第六章凸轮机构

试求： 1.标出基圆半径r0？ 2.标出图示位置从动件位移s 和机构
的压力角α ？ 3.求出r0 、s 和α之间的关系式？
本题目主要考察对基圆、压力角及位移等 基本概念的理解和压力角的计算方法。 解
（1）图示位置的r0 、s 和α如图。
（2）r0 、s 与α之间的关系式为：
tan
v e
lOP e 1
r02 e2 s s r02 e2
例3 图示为摆动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为偏心圆盘， 且以角速度ω逆时针方向回转。
试在图上标出： 1. 凸轮基圆；
2. 升程运动角和回程运动角；
3. 图示位置时从动件的初始位置角
0和角位移 ；
4. 图示位置从动件的压力角α；
5. 从动件的最大角位移max 。
r0min
( d s)2 e2 tan[ ]
直动滚子从动件盘 形凸轮机构
凸轮基圆半径
r0
m in
s
d2s
d 2
式中
（[ dx )2 ( dy )2 ]3/ 2
d
dx
d
.
d2 y
d 2
d
dy
d
.
d2x
d 2
条件 min
直动平底从动件盘 形凸轮机构
滚子半径的设计
考虑运动失真： rr 0.8min 考虑强度要求： rr (0.1 ~ 0.5)r0
以凸轮转动中心为圆心，以凸轮理论轮廓曲线上的 最小半径为半径所画的圆。半径用r0表示。 从动件从距凸轮转动中心的最近点向最远点的运动过程。 从动件从距凸轮转动中心的最远点向最近点的运动过程。 从动件的最大运动距离。常用 h 表示行程。
基本名词术语
（5）推程角 从动件从距凸轮转动中心的最近点运动到最远点时， 凸轮所转过的角度。用Φ表示。

（3）该机构的最大压力角αmax与最小压力角 αmin；
（4）从动件的推程运动角和回程运动 角；
（5）从动件的最大速度vmax。
解
第二十八页，共36页。
解 （1） rbRO A8 03 050mm
（2） A 1 B 1 (1 1 10 2 5 )2 1 5 1.5 46 0 A 0B 0 (5 0 15 2 )2 1 5 5.7 51
例1 图示偏置直动滚子从动件盘形 凸轮机构中，凸轮以角速度ω 逆时 针方向转动。
试在图上画出： （1）画出理论轮廓曲线、基圆与偏距圆；
（2）标出凸轮图示位置压力角α1和位 移s1以及转过150°时的压力角α2 和位 移 s2 。
解
第十九页，共36页。
思路与技
本题目主要考察对凸轮廓线、基圆、偏距 圆、压力角及位移等基本概念的理解和对反转
0
ω
n
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从动件运动规律的选择与设计原则
从动件的最大速度vmax应尽量小
从动件的最大加速度amin应尽量小，且无突变 从动件的最大跃度jmax应尽量小
第九页，共36页。
凸轮机构的反转法原理
-ω
1
B0
ωO
B1 B 1
2
3
()s()
结论
B 3 B 2 B 2 B3
从动件尖顶相对凸轮的运 动轨迹形成了凸轮的轮廓曲 线。
hA 1B 1A 0B 08.8 4m 5 m
（3） max mi n 45
（4） ==180°
（5）当凸轮从从动件最低位置转过90°时， 从动件与凸轮的相对瞬心P至A点的距 离达到最大
A P O2 A3 02
vma x A P 13 024.4 22 m6m

基圆r0——以凸轮轮廓上的最小半径所画的圆。
升程——从动件从最低位置升到最高位置的过程。
推程角φ1——推动从动件实现推程时的凸轮转角。
远休止角φ2——当凸轮继续回转时，从动件在最高位置停止不动，与此对应的凸轮转角，又称远停角。
回程——从动件从最高位置下降到最低位置的过程。
回程角φ3——回程时所对应的凸轮转角。
学生回答
板书
挂图
板书
挂图
教学环节
教 学 内 容
教学方法
巩固小结：
布置作业：
合考虑作出决定。
1．等速运动规律
从动件上升（或下降）的速度为一常数的运动规律——等速运动规律。
等速运动规律的凸轮，其轮廓工作曲线上各点的半径与凸轮转角成线性关系，因此工作轮廓曲线设计简单，加工时工件与刀具间相对运动容易实现。
等运动规律凸轮的缺点是：当从动件处于推程的开始位置时凸轮开始回转的一瞬间，从动件由静止状态突然以速度υ1上升运动，当从动件上升到最高位置时速度由υ2骤变为零，两者均使加速度达到无穷大而引起刚性冲击，对构件产生很大的破坏力。
2．凸轮机构的类型。
P107 1、2、5、8、9。
板书
挂图
作图
江苏省淮安市技工学校
教案首页
授课日期
班级
课题：
§6-2凸轮机构的工作原理
教学目的：
1.掌握凸轮机构从动件的运动规律；2.了解凸轮轮廓曲线的画法。
教学重点、难点：
掌握凸轮机构从动件的运动规律
授课方法：讲授法。
教学参考及教具（含电教设备）：挂图，模型。
凸轮是具有曲线可曲面轮廓肯且作为高副元素的构件,凸轮轮廓按输出运动学特性和动力学特性的要求设计。
含有凸轮的机构称为凸轮机构。凸轮机构分为平面凸轮机构和空间凸轮机构两大类。所有构件间的相对运动均为平面运动的凸轮机构称为平面凸轮机构。各构件间的相对运动包含空间运动的凸轮机构称为空间凸轮机构。

第6章 凸轮机构及其设计习题6-1．在直动从动件盘形凸轮机构中，已知推程时凸轮的转角0/2ϕπ=，行程50h mm =。

求当凸轮转速110/rad s ω=时，等速、等加速等减速、余弦加速度和正弦加速度四种常用的基本运动规律的最大速度max v 、最大加速度max a 以及所对应的凸轮转角0ϕ。

6-2． 在图6-1所示的从动件位移线图中，AB 段为摆线运动，BC 段为简谐运动。

若要在两段曲线交界处B 点从动件的速度和加速度分别相等，试根据图中所给数据确定2ϕ角大小。

6-3．设计一偏置直动从动件盘形凸轮机构。

凸轮回转方向及从动件初始位置如图6-2所示。

已知偏距e =20mm ，基圆半径r 0=40mm ，滚子半径r T =10mm 。

从动件运动规律如下：ϕ=150︒，ϕs =30︒，ϕ'=120︒，ϕs '=60︒，从动件在推程以简谐运动规律上升，行程h =20mm ；回程以等加速等减速规律返回原处。

要求推程许用压力角[]30α= ，回程许用压力角[]70α'= ，凸轮实际廓线最小许用曲率半径[]3mm ρ'=。

试绘出从动件位移线图并用解析法设计凸轮轮廓曲线。

6-4．已知一偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构的初始位置，如图6-3所示。

试求:（1)当凸轮从图示位置转过150时，滚子与凸轮廓线的接触点1D 及从动件相应的位移。

(2)当滚子中心位于2B 点时，凸轮机构的压力角2α。

图6-2 图6-3 图6-4图6-16-5．如图6-4所示的直动平底从动件盘形凸轮机构，已知凸轮为30r mm =的偏心圆盘，20AO mm =，试求：（1）基圆半径和升程；（2）推程运动角、回程运动角、远休止角和近休止角；（3）凸轮机构的最大压力角和最小压力角；（4）从动件推杆的位移s 、速度v 和加速度a 的方程式；（5）若凸轮以110/rad s ω=匀速回转，当AO 成水平位置时推杆的速度。