凸轮机构的应用及其分类_PPT格式课件下载.ppt

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结构简单、紧凑，设计容易且能实现任意复杂的运动规律。

但因凸轮与从动件之间系点、线接触，易于磨损，故只用于受力不大的场合。

一）按凸轮的形状分一）按凸轮的形状分1、盘形凸轮、盘形凸轮2、移动凸轮、圆柱凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类1、尖顶从动件、尖顶从动件2、滚子从动件、滚子从动件3、平底从动件、平底从动件二）按从动件上高副元素的几何形状分二）按从动件上高副元素的几何形状分三）、根据从动件的运动形式分三）、根据从动件的运动形式分1、移移动动从从动动件件凸凸轮轮机机构构对对心心偏偏心心2、摆动摆动从从动动件凸件凸轮轮机构机构表中给出了从动件的运动方式及其与凸轮接触形式的分类和特点。

四四）按机构封闭性质分按机构封闭性质分力封闭式力封闭式利用弹簧力或从动件重力使从动件与凸轮保持接触，如右图所示。

形封闭式形封闭式利用凸轮或从动件的特殊形状而始终保持接触。

如下图所示。

五五）按从动件导路与凸轮的相对位置分按从动件导路与凸轮的相对位置分对心凸轮机构对心凸轮机构从动件导路中心线通过凸轮回转中心。

偏偏心心凸凸轮轮机机构构从动件导路中心线不通过凸轮回转中心，而存在一偏置距离。

凸凸轮轮机机构构设设计计的的根根本本任任务务是根据工作要求选定合适的凸轮机构的型式及从动件的运动规律，并合理地确定基圆等基本尺寸，然后根据选定的从动件的运动规律设计出凸轮应具有的凸轮轮廓曲线。

其中，根据工作要求选定从动件的运动规律，乃是凸轮轮廓设计的前提。

3-2常用从动件运动规律常用从动件运动规律一、凸轮机构运动分析一、凸轮机构运动分析1.凸轮机构的基本名词术语凸轮机构的基本名词术语基圆、基圆半径基圆、基圆半径以凸轮轮廓最小向径rmin为半径所作的圆称为凸轮的基圆，rmin称为基圆半径。

如图所示。

从从动动件件推推程程、升升程程、推推程程运运动动角角从动件在凸轮轮廓的作用下由距凸轮轴心最近位置被推到距凸轮轴心最远位置的过程称为从动件的推程，在推程中从动件所走过的距离称为从动件的升程h，推程对应的凸轮转角t称为推程运动角，如图所示。

远远休休止止角角从动件在距凸轮轴心最远位置处静止不动所对应的凸轮转角s称为远休止角。

回回程程、回回程程运运动动角角从动件在凸轮轮廓的作用下由距凸轮轴心最远位置回到距凸轮轴心最近位置的过程称为从动件的回程，回程中凸轮转过的角度h称为回程运动角，如图所示。

近近休休止止角角从动件在距凸轮轴心最近位置处静止不动所对应的凸轮转角s称为近休止角。

凸轮机构的运动原理凸轮机构的运动原理hhABOOr0abcdDBCabcdSt基圆基圆回程运动角回程运动角近休止角近休止角推程运动角推程运动角远休止角远休止角动画演示动画演示u需要说明的是，其中两个停止阶段可能有，也可能没有。

因此，凸轮机构在一个运动循环中，最多只具有这四个运动阶段。

从动件的运动规律从动件的运动规律当凸轮以等角速度转动时，从动件在推程或回程时，其位移s、速度v及加速度a随时间或凸轮转角变化的规律。

如以直角坐标系的横坐标代表凸轮的转角（时间），纵坐标代表从动件的位移s，则可画出从动件的位移曲线.从动件的运动规律是通过凸轮轮廓与从动件的高副元素的接触来实现的，凸轮的轮廓曲线不同，从动件的运动规律不同。

从动件的运动规律完全取决于凸轮廓线的形状。

一、基本运动规律一、基本运动规律a=2（2c2+6c3+12c42+n（n-1）cnn-2）j=3（6c3+24c4+n（n-1）（n-2）cnn-3），式中式中，为凸轮的转角（为凸轮的转角（rad）；

）；

c0，c1，c2，为，为n+1个待定系数。

个待定系数。

1、n=1的运动规律的运动规律=0,s=0;

=,s=h.s=c0+c1v=c1a=0

（一）

（一）多项式运动规律多项式运动规律s=c0+c1+c22+c33+cnnv=（c1+2c2+3c32+ncnn-1）等速运动规律等速运动规律0aa=02、n=2的运动规律的运动规律0sh0vv0j0vvmax0shamax0a-amax柔性冲击柔性冲击柔性冲击柔性冲击从加速度线上可以看出，在从动件运动的始末两点，理论上加速度值由零突变为无穷大，致使从动件受的惯性力也由零变为无穷大。

而实际上材料有弹性，加速度和推力不致无穷大，但仍将造成巨大的冲击，这种冲击称为刚刚性冲击。

性冲击。

刚性冲刚性冲击击从图可以看出,从动件的加速度发生突变的点，其惯性力亦有突变,但因为该突变有限,古所引起的冲击亦是有限的,这里特称其为柔性冲击柔性冲击.等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律1、建立坐标系，并将横坐标6等分，分别记作1、2、3、4、5、6,以o为端点作一射线并按平方关系描点记为1、4、9、4、1、0。

491ooova作图步骤：

123456123456410s2、连接0点与推成h最高点c，并过点1、4、9、4、1分别作其平行线，再过这些点作s轴的垂线，和过点1、2、3、4、5、6作轴的垂线相交与1、2.c3、光滑的连接1、23、4、5、6，所形成的曲线即为从动件的位移线图。

svaj0000

（二）余弦加速度规律

（二）余弦加速度规律123456O132456s123456voao1、建立坐标系，并将横坐标6等分，以从动件推成h作为直径作半圆，并将其6等分。

分别记作1、2、3、4、5、6。

2、分别作这些等分点关于轴和s轴的垂线，分别俩俩对应相交于1、23、4、5、6。

3、光滑的连接1、23、4、5、6，所形成的曲线即为从动件的位移线图。

作图步骤：

h（三）正弦加速度规律（三）正弦加速度规律运动规律组合应遵循的原则运动规律组合应遵循的原则：

1、对于中、低速运动的、对于中、低速运动的凸轮机构，要求从动件凸轮机构，要求从动件的位移曲线在衔接处相切，以保证速度曲线的的位移曲线在衔接处相切，以保证速度曲线的连续。

连续。

2、对于中、高速运动的凸轮机构则还要求从动、对于中、高速运动的凸轮机构则还要求从动件的速度曲线在衔接处相切，以保证加速度曲件的速度曲线在衔接处相切，以保证加速度曲的连续。

的连续。

二、组合运动规律简介二、组合运动规律简介从动件常用基本运动规律特性从动件常用基本运动规律特性等等速速1.0刚性刚性低速轻载低速轻载等加速等减速等加速等减速2.04.00柔性柔性中速轻载中速轻载余弦加速度余弦加速度1.574.93柔性柔性中速中载中速中载正弦加速度正弦加速度2.006.28无无高速轻载高速轻载运动规律运动规律vmax（h/）amax冲击特性冲击特性适用范围适用范围（h2/2）三、从动件运动规律设计：

三、从动件运动规律设计：

1、从动件的最大速度、从动件的最大速度vmax要尽量小；

要尽量小；

2、从动件的最大加速度、从动件的最大加速度amax要尽量小；

3、从动件的最大跃动度、从动件的最大跃动度jmax要尽量小。

要尽量小。

改进型等速运动规律改进型等速运动规律00aa=0v0sh3-3凸轮机构的基本尺寸的确定凸轮机构的基本尺寸的确定作用在从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度之间所夹的锐角称为压力角。

在不计摩擦时，高副中构件间的力是沿法线方向作用的，因此，对于高构，压力角也即是接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角。

一、凸轮机构中的作用力与凸轮机构的压力角一、凸轮机构中的作用力与凸轮机构的压力角1、压力角：

、压力角：

指推杆沿凸轮廓线指推杆沿凸轮廓线接触点的法线方向与推杆速度方接触点的法线方向与推杆速度方向之间所夹的锐角。

向之间所夹的锐角。

根据力的平衡条件可得根据力的平衡条件可得消去消去R1、R2压力角压力角aa力力P无穷大无穷大机构发机构发生自锁生自锁临界压力角临界压力角aacennvF”SrmincpFO当不计凸轮与从动件之间的摩擦时，凸轮给予从动件的力F是沿法线方向，从动件运动方向与力F之间的锐角即压力角压力角。

凸轮压力角是反映机构传力特性的一个重要参数。

如图所示，力F可分解为沿从动件运动方向的有用分力F和使从件紧压导路的有害分力F，且F=FtgF上式表明，驱动从动件的有用分力F一定时，压力角越大，则有害分力F越大，机构的效率越低。

当增大到一定程度，以致F在导路中所引起的摩擦阻力大于有用分力F时，无论凸轮加给从动件的作用力多大，从动件都不能运动，这种现象称为自锁。

u从减小推力和避免自锁的观点来看，压力角愈小愈好。

u凸轮廓线上不同点处的压力角是不同的。

为保证凸轮机构能正常运转，设计时应使最大压力角不超过许用压力角，即max，对于直动从动件凸轮机构，建议取许用压力角=30；

对于摆动从动件凸轮机构，建议取许用压力角=45。

二、压力角与凸轮机构尺寸的关系由上图所示的偏置尖顶从动件盘形凸轮机构可知，凸轮机构的压力角与基圆半径rmin和偏心距e的关系为：

由上式可知：

当其它条件不变时，压力角愈大，基圆半径rmin愈小，即凸轮尺寸愈小。

故从机构尺寸紧凑的观点来看，压力角大好。

当其它条件不变时，从动件偏置方向使e前为减号（偏距及瞬心P在凸轮回转中心同一侧）时，可使压力角减小，从而改善其受力情况。

从从机机构构结结构构紧紧凑凑和和改改善善受受力力的的观观点点来来看看，基基圆圆半半径径rmin的的确确定定原原则则是是：

在保证max的条件下应使基圆半径尽可能小。

3-43-4图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓根据从动件的运动规律设计凸轮轮廓曲线的常用方法是反转法。

反转法反转法的原理是：

给整个凸轮机构加上一个绕凸轮轴心O的与凸轮角速度等值反向的公共角速度“-”，根据相对运动原理，这时凸轮与从动件间的相对运动保持不变，但凸轮相对纸面将静止不动，而从动件一方面随机架和导路一起以“-”绕O点转动，另一方面又以原有运动规律相对于机架导路作往复直线运动。

由于尖顶始终与凸轮轮廓曲线相接触，所以反转后其尖顶描出的轨迹就是凸轮轮廓曲线。

凸轮轮廓曲线设计的基本原理凸轮轮廓曲线设计的基本原理（动画）（动画）一、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制1尖顶直动从动件盘形凸轮尖顶直动从动件盘形凸轮图a所示为对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构。

已知从动件位移线圈（图b）、凸轮的基圆半径rmin以及凸轮以等角速度1顺时针方向回转，要求绘出此凸轮的轮廓。

对心尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制步骤：

选取比例尺，以rmin为半径作凸轮的基圆，并把基圆与从动件导路的交点A0作为从动件尖顶的起始位置。

将位移图线的推程运动角t和回程运动角h分为若干等份，求得从动件各分点的位移值11、22、，如图b所示。

沿-方向由从动件尖顶起始位置A0处开始取角t、h、s，再将t、h各分为与图b相对应的若干等份，得A1、A2、A3、点，连接OA1、OA2、OA3、，这些径向线即为反转后从动件导路所占据的各个位