凸轮机构ppt

2


26
§3.3 凸轮轮廓曲线的设计 一、凸轮轮廓曲线设计是根据凸轮参数如 基圆半径、推程和推程运动角、回程及回程 运动角、远、近休止角、偏距等参数，用反 转法设计凸轮轮廓曲线。
27
二、1-对心反转图解法设计凸轮廓线，见下图：
28
29
2-偏心反转 图解法设计凸轮轮廓
主要介绍已知从动件运动规律线图设计凸轮轮廓。 一、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 分别介绍以下两种类型。 1、偏置尖顶直动从动件盘形凸轮 已知从动件位移线图如图3-8 (b)所示，基圆半径 r0，凸轮行程h，推程运动角Φ=1800，休止角 Φs=300，回程角Φ'=900，按图示画出凸轮轮廓线。 作图步骤按反转法如下： 1）将Φ、Φ'各平为4等份，如图(b)中1-1';...8-8'。 并以偏距e和r0画圆，如图（a）所示。基圆与导 路的交点B0（C0）即为从动件的起始点。 2）以OC0为起点，在基圆上平分Φ=180和Φ'=90 分别得C1、C2、C3、和C6、C7、C8各点，并过 C0、C1 . . . 各点向偏距圆作切线，这些切线就是 反转法导路在此点的位置。 3）在各对应的切线上，取C1B1=11' ；C2B2=22' ....得从动件尖顶位置B1、B2、B3... 4）将B0、B1、B2…连接成光滑的曲线就是凸轮 轮廓线（注意：B4、B5是圆弧，B9、B0之间是基 圆） 最后画出图纸进行加工。 30 当e=0时，各切线变成通过O点的射线。
10
一、从动件的运动规律的描述与术语
从动杆位移线图的作图方法及基本名词术语
首先应确认，从动件的运 动规律是由主动件凸轮的轮 廓形状决定的。在图 3-5 中， 回转中心 O 到半径最小点 A 的 K' 圆叫基圆。图 3-5 中凸轮的轮 ϕk 廓规律是，弧 AB 间的半径逐 渐变大，对应的圆心角为 ϕ； 弧 BC 间半径保持不变，对应 K ϕk 的圆心角为 ϕ s ；弧 CD 间半径 逐步变小到基圆半径，对应 的圆心角为 ϕ ' ；弧 DA 间半径 保持基圆半径不变，对应的 圆心角为ϕs'。现凸轮以ω速度 顺时针转动，以 φ=ωt 为横坐 标，从动杆的移动 S为纵坐标， 则从动杆的移动曲线展开图 图3-12：凸轮轮廓与从动件位移线图 如（b）所示。其中： h--升程；ϕ--推程运动角；ϕs--远休止角； ϕ‘--回程运动角；ϕ's--近休止角。这 些角度总和为360˚。从图中可知，当凸轮从A点转过ϕk角到K点时，从动杆升高 到K’点；当凸轮从A点转过ϕ角度，从动杆升高了h到B点。其他各点作图方法 11 一样，然后将各点连成光滑的曲线，就是从杆的位移线图(b).

• （2）摆动推杆。即作往复摆动的推杆,分为：摆 动尖顶推杆、摆动滚子推杆和摆动平底推杆。
• (四)按“凸轮”与推杆保持接触的方法分
• （1）力封闭的“凸轮”机构，即利用推杆的重力 、弹簧力或其他外力使推杆与“凸轮”保持接触的 。
• （2）几何封闭的“凸轮”机构，即利用“凸轮”或 推杆的特殊几何结构使“凸轮”与推杆保持接触。 例如凹槽滚子式“凸轮”机构、等宽“凸轮”机构、等 径“凸轮”机构和共轭“凸轮”(或主回“凸轮”)机构。
当具有凹槽的圆柱 “凸轮”回转时，其 凹槽的侧面通过嵌于 凹槽中的滚子迫使推 杆绕其轴作往摆动， 从而控制刀架的进刀 和退刀运动。至于进 刀和退刀的运动规律 如何，则决定于凹槽 曲线的形状。
精选
“凸轮”机构在对开印刷机中的应 用
共轭“凸轮”机构是一 种形封闭的“凸轮”机构，不 需要复位弹簧来保持从动件与 “凸轮”的始终接触，在理论 上不可能有共振，比力封闭“ 凸轮”的运转速度更高。现在 印刷设备有些机构都采用共轭 “凸轮”机构驱动，如印刷机 下摆式递纸机构、下摆式前规 和递纸吸嘴机构，从而增加纸 张的稳纸时，提高纸张的定位 精度和套印精度，机构运动平 稳。
精选
巧克力输送“凸轮”机
当带有凹槽的圆柱 “凸轮”1连续等速 转动时，通过嵌于
其槽中的滚子驱动 从动件2往复移动， “凸轮”1每转动一 周，从动件2即从喂 料器中推出一块巧
克力并将其送至待
包装位置。
构
自动送料“凸轮” 1-圆柱“凸轮” 2精选直动从动件 3-毛坯
总结
虽然“凸轮”机构的 应用受到一定的限制，但还 是被广泛应用于各种机械中 ，特别是自动机械，自动线 中的机械控制装置中。
轮”直接推动的构件。因为在“凸轮”机构中推杆多是从动件

1、凸轮廓线设计的基本原理
• 解析法、作图法 • 相对运动原理法:(也称反转法) • 此时，凸轮保持不动
• 对整个系统施加 -ω
运动
• 而从动件尖顶复合运动的 轨迹即凸轮的轮廓曲线。
-ω
A A A A A A A A
1 2
3’ 2’ 1’
ω
r0
1
O
2 3
3
2.用作图法设计凸轮廓线
1)对心直动尖顶从动件盘形凸轮
e
对心平底推杆凸轮机构
平底摆杆凸轮机构
从动件与凸轮之间易形成油膜，润滑状况好，受力平稳， 传动效率高，常用于高速场合。但与之相配合的凸轮轮廓 必须全部外凸。
偏心平底推杆凸轮机构
滚子摆杆凸轮机构
e
§9－2 推杆的运动规律
一.推杆常用的运动规律
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。
a
2h 2
02
2 sin 0

R= 2
h
A 0 1 v
2
3 4
5
6
7
8

回程： s＝h[1-δ /δ
0
′)/2π
0
′
+sin(2π δ /δ
0
0
]

v＝hω [cos(2π δ /δ 0’)-1]/δ a＝-2π
hω 2 sin(2π δ /δ
′
FI ma 0
(1).对心直动尖顶从动件盘形凸轮
s
h
对心直动尖顶从动件凸轮机构 中，已知凸轮的基圆半径rmin， 角速度ω和从动件的运动规律， 设计该凸轮轮廓曲线。 设计步骤小结：

10
1
2
3
4
5
6
s
2h 2
2
v
v
4h
2
a
4h 2
2
柔性冲击 适用于低速场合
0
a
0
j
0
/2 /2
/2
19
等加速等减速运动规律
推程
回程 ？
推程
等加速s段 2h 2
2
v
4h
2
a
4h 2
2
等减速段
回程
等加速段
sh
2h '2
(
s )2
等减速段 2h s '2
(
s
' )2
§4-2 从动件的常用运动规律
•从动件 一边随着机架以角速度
-ω 绕 o 点转动，
O
一边在导路中往复移动
r0
反转后尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓
1 2 3
4
5
6
7 29 29
8
一、直 动 从 动 件 盘 形 凸 轮 轮 廓
1. 对心 尖顶 移动 从动件 盘形 凸轮 廓线的设计
已知凸轮的基圆半径rb，凸轮角 速度和从动件的运动规律，设计该
O1
o
最大摆角
从动件摆角 最大摆角
BC
max
S
近休止角
D 2
S
max 推程运动角 远休止角 回程运动角
摆角 O2
14
凸轮机构的运动学设计参数
凸轮 推程角 远停角S 回程角 近停角S
从动件的位移s、速度v、 加速度a、跃度j
凸轮机构的基本尺寸
基圆半径 rb
移动从动件凸轮机构的偏距 e

应用：中速、中载。
h s2 1 cos( 1 ) 2 t h1 v2 sin( 1 ) 2 t t h 2 12 a2 cos( 1 ) 2 2 t t
24
余弦加速度运动规律
从动件回程简谐运动方程
25
从动件运动规律的选择
（1）满足机器的工作要求； （2）使凸轮机构具有良好的动力性能； （3）使凸轮轮廓便于加工，尽量采用圆弧、直线等 易加工曲线。
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3.3 凸轮轮廓设计
根据工作要求合理地选择从动件的运动 规律后，可按照结构允许的空间等具体要求， 初步确定凸轮的基圆半径，然后绘制凸轮的 轮廓。 图解法 解析法
看其中最大值max是否超 过许用压力角[] 。如超过，
应修改，常用的办法是加大
基圆半径。
42
3.4.2 基圆半径的确定
基圆大小影响凸轮机构的尺寸，欲使结构紧 凑，应减小基圆半径；但基圆半径减小会增大压 力角。 先根据凸轮的具体结构条件试选凸轮基圆半 径，对所作的凸轮轮廓校核压力角，若不满足要 求，则增大基圆半径然后再设计校核，直至满足
8’
9’ 11’ 12’
13’ 14’ 9 11 13 15
e
ω A
k12 k11 k10 k9 kk k1314 15
-ω 1
1 3 5 78
15’ 15 14’ 14 13’
设计过程
1、选比例尺μ
l
=μ s作基圆r0，偏置圆e；
12’
k 13 k21 12 k k8 k4 3 k7k6 k5 11 10 9
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直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制—— 反转法原理 1 对心尖顶移动从动件盘形凸轮 2 偏置尖顶移动从动件盘形凸轮 3 对心滚子移动从动件盘形凸轮 4 偏置滚子移动从动件盘形凸轮 5 摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制

2 0
02
a
4h12
/
2 0
推程时等减速段
s
h 2h(0 4h1 (0
)2 /
)
/
2 0
2 0
a
4h12
/
2 0
速度连续，加速度不
连续，称为柔性冲击。
用于中、低速场合。
§3 – 2 从动件的常用运动规律
V0=0,
等加速等减速
s
1 2
at 2
当时间为→ 位移为 →
1 1
: :
2 4
: :
对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构 摆动滚子从动件盘形凸轮机构
§3 – 2 从动件的常用运动规律
凸轮机构的运动循环及基本名词术语
凸轮机构的一个运动循环大 致包括：推程、远休程、回 程、近休程四个部分
§3 – 2 从动件的常用运动规律
基圆：以轮廓的最小向径所作的圆 r0－基圆半径 推程：从动件从离回转中心最近→最远的这一过程。 升程ｈ：推程所移动的距离。
机械设计基础
机械设计基础
绪论
机械零件设计概论
平面机构的自由度和速度分析
连接
平面连杆机构
齿轮传动
凸轮机构
蜗杆传动
齿轮机构
带传动和链传动
轮系
轴间歇运动机构 机构运转速 Nhomakorabea波动的调节
滑动轴承
滚动轴承
联轴器、离合器和制动器
回转件的平衡
弹簧
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 图解法设计凸轮轮廓 §3 – 5 解析法设计凸轮轮廓*
什么是凸轮机构

凸轮机构的类型 (按照凸轮形式分)
图2
图3
8.2.2 凸轮机构的类型
2．按从动件的形式分类 根据从动件的运动形式和端部形状区分，基本类型列于表1。
表1 凸轮机构从动件的基本类型
接触形式 尖顶 滚子 平底
移动
运动形式
摆动
主要特点
结构简单、紧凑，可准确地 实现任意运动规律。但易磨 损，适用于低速、传力小和 动作灵敏的场合，如仪表机 构中
如凸轮做等速运动，转 角δ与时间成正比，所以 推杆的运动规律一般也
表示为推杆运动的上述 参数随δ变化的规律。
凸轮与轴的连接结构 法兰连接凸轮结构来自凸轮结构凸轮结构
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
圆盘凸轮的铣削
再见
滚子接触，摩擦阻力小，不 易磨损，承载能力较大，但 运动规律有局限性，不宜于 高速，故可用于传递较大的 动力
结构紧凑，润滑性能好，摩 擦阻力小，适用于高速。但 不能与内凹的轮廓接触，因 此运动规律受到一定限制
曲面
介于滚子和平底之间
凸轮机构的封闭形式
凸轮的工作图
推杆的运动规律
S—位移 δ0—推程运动角 δ'0—回程运动角 运动规律：位移s、速度 v、加速度a随时间t的变 化规律。

第三章 凸轮机构
凸轮机构的应用和类型 从动件的常用运动规律 图解法设计凸轮轮廓 设计凸轮机构应注意的问题
§3-1 凸轮机构的应用和类型
凸轮机构是一种常用机构，常用于自动化和 凸轮机构是一种常用机构， 半自动化机械中。 半自动化机械中。 一、凸轮机构的组成
凸轮机构由机架、 凸轮机构由机架、 凸轮和从动件组成。 凸轮和从动件组成。 通常，凸轮为主动件， 通常，凸轮为主动件， 作匀速运动， 作匀速运动，从动件 随主动件按一定规律 运动。改变凸轮形状， 运动。改变凸轮形状， 从动件运动规律改变。 从动件运动规律改变。
常用加大凸轮基圆半 受力分析： F”=F’tgα 受力分析： 有害力 F”=F’tgα 径的方法减小α 径的方法减小αmax F’一定时 一定时， F”↑ 当F’一定时，α↑， F”↑;当α增 大到一定程度时， F’’引起的摩 大到一定程度时，由F’’引起的摩 擦力将大于F’ 擦力将大于F’ ，此时机构发生 自锁”现象。因此，需控制α “自锁”现象。因此，需控制α。 直动从动件 [α]max=30° =30° 摆动从动件 [α]max=45° =45°
§3-2 从动件的常用运动规律
设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件 设计凸轮机构时， 的运动规律．然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。 的运动规律．然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。
一、凸轮机构运动 中的基本概念
从动件位移线图: 从动件位移线图: 在以凸轮转角 凸轮转角为 在以凸轮转角为 横坐标, 横坐标, 从动件位移 为纵坐标的直角坐 纵坐标的直角坐 标系中画出从动件 位移和凸轮转角间 的关系曲线。 的关系曲线。
习题讲解
P51： P51：题3-1、3-2
作 业
P51： P51：题3-3、3-4、3-6