凸輪機構(gòu)的組成與分類

機電與汽車工程系程荷枝凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)□、凸輪機構(gòu)的組成□、凸輪機構(gòu)的類型與應(yīng)用□、從動件常用運動規(guī)律□、凸輪機構(gòu)的設(shè)計

凸輪機構(gòu)的組成機架從動件凸輪典型的凸輪機構(gòu)的工作原理凸輪機構(gòu)的分類凸輪機構(gòu)分類1按兩活動構(gòu)件之間相對運動特性分類2、按從動件的型式分類3、按凸輪高副的鎖合方式分類平面凸輪機構(gòu)空間凸輪機構(gòu)盤形凸輪移動凸輪

尖頂從動件滾子從動件平底從動件力鎖合形鎖合1、按兩活動構(gòu)件之間的相對運動特性分類（1）平面凸輪機構(gòu)

凸輪與從動件的相對運動是平面運動1）盤形凸輪1、按兩活動構(gòu)件之間的相對運動特性分類（1）平面凸輪機構(gòu)

2）移動凸輪

當盤形凸輪的轉(zhuǎn)軸位于窮遠處時，就演化成了圖示的移動凸輪（或楔形凸輪）。凸輪呈板狀，它相對于機架作直線移動。1、按兩活動構(gòu)件之間的相對運動特性分類（2）空間凸輪機構(gòu)

如果將移動凸輪卷成圓柱體即演化成圓柱凸輪。圖示為自動機床的進刀機構(gòu)。在這種凸輪機構(gòu)中凸輪與從動件之間的相對運動是空間運動，故屬于空間凸輪機構(gòu)。2、按從動件的型式分類（1）尖底從動件

（2）滾子從動件（3）平底從動件（1）尖底從動件

從動件的尖端能夠與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動件實現(xiàn)任意的運動規(guī)律。2、按從動件的型式分類（2）滾子從動件為減小摩擦磨損，在從動件端部安裝一個滾輪，把從動件與凸輪之間的滑動摩擦變成滾動摩擦，因此摩擦磨損較小，可用來傳遞較大的動力，故這種形式的從動件應(yīng)用很廣。2、按從動件的型式分類（3）平底從動件從動件與凸輪輪廓之間為線接觸，接觸處易形成油膜，潤滑狀況好。此外，在不計摩擦時，凸輪對從動件的作用力始終垂直于從動件的平底，受力平穩(wěn)傳動效率高，常用于高速場合。2、按從動件的型式分類（1）力鎖合（2）形鎖合3、按凸輪高副的鎖合方式分類（1）力鎖合□所謂力鎖合型，是指利用重力、彈簧力或其它外力使從動件與凸輪輪廓始終保持接觸。3、按凸輪高副的鎖合方式分類力鎖合凸輪機構(gòu)（2）形鎖合□所謂形鎖合型，是指利用高副元素本身的幾何形狀使從動件與凸輪輪廓始終保持接觸。3、按凸輪高副的鎖合方式分類凹槽凸輪凸輪機構(gòu)的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，占據(jù)空間較?。痪哂卸嘤眯院挽`活性，從動件的運動規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線的形狀。對于幾乎任意要求的從動件的運動規(guī)律，都可以毫無困難地設(shè)計出凸輪廓線來實現(xiàn)。只需要設(shè)計適當?shù)妮喞€，從動件便可獲得任意的運動規(guī)律，且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便。凸輪機構(gòu)的缺點凸輪輪廓線與從動件之間是點或線接觸的高副，易于磨損，故多用于傳力不大的場合。點線接觸，容易磨損。凸輪機構(gòu)的應(yīng)用內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)自動機床進刀凸輪機構(gòu)沖床凸輪機構(gòu)繞線機凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的應(yīng)用凸輪機構(gòu)的應(yīng)用圓柱凸輪輸送機自動車床凸輪機構(gòu)內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)小結(jié)凸輪機構(gòu)的組成：凸輪，從動件，機架凸輪機構(gòu)的分類按從動件運動形式：（1）平面凸輪機構(gòu)（移動，擺動）（2）空間凸輪機構(gòu)按從動件形狀：尖端，滾子，平底按從動件與凸輪保持高副接觸的方式（1）力封閉（2）形封閉：槽凸輪，等寬，等徑，共軛按從動件分類的凸輪機構(gòu)

當位置要求準確當受力較大時當轉(zhuǎn)速較高時從動件使用的場合敬請多提寶貴意見Tankyou!機電與汽車工程系程荷枝凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的組成和類型從動件常用的運動規(guī)律凸輪廓線設(shè)計凸輪機構(gòu)基本尺寸設(shè)計

1)根據(jù)工作要求選定凸輪機構(gòu)的形式;凸輪機構(gòu)設(shè)計的基本任務(wù):2)推桿運動規(guī)律;3)合理確定結(jié)構(gòu)尺寸;4)設(shè)計輪廓曲線。2、從動件常用的運動規(guī)律

（1）凸輪機構(gòu)的工作循環(huán)從動件常用的運動規(guī)律名詞術(shù)語：δ’0δ’0基圓、推程運動角、基圓半徑、推程、遠休止角、回程運動角、回程、近休止角、行程。一個循環(huán)r0h

ωAδ01δ01δ02δ02DBCδ0δ0δ’0δ’0otδsr0hωAδ01δ01δ02δ02DBCB’δ0δ0位移;升程;回程S=S(δ)v=v(δ)a=a(δ)位移曲線從動件常用的運動規(guī)律名詞術(shù)語：等速運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律簡諧運動規(guī)律/余弦加速度運動規(guī)律從動件常用的運動規(guī)律sδ等速運動規(guī)律δ0vδaδh+∞－∞剛性沖擊推程運動方程：

s＝hδ/δ0

v＝

hω/δ0v＝-hω

/δ0a＝0a＝0回程運動方程：

s＝h(1-δ/δ0)從動件作等速運動時，其位移線圖為一過原點的傾斜直線。速度線圖為一條水平直線，V0的大小為位移線圖中傾斜直線的斜率。加速度為零。此種運動規(guī)律只適用于低速運動的場合.

3

等加速等減速運動減速段推程運動方程為：s＝

h-2h(δ0–δ)2/δ20v＝

-4hω(δ0-δ)/δ20a＝

-4hω2/δ20δah/2δ0h/21δs235462hω/δ04hω2/δ20δv加速段推程運動方程為：s＝2hδ2

/δ20v＝

4hωδ

/δ20a＝

4hω2/δ20柔性沖擊這種運動規(guī)律只適用于中速運動場合.

余弦加速度推程：

s＝h[1-cos(πδ/δ0)]/2

v

＝πhωsin(πδ/δ0)δ/2δ0a＝π2hω2

cos(πδ/δ0)/2δ20

回程：

s＝h[1＋cos(πδ/δ’0)]/2

v＝-πhωsin(πδ/δ’0)δ/2δ’0a＝-π2hω2cos(πδ/δ’0)/2δ’20在起始和終止處理論上a為有限值，產(chǎn)生柔性沖擊。hδ0δsδa123456δvvmax=1.57hω/2δ0123456Selectionoffollowermotion1.機器的工作過程只要求凸輪轉(zhuǎn)過一角度δ0時，推桿完成一行程h(直動推桿)或φ(擺動推桿)，對運動規(guī)律并無嚴格要求。則應(yīng)選擇直線或圓弧等易加工曲線作為凸輪的輪廓曲線。如夾緊凸輪。工件工件ωωφδ02.機器的工作過程對推桿運動有要求，則應(yīng)嚴格按工作要求的運動規(guī)律來設(shè)計凸輪廓線。如刀架進給凸輪。ωωhδ0Selectionoffollowermotion3Constantacceleration/decelerationmotion(等加速等減速運動)減速段推程運動方程為：s＝

h-2h(δ0–δ)2/δ20v＝

-4hω(δ0-δ)/δ20a＝

-4hω2/δ20δah/2δ0h/21δs235462hω/δ04hω2/δ20δv加速段推程運動方程為：s＝2hδ2

/δ20v＝

4hωδ

/δ20a＝

4hω2/δ20柔性沖擊這種運動規(guī)律只適用于中速運動場合.理由：②amax↑動量mv↑,若機構(gòu)突然被卡住，則沖擊力將很大(F=mv/t)。對重載凸輪，則適合選用vmax較小的運動規(guī)律。慣性力F=-ma↑對強度和耐磨性要求↑。對高速凸輪，希望amax

愈小愈好。①vmax

↑,Pn↑Selectionoffollowermotion3.對高速凸輪，要求有較好的動力特性，除了避免出現(xiàn)剛性或柔性沖擊外，還應(yīng)當考慮vmax和amax。從動件常用運動規(guī)律特性比較

運動規(guī)律

vmax

(hω/Ф0)×

amax

(hω2/Ф02)×

沖擊

應(yīng)用等速運動規(guī)律1.00∞剛性低速輕負荷等加速等減速2.004.00柔性中速輕負荷余弦加速度1.574.93柔性中低速中負荷從動件常用運動規(guī)律1）等速運動規(guī)律2）等加速等減速運動規(guī)律3）簡諧運動規(guī)律4）擺線運動規(guī)律5）五次多項式運動規(guī)律1.等速運動特點：速度有突變，加速度理論上由零至無窮大，從而使從動件產(chǎn)生巨大的慣性力，機構(gòu)受到強烈沖擊——剛性沖擊適應(yīng)場合：低速輕載2.等加速等減速運動特點：加速度曲線有突變，加速度的變化率(即躍度j)在這些位置為無窮大——柔性沖擊適應(yīng)場合：中速輕載3.簡諧運動

當質(zhì)點在圓周上作勻速運動時，它在該圓直徑上的投影所構(gòu)成的運動規(guī)律—簡諧運動特點：有柔性沖擊適用場合：中速輕載(當從動件作連續(xù)運動時，可用于高速)4.擺線運動

半徑R=h/2π的滾圓沿縱座標作純滾動，圓上最初位于座標原點的點其位移隨時間變化的規(guī)律—擺線運動特點：無剛性、柔性沖擊適用場合：適于高速5.五次多項式運動特點：無剛性沖擊、柔性沖擊適用場合：高速、中載常用運動規(guī)律性能比較小結(jié)凸輪機構(gòu)的工作循環(huán)：推程，停歇，回程，停歇從動件常用運動規(guī)律（特點，運動方程）（1）等速運動（2）等加速等減速運動（3）簡諧運動（4）擺線運動（5）五次多項式運動常用運動規(guī)律的比較與選擇1)選擇凸輪類型而根據(jù)工作要求選定推桿運動規(guī)律，是設(shè)計凸輪輪廓曲線的前提。2)選擇從動件形式3)設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸4)設(shè)計凸輪輪廓

從動件的運動規(guī)律設(shè)計凸輪機構(gòu)時的主要任務(wù):19.3凸輪廓線設(shè)計19.3.1基本原理（反轉(zhuǎn)法）反轉(zhuǎn)后，從動件尖端的復(fù)合運動（定軸轉(zhuǎn)動+移動）軌跡就是凸輪的輪廓曲線。圖解法設(shè)計凸輪輪廓

尖底滾子平底擺動①選定基圓半徑r0，畫出基圓；

②等分位移曲線，確定設(shè)計點；

③應(yīng)用反轉(zhuǎn)法逐點作圖確定各接觸點位置B0，B1，B2，……；

④光滑連接B0，B1，B2，……點，就得所要設(shè)計的凸輪廓線。

給定從動件位移曲線s=s(φ)。設(shè)計對心尖端移動從動件盤形凸輪廓線。

2.等加速等減速運動特點：加速度曲線有突變，加速度的變化率(即躍度j)在這些位置為無窮大——柔性沖擊適應(yīng)場合：中速輕載3.簡諧運動

當質(zhì)點在圓周上作勻速運動時，它在該圓直徑上的投影所構(gòu)成的運動規(guī)律—簡諧運動特點：有柔性沖擊適用場合：中速輕載(當從動件作連續(xù)運動時，可用于高速)4.擺線運動

半徑R=h/2π的滾圓沿縱座標作純滾動，圓上最初位于座標原點的點其位移隨時間變化的規(guī)律—擺線運動特點：無剛性、柔性沖擊適用場合：適于高速5.五次多項式運動特點：無剛性沖擊、柔性沖擊適用場合：高速、中載常用運動規(guī)律性能比較小結(jié)凸輪機構(gòu)的工作循環(huán)：推程，停歇，回程，停歇從動件常用運動規(guī)律（特點，運動方程）（1）等速運動（2）等加速等減速運動（3）簡諧運動（4）擺線運動（5）五次多項式運動常用運動規(guī)律的比較與選擇第19章凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的組成和類型從動件常用的運動規(guī)律凸輪廓線設(shè)計凸輪機構(gòu)基本尺寸設(shè)計19.3凸輪廓線設(shè)計19.3.1基本原理（反轉(zhuǎn)法）反轉(zhuǎn)后，從動件尖端的復(fù)合運動（定軸轉(zhuǎn)動+移動）軌跡就是凸輪的輪廓曲線。19.3.2圖解法設(shè)計凸輪輪廓

尖底滾子平底擺動①選定基圓半徑r0，畫出基圓；

②等分位移曲線，確定設(shè)計點；

③應(yīng)用反轉(zhuǎn)法逐點作圖確定各接觸點位置B0，B1，B2，……；

④光滑連接B0，B1，B2，……點，就得所要設(shè)計的凸輪廓線。

給定從動件位移曲線s=s(φ)。設(shè)計對心尖端移動從動件盤形凸輪廓線。19.3.2圖解法設(shè)計凸輪輪廓

尖底滾子平底擺動⑤應(yīng)用反轉(zhuǎn)法逐點作圖確定各滾子中心點位置B0，B1，B2，…（自基圓起向外量取）；⑥光滑連接B0，B1，B2，……點，就得所要設(shè)計的凸輪的理論廓線。⑦選擇滾子半徑rT；⑧以理論廓線為中心作一系列滾子；⑨作這一系列滾子的內(nèi)包絡(luò)線，就得所要設(shè)計的凸輪的廓線，稱為實際廓線。

19.3.2圖解法設(shè)計凸輪輪廓

尖底滾子平底擺動①按比例畫出并等分位移曲線，確定設(shè)計點；②選定基圓半徑r0，畫出基圓；③應(yīng)用反轉(zhuǎn)法作圖確定對應(yīng)每一個fi和si的平底位置；④作一系列平底位置的包絡(luò)線，就得所要設(shè)計的凸輪的廓線。

給定從動件位移曲線s=s(φ)。設(shè)計對心平底移動從動件盤形凸輪廓線。

圖解法設(shè)計凸輪輪廓

尖底滾子平底擺動①按比例畫出并等分角位移曲線y=y(j)，確定設(shè)計點；②選定基圓半徑r0，畫出基圓；③由rO,lOA和lAB確定從動件的初位角y0；④應(yīng)用反轉(zhuǎn)法，將從動件轉(zhuǎn)動中心O反轉(zhuǎn)，畫出對應(yīng)每一位置fi，si的從動件位置A1B1，A2B2，A3B3，……；⑤光滑連接從動件尖端一系列Bi點位置，就得所要設(shè)計的凸輪廓線。

給定擺動從動件角位移曲線y=y(j)，中心距l(xiāng)OA，擺桿長lAB。設(shè)計尖端擺動從動件盤形凸輪廓線。

圖解法設(shè)計凸輪輪廓

尖底滾子平底擺動①畫出基圓、偏距圓和從動件的初始位置；②選擇直角坐標系Oxy；③將從動件連同導(dǎo)路沿（-ω）方向轉(zhuǎn)過任意角φ；理論廓線方程：19.3.3解析法設(shè)計凸輪輪廓

滾子移動平底移動滾子擺動若已知理論廓線上任一點B的坐標(x,y)，只要沿理論廓線在該點法線方向取距離，即可得到實際廓線上相應(yīng)點B'的坐標(x',y')。

B點處的法線斜率為

式中和,可由理論廓線方程求得。

對應(yīng)實際廓線上B’點的坐標為實際廓線方程：19.3.3解析法設(shè)計凸輪輪廓

滾子移動平底移動滾子擺動④

由幾何關(guān)系寫出B點的坐標值x,y同運動參