机械设计基础第五章凸轮机构

❖ 位移方程： s h / 0 ❖ 速度方程： v h / 0
❖ 加速度方程：a 0
s
h
0 0
v
❖ 运动线图 ❖ 冲击特性：始点、末点刚性冲击 ❖ 适用场合：低速轻载
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机械设计基础
0 a
+
0
-
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机械设计基础——凸轮机构
等速回程运动（续）
回程(0’0)
s
❖ 运动方程：
❖ 位移方程：s h1 / 0 0
所画出的位移与转角之间的关系曲线。
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O
B'
h
A
δs' D δt
δh δs
w
B
C
s2
BC
h
A
δt
δs
D Aδ1
δh
δs' t
2p
上升—停—降—停
从动件位移线图决定于凸
机轮械设轮计基廓础 曲线的形状。
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1、推程： AB 2、升程： h 3、 推程运动角： δt 4、 运休止角： δs 5、 回程： CD 6、 回程运动角： δh
❖ 基圆(以凸轮轮廓最小向径所组成的圆)，基圆半径r0 ❖ 推程，推程运动角0 ❖ 远休止，远休止s角01
A’
h
02 D
0’
A
r0 0
01
6/12/2020 C
0
0
推程
01
远休止
0′
回程
t
02
近休止
❖ 回程，回程运动角0′
B ❖
近休止，近休止角02
❖ 行程（升程），h
❖ 运 间机动 t械或线设凸计图轮基:础转从角动j件变的化位关移系、图速度、加速度等随时19
已知：r0，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动
设计：凸轮廓线
s
h
解： 1. 定比例尺l ❖ 2. 初始位置及推杆位移曲线
0
120 600
900
❖ 3. 确定推杆反转运动占据的 各位置
❖ 4. 确定推杆预期运动占据的 各位置
❖ 5. 推杆高副元素族
❖ 6. 推杆高副元素的包络线
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凸轮逆时针回转，从动件右偏置 凸轮顺时针回转，从动件左偏置
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三、凸轮轮廓形状与滚子半径的关系 ❖ 外凸凸轮廓线
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ρ0min r
ρ ρ r 0 机械设计基础 min
0min
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ρ0min r ρmin ρ0min
r
0
实际廓线出现尖点
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机械设计基础——凸轮机构
5-2 推杆的运动规律
一、凸轮机构的运动过程 二、推杆常用运动规律 三、选择运动规律应注意的问题
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机械设计基础——凸轮机构
一、凸轮机构的运动过程
❖ 从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度等随时 间t或凸轮转角j变化的规律
7、近休止角： δs'
O
B' h
A δs' D
δt δs δh w
BC
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偏置尖顶直动从动件盘形凸轮
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四、应用
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左图为自动机床 中的横向进给机构， 当凸轮等速回转一周 时，凸轮的曲线外廓 推动从动件带动刀架 完成以下动作：车刀 快速接近工件，等速 进刀切削，切削结束 刀具快速退回，停留 一段时间再进行下一 个运动循环。
依次占据的位置 5 将两种运动复合，就求出了从动件尖端
在复合运动中依次占据的位置点 6 将各位置点联接成光滑的曲线 7 在理论轮廓上再作出凸轮的实际轮廓
1 对心直动尖顶推杆盘形凸 轮机构
2 对心直动滚子推杆盘形凸 轮机构
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机械设计基础——凸轮机构
1 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构
900
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机械设计基础——凸轮机构
2 对心直动滚子推杆盘形凸轮机构
已知：r0，推杆运动规律，滚子半径rr, 凸轮逆时针方向转动
设计：凸轮廓线
s
h
解： 1. 定比例尺l
❖ 2. 初始位置及推杆位移曲线
0
❖ 注：两条廓线，理论／实际廓线
120 600
❖ 实际廓线基圆rmin ❖ 理论廓线基圆r0 ❖ 3. 确定推杆反转运动占据的各位
尖顶推杆
滚子推杆
❖ 对心直动推杆
❖ 偏置直动推杆
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机械设计基础——凸轮机构
❖ 一般凸轮机构的命名原则:
布置形式+运动形式+推杆形状+凸轮形状
对心直动尖 顶推杆盘形 凸轮机构
偏置直动滚 子推杆盘形 凸轮机构
摆动平底推杆盘 形凸轮机构
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机械设计基础——凸轮机构
机械设计基础——凸轮机构
二、推杆常用运动规律
1 等速运动 2 等加速等减速运动 3 摆线运动
❖ 注意： ❖ 为便于理解各种运动规律特性, 本章将运动规律单独应用于推程
或回程
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机械设计基础——凸轮机构
1 等速推程运动——一次多项式运动规律
推程(00) ❖ 运动方程：
❖
速度方程：v
h
/
' 0
0
❖ 加速度方程：a 0
v
h
0’
❖ 运动线图
0
❖ 冲击特性：始点、末点刚
性冲击
a +
+
❖ 适用场合：低速轻载
0
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- -
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机械设计基础——凸轮机构
2 等加速等减速运动—二次多项式运动规律
s
❖ 推程
h/2 h/2 h
❖ 运动方程:
加速段
减速段
(00/2) (0/20)
0
位移方程 速度方程
s
2h
2 0
2
v
4h
2 0
s
h
2h( 0
2 0
)2
v 4h( 0 )
2 0
v
0/2
0/2
0
加速度方程
4h 2
a
2 0
a
4h
2 0
2
0
❖ 运动线图
a
❖ 冲击特性：起、中、末点柔性冲击
6/❖12/2适020用场合：低速轻载
机械设计基础0
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机械设计基础——凸轮机构
3 摆线运动——正弦加速度运动
从动件在推程中所走过的距离h。
5、推程运动角：
与推程相应的凸轮转角δt。 δt = ∠AOB（升程角）
6、远休止角：
从动件在最远位置停止不动所对
应的凸轮转角δs。
δ 6/12/2020 S = ∠BOC
机械设计基础
B' A
δt
O
h
D
δs w
B
C
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机械设计基础——凸轮机构
7、回程： 从动件在弹簧力或重力作用下，，以一 定的运动规律回到起始位置的过程。
1
机械设计基础——凸轮机构
5-1 凸轮机构的组成及分类
一、组成 二、特点 三、分类 四、应用
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机械设计基础——凸轮机构
一、组成
❖ 由三个构件组成的一种高副机构
❖ 凸轮：具有曲线轮廓或凹槽的构件
凸轮
❖ 推杆/ 从动件，运动规律由凸轮廓
推杆
线和运动尺寸决定
❖ 机架
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机械设计基础——凸轮机构
2 按从动件的形状分
尖顶推杆 ❖ 尖顶始终能够与凸轮轮
廓保持接触，可实现复 杂的运动规律 ❖ 易磨损，只宜用于轻载、 低速 滚子推杆 ❖ 耐磨、承载大，较常用
平底推杆
❖ 接触面易形成油膜，利于
润滑，常用于高速运动
❖ 配合的凸轮轮廓必须全部
外凸 6/12/2020
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机械设计基础——凸轮机构
5-4 凸轮机构基本尺寸的确定
一、压力角 二、基圆半径的选择 三、滚子半径的确定 四、凸轮和滚子的材料 五、凸轮的加工方法
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一、 压力角与许用值
F ' F cos
F
F
''
F
sin
F ' fF '' 自锁
即：
tg 1
1 f
max
推程
s
h
❖ 运动方程：
s
h 0
1 2p
sin
2p 0
v
h 0
1
cos
2p 0
h
2p
j0
A 01 2 3 4 5 6 7 8
v
a
2ph 2
2 0
sin
2p 0
❖ 运动线图
a
j0
❖ 冲击特性：无冲击 6/❖12/2适020 用场合：高速轻载 机械设计基础
j0
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机械设计基础——凸轮机构
三、选择运动规律应注意的问题
❖ 推杆作复合运动=反转运动() +预期运动(s)
-
A