機械設計基礎 課件 李水利 項目3 牛頭刨床進給機構的分析與設計

認識凸輪機構生活中的凸輪機構凸輪機構的特點凸輪機構的類型知識小結認識凸輪機構內燃機配氣機構靠模車削機構生活中的凸輪機構自動車床走刀機構認識凸輪機構凸輪機構是由凸輪、從動件和機架三個基本構件組成的高副機構，凸輪是一個具有曲線輪廓或槽的構件，主動件凸輪通常作等速轉動或移動，凸輪機構是通過高副接觸使從動件得到所預期的運動規(guī)律。（1）優(yōu)點

結構簡單緊湊、工作可靠、設計適當?shù)耐馆嗇喞€，可使從動件獲得任意預期的運動規(guī)律；（2）缺點

凸輪與從動件（桿或滾子）之間以點或線接觸，不便于潤滑，易磨損，只選用于傳力不大的場合，如自動機構、儀表、控制機構和調節(jié)機構中。凸輪機構的特點認識凸輪機構凸輪機構的類型按凸輪形狀分類按從動件結構分類盤形移動圓柱凸輪機構尖頂滾子平底認識凸輪機構凸輪類型圖例特點盤形凸輪

盤形凸輪是一個繞固定軸線轉動并具有變化半徑的盤形零件。從動件在垂直于凸輪旋轉軸線的平面內運動移動凸輪

移動凸輪可看做是盤形凸輪的回轉中心趨于無窮遠，相對于機架作直線往復移動圓柱凸輪

圓柱凸輪是一個在圓柱面上開有曲線凹槽或在圓柱端面上作出曲線輪廓的構件，它可看做是將移動凸輪卷成圓柱體演化而成的凸輪機構的類型認識凸輪機構從動件類型圖例特點尖頂從動件

構造最簡單，但易磨損，只適用于作用力不大和速度較低的場合（如用于儀表等機構中）滾子從動件

滾子與凸輪輪廓之間為滾動摩擦，磨損較小，故可用來傳遞較大的動力，應用較廣平底從動件

凸輪與平底的接觸面間易形成油膜，潤滑較好，常用于調整傳動中凸輪機構的類型知識小結生活中的凸輪機構凸輪機構的特點凸輪機構的類型凸輪機構運動分析凸輪工作過程及有關參數(shù)凸輪從動件常見運動規(guī)律知識小結凸輪機構運動分析

凸輪機構中最常用的運動形式為凸輪作等速回轉運動，從動件作往復移動。下表為對心外輪廓盤形凸輪機構。凸輪回轉時，從動件作升-停-降-停的運動循環(huán)。凸輪從動件升-停-降-停運動循環(huán)從動件運動情況圖例描述升

以凸輪輪廓上最小半徑所作的圓稱為凸輪的基圓，rb以表示。圖中從動件位于最低位置，它的尖端與凸輪輪廓上點A（基圓與曲線AB的連接點）接觸。當凸輪以等角速度ω逆時針轉過δ0時，從動件在凸輪輪廓曲線的推動下，將由A點位置被推到B'點位置。從動件由最低位置被推到最高位置，從動桿運動的這一過程稱為推程。凸輪轉角δ0稱為推程運動角。停因凸輪BC段輪廓為圓弧，故凸輪轉過角度δs，從動件靜止不動，且從動件停在最高位置，這一過程稱為遠休。凸輪轉角δs稱為遠休角。凸輪機構工作過程從動件運動情況圖例描述降

凸輪繼續(xù)轉過δ0'，從動件由最高位置C'點回到最低位置D'點，這一過程稱為回程。

凸輪轉角δ0'稱為回程運動角。停

凸輪轉過δs'時，從動件與凸輪輪廓線上最小向徑的圓弧DA接觸，從動件將處于最低位置且靜止不動，這一過程稱為近休。

凸輪轉角δs'稱為近休角。凸輪機構工作過程凸輪機構運動分析1.等速運動規(guī)律

從動件上升或下降的速度為常數(shù)的運動規(guī)律，稱為等速運動規(guī)律，如右圖所示為從動件勻速上升過程。

由圖可知，從動件在運動開始和終止的瞬間，速度有突變，其加速度和慣性力在理論上為無窮大，致使凸輪機構產生強烈的振動、沖擊、噪聲和磨損，這種沖擊為剛性沖擊。

因此，等速運動規(guī)律只適用于低速、輕載的場合。

凸輪機構從動件常見運動規(guī)律凸輪機構運動分析2．等加速等減速運動規(guī)律

從動件在推程過程中，前半程作等加速運動，后半程作等減速運動，這種運動規(guī)律稱為等加速等減速運動規(guī)律，通常加速度和減速度的絕對值相等，其運動線圖如右圖所示。

同理，在回程過程中，前半程作等減速運動，后半程作等加速運動，這種運動規(guī)律稱為等減速等加速運動規(guī)律。

由運動線圖可知，當采用等加速等減速運動規(guī)律時，在起點、中點和終點時，加速度有突變，因而從動件的慣性力也將有突變，不過這一突變?yōu)橛邢拗?，所以，凸輪機構在這三個時間點引起的沖擊稱為柔性沖擊。與等速運動規(guī)律相比，其沖擊程度大為減小。

因此，等加速等減速運動規(guī)律適用于中速的場合。凸輪機構從動件常見運動規(guī)律凸輪機構運動分析3．余弦加速度運動規(guī)律

余弦加速度運動又稱為簡諧運動。因其加速度運動曲線為余弦曲線故稱余弦運動規(guī)律，其運動規(guī)律運動線圖如圖所示。

由加速度線圖可知，此運動規(guī)律在行程的始末兩點加速度存在有限突變，故也存在柔性沖擊，只適用于中速場合。但當從動件作無停歇的升–降–升連續(xù)往復運動時，則得到連續(xù)的余弦曲線，柔性沖擊被消除，這種情況下可用于高速場合。凸輪機構從動件常見運動規(guī)律凸輪機構運動分析4．正弦加速度運動規(guī)律

正弦加速度運動規(guī)律其加速度運動曲線為正弦曲線，其運動規(guī)律運動線圖如圖所示。

從動件按正弦加速度規(guī)律運動時，在全行程中無速度和加速度的突變，因此不產生沖擊，適用于高速場合。

以上介紹了從動件常用的運動規(guī)律，實際生產中還有更多的運動規(guī)律，如復雜多項式運動規(guī)律、擺線運動規(guī)律等，了解從動件的運動規(guī)律，便于在凸輪機構設計時，根據機器的工作要求進行合理選擇。凸輪機構從動件常見運動規(guī)律凸輪機構運動分析知識小結凸輪機構運動分析凸輪工作過程及有關參數(shù)凸輪從動件常見運動規(guī)律凸輪輪廓曲線的設計反轉法原理直動從動件盤形凸輪輪廓曲線的設計知識小結凸輪輪廓曲線的設計假想:給機構加一公共角速度-ω凸輪：相對靜止不動推桿：一方面隨導軌以-ω繞凸輪軸心轉動,另一方面又