凸轮轮廓曲线的设计教材42页PPT
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凸轮机构及其设计ppt课件
反转法原理
给整个凸轮机构加上一个与凸轮转动的角速度ω大 小相等、方 向相反的角速度－ω，此时凸轮不动，从动件一方面随导路以－ ω绕轴转动，另一方面又在导路中按预定的运动规律作往复移动。 由于从动件的尖顶始终与凸轮轮廓相接触，其尖顶的运动轨迹就 是凸轮轮廓曲线
依据此原理可以用几何作图的方法 设计凸轮的轮廓曲线，例如：
格要求。则应选择直线或圆弧等易加工 o
δ
曲线作为凸轮的轮廓曲线。如夹紧凸轮。 a
+∞Biblioteka 2. 机器的工作过程对推杆运动有要求，
δ
则应严格按工作要求的运动规律来设计凸 o
轮廓线。如刀架进给凸轮。
-∞
3. 对高速凸轮，要求有较好的动力特性， 正弦改进等速
除了避免出现刚性或柔性冲击外，还应当
考虑Vmax和 amax。
作时振动、噪音都比较小，可以用于高 速、轻载的场合。
δ
a amax=6.28hω2/δ02
无冲击，但amax 较大。
δ
将几种运动规律组合，以改善运动特性。 s
二、选择运动规律
h
选择原则：
o 1.机器的工作过程只要求凸轮转过一角
δ
δ
度δ0时，推杆完成一行程h〔直动推杆〕 v
0
或φ〔摆动推杆），对运动规律并无严
的基圆半径r0，角速度ω和推杆的运动规 律，设计该凸轮轮廓曲线。
-ω
8’ 9’
ω
7’
11’
5’ 3’
12’
1’
13’
14’
12 345 67 8 9 11 13 15
设计步骤小结： ①选比例尺μl作基圆r0。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
机械原理凸轮轮廓曲线设计
正确确定推杆的位移或摆角
直动推杆：位移等于推杆所在位置与理论廓线的交点和与基圆交 点之间的距离。
摆动推杆：角位移等于推杆所在位置与推杆起始位置之间的夹角。
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12
已知凸轮的基圆半径r0，角速度
和从动件的运动规律及偏心距e，
设计该凸轮轮廓曲线。
e
s
8 9 10
7 5 3 1
11 12
13 14
1 3 5 7 8 9 11 13 15
120º 60º 90º 90º
设计步骤
A
15
15 1414
13 13 12 11
O kkk91k1011k2k1k381k47kk61k5 5kk4k3k21
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9
4.对心直动平底推杆盘形凸轮
对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸
轮的基圆半径r0，角速度ω和推杆的运动规律，
设计该凸轮轮廓曲线。
8’ 7’ 5’ 3’ 1’
1 3 5 78
9’ 11’ 12’
13’ 14’
9 11 13 15
1’ 2’ 3’
12 3 4
5
4’ 5’
15 14’
14
13’ 13
12
10
③①② 确选等定比分反例位转尺移后曲l，从线作动及位件反移尖向
9
顶等曲在分线各各、等运基分圆动点r角0占和，据偏确的距定位圆反置e。转。后 对④应于将各各等尖分顶点点的连从接动成件一的
11
条光位滑置曲。线。
10
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9
7
3. 对心滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计
已知凸轮的基圆半径r0，
滚子半径rT、凸轮角速度和
运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。
凸轮轮廓曲线的设计市公开课金奖市赛课一等奖课件
则B点直角坐标为：
图9-21
x y
=( =(
s0 + s0 +
s s
)sinδ )cosδ
+ -
ecosδ esinδ
凸轮理论廓线方程
式中e为偏距，s0 = r02 e2 。
第16页
∵ 工作廓线与理论廓线在法线方 向距离处处相等，且等于滚子半
径 rr 。
∴ 当已知理论廓线上任意一点B （x ，y）时，则可得到工作廓 线上相应点B′( x ′，y ′)。 由高等数学知识，理论廓线B点处法线斜率（与切线
6）在各条切线上，由基圆开始向外量取S线图上相应长度11′、 22′、33′、……，得点1′、2′、3′、……。此即代表推杆 尖顶在复合运动中依次占据位置；
第6页
7）光滑连接1′、2′、 3′、……[此例中：4′与 5′、8′(8)与9′(A)之间 为圆弧]，此即为所设计凸 轮轮廓曲线。
注： 对于对心直动推杆盘形凸轮机构，能够认为是e=0时
注意：e为代数值，其正负要求为：当凸轮沿逆时针方向转动时，
若推杆处于凸轮回转中心右侧， e为正，反之为负；当凸
轮沿顺时针方向转动时，推杆处于中心左侧，e为正，反
之为负。
第18页
2、对心直动平底推杆（平底⊥导路）盘形凸轮机构 如图9-22所表示建立Oxy坐
标系。B0点为凸轮推程段廓线起 始点，当凸轮转过（即推杆反 转）δ角度时，推杆位移为s， 平底与凸轮在B点相切。
由理论廓线方程对δ求导，得：
dx/dδ=(ds/dδ-e)sinδ+(s0 +s)cosδ dy/dδ=(ds/dδ-e)cosδ-(s0+s )sinδ
工作廓线上相应点B′( x′ ，y′)坐标为：
图9-21
x y
=( =(
s0 + s0 +
s s
)sinδ )cosδ
+ -
ecosδ esinδ
凸轮理论廓线方程
式中e为偏距，s0 = r02 e2 。
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∵ 工作廓线与理论廓线在法线方 向距离处处相等，且等于滚子半
径 rr 。
∴ 当已知理论廓线上任意一点B （x ，y）时，则可得到工作廓 线上相应点B′( x ′，y ′)。 由高等数学知识，理论廓线B点处法线斜率（与切线
6）在各条切线上，由基圆开始向外量取S线图上相应长度11′、 22′、33′、……，得点1′、2′、3′、……。此即代表推杆 尖顶在复合运动中依次占据位置；
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7）光滑连接1′、2′、 3′、……[此例中：4′与 5′、8′(8)与9′(A)之间 为圆弧]，此即为所设计凸 轮轮廓曲线。
注： 对于对心直动推杆盘形凸轮机构，能够认为是e=0时
注意：e为代数值，其正负要求为：当凸轮沿逆时针方向转动时，
若推杆处于凸轮回转中心右侧， e为正，反之为负；当凸
轮沿顺时针方向转动时，推杆处于中心左侧，e为正，反
之为负。
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2、对心直动平底推杆（平底⊥导路）盘形凸轮机构 如图9-22所表示建立Oxy坐
标系。B0点为凸轮推程段廓线起 始点，当凸轮转过（即推杆反 转）δ角度时，推杆位移为s， 平底与凸轮在B点相切。
由理论廓线方程对δ求导，得：
dx/dδ=(ds/dδ-e)sinδ+(s0 +s)cosδ dy/dδ=(ds/dδ-e)cosδ-(s0+s )sinδ
工作廓线上相应点B′( x′ ，y′)坐标为：
机械原理-凸轮轮廓曲线设计图解法
-ω
3’ 2’ 1’ ω O 1 2
1
2
3
3
直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
1.对心直动尖顶从动件盘形凸轮 已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω 和从 动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
4’ 5’ 6’
-ω ω
3’ 2’ 1’
7’
8’ 5 6 7 8
1 2 3 4
设计步骤: ①作基圆r0。
②反向等分各运动角，得到一系列与基圆的交点。
7’ 5’ 3’ 1’ 1 3 5 78 8’ 9’ 11’ 12’ 13’ 14’ 9 11 13 15
e
-ω
ω 15’ 15 14’14
k12 k11 k10 k9 k15 k14 k13
A
13’
12’
k1 13 k 12 k32 k8 k7k6 k5k4 11 10 9
O
注意：与前不同的是——过 各等分点作偏距圆的一系列 切线，即是从动件导路在反 转过程中的一系列位置线。
11’
10’ 9’
直动平底从动件盘形凸轮轮廓的绘制
直动平底从动件盘形凸轮轮廓的绘制
-
实际廓线
直动平底从动件盘形凸轮轮廓的绘制
-
实际廓线
③过各交点作从动件导路线，确定反转后从动件尖顶在各等分点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
2.对心直动滚子从动件盘形凸轮 已知凸轮的基圆半径r0，滚子半径 rT ，角速度ω 和从动件的运动规 律，设计该凸轮轮廓曲线。
3’ 2’ 1’ 7’ 8’ 1 2 3 4 5 6 7 8 4’
-ω
理论轮廓
ω
5’ 6’
凸轮轮廓曲线的设计42页PPT
凸轮轮廓曲线的设计
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。—
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。—
《凸轮轮廓设计》课件
绘制理论廓线
确定基圆半径
根据凸轮机构的具体形式和从动件的运动规律，选择合适的基圆 半径。
绘制理论廓线
根据从动件的运动规律和基圆半径，绘制出凸轮的理论廓线。
检查理论廓线的正确性
检查理论廓线是否符合设计要求，是否满足从动件的运动规律。
凸轮实际廓线修正
1 2
考虑压力角的影响
根据凸轮机构的压力角限制，对理论廓线进行修 正，确保在实际运转过程中凸轮机构的有效性。
圆锥凸轮
总结词
具有锥形轮廓的凸轮
详细描述
圆锥凸轮的轮廓呈锥形，通常用于实现高速、高精度的运动控制，尤其适用于需要较小接触面积的场 合。
特殊形状凸轮
总结词
非传统常规形状的凸轮
详细描述
特殊形状凸轮如抛物线形、椭圆形的等，通常用于特殊运动需求的场合，如高速、精密或特殊轨迹的控制。
03
凸轮轮廓设计步骤
考虑接触应力的影响
根据凸轮机构的接触应力限制，对理论廓线进行 修正，确保凸轮机构的可靠性和寿命。
3
考虑加工工艺的影响
根据凸轮机构的加工工艺限制，对理论廓线进行 修正，确保凸轮机构的加工可行性和经济性。
凸轮结构设计
确定凸轮材料
01
根据凸轮机构的工作环境和载荷情况，选择合适的凸轮材料。
设计凸轮结构
02
详细描述
凸轮机构的动态特性对其工作性能和使用寿 命具有重要影响。为了优化凸轮机构的动态 特性，设计师应关注机构的动态响应分析， 并采取措施减小振动、冲击和噪声。例如， 优化凸轮和从动件的材料和结构，改善润滑 条件等。
优化凸轮廓线设计
总结词
优化凸轮廓线设计是指通过改进凸轮廓线的形状和尺寸，以提高凸轮机构的性能和使用 寿命。
机械原理凸轮轮廓曲线设计(课堂PPT)
ω，摆动推杆长度l以
及摆杆回转中心与凸 轮回转中心的距离d， 摆杆角位移方程，设 A8 计该凸轮轮廓曲线。
4’ 3’ 2’ 1’
123 4
5’ 6’
7’ 8’
5 6 78A7φ7A6.Al
B’1 B1
B
r0ω
-ω
A1 φ1
B’2 B’3
B2 B3
120°
B4
φ2 A2
B’4 φ3 A3
90 °
B8
60 °
依据此原理可以用几何作图 的方法设计凸轮的轮廓曲线。
反转前 反转后
机架 不动 - 转动
-ω 1
3’
2’
2
1’
ω1 2
O
33
凸轮 转动 不动
从动件
- 转动 S移动 S移动 .
4
-ω
A2 A3 A4 A1
A1
A3 A4 A2
ω
ω
A4
S2
A1 A2 A3
ω
S3 A2A3
A1
ω
A4 S4
r0
r0
r0
r0
-ω ω
的从动件的位置。
.
A
O
理论轮廓曲线
8
实际轮廓——凸轮与从动件直接接触的廓线称 为凸轮的工作廓线。
理论轮廓——对于滚子从动件，可把滚子圆心 看作从动件的尖点，该点的复合运动轨迹称为凸轮 的理论廓线。实际廓线是滚子的包络线。
基圆——以凸轮理论轮廓曲线上的最小半径为 半径所画的圆。
对于尖顶从动件来说，凸轮的理论轮廓和实际 轮廓重合。
多缸内燃机-配气机构
.
1
§4-3 凸轮轮廓曲线的设计
一、凸轮轮廓曲线设计的基本原理 二、凸轮轮廓曲线的作图法
及摆杆回转中心与凸 轮回转中心的距离d， 摆杆角位移方程，设 A8 计该凸轮轮廓曲线。
4’ 3’ 2’ 1’
123 4
5’ 6’
7’ 8’
5 6 78A7φ7A6.Al
B’1 B1
B
r0ω
-ω
A1 φ1
B’2 B’3
B2 B3
120°
B4
φ2 A2
B’4 φ3 A3
90 °
B8
60 °
依据此原理可以用几何作图 的方法设计凸轮的轮廓曲线。
反转前 反转后
机架 不动 - 转动
-ω 1
3’
2’
2
1’
ω1 2
O
33
凸轮 转动 不动
从动件
- 转动 S移动 S移动 .
4
-ω
A2 A3 A4 A1
A1
A3 A4 A2
ω
ω
A4
S2
A1 A2 A3
ω
S3 A2A3
A1
ω
A4 S4
r0
r0
r0
r0
-ω ω
的从动件的位置。
.
A
O
理论轮廓曲线
8
实际轮廓——凸轮与从动件直接接触的廓线称 为凸轮的工作廓线。
理论轮廓——对于滚子从动件，可把滚子圆心 看作从动件的尖点，该点的复合运动轨迹称为凸轮 的理论廓线。实际廓线是滚子的包络线。
基圆——以凸轮理论轮廓曲线上的最小半径为 半径所画的圆。
对于尖顶从动件来说，凸轮的理论轮廓和实际 轮廓重合。
多缸内燃机-配气机构
.
1
§4-3 凸轮轮廓曲线的设计
一、凸轮轮廓曲线设计的基本原理 二、凸轮轮廓曲线的作图法
凸轮廓线设计方法的基本原理.ppt
③确定反转后，从动件滚子中心在各等份点的位置。
④将各中心点连接成一条光滑曲线。 ⑤作各位置滚子圆的内(外)包络线(中心轨迹的等距曲线)。
理论轮廓 实际轮廓
JM 返回
3)对心直动平底推杆盘形凸轮
对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸
轮的基圆半径r0，角速度ω和推杆的运动规律，
设计该凸轮轮廓曲线。
8’ 7’ 5’ 3’ 1’
一、凸轮轮廓曲线的设计
1、凸轮廓线设计方法的基本原理
反转原理：
给整个凸轮机构施以-ω时，不影响各
构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止， 而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓
曲线。
依据此原理可以用几何作图的方法 设计凸轮的轮廓曲线，例如：
尖顶凸轮绘制动画 滚子凸轮绘制动画
2、用作图法设计凸轮廓线
-ω ω
e
-ω
δ
由图可知：s0＝(r02-e2)1/2
x= (s0+s)sinδ + ecosδ
y= (s0+s)cosδ - esinδ
(1)
实际轮廓线－为理论轮廓的等距线。
曲线任意点切线与法线斜率互为负倒数：
rr
B0
x
sr00 y
r0
δ δ
n
n
θ x
s
e
ω
s0
tgθ= -dx/dy =(dx/dδ)/(- dy/dδ) =sinθ/cosθ
1 3 5 78
9’ 11’ 12’
13’ 14’
9 11 13 15
1’ 2’ 3’
12 3 4
5
4’ 5’
15 14’
14
13’ 13
12
12’
④将各中心点连接成一条光滑曲线。 ⑤作各位置滚子圆的内(外)包络线(中心轨迹的等距曲线)。
理论轮廓 实际轮廓
JM 返回
3)对心直动平底推杆盘形凸轮
对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸
轮的基圆半径r0，角速度ω和推杆的运动规律，
设计该凸轮轮廓曲线。
8’ 7’ 5’ 3’ 1’
一、凸轮轮廓曲线的设计
1、凸轮廓线设计方法的基本原理
反转原理：
给整个凸轮机构施以-ω时，不影响各
构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止， 而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓
曲线。
依据此原理可以用几何作图的方法 设计凸轮的轮廓曲线，例如：
尖顶凸轮绘制动画 滚子凸轮绘制动画
2、用作图法设计凸轮廓线
-ω ω
e
-ω
δ
由图可知：s0＝(r02-e2)1/2
x= (s0+s)sinδ + ecosδ
y= (s0+s)cosδ - esinδ
(1)
实际轮廓线－为理论轮廓的等距线。
曲线任意点切线与法线斜率互为负倒数：
rr
B0
x
sr00 y
r0
δ δ
n
n
θ x
s
e
ω
s0
tgθ= -dx/dy =(dx/dδ)/(- dy/dδ) =sinθ/cosθ
1 3 5 78
9’ 11’ 12’
13’ 14’
9 11 13 15
1’ 2’ 3’
12 3 4
5
4’ 5’
15 14’
14
13’ 13
12
12’