第三章凸轮机构(运动规律)

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。
ψ
点作各自的垂线与水平线，交点
v
Φ
即为s曲线上的点，光滑连接这
些点，得到s图。
ψ a
3）运动特点：产生柔性冲击
∵在首、末两点从动件的加速度
ψ
有突变，因此也有柔性冲击。
4）适用场合：中、低速运动。
4、正弦加速度（摆线）运动规律 从动件在运动过程中加速度呈正弦曲线规律变化。
1）运动方程：表3-1 s=h[ψ/Φ-sin(2πψ/Φ)/2π]
一、压力角α与作用力的关系
（前面已讲过）压力角α（或传动角γ）的大小反映 了机构传动性能的好坏。α↓( 或γ↑)，机构的传动性能越好。
压力角α：作用在从动件上的驱动力 方向（即沿接触点处的法线方向）与该力 作用点的绝对速度方向之间所夹的锐角。 注意：对于滚子从动件，压力角要作在
理论廓线上。
F可分解为：F′= Fcosα——有效分力
4 2 3
1
图3-4
如图所示的靠模车削机 构，工件1转动时，并和靠模 板3一起向右移动，由于靠模 板的曲线轮廓推动，刀架2带 着车刀按一定的运动规律作 横向运动，从而车削出具有 曲线表面的手柄。
如图所示的绕线机构，当 具有凹槽的圆柱凸轮转动时， 迫使从动件作往复移动，从而 均匀地将线绕在轴上。

+ (2)移动凸轮 当盘形凸轮的回转中心趋于无
穷远时，则成为移动凸轮，当移动凸轮沿 工作直线往复运动时，推动从动件作往复 运动。如靠模车削机构。
+ (3)圆柱凸轮
3.2 凸轮的分类(2)
按从动件的形状分：尖底、滚子、平底。
滚子从动件
平底从动件
从动件与凸轮之间易形
凸轮与从动件之间为滚 成油膜，润滑状况好，受
F1＝Fｃｏｓα （有效分力） F2＝Fｓｉｎ α（有害分力）
a ↑→ F2 ↑ F1 →效率η↓ 当 a 大于一定值, 将自锁. 一般, 推程 [a ] = 30 (移动)
35 — 45 (摆动) 回程无自锁 [a ' ] = 70~ 80
ｎ
F F2 ｔ
Q
ｔ F1 ν
a
ｎ
Q
a' 过大 将造成滑脱
3、 压力角 a 与基圆半径 r0
从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定的
3、推程：运动规律由离回转中心最近位置A到达
最远位置B的过程。
4、行程：
从动件在推程中上升的最大位移h。
5、推程运动角：
与推程相应的凸轮转角δ0。 δ0= ∠AOB
O
B'
h
A
δs' D δ0
δ0 ' δs
w
B
C
6、远停程：
凸轮由B转动到C，从 动件在最远位置停止不 动。
3.2 凸轮的分类(4)
按凸轮与从动件维持接触的方式分：外力锁合（重 力、弹簧力、其他力）、几何锁合（通过几何形状来锁 合）
弹簧力锁合
重力锁合
几何锁合
滚子对心移动从动件盘形凸轮机构
机构中凸轮匀速旋转，带动从动件往复移动，滚子接触,摩擦阻 力小，不易摩擦，承载能力较大，但运动规律有局限性，滚子 轴处有间隙，不宜高速。

1
8
1
8
从动件的常用运动规律
2.等加速等减速运动规律
1 2 s2 a 0 t 2 ds2 a0 t v2 d1 2 d s2 2 a0 a2 d 1
s2
h
ds 2 d 1
t
1
1
d 2s 2 d 1 2

1
这种运动规律在运动的始末和中点位臵 加速度存在有限值的突变,会导致柔性冲击 .

1
凸轮轮廓曲线的设计
反转法原理
加角速度-(与凸轮角速度大小相等、方向相反) 凸轮静止不动 从动件与导路以角速度-绕凸轮转动 从动件相对导路移动 从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线
对于滚子从动件，则滚子中心可看作是从动件的尖顶， 其运动轨迹就是凸轮的理论轮廓曲线，凸轮的实际轮廓曲 线是与理论轮廓曲线相距滚子半径rT的一条等距曲线。
凸轮轮廓
从动件运动规律
从动件的常用运动规律
二、常用运动规律:
1、等速运动规律
v 2 v 0 dv 0 a 2 dt s 2 vdt v 0t
此种运动规律在运动 开始和终了点速度有突变 ，存在刚性冲击。
0
S2
h
ds 2
t
d 1
1
0 0
h t
d 2s 2 d 1 2
凸轮机构的应用和类型
二、应用:
凸轮机构是 高副机构，易 于磨损，但可 实现各种复杂 的运动规律,因 此常用于传递 动力不大的场 合。
凸轮机构的应用和类型
内燃机配气机构
凸轮机构的应用和类型
缝纫机的圆柱凸轮挑线机构
凸轮机构的应用和类型
分度转位机构
凸轮机构的应用和类型

91ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ2016 12P RACTICE实习实训凸轮机构工作过程及从动件运动规律的教法文／周元忠凸轮机构是常用机构的典型机构，可使从动件的位移、速度和加速度严格地按照预定规律变化。

所以，凸轮机构广泛应用于各种机械和自动控制装置中。

“凸轮机构工作过程及从动件运动规律”是机械类专业基础课的必设章节内容，如机械基础、机械设计基础等课程。

笔者在实际教学中对此部分内容的教法有些心得体会，现拿出来以供大家探讨。

本文将从凸轮机构工作过程分析和该机构从动件运动规律表述这两方面进行阐述。

一、凸轮机构工作过程分析凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。

其中，凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，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。

凸轮的分类有多种，这里只研究最常见、最基本的盘形凸轮，且该机构从动件以尖顶从动件为例进行探讨，如图1所示。

图1图1中，凸轮以逆时针方向等速转动，与凸轮接触的从动件在其带动下进行上下往复运动。

那么，需要分析的是：当凸轮如图1所示逆时针等速转动一个周期即转动一周时，从动件的动作变化情况。

这也是学生学习时需要解决的问题，即该章节内容的学习任务。

要解决这个问题即完成此项任务，首先需要对该机构中的凸轮轮廓进行正确分段。

这也正是为了弄清从动件的运动规律打下基础。

所谓凸轮轮廓进行正确分段，是指将该盘形凸轮的轮廓曲线，用尺规画图的方法以一定的方式进行分段。

具体步骤如下：步骤一，以凸轮的转动中心O 为圆心，以该凸轮的最小转动半径为半径画圆，画出的圆称之为基圆。

当基圆画出时，基圆与凸轮重合部分的轮廓（或称圆弧）需要标注好该轮廓（或称圆弧）的首尾端点，如图2所示，首尾标注分别标注D 、A 字母。

此步骤也简称为“画基圆”。

图2步骤二，以凸轮的转动中心O 为圆心，以该凸轮的最大转动半径为半径画圆弧交从动件轴线（或中心线）于点B ′。

此步可确定从动件被凸轮顶起的最大高度h （称之为行程）。