凸轮机构

重力封闭
21
弹簧力封闭
机械原理
2) 几何封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几 何结构使凸轮与推杆保持接触。凹槽、等宽、等径、主回
凸轮凹槽两侧壁间的法向距离恒等 于滚子的直径
22
机械原理
2) 几何封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几 何结构使凸轮与推杆保持接触。凹槽、等宽、等径、主回
等 宽 凸 轮
δ
δ
o
δ
38
机械原理 3、余弦加速度(简谐 运动规律 、余弦加速度 简谐)运动规律 简谐
h
δ
δ
加速度 按余弦 曲线变 化
δ δ00 Φ δs s Φ δ’00 δ’ss Φ′ Φ′
39
机械原理 3、余弦加速度(简谐 运动规律 、余弦加速度 简谐)运动规律 简谐 几何解释：当质点沿着以推程h为 几何解释：当质点沿着以推程 为
34
δ0
h
ω
δ0 '
ω
+∞ +∞
−∞
−∞
机械原理 二次多项式运动规律） 2、等加速等减速运动规律 （二次多项式运动规律）
h
ϕ δ ϕ δ ϕ δ
推程边界条件：
s = C0 + C1δ + C2δ v = C1ω + 2C2ωδ a = 2C2ω2
2
回程边界条件：
δ0 0 Φ
δss Φ
δ’0
δ’ss Φ′
2
§9-1 凸轮机构的应用和类型 1．凸轮机构的应用 （1）工作原理 (2) 组成 (3) 特点 （4） 应用 2．凸轮机构的分类 （1）按凸轮形状分 （2）按推杆分 （3）按凸轮与推杆保持接触的方法分
3
机械原理
§9-1 凸轮机构的应用和类型 1．凸轮机构的应用 机架 （1）工作原理及组成
• 高副机构； 高副机构； • 凸轮为原动件具有曲面轮廓 • 推杆为从动件实现所要求的运动规律
28
机械原理
位移曲线
ω
h
h
δ01 δ0 '
O
δ02
廓线
δ
凸轮转角 推程 远休止程 回程
从动件 行程 升h 停止 降h 停止
δ0推程运动角
δ01 远休止角
δ0 '回程运动角
4、运动过程
近休止程
29
δ02 近休止角
§9-2 推杆的运动规律 1．名词术语及符号
机械原理
30
机械原理
31
机械原理 习题7 2．推杆常用的运动规律(习题7-1\2\3) 1、等速运动规律 (一次多项式运动规律 、 一次多项式运动规律) 一次多项式运动规律
机架 从动件 推杆） （推杆） 滚子 凸轮
机械原理
从动件 凸轮
4
§9-1 凸轮机构的应用和类型 1．凸轮机构的应用 (3)特点 内燃机配气凸轮机构
机架 从动件 凸轮
机械原理
自动机床进刀机构
5
机械原理
6
机械原理
7
机械原理
自动机床进刀机构
8
§9-1 凸轮机构的应用和类型 1．凸轮机构的应用 (3)特点 结构简单、紧凑； 可精确实现从动件运动规律； 设计方法简单； 高副接触 接触易磨损； 接触 制造较连杆机构困难。
35
机械原理 二次多项式运动规律） 2、等加速等减速运动规律 （二次多项式运动规律） 前半程： （ ≤ δ ≤ δ0 ） 0
2 s = 2hδ 2 / δ0 2 v = 4hωδ / δ0
h
2
推 程
a = 4hω / δ
2
δ0
2h
2 0
后半程： （
δ0
2
≤ δ ≤ δ0） δ0
2 2 0
ω
s = h − 2h(δ0 −δ ) / δ
直径的圆周匀速运动时， 直径的圆周匀速运动时，它在直径 上的投影运动即为简谐运动规律。 上的投影运动即为简谐运动规律。
s = h[1− cos(πδ / δ0 )] / 2 v = πhωsin( πδ / δ0 ) /(2δ0 )
2 2 2 0
4 3 2
5 6
h
1 1 2
δ0
3 4
5
6
a = π hω cos(πδ / δ0 ) /(2δ )
盘形凸轮 移动凸轮 （1）按凸轮形状分 圆柱凸轮 按推杆运动形式分 按接触形式分
直动推杆
（2）按推杆分
摆动推杆 尖顶推杆 滚子推杆 平底推杆
对心 偏置
（3）按凸轮与推杆保持接触的方法分
力封闭 几何封闭
14
机械原理
2.凸轮机构的分类 2.凸轮机构的分类 (1) 按凸轮的形状分 盘形凸轮 1) 盘形凸轮(移动凸轮)，例：内燃机配气机构 移动凸轮 2) 圆柱凸轮，例：自动机床进刀机构、生产线搬运机构δo a Nhomakorabeaδ
o
δ
41
机械原理 4、正弦加速度（摆线）运动规律 、正弦加速度（摆线）
h
δ
δ
δ δ0 0 Φ δΦs s
Φ′ Φ′ δ’0 0 δ’ss
加速度按正 弦曲线变化
42
机械原理 4、正弦加速度（摆线）运动规律 、正弦加速度（摆线）
s h
推程
ϕ 1 2π s = h − sin ϕ Φ Φ 2π hω 2π v= 1 − cos Φ ϕ Φ 2πh ω
机械原理
第九章
凸轮机构及其设计
§9－1 凸轮机构的应用和类型 － §9－2 从动件的常用运动规律 － §9－3 凸轮机构基本尺寸的确定 － §9－4 凸轮轮廓曲线的设计 －
1
机械原理
教学目的、要求： 教学目的、要求： 1．了解凸轮机构的类型、特点和应用； 2．了解常用运动规律特点及其选择原则，按给定 的运动规律图解绘制其S-Φ曲线 3．掌握凸轮廓线设计的基本原理 4．掌握图解法设计凸轮轮廓以及凸轮机构压力角 与基圆半径的关系 教学重点： 教学重点： 1.推杆常用运动规律的特点及其选择原则； 2.凸轮廓线设计的基本原理—反转法； 3.凸轮轮廓曲线的绘制； 4.压力角与基圆半径的关系
凹槽、等宽、等径、主回
27
机械原理
§9-2 推杆的运动规律
1．名词术语
h
ω
ω
r0
h
r0
O
O
e
1、基圆半径r0——凸轮转动中心到轮廓曲线的最短距离 2、偏距e——从动件导路中心线相对于凸轮轴心o偏置的距离， 以o为圆心，以e为半径的圆称为偏距圆 3、行程h（或 φ max）——从动件的最大位移（或角位移）
2
δ
Φ
v vmax=2hω /Φ
讨论
a=
Φ2
2π sin ϕ Φ
δ
2 2 a amax=6.28hω / Φ
•速 度 曲 线 和 加 速 度 曲 线 连 速 无刚性冲击和柔性冲击。 续，无刚性冲击和柔性冲击。 •适用于高速场合。 适用于
δ
43
机械原理 5、五次多项式（3-4-5多项式）运动规律 、五次多项式（ 多项式） 多项式
凸轮廓线 不能内凹， α=C，一般α=0， 运动规律 受限制 受力好，效率高
高速
19
机械原理
2.凸轮机构的分类 2.凸轮机构的分类 (3)按推杆的运动形式分 1)直动推杆。 即往复直线运动的推杆。 （对心、偏置直动推杆） 2)摆动推杆。 即作往复摆动的推杆。
偏距 e
20
机械原理
2.凸轮机构的分类 2.凸轮机构的分类 (4)按凸轮与推杆保持接触的方法分 1)力封闭的凸轮机构：利用推杆的重力、弹簧 力或其他外力使推杆与凸轮保持接触
推程
4 5 ϕ 3 ϕ ϕ s = h 10 − 15 + 6 Φ Φ Φ 2 3 4 ϕ ϕ hω ϕ v= 30 − 60 + 30 Φ Φ Φ Φ 2 3 hω 2 ϕ ϕ ϕ a = 2 60 − 180 + 120 Φ Φ Φ Φ
h
s = hδ / δ0
a =0
33
∴ v = hω / δ0
δ0
ω
+∞
−∞
机械原理
2．推杆常用的运动规律
1、等速运动规律 (一次多项式运动规律)
回程
s = h(1−δ / δ0 ' )
h
v = −hω / δ0 '
讨论
a =0
−
δ δ0t '
h
在行程的始、末点，速度有突 变，a ∞，惯性力很大，引起 刚性冲击； 刚性冲击 适用于低速场合 低速场合。 低速场合
思考题
1. 凸轮机构有哪几种类型？各自有何特点？常用在什 么情况下？它们是如何命名的？
26
机械原理
凸轮机构的分类
盘形凸轮 移动凸轮 （1）按凸轮形状分 圆柱凸轮 按推杆运动形式分
直动推杆
（2）按推杆分
按接触形式分
摆动推杆 尖顶推杆 滚子推杆 平底推杆
对心 偏置
（3）按凸轮与推杆保持接触的方法分
力封闭 几何封闭
盘形凸轮
移动凸轮
15
圆柱凸轮
机械原理
16
机械原理
2.凸轮机构的分类 2.凸轮机构的分类 (2) 按推杆与凸轮的接触形式分 2) 滚子推杆 1) 尖顶推杆 3) 平底推杆
17
机械原理 滚 子 从 动 件 尖 顶 从 动 件
平 底 从 动 件
18
机械原理
推杆形式比较
推杆形式 尖端 滚子 优点 缺点 应用 结构紧凑，能与任意 形状的轮廓接触，实 易磨损，承载能力低 低速、轻载 现任意运动规律。 耐磨损 易形成油膜，润 滑好，耐磨损； 平底 结构复杂 中载，应用 最广