就是采用移动凸轮
• 机构。移动凸轮机构在靠模仿形机械中应用较广。上述两种凸轮组成机构时，凸轮与从动件的相对运动是平面运动，因此，上述两种凸轮机构称为平面凸轮机构，其凸轮称为平面凸轮。
• （3）圆柱凸轮在圆柱面上开有曲线凹槽，或在圆柱端面上制出曲线轮廓，可使从动件得到较大的行程。属于空间凸轮机构（图2)。
凸轮机构的类型 (按照凸轮形式分)
图2
图3
凸轮结构
凸轮结构
凸轮结构
滚子结构
滚子结构
滚子结构
凸轮和从动件接触端的材质
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凸轮机构的特点
• 凸轮机构的应用特点有： • (1)便于准确地实现给定的运动规律。 • （2）结构简单紧凑，易于设计； • (3)凸轮机构可以高速起动，动作准确可靠。 • (4)凸轮与从动件为高副接触，不便润滑，

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第3章凸轮机构
§3－1 凸轮机构的应用和类型 §3－2 从动件的常用运动规律 §3－3 凸轮机构的压力角 §3－4 图解法设计凸轮的轮廓
中国地质大学专用
作者：潘存云教授
§3－1 凸轮机构的应用和类型
结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。
作用：将连续回转从动件直线移动或摆动。
优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。
一、推杆的常用运动规律名词术语：
基圆、基圆半径、推程、推程运动角、远休止角、
h
A
D δ rmin
o δt δs
’s
δt
δh
ω1
δs
设计：潘存云
B
回程、回程运动角、
近休止角、行程。一个循环
C
t δh δ δ1
’
s
中国地质大学专用
作者：潘存云教授
运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S2、速度V2、
同理可得回程等加速段的运动方程为：
s2 ＝h-2hδ21/δ2h v2 ＝-4hω1δ1/δ2h a2 ＝-4hω21/δ2h
回程等减速段运动方程为：
s2 ＝2h(δh-δ1)2/δ2h v2 ＝-4hω1(δh-δ1)/δ2h a2 ＝4hω21/δ2h
中国地质大学专用
作者：潘存云教授
二、三角函数运动规律 1.余弦加速度(简谐)运动规律
中国地质大学专用
作者：潘存云教授
推程减速上升段边界条件：
中间点：δ 1=δ t/2，s2=h/2 终止点：δ 1=δ t ，s2=h，v2＝0
求得：C0＝－h， C1＝4h/δt ， C2＝-2h/δ2t
减速段推程运动方程为：
s2 v2
＝＝h-4-2hhω(1δ(tδ–t-δδ11))2//δδ22tt
缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。
应用：内燃机、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。分类：1)按凸轮形状分：盘形、移动、
圆柱凸轮 ( 端面 ) 。 2)按推杆形状分：尖顶、滚子、特点：平底从动件。尖顶——构造简单、易磨损、用于仪表机构；滚子——磨损小，应用广；平底——受力好、润滑好，用于高速传动。
5
3
3
摩擦轮
4 4
录音机卷带机构
皮皮带带轮轮
中国地质大学专用
作者：潘存云教授
2
设计：潘存云
3
中国地质大学专用
1 送料机构
作者：潘存云教授
§3－2 推杆的运动规律
凸轮机构设计的基本任务: 1)根据工作要求选定凸轮机构的形式;
2)推杆运动规律; 3)合理确定结构尺寸;
4)设计轮廓曲线。
s2
’ 而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。 B
a2 ＝-4hω21 /δ2t
重写加速段推程运动方程为：
s2 ＝2hδ2 1 /δ2t v2 ＝4hω1δ1 /δ2t a2 ＝4hω21 /δ2t
中国地质大学专用
s2
设计：潘存云
1 23 4 5 δt
v2 2hω /δ t
h/2
h/2 6δ 1
δ1
a2
4hω 2/δ
2 t
δ1
柔性冲击
作者：潘存云教授
h δ1
δ1
δ1
－∞
作者：潘存云教授
2. 等加等减速（二次多项式）运动规律位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。
推程加速上升段边界条件：
起始点：δ 1=0， s2=0， v2＝0 中间点：δ 1=δ t /2，s2=h/2
求得：C0＝0， C1＝0，C2＝2h/δ2t
加速段推程运动方程为：
s2 ＝2hδ21 /δ2t v2 ＝4hω1δ1 /δ2t a2 ＝4hω21 /δ2t
边界条件：
凸轮转过推程运动角δ t－从动件上升h 凸轮转过回程运动角δ h－从动件下降h
中国地质大学专用
作者：潘存云教授
s2
=
C0+ C1δ
1+ C2δ
21+…+Cnδ
n
1
v2
=
C1ω + 2C2ω 1δ
+…+nCnω 1δ
n-1
1
a2 = 2 C2ω21+ 6C3ω21δ1…+n(n-1)Cnω21δn-21
中国地质大学专用
作者：潘存云教授
3).按推杆运动分：直动(对心、偏置)、摆动
4).按保持接触方式分：力封闭（重力、弹簧等）
几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮)
刀架
o 2
1
内燃机气门机构
中国地质大学专用
机床进给机构
作者：潘存云教授
凹槽凸轮
等
宽
凸
W
轮
等
径
r1
凸
主
轮
r2
r1+r2 =const
1.等速运动（一次多项式）运动规律 s2
在推程起始点：δ 1=0， s2=0
在推程终止点：δ 1=δ t ，s2=h 代推入程得运：动方C0＝程0：， C1＝h/δ t
δt v2
s2 ＝hδ1/δt
v2 a2
＝＝
hω1 0
/δt
同理得回程运动方程：
a2 刚性冲击 +∞
s2＝h(1-δ1/δh ) v2＝-hω1 /δh a ＝0 2 中国地质大学专用
和加速度a2 随时间t 的变化规律。
S2=S2(t)
V2=V2(t)
a2=a2(t)
s2 位移曲线
B’
形式：多项式、三角函数。
h
A
t
D δ’s rmin
o δt δs δh δ’sδ1
δ 设计：t 潘存云
δh
ω1
δs
B
中国地质大学专用
C
作者：潘存云教授
一、多项式运动规律
一般表达式：s2=C0+
C1δ
5 4
6
s2
推程： s2＝h[1-cos(πδ1/δt)]/2
3
2 1
设计：潘存云
1 2 34 5
h δ1 6
v2 ＝πhω1sin(πδ1/δt)/2δt a2 ＝π2hω21 cos(πδ1/δt)/2δ2t
δt
v2 Vmax=1.57hω /2δ 0
δ1
回程：
s2＝h[1＋cos(πδ1/δh)]/2
a2
v2＝-πhω1sin(πδ1/δh)/2δh
δ1
a2＝-π2hω21 cos(πδ1/δh)/2δ2h
1+
C2δ
21+…+Cnδ
n
1
(1)
求一阶导数得速度方程：
v2 =
ds2/dt
= C1ω 1+ 2C2ω 1δ
1+…+nCnω 1δ
n-1
1
求二阶导数得加速度方程：
a2
=dv2/dt
=2
C2ω 21+
6C3ω 21δ
1…+n(n-1)Cnω 21δ
n-2
1
其中：δ 1－凸轮转角，dδ 1/dt=ω 1－凸轮角速度, Ci－待定系数。
回凸轮
作者：潘存云教授
优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得
任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。
缺点：线接触，容易磨损。
中国地质大学专用
作者：潘存云教授
应用实例：
3
线 2 A 设计：潘存云 1
中国地质大学专用
绕线机构键
设计：潘存云