機械設計基礎課件 項目二 凸輪機構(gòu)

項目二：凸輪機構(gòu)員工培訓員工教育企業(yè)文化企業(yè)宣傳機械設計基礎CONTENTS目錄任務一

凸輪機構(gòu)概述任務二

凸輪機構(gòu)的運動規(guī)律任務三凸輪機構(gòu)的設計任務四車床自動橫向進刀機構(gòu)原理分析及簡圖繪制3任務一

凸輪機構(gòu)概述1.組成：高副從動件：按預定的運動規(guī)律作連續(xù)或

間歇

的往復直線移動或擺動凸輪:具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件機架4任務一

凸輪機構(gòu)概述2.特點：⑴主要用于轉(zhuǎn)換運動形式凸輪

高副

從動件往復移動擺動

（連續(xù)或間歇）

(轉(zhuǎn)動、移動）⑶易于磨損。⑵可實現(xiàn)從動件任意預定的運動規(guī)律，且機構(gòu)簡單、緊湊5任務一

凸輪機構(gòu)概述3.應用：受力不大，速度不太高的場合。自動機床進刀機構(gòu)繞線機構(gòu)6任務一

凸輪機構(gòu)概述

⑶圓柱凸輪：

a.在圓柱面上開有曲線凹槽

b.圓柱體端面上做出曲線輪廓1.按凸輪形狀分類：

⑴盤狀凸輪：（簡單，廣泛，行程較?。┒?、凸輪機構(gòu)的類型⑵移動凸輪：回轉(zhuǎn)中心無窮遠7任務一

凸輪機構(gòu)概述⑵滾子：滾動摩擦，耐磨損，可承受較大載荷，應用廣泛。⑶平底：潤滑好，受力平穩(wěn)，效率高，用于高速場合。2.按從動件的形式分類分⑴尖頂：結(jié)構(gòu)簡單、能實現(xiàn)復雜運動。易磨損，受力小低速。8任務一

凸輪機構(gòu)概述3.按從動件的運動形式分擺動從動件移動從動件偏置移動從動件對心移動從動件偏置移動從動件9任務二

凸輪機構(gòu)的運動規(guī)律回程，回程運動角

h

休止，休止角

s、

s’行程（升程），h位移線圖：從動件的位移s、速度v、加速度a等隨時間t或凸輪轉(zhuǎn)角d變化的關系圖。

t推程

s遠休止

h回程

s’近休止hA’BCDAr0

t

s

h

s’

從動件的運動規(guī)律是指從動件的位移、速度、加速度等隨時間t或凸輪轉(zhuǎn)角d變化的規(guī)律。t

s0基圓，基圓半徑r0推程，推程運動角

t10任務二

凸輪機構(gòu)的運動規(guī)律1、等速運動規(guī)律推程（0≤≤

t）位移方程：速度方程：加速度方程：運動線圖沖擊特性：始點、末點剛性沖擊適用場合：低速輕載v

0a

0-

速度加速度+

回程（0≤≤

t’）位移方程：速度方程：加速度方程：+

-

hs

0位移

t

t’11任務二

凸輪機構(gòu)的運動規(guī)律2、等加速等減速運動規(guī)律推程s

0

tv

0a

0h/2h/2

t/2

t/2h(0≤≤t/2)(

t/2≤≤t)加速段減速段位移方程速度方程加速度方程運動方程12任務二

凸輪機構(gòu)的運動規(guī)律3、余弦加速度運動規(guī)律（簡諧運動規(guī)律）推程（0≤≤

t）運動方程：運動線圖沖擊特性：始、末點有軟性沖擊適用場合：中低速、中輕載δsδa123456δv12345hδt13任務二

凸輪機構(gòu)的運動規(guī)律4、正弦加速度運動規(guī)律（擺線運動規(guī)律）advd012345678hA2ph

t推程（0≤≤

t）運動方程：運動線圖沖擊特性：無沖擊適用場合：高速輕載

t

tsd14任務三

凸輪機構(gòu)的設計反轉(zhuǎn)法原理：依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法設計凸輪的輪廓曲線。假想給整個凸輪機構(gòu)加以-ω時，不影響各構(gòu)件之間的相對運動，此時，凸輪處于相對靜止狀態(tài)，而從動件尖頂復合運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線。O-ωω3’1’2’331122ss115任務三

凸輪機構(gòu)的設計一、對心直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓設計rb-ωωB11B1B2

B3

B8B6B7B4B5δs′δ0B9

B10B0C1C2C3C4C5C7C8C10C11δhδsoSδ0123567δh4δ891011δsδs′C9C6（1）按已設計好的運動規(guī)律作出位移線圖；（2）按基本尺寸作出凸輪機構(gòu)的初始位置；（3）按-

方向劃分基圓周得c0、c1、c2……等點；并過這些點作射線，即為反轉(zhuǎn)后的導路線；（4）在各反轉(zhuǎn)導路線上量取與位移圖相應的位移，得B1、B2、……等點，即為凸輪輪廓上的點。16任務三

凸輪機構(gòu)的設計二、對心直動滾子從動件盤形凸輪輪廓設計理論輪廓曲線實際輪廓曲線17任務三

凸輪機構(gòu)的設計二、對心直動滾子從動件盤形凸輪輪廓設計nnBCrbrt實際輪廓曲線L0理論輪廓曲線L0（1）畫出滾子中心的軌跡L0（稱為理論輪廓）（2）以理論輪廓為圓心，滾子半徑rt為半徑畫圓，再作滾子圓的包絡線L，則為從動件凸輪的工作輪廓曲線（稱為實際輪廓曲線）。注意：（1）理論輪廓與實際輪廓互為等距曲線；（2）凸輪的基圓半徑是指理論輪廓曲線的最小向徑。18任務三

凸輪機構(gòu)的設計三、對心平底直動從動件盤形凸輪輪廓設計對心直動平底從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑rb，角速度ω和從動件的運動規(guī)律，設計該凸輪輪廓曲線。rbA9A10A11-ωωA75862111910設計步驟：①按照尖頂從動件凸輪輪廓的繪制方法，求出點A1、A2、A3…。②分別過點A1、A2、A3…，畫出一系列平底線。③作切于這些平底線的包絡線，便得到對心平底直動從動件盤形凸輪的實際輪廓曲線。34A1A2A3A4A5A6A7A819任務三

凸輪機構(gòu)的設計四、偏置尖底直動從動件盤形凸輪輪廓設計偏置直動尖頂從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度ω和從動件的運動規(guī)律和偏心距e，設計該凸輪輪廓曲線。-ωω①選擇合適的作圖比例，作偏距圓，以rb為半徑作基圓;②在基圓上，任取一點Ao作為從動件推程的起始點，并過A0作偏距圓的切線，該切線即是從動件導路線的起始位置;

③沿-ω將基圓進行等分，得C1、C2、C3、…并作切線延長，即為從動件在反轉(zhuǎn)過程中依次占據(jù)的位置;④自C1、C2、C3、…截取從動件的相應位移點A1、A2、A3、…即偏置尖底直動從動件盤形凸輪輪廓曲線。A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11C7C6C5C1C2C3C4C820任務三

凸輪機構(gòu)的設計一、凸輪機構(gòu)的壓力角設計要求：結(jié)構(gòu)緊湊傳力性能好rb、rt

壓力角orb

nnAF1F2Fn

vSr

凸輪作用于從動件上沿A點法線n-n的法向力Fn與從動件上該力作用點的速度v方向之間所夾的銳角α稱為凸輪機構(gòu)在該位置的壓力角?！鼊tF1↓F2↑，設計時應使max≤[]許用壓力角的推薦值：工作行程對于移動從動件，[]=30o~38o對于擺動從動件，[]=40o~45o非工作行程：可在70o~80o之間選取FQ21任務三

凸輪機構(gòu)的設計滾子半徑建議：rt0.8min