凸轮机构-课件

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中职机械基础课件-凸轮机构

凸轮轮廓的加工方法用于低速、轻载场合的凸轮，可以应用反转法原理在未淬火凸轮轮坯上通过作图法绘制轮廓曲线，采用铣床或用手工锉削办法加工而成。必要时可进行淬火处理，但用这种方法则凸轮的变形难以得到修正
1、铣、锉削加工
采用数控线切割机床对淬火凸轮进行加工，这是目前最常用的一种凸轮加工方法。加工时应用解析法，求出凸轮轮廓曲线的极坐标值(ρ，θ)，应用专用编程软件，切割而成。此方法加工出的凸轮精度高，适用于高速、重载的场合
移动凸轮
圆柱凸轮在圆柱面上开有曲线凹槽的构件。(可看作是将移动凸轮卷成圆柱体而形成的。它是一种空间凸轮机构
按从动件型式分类
1、尖顶从动件
与凸轮是点接触，只用于受力小的低速机构；尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触，传动精确
2、滚子从动件
与凸轮形成滚动磨擦，可传递较大载荷，应用极广；但凸轮上凹陷的轮廓未必能很好地与滚子接触，会影响实现预期的运动规律
3、平底从动件
受力较好，效率高，接触面油膜易形成，利于润滑，可用于高速
凸轮机构的应用特点
优点：结构简单紧凑，工作可靠，设计适当的凸轮轮廓曲线，可使从动件获得任意预期的运动规律。缺点：凸轮与从动件（杆或滚子）之间以点或线接触，不便于润滑，易磨损。应用：多用于传力不大的场合，如自动机械、仪表、控制机构和调节机构中。
从动件
机架
凸轮
1 凸轮机构概述
内燃机配气机构
自动车床走刀机构
自动车床走刀机构
靠模车削机构
靠模车削机构
1－凸轮
2－从动件
3－机架凸轮机构——依靠凸轮轮廓直接与从动件接触，迫使从动件作有规律的直线往复运动（直动）或摆动。
2 凸轮机构的分类与特点

凸轮机构完整课件

与回程相应的凸轮转角δ0 ' 。
10、近停程角:
从动件在最近位置停止不动所对应的凸轮转角δs'。
δs' =∠AOD 精品
O
B'
h
A
δs' D δt
δh δs
w
B
C
23
11.从动件位移线图：
以纵坐标代表从动件位移s2 , 横坐标代表凸轮转角δ1 或时间t, 所画出的图形为位移曲线图。
O
B'
h
A
δs' D δ0
凸轮推杆
机架
精品
3
（一）凸轮机构的应用及分类
1.凸轮机构的应用
当圆柱凸轮１匀速转动时, 通过凹槽中的滚子驱使从动件２往复移动。凸轮每回转一周, 从动件即从储料器中推出一个毛坯, 送到加工位置。
精品
4
（一）凸轮机构的应用及分类
1.凸轮机构的应用
精品
5
（一）凸轮机构的应用及分类凸轮机构的优缺点优点: 构件少, 运动链短, 结构简单紧凑, 易于
δ0 ' δs
w
B
C
s2
BC
h
A
δ0 δs
D Aδ1
δ0 ' δs' t
2p
升—停—降—停
从动件位移线图决定于凸轮轮廓曲线的形状。
精品
24
（二）从动件常用的运动规律
1.等速运动规律 2.等加速-等减速运动规律 3.简谐运动规律
精品
25
s
1.等速运动规律
h
从动件在推程（或回程）的运动速度为常数的运动规律。
7、远停程角: 从动件在最远位置停止不动所对应的凸轮转角 δs。

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》课件

凸轮机构的检测与测量技术
常用检测方法
• 摄像测量 • 激光测量 • 经验法
测量技术的应用
• 凸轮运动参数测量 • 凸轮副尺寸测量 • 凸轮轴和轨迹测量
实验室检测和在线监测
探索常见的凸轮机构检测方法，以及在线监测在工业生产中的应用。
凸轮机构的损坏和未来发展
凸轮机构的损坏模式分析凸轮机构在自动化生产中的应用凸轮机构的未来发展趋势
3
热处理和凸轮机构
介绍凸轮机构热处理的重要性以及常用的热处理方法。
凸轮机构的分析和优化
1 凸轮机构的转动力学分析
通过转动力学分析，研究凸轮机构的转动行为和相关参数。
2 凸轮机构的运动优化
了解如何通过设计和优化凸轮机构来提高其性能和工作效率。
3 凸轮机构的失效分析
探讨凸轮机构中可能出现的失效模式和如何进行失效分析。
解析工程师是如何优化凸轮机构以满足特定需求和性能要求的。
凸轮机构的未来发展
展望凸轮机构在自动化生产和科技进步推动下的前景和趋势。
凸轮机构的设计和分析
凸轮机构设计原则
探索凸轮机构设计的基本原则和步骤，以确保其功能和性能的最佳表现。
凸轮运动曲线及特点
研究常见凸轮运动曲线的特点，如简谐曲线、抛物线曲线和椭圆曲线。
凸轮机构的运动学分析
通过运动学分析，了解凸轮机构的运动特性和关键参数。
举例：汽车凸轮轴设计
以汽车领域为例，深入分析和解释凸轮轴在发动机中的设计和优化。
凸轮机构的制造和材料选择
1
凸轮机构的制造方法
介绍凸轮机构常见的制造方法，如车削、磨削和电火花加工。
2
凸轮机构中的材料选择
探讨在设计凸轮机构时，如何选择适当的材料以满足强度和耐磨性要求。

中职机械基础课件凸轮机构

2023中职机械基础课件凸轮机构ppt•凸轮机构概述•凸轮机构的基本类型•凸轮机构的工作过程及实例分析•凸轮机构的特性与设计目•凸轮机构在机械中的应用及改进方案录01凸轮机构概述凸轮机构是一种广泛应用于各种机械中的一种机构，它由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。

凸轮机构中，凸轮通常是主动件，它按照一定的规律转动，同时使从动件做相应的运动。

1 2 3凸轮机构可以实现复杂的运动规律，并且结构简单、紧凑。

凸轮机构的凸轮与从动件之间的接触面积较小，因此可以承受较大的载荷。

凸轮机构的缺点是接触应力较大，容易造成磨损和疲劳损坏。

03在液压泵中，凸轮机构用于控制阀门的开启和关闭，从而实现液体的吸入和排出。

01凸轮机构广泛应用于各种机械中，如内燃机、液压泵、汽车变速器等。

02在汽车变速器中，凸轮机构用于控制离合器的接合和分离，从而实现动力的传递和切断。

02凸轮机构的基本类型尖顶直动从动件凸轮机构是一种常见的凸轮机构，其特点是从动件在凸轮轴向运动时，其尖顶始终与凸轮保持接触。

这种机构的优点是结构简单，适用于高速传动。

但由于从动件尖顶与凸轮直接接触，容易磨损，因此不适用于重载传动。

滚子直动从动件凸轮机构的特点是从动件上的滚子在凸轮轴向运动时，滚子与凸轮之间通过滚动摩擦传递运动。

这种机构的优点是可以承受较大的载荷，适用于重载传动。

同时，由于滚子与凸轮之间的滚动摩擦，其磨损较小，因此可以延长机构的使用寿命。

滚子摆动从动件凸轮机构的特点是从动件上的滚子在凸轮轴向运动时，滚子与凸轮之间通过滚动摩擦传递运动，同时从动件绕其轴线摆动。

这种机构的优点是可以同时实现轴向运动和摆动，适用于需要同时实现这两种运动的场合。

由于滚子与凸轮之间的滚动摩擦，其磨损较小，因此可以延长机构的使用寿命。

平面凸轮机构是一种常见的凸轮机构，其特点是在一个平面上配置凸轮和从动件。

这种机构的优点是结构简单，易于加工和安装。

但由于其运动轨迹在同一平面上，因此适用于需要实现简单运动的场合。

机械原理凸轮机构精品ppt课件

38
二、从动件运动规律的选择
1.机器的工作过程只要求凸轮转过一角度时，推杆完成一行程h或φ，对运动规律并无严格要求。
则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。如夹紧凸轮。
φ ω
工件
39
2. 机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作要求的运动规律来设计凸轮廓线。如刀架进给凸轮。
设计：凸轮轮廓曲线。
ω
r0
o
44
μs＝（）mm/mm
8’ 9’
7’
11’
5’ 3’
1’
12’
13’ 14’
12 345 67 8 9 11 13 15
μφ＝（）°/mm
取适当的比例尺μl＝μs
-ω ω
15
o
45
设计步骤：
① 按给定从动件的运动规律绘制从动件的位移线图。 ② 确定从动件尖底的初始位置。 ③ 确定导路在反转过程中的一系列位置。 ④ 确定尖底在反转过程中的一系列位置。 ⑤ 绘制凸轮廓线。
偏置尖底直动从动件盘形
凸轮机构
20
9.从动件的运动线图
从动件的运动规律——从动件的位移、速度和加速度与时间或凸轮转角间的关系。
位移方程 s = f(φ)
速度方程
v
ds dt
ds d
d dt
ds d
加速度方程
a
d
2 s
dt 2
dv dt
dv d
d dt
2
d
2 s
d 2
21
M s1 M1
M’ s1
第一节凸轮机构的类型
一、凸轮机构的组成
内燃机的配气凸轮机构
1

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）
Ａ．高副
Ｂ．转动副
Ｃ．移动副
⑸内燃机的配气机构采用了（
）
Ａ．凸轮机构
Ｂ．铰链四杆机构
Ｃ．齿轮机构
⑹凸轮机构中，从动件构造最简单的是（
）
Ａ．平底从动件
Ｂ．滚子从动件
Ｃ．尖顶从动件
单元4 凸轮机构
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任务1 认识凸轮机构
2.填空题： ⑴ 凸轮机构主要由__________、__________和__________三个基本构件组成。 ⑵ 在凸轮机构中，凸轮为__________件，通常做等速__________或 __________。 ⑶ 在凸轮机构中，通过改变凸轮__________使从动件实现设计要求的运动。 ⑷ 在凸轮机构中，按凸轮形式分类，凸轮有__________、__________和 __________三种。 ⑸ 凸轮机构工作时，凸轮轮廓与从动件之间必须始终__________，否则，凸轮机构就不能正常工作。 3.判断题： ⑴ 在凸轮机构中，凸轮作主动件。（） ⑵ 凸轮机构广泛用于机械自动控制。（） ⑶ 移动凸轮相对机架作直线往复移动。（） ⑷ 在一些机器中，要求机构实现某种特殊的或复杂的运动规律，常采用凸轮机构。（） ⑸ 根据实际需要，凸轮机构可以任意拟定从动件的运动规律。（）
单元4 凸轮机构
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任务1 认识凸轮机构
3.凸轮机构的基本类型及特点
凸轮类型
表4-1 凸轮机构的类型及特点图例
特点
盘形凸轮
盘形凸轮是一个绕固定轴线转动并具有变化半径的盘形零件。从动件在垂直于凸轮旋转轴线的平面内运动
移动凸轮
移动凸轮可看做是盘形凸轮的回
转中心趋于无穷远，相对于机架作直线往复移动
滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，磨损较小，故可用来传递较大的动力，应用较广
凸轮与平底的接触面间易形成油膜，润滑较好，常用于调整传动中
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任务1 认识凸轮机构
4.内燃机的配气机构分析
（1）组成:凸轮、气门杆、机架（2）分析:图中内燃机配气机构实际上是一种对心平底移动从动件盘形凸轮机构, 凸轮1连续转动,当径向尺寸变化的凸轮轮廓与气门杆2的平底接触时,气门杆产生上下移动,而以凸轮回转中心为圆心的圆弧段轮廓与气门杆接触时,气门杆将静止不动,从而按预定的规律和时间要求打开或关闭气门,完成配气要求。
圆柱凸轮
单元4 凸轮机构
圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽或在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件，它可看做是将移动凸轮卷成圆柱体演化而成的
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任务1 认识凸轮机构
从动件类型尖顶从动件
图例
滚子从动件
平底从动件
单元4 凸轮机构
特点
构造最简单，但易磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合（如用于仪表等机构中）
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单元4 凸轮机构
任务2 从动件常用运动规律
知识目标： 1.了解凸轮机构的工作过程及有关参数 2.了解从动件常用的运动规律
技能目标：学会分析从动件运动规律
单元4 凸轮机构
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任务2 从动件常用运动规律
1.凸轮的工作过程及有关参数
凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作等速回转运动，从动件作往复移动。表4-3为对心外轮廓盘形凸轮机构。凸轮回转时，从动件作升-停-降-停的运动循环。
停
单元4 凸轮机构
因凸轮BC段轮廓为圆弧，故凸轮转过角度δs，从动件静止不动，且从动件停在最高位置，这一过程称为远停程。
凸轮转角δs称为远停程角
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从动件运动情况
降
任务2 从动件常用运动规律
图例
描述
凸轮继续转过δ0´，从动件由最高位置C´点回到最低位置D´点，这一过程称为回程。
凸轮转角δ0´称为回程运动角。
表4-3 凸轮从动件升-停-降-停运动循环
从动件运动情况
升
图例
描述
以凸轮轮廓上最小半径所作的圆称为凸轮的基圆，rb以表示。图中从动件位于最低位置，它的尖端与凸轮轮廓上点A（基圆与曲线AB的连接点）接触。当凸轮以等角速度ω逆时针转过δ0 时，从动件在凸轮轮廓曲线的推动下，将由A点位置被推到B´点位置。从动件由最低位置被推到最高位置，从动杆运动的这一过程称为推程。凸轮转角δ0称为推程运动角。
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单元4 凸轮机构
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
⑷凸轮与轮机构 2 从动件常用的运动规律 3 设计凸轮轮廓
4 凸轮机构
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任务1 认识凸轮机构
知识目标： 1.熟悉凸轮机构的组成 2.掌握凸轮机构的类型及特点
技能目标：合理选择凸轮机构的种类
单元4 凸轮机构
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任务1 认识凸轮机构
1.凸轮的组成
凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成的高副机构，凸轮是一个具有曲线轮廓或槽的构件，主动件凸轮通常作等速转动或移动，凸轮机构是通过高副接触使从动件得到所预期的运动规律。
停
单元4 凸轮机构
凸轮转过δs´时，从动件与凸轮轮廓线上最小向径的圆弧DA接触，从动件将处于最低位置且静止不动，这一过程称为近停程。
凸轮转角δs´称为近停程角。
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任务2 从动件常用运动规律
2.从动件常用的运动规律
曲线类型
表4-4 等速运动规律位移s、速度v、加速度α线图
图例
描述
位移曲线
位移方程为 s=vt ，等速运动时位移曲线为一倾斜直线
速度曲线加速度曲线
单元4 凸轮机构
从动件运动过程中，速度v为恒值
从动件在推程的起始与终止速度有突变，使O、A位置加速度达到无穷大，产生刚性冲击
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任务2 从动件常用运动规律
表4-5 等加速等减速运动规律位移s、速度v、加速度α线图
单元4 凸轮机构
图4-2 凸轮机构示意图 1-凸轮 2-从动件 3-机架
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任务1 认识凸轮机构
2.凸轮机构的应用特点
（1）优点结构简单紧凑、工作可靠、设计适当的凸轮轮廓曲线，可使从动件获得任意预期的运动规律；（2）缺点凸轮与从动件（杆或滚子）之间以点或线接触，不便于润滑，易磨损，只选用于传力不大的场合，如自动机构、仪表、控制机构和调节机构中。