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第五章第五章 凸凸 轮轮 机机 构构 1 1 应用与分类应用与分类2 2 从动件常用运动规律从动件常用运动规律 3 3 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓 4 4 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定基本要求基本要求:了解凸轮机构的类型及特点了解凸轮机构的类型及特点掌握从动件常用运动规律的特点掌握从动件常用运动规律的特点掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则熟练掌握反转法原理并进行凸轮机构设计熟练掌握反转法原理并进行凸轮机构设计一、组成一、组成由三个构件组成的一种高副机构由三个构件组成的一种高副机构 凸轮：凸轮：具有曲线轮廓或凹槽的构件具有曲线轮廓或凹槽的构件 从动件从动件:机架机架从动件从动件 凸轮凸轮 二、特点二、特点 实现各种复杂的运动要求实现各种复杂的运动要求优点优点:结构简单、紧凑结构简单、紧凑 设计方便设计方便缺点缺点:点、线接触，易磨损，点、线接触，易磨损，不适合高速、重载不适合高速、重载 1 1 按凸轮的形状分按凸轮的形状分从动件从动件 凸轮凸轮 凸轮凸轮 从动件从动件 从动件从动件 凸轮凸轮 三、分类三、分类盘形凸轮盘形凸轮移动凸轮移动凸轮平面凸轮平面凸轮空间凸轮空间凸轮圆柱凸轮圆柱凸轮2 2 按从动件的形状分按从动件的形状分尖顶从动件尖顶从动件 尖顶始终能够与凸轮轮廓尖顶始终能够与凸轮轮廓保持接触，可实现复杂的保持接触，可实现复杂的运动规律运动规律 易磨损，只宜用于轻载、易磨损，只宜用于轻载、低速低速滚子从动件滚子从动件 耐磨、承载大，较常用耐磨、承载大，较常用平底从动件平底从动件 接触面易形成油膜，利于接触面易形成油膜，利于 润滑，常用于高速运动润滑，常用于高速运动 配合的凸轮轮廓必须全部配合的凸轮轮廓必须全部 外凸外凸尖顶从动件尖顶从动件滚子从动件滚子从动件平底从动件平底从动件平底从动件平底从动件配气机构配气机构绕线机构绕线机构四、应用四、应用一、基本概念一、基本概念1.基圆、基圆半径基圆、基圆半径 rb 2.向径向径 r 3.推程、推程运动角推程、推程运动角 4.远休止角远休止角 s 5.回程、回程运动角回程、回程运动角 6.近休止角近休止角 s 7.7.转角转角、位移位移 S S 8.行程行程(升程升程)hrrbSh sswCABDB2 2 从动件常用运动规律从动件常用运动规律尖底直动从动件的位移曲线尖底直动从动件的位移曲线等速运动规律运动线图推程运动方程推程运动方程0avhsw二、等速运动规律二、等速运动规律二、等速运动规律二、等速运动规律ShVahw-特点：特点：设计简单、匀速进给设计简单、匀速进给,始、末两点有始、末两点有刚性冲击刚性冲击.适于适于低速、轻载、低速、轻载、从动杆质量不大，以及要求从动杆质量不大，以及要求 匀速的情况匀速的情况.凸轮作等速运动凸轮作等速运动从动件也作等速运动从动件也作等速运动V=CV=C三、等加速等减速运动规律三、等加速等减速运动规律ShVa2hw4hw2特点特点:a a为有限值的突变为有限值的突变 惯性力小，运动的惯性力小，运动的 始、中、末点始、中、末点有有柔性冲击柔性冲击，适于，适于中低速、轻载中低速、轻载。ABCABC行程（推程或回程）的前半行程作等加速运动，行程（推程或回程）的前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动后半行程作等减速运动三、余弦加速度运动规律三、余弦加速度运动规律 (简谐运动位移运动规律简谐运动位移运动规律)特点特点:加速度变化连续平缓加速度变化连续平缓.始、末点有始、末点有柔性冲击柔性冲击.适于适于中低速、中轻载中低速、中轻载.点在圆周上作匀速运动点在圆周上作匀速运动,它在这个圆的直径上的它在这个圆的直径上的投影所构成的运动。投影所构成的运动。凸轮作匀速运动凸轮作匀速运动,S S2 2按余弦规律变化按余弦规律变化 ,余弦加速度运动余弦加速度运动,始点与终点有柔性冲击。始点与终点有柔性冲击。简谐运动规律运动线图相对运动原理相对运动原理 （解析法、作图法）（解析法、作图法）反转法：反转法：给整个机构加给整个机构加 -运动运动凸轮不动，凸轮不动，机架反转，机架反转，推杆作复合运动推杆作复合运动3 3 按给定从动件运动规律设计凸轮轮廓按给定从动件运动规律设计凸轮轮廓一、设计原理一、设计原理 已知已知:r:rb b、h h、的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角.凸轮转角凸轮转角从动杆运动规律从动杆运动规律 0180 等速上升等速上升 h180 210 上停程上停程210 300 等速下降等速下降 h300 360 下停程下停程解解:1.:1.以已知规律以已知规律 作位移曲线作位移曲线.S03600180021003000h1 2 3 4 5 6 7 8 9 102.2.作凸轮廓线作凸轮廓线 w012345678910-二、对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构二、对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构例例:尖底从动件盘形凸轮尖底从动件盘形凸轮已知：凸轮以等角速度已知：凸轮以等角速度 顺时针方向转动，凸轮顺时针方向转动，凸轮基圆半径基圆半径r ro o，导路与凸轮回转中心间的相对位置，导路与凸轮回转中心间的相对位置及偏距及偏距e e,从动件的运动规律。从动件的运动规律。直动从动件盘形凸轮廓线设计直动从动件盘形凸轮廓线设计设计步骤设计步骤、作从动件的位移线图作从动件的位移线图、确定从动件尖底的初始位置、确定从动件尖底的初始位置 、确定导路在反转过程中的一系列位置、确定导路在反转过程中的一系列位置 、确定尖底在反转过程中的一系列位置、确定尖底在反转过程中的一系列位置 、绘制凸轮廓线、绘制凸轮廓线 w理论廓线理论廓线工作廓线工作廓线三、对心滚子直动从动件三、对心滚子直动从动件 已知已知:r:rb b、h h、r rr r 、从动杆运动规律从动杆运动规律.滚子从动件盘形凸轮滚子从动件盘形凸轮已知：凸轮以等角速度已知：凸轮以等角速度 顺时针方向转动，凸轮顺时针方向转动，凸轮基圆半径基圆半径r ro o，导路与凸轮回转中心间的相对位置，导路与凸轮回转中心间的相对位置及偏距及偏距e e，滚子半径为，滚子半径为r,r,从动件的运动规律。从动件的运动规律。w凸轮的理论廓线凸轮的理论廓线：根据滚子中心的运动轨：根据滚子中心的运动轨迹设计出的廓线迹设计出的廓线凸轮的实际廓线：凸轮的实际廓线：与滚子直接接触的廓线与滚子直接接触的廓线过程中的一系列位置过程中的一系列位置 平底从动件盘形凸轮平底从动件盘形凸轮与滚子从动件盘形凸轮廓线的设计方法与滚子从动件盘形凸轮廓线的设计方法相类似。相类似。n将将平底与导路中心线的交点平底与导路中心线的交点作为作为假想的尖底从动件的尖端；假想的尖底从动件的尖端；n应用反转法，根据平底从动件的应用反转法，根据平底从动件的运动规律，依次运动规律，依次确定出假想的尖端确定出假想的尖端在反转过程中所处的位置在反转过程中所处的位置，并在这，并在这些位置点分别作出各平底的图形；些位置点分别作出各平底的图形；n作平底的作平底的内包络线内包络线，即为所要设计，即为所要设计的凸轮廓线的凸轮廓线 平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角凸轮基园半径的确定凸轮基园半径的确定滚子半径的选择滚子半径的选择4 4 凸轮机构基本尺寸凸轮机构基本尺寸F w wttnn F F 当 大于一定值 自锁.1压力角压力角的确定的确定 驱动力驱动力F F与压力角与压力角 原则原则 max max FF压力角：压力角：从动件与凸轮在接触点从动件与凸轮在接触点处的受力方向与其在该点绝对速处的受力方向与其在该点绝对速度方向之间所夹的锐角度方向之间所夹的锐角2.2.基圆半径基圆半径基圆基圆r rb b 越小越小 结构紧凑结构紧凑 压力角压力角 效率效率 自锁自锁 一般一般：r rb b1)1)d dz z21tankbKrsw（6 61212）n增大基圆半径，可使凸轮机构的压力角减小；但同时会使凸轮机增大基圆半径，可使凸轮机构的压力角减小；但同时会使凸轮机构的整体尺寸增大；构的整体尺寸增大；n基圆越小，基圆越小，压力角压力角 越大；导致磨损加剧，甚至引起机构自锁。越大；导致磨损加剧，甚至引起机构自锁。n在压力角不超过许用值的原则下，应尽可能采用较小的基圆半径。在压力角不超过许用值的原则下，应尽可能采用较小的基圆半径。3 3 滚子半径的确定滚子半径的确定 c c =-r-r c c实际实际轮廓的曲率半径；轮廓的曲率半径；理论轮廓的曲率半径；理论轮廓的曲率半径；r r滚子半径。滚子半径。r r 失真失真cr 变尖变尖 r r 过小过小 滚子及滚滚子及滚子销的子销的强度会不够强度会不够r r 过大过大 凸轮工作廓线凸轮工作廓线变尖或失真变尖或失真 r=r=r b,且且 r 0.8 min要求要求 r r
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