自动车床凸轮设计辅助工具
凸轮机构的组成与分类
6δ
δ
s ＝ h-2h(δ0 –δ)2/δ20
v ＝ - 4hω(δ0 -δ)/δ2
0
a
4hω 2/δ
2
0
a ＝ - 4hω2 /δ20
δ
柔性冲击
余弦加速度
3 推程： s＝h[1-cos(πδ/δ0)]/2 v ＝πhωsin(πδ/δ0)δ/2δ0 a ＝π2hω2 cos(πδ/δ0)/2δ20 回程： s＝h[1＋cos(πδ/δ’0)]/2 v＝-πhωsin(πδ/δ’0)δ/2δ’0 a＝-π2hω2 cos(πδ/δ’0)/2δ’20
4.摆线运动
半径R=h/2π的滚圆沿纵座标 作纯滚动，圆上最初位于座标原 点的点其位移随时间变化的规 律—摆线运动
特点：无刚性、柔性冲击 适用场合：适于高速
5. 五次多项式运动
4 5 φ 3 φ φ s h10 15 6 Φ Φ Φ
⑤ 应用反转法逐点作图确定各滚子中 心点位置B0，B1，B2，…（自基圆起 向外量取）； ⑥ 光滑连接B0，B1，B2，……点，就 得所要设计的凸轮的理论廓线。 ⑦ 选择滚子半径rT； ⑧ 以理论廓线为中心作一系列滚子； ⑨ 作这一系列滚子的内包络线，就得 所要设计的凸轮的廓线，称为实际廓 线 。
2 、从动件常用的运动规律
（1 ）凸轮机构的工作循环
从动件常用的运动规律
名词术语：
基圆、 基圆半径、 推程、
推程运动角、 远休止角、 回程、 回程运动角、
D
δ02 δ’0
h A r0
δ0 δ01 δ’0 δ02
δ0
δ01
ω
B
近休止角、 行程。一个循环
自动车床凸轮设计详解
自动车床凸轮设计详解日志分类：天下杂侃 | 发表于：自动机床上有一种特别的轴叫凸轮轴,由安装在凸轮轴上的凸轮实现自动化.凸轮的运动决定加工顺序、加工时间、工具的进刀、停止等,是不借助人力进行一系列加工的.这样,在自动机床上凸轮发挥的作用就非常大了,凸轮设计的精确极大地影响作业效率和产品的品质.尤其工程顺序,主轴旋转数,进刀量三要素成为凸轮设计的根本,给作业效率、产品品质带来直接地很大地影响.为了决定这些,必须充分地研究产品的形状、精度材质等条件.并且,该公司使用的自动机床一般是被叫作走心型自动机床.此文本凸轮设计需要的机械数据是以T-7为基准作成的.目录1. 一般说明2. 凸轮的种类3. 不切削运转4. 切削运转5. 尺寸调整6. 设计书的作成7. 凸轮设计的实例(附表) 凸轮设计符号一览表1. 一般说明1. 切削原理走心型万能自动机床,刀具仅在半径方向运转,材料一边旋转一边和主轴台共同向轴方向运转.两个组合在一起运转,可以加工成各种各样的形状.以下是各种加工方式：1.由刀具的移动切削（主轴台不动）如图12.由主轴台的运转切削（刀具不动）如图23.刀具和主轴台组合运动切削。
如图3图1 图2 图3刀具台和主轴台,由各自的凸轮控制运转,通常,凸轮旋转一回就作成一个产品,因此凸轮的设计,计算刀具和主轴的正确运转及其绕主轴360°旋转的正确分布两个作业要大致地区分开来.2. 运转的种类刀具台和主轴台的旋转,包含以下几个意义.(1) 不切削运转非生产角刀具一点也不接触工作物的运转.刀具和主轴台从最初的作业位置向其他作业位置移动运转,主轴台为进刀作业前进，后退运转.弹簧的开闭伴随着此运转.这些运转和必要时间由机械的重要项目来决定.不切削运转为了提高生产率,必须尽可能快速运转提速,把加工时间缩小到最小限度.(2) 切削运转生产角是由一个或两个以上的刀具进行加工的运转.这跟工作物的材质,精加工精度,切削面粗糙度,使用刀具的材质等有直接联系.3. 主轴台的运转HS凸轮主轴台的前进是从板凸轮主轴推动进行,后退由一根弹簧进行.对于主轴台的运转,凸轮的设计可以从1∶1到1∶3的任意值来设定.为了减少不切削运转的时间,选择1∶1更好,但是短的产品和要求特别高精度的部品则选定1∶2或者1∶3.高级精密的设计根据产品选1∶2的多.该公司通常使用1∶2.4. 刀具台的运转(1) 刀番号标准刀具台有5个如图4称为1号刀具台,..5号刀具台.(2) 天平刀架1号刀具台和2号刀具台安装在摆动杆上.此刀具的运转是凸轮运转高度的1/3,构造方面也比其他刀具台好,所以主要用于精度较高的重要部分的精加工切削.并且凸轮的上升有使2号刀具台前进切入,同时使1号刀具台后退的作用.凸轮的下降有与其相反的效果.因此除了主轴台以及1号刀具台的其他所有的刀具台随凸轮上升而前进,(随凸轮)下降而后退.但是,只有1号刀具台与此相反,1号刀具台前进凸轮下降,1号刀具台后退凸轮上升.这是在凸轮设计中必须要注意的事项.(3) VT刀架刀具台3,4,5号刀具台能够由各自的凸轮单独前进、后退运转.这些VT刀架刀具台主要用于粗加工,倒角,突切等作业,必要的话也可以用于精加工切削.3号刀具台的杆比为1∶1(刀具和凸轮的运转相同),4,5号刀具台则变成1∶2(刀具的运转是凸轮运转的1/2),根据情况调整杆比稍微变更也是可以的.附件的杆比,除了特别的部品外一般为1∶1.主轴台HS 1：1～1：3天平刀架NO。
产品机构-棘轮-槽轮-凸轮等机构工作原理汇总
3“飞”是一个内啮合棘轮机构，“飞壳”的外圈是小链轮，是一个内圈带棘齿的棘轮，当骑车人蹬踩脚踏板使小链轮顺时针转动时，通过棘爪、“飞体”和键驱动后轮轴及后轮转动，自行车向前进行。当骑车人停止蹬踩而自行车因惯性前进时，后轮轴及棘爪虽仍顺时针转动，但小链轮不会被带动；
5蜂窝煤机冲压部分主要有四根滑杆、滑梁、冲杆、冲杆座、冲头、活动压盘、活动模底、弹簧构成。当蜂窝煤机动转由两齿轮转动通过拉杆带动滑梁，冲头下行时，迫使冲头下移，活动盘上移弹簧紧缩，把煤压成型并把煤冲成，成型煤的松实，由弹簧压紧活动压盘，把煤压紧所决定。
6启动电源，下料机电机得电驱动主动带轮1转动，通过V带传动使从动带轮2与同轴蜗杆3同步转动，由蜗杆3和蜗轮4组成的减速机构对输出轴O1―O1实现减速。接着工作机构分两路传动实现定长送料和剪切下料；
2气缸盖中有进气道和排气道，内装进、排气门。新鲜充量(即空气或空气与燃料的可燃混合气)经空气滤清器、进气管、进气道和进气门充入气缸。膨胀后的燃气经排气门、排气道和排气管，最后经排气消声器排入大气。进、排气门的开启和关闭是由凸轮轴上的进、排气凸轮，通过挺柱、推杆、摇臂和气门弹簧等传动件分别加以控制的，这一套机件称为内燃机配气机构。通常由空气滤清器、进气管、排气管和排气消声器组成进排气系统。为了向气缸内供入燃料，内燃机均设有供油系统。汽油机通过安装在进气管入口端的化油器将空气与汽油按一定比例(空燃比)混合，然后经进气管供入气缸，由汽油机点火系统控制的电火花定时点燃。柴油机的燃油则通过柴油机喷油系统喷入燃烧室，在高温高压下自行着火燃烧。
机械原理凸轮机构 ppt课件
a dv / dt 2C2
★注意：
为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程h 中的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，且加 速度和减速度的绝对值相等。
推杆的等加速等减速运动规律
ppt课件
19
2. 等加速等减速运动规律
★推程运动方程
推程等加速段边界条件：
运动方程式一般表达式：
机架
ppt课件
凸轮 推杆
4
二、特点
优点： 可以使从动件准确实现各种预期的复杂的运动规律 易于实现多个运动的相互协调配合。 结构简单、紧凑 设计方便 缺点： 点、线接触，易磨损，不适合高速、重载 凸轮机构的适用场合 广泛用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置
和装配生产线。
弹簧力封闭
重力封闭
ppt课件
11
形封闭型凸轮机构
凹槽凸轮机构
等宽凸轮机构
ppt课件
12
形封闭型凸轮机构
等径凸轮机构
共轭凸轮机构
ppt课件
13
9-2 推杆的运动规律
一、基本术语 凸轮概念
★基圆：以凸轮最小半径 r0所作的圆，r0称为凸轮 的基圆半径。
★推程、推程运动角：d0
★远休、远休止角：d 01 ★回程、回程运动角：d 0 ★近休、近休止角：d 02
生无穷大惯性力，引起刚性冲击。 ppt课件
推程运动线图
17
1. 一次多项式运动规律——等速运动
★回程运动方程
一次多项式一般表达式：
s v
C0 ds
C1d
/
dt
C1
边界条件
a
第十一章凸轮机构
s 位移线图
h
,t
a0
v 速度线图
速度曲线不连续，机
构将产生刚性冲击(Rigid impulse)。等速运动规律适 加速度线图
a
,t
用于低速轻载场合。
,t
⑵ 等加速等减速运动规律 (Law of constant acceleration and deceleration)
推程
前半程
j
da dt
da
d
d
dt
3
d3 s
d 3
从动件的常用运动规律 (一)基本运动规律 基本运动规律(Fundamental law)包括多项式类运动规 律(Law of polynomial motion)和三角函数类运动规律。 1. 多项式类运动规律
s c0c1 c2 2 c3 3cn n
12 11
③①②④ 等确选将分定比各位反例尖移转尺顶曲后点l，线从连作及动接位反件成移向尖一
10 9
顶等条曲在分光线各各滑、等曲运基分线动圆点。角rb占和，据偏确的距定位圆反置e转。。后 对应于各等分点的从动件的
11
位置。
10 9
5. 尖顶摆动从动件盘形凸轮廓线的设计
已② 知等凸分轮位的移基曲圆线半及径
第十一章 凸轮机构
第一节 凸轮机构的分类、特点和应用
内燃机配气凸轮机构
自动机床进刀凸轮机构
冲床凸轮机构
绕线机凸轮机构
圆柱凸轮输送机
自动车床凸轮机构
凸轮机构的组成 凸轮、从动件和机架。 凸轮机构的适用场合 广泛用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和 装配生产线。 凸轮机构的优点 结构简单、紧凑、工作可靠，可以使从动件准确实现各 种预期的运动规律，还易于实现多个运动的相互协调配合。 凸轮机构的缺点 凸轮轮廓与从动件之间是高副接触，易于磨损。
汽车发动机凸轮轴加工工艺设计及质量控制研究
汽车发动机凸轮轴加工工艺设计及质量控制研究作者：王林峰来源：《时代汽车》2023年第18期摘要：凸轮轴作为关键性零部件，关乎到汽车发动机的性能表现，因此对凸轮轴的质量与性能提出了较高要求。
本文对汽车发动机凸轮轴的加工工艺进行分析，了解其设计原则以及工艺特征，随后提出了完整的工艺设计流程。
从生产线布置、定位基准选择、加工划分、凸轮形面加工等，并提出定位键优化改善、控制键槽裂纹、主动测量与自然补偿等方式全面提高凸轮轴加工质量。
关键词：汽车发动机凸轮轴质量控制工艺设计1 引言近年来我国汽车行业迅速发展，发动机生产厂商获得了前所未有的生产动力。
而在汽车发动机中最为重要的关键性结构就是凸轮轴的存在。
由于凸轮轴特殊的材料以及工艺要求，在加工过程中需要对其质量进行控制，并尽可能的实现成本节约，避免不合理环节布置，从而对凸轮轴生产线进行合理规划，确保其形成良好的生产效果。
基于凸轮轴在发动机中的性能表现，则需要确保其在实际加工制造过程中表现出更加精良的工艺特征以及质量成果。
2 汽车发动机凸轮轴加工工艺分析2.1 工艺设计原则凸轮轴不仅是组成汽车发动机的重要零部件，其使用性能与产品质量对汽车发动机安全稳定运行也有着直接影响。
科学合理设计汽车发动机凸轮轴加工工艺，有利于更好地把控凸轮加工精度和加工成本，并保障汽车发动机凸轮轴加工效益。
汽车发动机凸轮轴加工工艺设计原则，应遵循以下几点要求：（1）工艺设计合理性，并在工艺设计优化的基础上融合其他现代先进技术手段，增强产品核心竞争优势。
（2）国内外可靠且具有影响力厂家的先进设备优先考虑，以此保障汽车发动机凸轮轴加工工艺水平。
（3）既要体现工艺设计先进性，也要兼具经济性，做到在不影响产品质量的基础上最大程度地节约工艺成本。
（4）各生产环节的安全性与操作便捷性是汽车发动机凸轮轴加工工艺设计中需要给予高度重视的问题。
（5）基于经济条件允许的前提下，坚持柔性生产原则，根据凸轮轴结构特点，合理设计其加工工艺，尽可能减少凸轮轴在加工过程中对其精度的干扰影响。
自动车床凸轮设计教程
1.自动车床主要靠凸轮来控制加工过程，能否设计出一套好的凸轮，是体现自动车床师傅的技术高低的一个标准。
凸轮设计计算的资料不多，在此，我将一些基本的凸轮计算方法送给大家。
凸轮是由一组或多组螺旋线组成的，这是一种端面螺旋线，又称阿基米德螺线。
其形成的主要原理是：由A点作等速旋转运动，同时又使A点沿半径作等速移动，形成了一条复合运动轨迹的端面螺线。
这就是等速凸轮的曲线。
凸轮的计算有几个专用名称：1、上升曲线——凸轮上升的起点到最高点的弧线称为上升曲线2、下降曲线——凸轮下降的最高点到最低点的弧线称为下降曲线3、升角——从凸轮的上升起点到最高点的角度，即上升曲线的角度。
我们定个代号为φ。
4、降角——从凸轮的最高点到最低点的角度，即下降曲线的角度。
代号为φ1。
5、升距——凸轮上升曲线的最大半径与最小半径之差。
我们给定代号为h，单位是毫米。
6、降距——凸轮下降曲线的最大半径与最小半径之差。
代号为h1。
7、导程——即凸轮的曲线导程，就是假定凸轮曲线的升角（或降角）为360°时凸轮的升距（或降距）。
代号为L，单位是毫米。
8、常数——是凸轮计算的一个常数，它是通过计算得来的。
代号为K。
凸轮的升角与降角是给定的数值，根据加工零件尺寸计算得来的。
凸轮的常数等于凸轮的升距除以凸轮的升角，即K=h/φ。
由此得h＝Kφ。
凸轮的导程等于360°乘以常数，即L＝360°K。
由此得L＝360°h/φ。
举个例子：一个凸轮曲线的升距为10毫米，升角为180°，求凸轮的曲线导程。
(见下图) -解：L＝360°h/φ=360°×10÷180°＝20毫米升角(或降角)是360°的凸轮，其升距(或降距)即等于导程。
这只是一般的凸轮基本计算方法，比较简单，而自动车床上的凸轮，有些比较简单，有些则比较复杂。
在实际运用中，许多人只是靠经验来设计，用手工制作，不需要计算，而要用机床加工凸轮，特别是用数控机床加工凸轮，却是需要先计算出凸轮的导程，才能进行电脑程序设计。
CAXA制造工程师2008项目5 凸轮造型
CAXA制造工程师软件操作训练
主编:张文涛
步骤②：凸轮槽造型
20 副主编:黄桂芸、王凯 制作:马冬宝
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小提示：如果所做的平面开始没有隐藏，是看不到槽子的， 可以在这时隐藏即可。
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步骤①：基本轮廓造型
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小提示：实体完成后，可以点击左键选中圆平面，点击右 键选择隐藏，平面隐藏后，会使得下面的操作更方便。有 时由于某种原因，我们选定某图素比较困难，不易选中。 可以利用软件的“拾取过滤”功能。【设置】【拾取过滤 设置】：先按“清除所有类型”，再选择所需要的类型， 如“空间曲面”，再点击所需图素，即可立刻选中。
3 副主编:黄桂芸、王凯 制作:马冬宝
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图5-2凸轮设计过程分析
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简单凸轮实体造型主要就是拉深增料和拉深除料特征。造型 的难点是分析出机构所需的运动规律后，轮廓曲线的数学计算， 以及我们用图形的描述。
副主编:黄桂芸、王凯 制作:马冬宝
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任务4
项目练习与总结
要求：按照下列图纸，在软件中进行简易凸轮的实体造型练习，并 总结相关知识点
24 副主编:黄桂芸、王凯 制作:马冬宝
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图5－6 凸轮零件图 5 6
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8
停持
9
空进
10
空退
11
12
13
14
15
16
12.25
10
工进行程
2
1 1.1
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
Σn工
空行程 本工位角 之和 重复的角
度
171.25 62.05
位移 角度 生成位移角度曲 线，带入UG或者 SW的表达式来驱 动曲线模型
凸轮内孔 为22mm公 差为 +0.05、 －0mm
切削速度
（m/min 材料直径 主轴转速
）
(mm) RPM
60
圈数 600
7
生产效率 （个/分
5
2730
工进
空进
每个切削
动作完成
后，停持
2°角
度，且视
为空行程
角度
空退
停持
实际待加 提前量 实际位移 工尺寸 (0.2~0.5) 切断刀
其他
被加工部位走刀量 间隙 （查表可得）
17.7 25
3 3.3
0
15.0 25.0
1.5 2.8
0.2
2.0
0.5
0.5
0.1000
0.0200
1.0
0.0400
0.5
杠杆比：
空行程前进1mm 空行程后退1mm
的角度
的角度
2:1
1
0.5
n工（完成一个 工作状态
切削工步主轴的 （工进，空进， 空行程本工步角度 空行程本工步角
工步序号 转动圈数） 空退）
(参考值)
不可重合的角度
1
空进
2
空进
3
空进
4
165 工进
5
工进
17.7
12
25
3
3
0
工进行工进
0.0200
24.5 0.5
24.5 0.5
25
24.5
0.5
1
1.0
2.2
2.2
0.0800
凸轮设计 相关 确定主轴 转速=切 削速度 （m/min ）*1000/ 材料周长
生产效率 （个/分
进刀 量：主轴 旋转一 周，车刀 所车削的 实际距离 。
凸轮轴外 径为22mm 公差为+0 、– 0.05mm