机械原理凸轮机构

缺点：
高副接触，易于磨损，多用于传力不大的场合; 凸轮加工比较困难; 从动件行程不宜过大，否则会使凸轮尺寸过大。
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机械原理
第五章 凸轮机构及其设计
第二节 凸轮机构的基本名词术语
1.基圆和偏距圆
基圆半径——r0 偏距—— e
2.推程和推程运动角（）
3.远休止和远休止角（Φs ） 4.回程和回程运动角（Φ' ） 5.近休止和近休止角（Φ's ） 6.凸轮转角——φ 7.从动件位移—— s 8.从动件行程—— h
三、凸轮机构的类型
1.按凸轮的形状分
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
6
2.按从动件的结构形式分
（1）尖底从动件
这种从动件可实现任意 的运动规律。结构简单，但 尖底处极易磨损，只适用于 低速场合。
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（2）滚子从动件
凸轮与从动件之间为滚动 摩擦，因此磨损较小，可用于 传递较大的动力，应用广泛。
8
（3）平底从动件
从动件运动规律的选择 受到一定的限制。
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共轭凸轮机构
一个凸轮推动从动件完成 正行程运动，另一个凸轮推 动从动件完成反行程的运动。 这种凸轮机构又称为主回凸 轮机构。
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机械原理
第五章 凸轮机构及其设计
反凸轮机构
摆杆为主动件， 凸轮为从动件
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四、凸轮机构的特点
优点：
结构简单，紧凑； 应用灵活； 设计方便。
受力平稳，传动效 率高，常用于高速场合。 但与之相配合的凸轮轮 廓须全部外凸。
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3.按从动件的运动形式分
（1）直动从动件
对心直动从动件
偏置直动从动件
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（2）摆动从动件
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4.按凸轮与从动件的接触方式分
（1）力封闭凸轮机构 ——利用从动件自身重力、回复弹 簧力或其它外力，使从动件与凸轮 廓线始终保持接触。
弹 簧 力 封 闭
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（2）几何封闭凸轮机构 ——利用构成高副元素本身的 几何形状，使从动件与凸轮始 终接触。
通过其沟槽两侧的廓线始 终保持与从动件接触。
槽型凸轮机构
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凸轮廓线上任意两条平 行切线间的距离都等于从 动件矩形框架内侧两个平 底之间的距离。
等宽凸轮机构
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等径凸轮机构
过凸轮轴心所作任一径 向线上与凸轮相接触的两滚 子中心间的距离处处相等。
4
h/2
3
2
1O
1 2 34 5 6 7Φ
8
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（2）摆线运动规律（推程）
位移方程：s R - Rsin
h 2 R
s h[ - 1 sin(2 )]
2
v h [1 - cos(2 )]
a 2h 2 sin(2 )
2
正弦加速度运动规律
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（2）摆线运动规律（推程） 特点：无冲击 应用：高速、轻载
第一节 凸轮机构的类型
一、凸轮机构的组成
内 燃 机 的 配 气 凸 轮 机 构
1
自 动 机 床 的 进 刀 凸 轮 机 构
凸轮机构的组成
凸轮
从动件
高副机构
机架
2
二、凸轮机构的应用
绕线机构
1-凸轮 2-摆动从动件 3-线轴
3
自动送料机构
1-圆柱凸轮 2-直动从动件 3-毛坯
4
内燃机配气机构
5
35
位移曲线图绘制: s
s h - 1 sin 2 2
h
r=h/2π
123源自456θ=2πδ /φ
φ
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组合运动规律
（1）改进等速运动规律
主运动：等速运动规律 组合运动：
等速运动的行程两端与正弦 加速度运动规律组合起来。
s
o
v
φ
o a
+∞
o
h
-∞
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（2）改进梯形运动规律 主运动：等加速等减速运动规律 组合运动：在加速度突变处以正弦加速度曲线过渡。
位移方程： s h [1 - cos( )]
2
速度方程：
v h sin( )
2
加速度方程：a 2 h 2 cos( )
2 2
余弦加速度运动规律
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（1）简谐运动规律（推程） 特点：有柔性冲击 应用：中速、中载
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位移曲线图绘制:
s
h 2
1
-
cos
s 7 h8 6
5
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二、从动件运动规律的选择
1.机器的工作过程只要求凸轮转过一角度时，推杆完成 一行程h或φ，对运动规律并无严格要求。
δ1
s＝
mm
mm
s1
δ1
度
(
) mm
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第三节 从动件的常用运动规律
一、从动件常用运动规律
1.多项式运动规律
多项式运动规律的一般表达式为
s C0 C1 C2 2 Cn n
工程中常用：n＝1、2、5
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（1）一次多项式运动规律（n＝1）（推程）
位移方程的一般表达式
s
h
s C0 C1
速度方程： v h [30( )2 - 60( )3 30( )4 ]
加速度方程：a
h 2
2
[60( )
-180( )2
120( )3]
3-4-5多项式运动规律
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3-4-5运动规律
s
v
s
a
v a
特点：无冲击 应用：高速、中载
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2.三角函数运动规律
（1）简谐运动规律（推程）
s R - Rcos
偏置尖底直动从动件盘形
凸轮机构
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9.从动件的运动线图
从动件的运动规律——从动件 的位移、速度和加速度与时间 或凸轮转角间的关系。
位移方程 s = f(φ)
速度方程
v
ds dt
ds d
d dt
ds d
加速度方程
a
d 2s dt 2
dv dt
dv d
d dt
2
d
2 s
d 2
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M s1 M1
M’ s1
s
特点：有柔性冲击
h
柔性冲击：由有限的加速度 h/2 产生的惯性力引起的冲击。
应用：中速、轻载
O
Φ/2
v
回程位移曲线图绘制:
O
Φ/2
a
O
Φ/2
Φ
Φ
Φ
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（3）五次多项式运动规律（n＝5）（推程）
s C0 C1 C2 2 C3 3 C4 4 C5 5
位移方程： s h[10( )3 -15( )4 6( )5 ]
位移方程： s h
O
v
速度方程：v
O
加速度方程：a 0
a
+∞
等速运动规律
O
Φ
Φ
Φ
-∞
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（1）一次多项式运动规律（n＝1）（推程）
特点：有刚性冲击
s
h
刚性冲击：由理论上趋于无
穷大的加速度产生的惯性力
引起的冲击。
O
v
应用：低速、轻载
回程运动方程：
s
h(1 -
)
v
-h
ω
a0
O
a
+∞
O
Φ
Φ
Φ
-∞
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（2）二次多项式运动规律（n＝2）（推程）
s
s C0 C1 C2 2
h
0 / 2
s
2h
2
2
v
4h 2
4h 2 a 2
/ 2
h/2
s
h
-
2h
2
(
-
)2
O
v
v
4h 2
(
-)
a
-
4h 2
2
O
a
等加速等减速运动规律
O
Φ/2 Φ/2 Φ/2
Φ
Φ
Φ
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（2）二次多项式运动规律（n＝2）（推程）