9第9章凸轮机构讲解课件

第九章第九章 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计1.凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类2.推杆的运动规律推杆的运动规律3.凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计4.凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定9.19.1 凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类一凸轮机构的组成及应用一凸轮机构的组成及应用1.组成：组成：高副机构高副机构 1)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2)推杆推杆被凸轮直接推动的构件被凸轮直接推动的构件3)机架机架相对参照系相对参照系4)锁合装置锁合装置保证高副始终可靠接触的装置保证高副始终可靠接触的装置内内燃燃机机配配气气机机构构 凸轮凸轮1、从动件、从动件2、机架、锁合装置、机架、锁合装置42.应用：应用：凸凸轮轮机机构构具具有有结结构构简简单单，可可以以准准确确实实现现要要求求的的运运动动规规律等优点，因而在工业生产中得到广泛的应用。律等优点，因而在工业生产中得到广泛的应用。自动送料机构自动送料机构自动走刀机构自动走刀机构3.3.特点：特点：优点：优点：1 1）可使从动件得到各种预期的运动规律。）可使从动件得到各种预期的运动规律。3 3）从动件行程不宜过大，否则会使凸轮变得笨重。）从动件行程不宜过大，否则会使凸轮变得笨重。2 2）加工比较困难。）加工比较困难。缺点：缺点：1 1）高副接触，易于磨损，多用于传递力不太大的）高副接触，易于磨损，多用于传递力不太大的 场合。场合。3 3）实现停歇运动）实现停歇运动2 2）结构紧凑。）结构紧凑。二二.凸轮机构的分类凸轮机构的分类 1、按凸轮的形状分：、按凸轮的形状分：平面凸轮平面凸轮空间凸轮空间凸轮盘形凸轮盘形凸轮移动凸轮移动凸轮圆柱面凸轮圆柱面凸轮端面凸轮端面凸轮2、按从动件端部型式分：、按从动件端部型式分：尖顶从动件尖顶从动件 易磨损，承载能力低，用于轻载低速易磨损，承载能力低，用于轻载低速滚子从动件滚子从动件 磨损小，承载能力较大，用于中载中速磨损小，承载能力较大，用于中载中速平底从动件平底从动件 受力好，润滑好，常用于高速受力好，润滑好，常用于高速3、按从动件的运动方式分：、按从动件的运动方式分：直动从动件直动从动件摆动从动件摆动从动件对心对心偏置偏置机构的命名机构的命名对心直动尖顶从动件对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构盘形凸轮机构偏置直动滚子从动件偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构盘形凸轮机构4、按凸轮与从动件保持接触的锁合装置分类：、按凸轮与从动件保持接触的锁合装置分类：(1)(1)力力锁锁合合 利利用用推推杆杆的的重重力力、弹弹簧簧力力或或其其它它外外力力使使推推杆杆始始终与凸轮保持接触终与凸轮保持接触 (2)(2)形形锁锁合合 利利用用凸凸轮轮与与推推杆杆构构成成的的高高副副元元素素的的特特殊殊几几何何结结构构使使凸凸轮轮与与推推杆杆始始终终保保持持接触接触 槽槽凸凸轮轮机机构构等等宽宽凸凸轮轮机机构构等等径径凸凸轮轮机机构构共共轭轭凸凸轮轮机机构构绕线机构绕线机构312A线线应用实例：应用实例：3皮带轮皮带轮5卷带轮卷带轮录音机卷带机构录音机卷带机构1放音键放音键2摩擦轮摩擦轮413245放音键放音键卷带轮卷带轮皮带轮皮带轮摩擦轮摩擦轮录音机卷带机构录音机卷带机构132送料机构送料机构ots9.9.2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律凸轮机构设计的基本任务凸轮机构设计的基本任务:1)1)根据工作要求选定凸轮机构的形式根据工作要求选定凸轮机构的形式;名词术语：名词术语：一、一、推杆的常用运动规律推杆的常用运动规律基圆、基圆、推程运动角、推程运动角、基圆半径、基圆半径、推程、推程、远休止角、远休止角、回程运动角、回程运动角、回程、回程、近休止角、近休止角、行程。行程。一个循环rminhBA而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。2)2)推杆运动规律推杆运动规律;3)3)合理确定结构尺寸合理确定结构尺寸;4)4)设计轮廓曲线。设计轮廓曲线。010100000202DBCo从动件常用运动规律从动件常用运动规律按按照照从从动动件件在在一一个个循循环环中中是是否否需需要要停停歇歇及及停停在在何何处处等等，可可将将凸凸轮机构从动件的位移曲线分成如下四种类型：轮机构从动件的位移曲线分成如下四种类型：（1）升）升-停停-回回-停停型型（2）升）升-回回-停停型型（3）升）升-停停-回回型型（4）升）升-回回型型sO 01 02 2 sO 02 2 sO 01 2 sO 2 1.多项式运动规律多项式运动规律 s=C0+C1 +C2 2+Cn n1.1n=1运动方程式一般表达式：运动方程式一般表达式：推程运动方程：推程运动方程：等速运动规律等速运动规律等速运动规律等速运动规律等速运动规律等速运动规律边边界界条条件件运动始点：运动始点：=0,s=0运动终点运动终点：=0，s=hc0=0c1=h/0推程运动方程式：推程运动方程式：作推程运动线图作推程运动线图h 0s Ov O 0(h/0)a O 0+-从从从从动动动动件件件件在在在在起起起起始始始始和和和和终终终终止止止止点点点点速速速速度度度度有有有有突突突突变变变变，使使使使瞬瞬瞬瞬时时时时加加加加速速速速度度度度趋趋趋趋于于于于无无无无穷穷穷穷大大大大，从从从从而而而而产产产产生生生生无无无无限限限限值值值值惯惯惯惯性性性性力力力力，并并并并由由由由此此此此对对对对凸凸凸凸轮轮轮轮产产产产生冲击生冲击生冲击生冲击 刚性冲击刚性冲击回程运动方程回程运动方程边边界界条条件件运动始点：运动始点：=0,s=h运动终点运动终点：=0 ，s=0c0=hc1=h/0等速运动规律运动特性等速运动规律运动特性从动件在运动起始和终止点存在从动件在运动起始和终止点存在刚性冲击刚性冲击适用于适用于低速轻载低速轻载场合场合1.2n=2运动方程式一般表达式：运动方程式一般表达式：s=C0+C1 +C2 2v=ds/dt=C1 +2C2 a=dv/dt=2C2 2等加速运动规律等加速运动规律等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律亦称为等加速等减速运动规律亦称为抛物线运动规律抛物线运动规律抛物线运动规律抛物线运动规律注意：注意：为为保保证证凸凸轮轮机机构构运运动动平平稳稳性性，常常使使推推杆杆在在一一个个行行程程h中中的的前前半半段段作作等等加加速速运运动动，后后半半段段作作等等减减速速运运动动，且且加加速速度度和和减速度的绝对值相等。减速度的绝对值相等。例如：将推程例如：将推程0,0划分为两个区段：划分为两个区段：加速段加速段0,0/2减速段减速段 0/2,0推程运动方程推程运动方程推程等加速段边界条件：推程等加速段边界条件：s=C0+C1 +C2 2v=ds/dt=C1 +2C2 a=dv/dt=2C2 2运动始点：运动始点：=0,s=0，v=0运动终点：运动终点：=0/2，s=h/2C0=C1=0C2=2h/02加速段运动方程式为：加速段运动方程式为：推程等减速段边界条件：推程等减速段边界条件：运动始点：运动始点：=0/2，s=h/2运动终点：运动终点：=0,s=h，v=0C0=h，C1=4h/0C2=2h/02减速段运动方程式为：减速段运动方程式为：作推程运动线图作推程运动线图 1234s14916s Oh 0 0/2h/2作位移曲线作位移曲线v O 0 0/22h/0a O 0/24h 2/02 0 4h 2/02作速度曲线作速度曲线作加速度曲线作加速度曲线 0/8 0/4hs O 0 0/2h/2v O 0 0/22h/0a O 0/24h 2/02 0 4h 2/02从从从从动动动动件件件件在在在在起起起起点点点点、中中中中点点点点和和和和终终终终点点点点，因因因因加加加加速速速速度度度度有有有有有有有有限限限限值值值值突突突突变变变变而而而而引引引引起起起起推推推推杆杆杆杆惯惯惯惯性性性性力力力力的的的的有有有有限限限限值值值值突突突突变变变变，并并并并由此对凸轮产生有限值冲击由此对凸轮产生有限值冲击由此对凸轮产生有限值冲击由此对凸轮产生有限值冲击柔性冲击柔性冲击等加速等减速运动规律运动等加速等减速运动规律运动特性：特性：从动件在运动起始、中点从动件在运动起始、中点和终止点存在和终止点存在柔性冲击柔性冲击适用于适用于中速轻载中速轻载场合场合同理可得回程运动方程：同理可得回程运动方程：回程加速段运动方程式：回程加速段运动方程式：回程减速段运动方程式：回程减速段运动方程式：1.3n=5五次多项式运动规律五次多项式运动规律五次多项式的一般表达式为五次多项式的一般表达式为推程边界条件推程边界条件 在始点处：在始点处：1=0,s1=0,v1=0,a1=0；在终点处：在终点处：2=0,s2=h,v2=0,a2=0；解得待定系数为解得待定系数为位移方程式为位移方程式为五次多项式运动规律的运动线图五次多项式运动规律的运动线图五次多项式运动规律的运动特性五次多项式运动规律的运动特性即无刚性冲击也无柔性冲击即无刚性冲击也无柔性冲击适用于高速中载场合适用于高速中载场合avsavs 2.三角函数运动规律三角函数运动规律2.1余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律（简谐运动）简谐运动）升程加速度为升程加速度为1/2周期余弦波，故设：周期余弦波，故设：a a=C C1 1cos(cos(t t/t t0 0)=)=C C1 1cos(cos(/0 0)则：则：t边界条件：边界条件：起点：起点：=0=0,s=0 s=0,v=0v=0终点：终点：=0 0,s=hs=h升程运动规律：升程运动规律：同理，得同理，得回程运动规律：回程运动规律：作推程运动线图作推程运动线图h/21234567812356784推程运动线图推程运动线图s Oh 0 0/2 ：0=：=(/0)位移线图位移线图位移线图位移线图速度线图速度线图速度线图速度线图567812356784 h/2 0 0 0/2 v O12340=(/0)123456780加速度线图加速度线图加速度线图加速度线图a O12356784 0 0/2 R=2 2 h/2 02=(/0)s Oh 0 0/2 h/2 0 0 0/2v Oa O 0 0/2 2 2 h/2 02-2 2 h/2 02余弦加速度运动规律的运动特性：余弦加速度运动规律的运动特性：余弦加速度运动规律的运动特性：余弦加速度运动规律的运动特性：从从动动件件加加速速度度在在起起点点和和终终点点存存在在有限值突变，故有有限值突变，故有柔性冲击柔性冲击若若从从动动件件作作无无停停歇歇的的升升降降升升连连续续往往复复运运动动，加加速速度度曲曲线线变变为为连续曲线，可以避免柔性冲击连续曲线，可以避免柔性冲击适用于适用于中速中载中速中载场合场合2.2正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律(1周期周期)（Cycloidal motion 摆线运动）摆线运动）vmax=2h/0amax=6.28h2/2R=h/2推程段的运动线图推程段的运动线图推程运动方程：推程运动方程：回程运动方程：回程运动方程：正弦加速度运动规律运动特性：正弦加速度运动规律运动特性：正弦加速度运动规律运动特性：正弦加速度运动规律运动特性：从动件加速度没有突变，因而将不产生任何冲击从动件加速度没有突变，因而将不产生任何冲击适用于高速轻载场合适用于高速轻载场合各各种种常常用用运运动动规规律律的的比比较较等等速速运运动动规规律律等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律余余弦弦加加速速度度运运动动规规律律正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律3.组合运动规律组合运动规律采用组合运动规律的目的：采用组合运动规律的目的：避免有些运动规律引起的冲击，改善推杆其运动特性。避免有些运动规律引起的冲击，改善推杆其运动特性。构造组合运动规律的原则：构造组合运动规律的原则：根据工作要求选择主体运动规律，然后用其它运动规律组根据工作要求选择主体运动规律，然后用其它运动规律组合；合；保证各段运动规律在衔接点上的运动参数是连续的；保证各段运动规律在衔接点上的运动参数是连续的；在运动始点和终点处，运动参数要满足边界条件。在运动始点和终点处，运动参数要满足边界条件。组合运动规律示例组合运动规律示例例例1：改进梯形加速度运动规律：改进梯形加速度运动规律主运动：主运动：等加等减运动规律等加等减运动规律组合运动：组合运动：在加速度突变处以正弦在加速度突变处以正弦加速度曲线过渡。加速度曲线过渡。组合运动规律示例组合运动规律示例2：组合方式：组合方式：主运动：主运动：等速运动规律等速运动规律组组合合运运动动：等等速速运运动动的的行行程程两两端端与与正正弦弦加加速速度度运运动规律组合起来。动规律组合起来。三三.从动件运动规律的选择从动件运动规律的选择1.选择推杆运动规律的基本要求选择推杆运动规律的基本要求满足机器的工作要求；满足机器的工作要求；使凸轮机构具有良好的动力特性；使凸轮机构具有良好的动力特性；使所设计的凸轮便于加工。使所设计的凸轮便于加工。2.根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况A.A.当当机机器器的的工工作作过过程程只只要要求求从从动动件件具具有有一一定定的的工工作作行行程程，而而对对其其运运动动规规律律无无特特殊殊要要求求时时，应应从从便便于于加加工工和和动动力力特特性来考虑。性来考虑。v低低速速轻轻载载凸凸轮轮机机构构：采采用用圆圆弧弧、直直线线等等易易于于加加工工的的曲曲线线作作为为凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。v高速凸轮机构：高速凸轮机构：首先考虑动力特性，以避免产生过大的冲击。首先考虑动力特性，以避免产生过大的冲击。B.B.当当机机器器对对从从动动件件的的运运动动特特性性有有特特殊殊要要求求，而而只只用用一一种种基基本本运运动动规规律律又又难难于于满满足足这这些些要要求求时时，可可以以考考虑虑采采用用满满足足要要求求的的组组合运动规律。合运动规律。C.C.为为避避免免刚刚性性冲冲击击，位位移移曲曲线线和和速速度度曲曲线线必必须须连连续续；而而为为避避免免柔性冲击，加速度曲线也必须连续。柔性冲击，加速度曲线也必须连续。D.D.尽量减小速度和加速度的最大值。尽量减小速度和加速度的最大值。小小结结运动规律运动规律 运动特性运动特性 适用场合适用场合等速运动规律等速运动规律等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律五次多项式运动规律五次多项式运动规律余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律刚性冲击刚性冲击柔性冲击柔性冲击无冲击无冲击柔性冲击柔性冲击无冲击无冲击低速轻载低速轻载中速轻载中速轻载高速中载高速中载中低速中载中低速中载中高速轻载中高速轻载1.1.凸轮廓线设计方法的基本原理凸轮廓线设计方法的基本原理9.3.1 用图解法设计凸轮的轮廓用图解法设计凸轮的轮廓2.2.用作图法设计凸轮廓线用作图法设计凸轮廓线1)1)对心直动尖顶从动件盘形凸轮对心直动尖顶从动件盘形凸轮3)3)滚子直动从动件盘形凸轮滚子直动从动件盘形凸轮4)4)对心直动平底从动件盘形凸轮对心直动平底从动件盘形凸轮2)2)偏置直动尖顶从动件盘形凸轮偏置直动尖顶从动件盘形凸轮5)5)摆动尖顶从动件盘形凸轮机构摆动尖顶从动件盘形凸轮机构9-3 9-3 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计1.设计方法设计方法 图解法图解法解析法解析法2.基本原理基本原理反转法反转法假假想想给给整整个个机机构构加加一一公公共共角角速速度度-，各各构构件件的的相相对对运运动动关关系系并并不不改改变变一、凸轮廓线设计方法的基本原理一、凸轮廓线设计方法的基本原理反转原理：反转原理：依据此原理可以用几何作图的方法依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线，例如：设计凸轮的轮廓曲线，例如：给给整整个个凸凸轮轮机机构构施施以以-时时，不不影影响响各各构构件件之之间间的的相相对对运运动动，此此时时，凸凸轮轮将将静静止止，而而从从动动件件尖尖顶顶复复合合运运动动的轨迹即凸轮的轮廓曲线的轨迹即凸轮的轮廓曲线。O O-3 31 12 23 33 31 11 12 22 2rmin120-1对心直动尖顶从动件凸轮机构中，已知对心直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径rmin，角速度，角速度和从动和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。设计步骤小结：设计步骤小结：选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r rminmin。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。1.1.对心直动尖顶对心直动尖顶从动件从动件盘形凸轮盘形凸轮 601209090135781 3 5 7 8911 13 15911131214s2345 67 891011121314609090A1876543214131211109二、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制二、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制120e eA A偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径rmin，角速度，角速度和从动件的运动规律和偏心距和从动件的运动规律和偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。，设计该凸轮轮廓曲线。2.2.偏置直动尖顶偏置直动尖顶从动件从动件盘形凸轮盘形凸轮 601209090135781 3 5 7 8911 13 15911131214s-O O123456781514131211109设计步骤小结设计步骤小结：选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r rminmin;反向等分各运动角反向等分各运动角;确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置;将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8BCD60偏距圆偏距圆rminA120-1设计步骤小结：设计步骤小结：选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r rminmin。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。601209090135781 3 5 7 8911 13 15911131214s2345 67 8910111213146090901876543214131211109理论轮廓理论轮廓实际轮廓实际轮廓作各位置滚子圆的内作各位置滚子圆的内(外外)包络线。包络线。3 3。对心滚子直动从动件盘形凸轮。对心滚子直动从动件盘形凸轮滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径的基圆半径rmin，角速度，角速度和从动件的和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。rmin对心直动平底从动件凸轮机构中，已知对心直动平底从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径rmin，角速度，角速度和从动和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。设计步骤：设计步骤：选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r rminmin。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。作平底直线的内包络线。作平底直线的内包络线。4.4.对心直动平底对心直动平底从动件从动件盘形凸轮盘形凸轮8765432191011121314-A 601209090135781 3 5 7 8911 13 15911131214s123456781514131211109对平底推杆凸轮机构，也有失真现象。对平底推杆凸轮机构，也有失真现象。Ormin可通过增大可通过增大r rminmin解决此问题。解决此问题。rmin摆动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径摆动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径rmin，角速度角速度，摆杆长度，摆杆长度l以及摆杆回转中心与凸轮回转中以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离心的距离d，摆杆角位移方程，设计该凸轮轮廓曲线。，摆杆角位移方程，设计该凸轮轮廓曲线。三、摆动三、摆动从动件从动件盘形凸轮机构盘形凸轮机构 60120909012345 6 7 85678B1B2B3B4B5B6B7B812060 90-dABlB11 1rminB22 2B77 7B66 6B55 5B44 4B33 3A1A2A3A4A5A6A7A81 2 3 4图解法设计凸轮轮廓曲线小结图解法设计凸轮轮廓曲线小结1 1）确定基圆和推杆的起始位置；）确定基圆和推杆的起始位置；2 2）作出推杆在反转运动中依次占据的各位置线；）作出推杆在反转运动中依次占据的各位置线；3 3）根根据据推推杆杆运运动动规规律律，确确定定推推杆杆在在反反转转所所占占据据的的各各位位置置线线中中的的尖顶位置尖顶位置光滑连接后即为光滑连接后即为理论廓线理论廓线。4 4）在所占据的各尖顶位置作出推杆高副元素所形成的曲线族；）在所占据的各尖顶位置作出推杆高副元素所形成的曲线族；5 5）作作推推杆杆高高副副元元素素所所形形成成的的曲曲线线族族的的包包络络线线，即即是是所所求求的的凸凸轮轮轮廓曲线轮廓曲线光滑连接后即为光滑连接后即为实际廓线实际廓线。一等分，二反转，截位移，再连线。一等分，二反转，截位移，再连线。S0BB0OS0S9.3.2 用解析法设计凸轮的轮廓用解析法设计凸轮的轮廓从图解法的缺点引出解析法的优点结果：求出轮廓曲线的解析表达式结果：求出轮廓曲线的解析表达式-已知条件：已知条件：e e、r rminmin、r rT T、S=S()S=S()、及其方向。及其方向。理论轮廓的极坐标参数方程：理论轮廓的极坐标参数方程：=(S+S=(S+S0 0)2 2+e+e2 2原理：原理：反转法反转法。=+=+0其中：其中：S S0 0=r=r2 2minmin e e2tgtg0=e/S=e/S0 0tgtg=e/(S=e/(S +S+S0 0)-即B点的极坐标rT (+(+0 0)(+(+)=两对顶角相等 e ermin参数方程。参数方程。0其中：其中：tgtg=B0BO1-111nn实际轮廓方程是理论轮廓的等距曲线。由高等数学可实际轮廓方程是理论轮廓的等距曲线。由高等数学可知：知：等距线对应点具有公共的法线。等距线对应点具有公共的法线。T T=2 2+r+r2 2TmTm-2-2r rT TcoscosT T=+=+实际轮廓上对应点的实际轮廓上对应点的 T T 位置：位置：位于理论轮廓位于理论轮廓 B B 点法线点法线 n-nn-n 与滚子圆的交线上。与滚子圆的交线上。T=arctg=arctgT T点的极坐标参数方程为：点的极坐标参数方程为：由图有：由图有：=+其中：其中：tg=S+r2min+e2ds/d erT sin -rT cos TT直接引用前面的结论COB设计凸轮机构时，除了要求从动件能实现预期的运动规律外，还希望凸轮机构结构紧凑，受力情况良好。而这与压力角有很大关系。定义：定义：正压力与推杆上力作用点正压力与推杆上力作用点B速度方向间的夹角速度方向间的夹角 F F”，若若大到一定程度时，会有：大到一定程度时，会有：机构发生自锁。机构发生自锁。9.9.4 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定nn一、压力角与作用力的关系一、压力角与作用力的关系不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。FFF”F-有用分力有用分力,沿导路方向沿导路方向F”-有害分力，垂直于导路有害分力，垂直于导路F”=F tg F 一定时，一定时，F Ff F FF Ff为了保证凸轮机构正常工作，要求：为了保证凸轮机构正常工作，要求：rT arT rT arT0rT arT rT 轮廓失真轮廓失真arTrTarTrT小小结结1.凸凸轮轮基基圆圆半半径径的的选选择择需需考考虑虑到到实实际际的的结结构构条条件件、压压力力角角、凸轮的实际廓线是否会出现变尖和失真等因素；凸轮的实际廓线是否会出现变尖和失真等因素；2.当当为为直直动动推推杆杆时时，应应在在结结构构许许可可的的条条件件下下，尽尽可可能能取取较较大大的导轨长度和较小的悬臂尺寸的导轨长度和较小的悬臂尺寸；3.当为滚子推杆时，应恰当地选取当为滚子推杆时，应恰当地选取滚子的半径滚子的半径；4.当为平底推杆时，应正确地确定当为平底推杆时，应正确地确定平底尺寸平底尺寸；5.还须考虑到强度和工艺等方面的要求。还须考虑到强度和工艺等方面的要求。凸凸轮轮机机构构总总结结v凸轮机构的应用凸轮机构的应用v凸轮机构的分类凸轮机构的分类v推杆的常用运动规律推杆的常用运动规律v凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计设计方法所依据的基本原理设计方法所依据的基本原理反转法反转法设计方法：设计方法：图解法图解法、解析法、解析法v凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定基圆半径、压力角、滚子半径、平底尺寸基圆半径、压力角、滚子半径、平底尺寸等速运动等速运动等加速等减速运动等加速等减速运动五次多项式运动规律五次多项式运动规律余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律正弦加速度运动正弦加速度运动组合运动规律组合运动规律1 1 的摩擦阻力较小，的摩擦阻力较小，的的传力传力性性能较好。能较好。A.A.尖顶式从动杆尖顶式从动杆 B.B.滚子式从动杆滚子式从动杆 C.C.平底式从动杆平底式从动杆 D.D.以上均不对以上均不对2.2.对于转速较高的凸轮机构，为了减小冲击和振动，从动件运动规对于转速较高的凸轮机构，为了减小冲击和振动，从动件运动规律最好采用律最好采用运动规律。运动规律。A.A.等速等速 B.B.等加速等减速等加速等减速 C.C.正弦加速度正弦加速度。3.3.设计滚子从动件盘形凸轮机构时，轮廓曲线出现尖顶或交叉是因设计滚子从动件盘形凸轮机构时，轮廓曲线出现尖顶或交叉是因为滚子半径为滚子半径 该位置理论廓线的曲率半径。该位置理论廓线的曲率半径。A.A.大于大于 B.B.小于小于 C.C.等于等于 4 4凸轮压力角的大小与基圆半径的关系是凸轮压力角的大小与基圆半径的关系是 。A.A.基圆半径越小，压力角偏小基圆半径越小，压力角偏小 B.B.基圆半径越大，压力角偏小基圆半径越大，压力角偏小C.C.基圆半径越大，压力角偏大基圆半径越大，压力角偏大6.6.凸轮机构中从动件作等加速等减速运动时将产生凸轮机构中从动件作等加速等减速运动时将产生 冲冲击。它适用于击。它适用于 场合。场合。(A)(A)刚性；刚性；(B)(B)柔性；柔性；(C)(C)无刚性也无柔性；无刚性也无柔性；(D)(D)低速轻载；低速轻载；(E)(E)中速轻载；中速轻载；(F)(F)高速轻载高速轻载7.7.直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角 。A.A.永远等于永远等于0 B.0 B.等于常数等于常数 C.C.随凸轮转角而变化随凸轮转角而变化 8.8.设计一直动从动件盘形凸轮，当凸轮转速设计一直动从动件盘形凸轮，当凸轮转速及从动件运动规律及从动件运动规律v=v(s)不变时，若不变时，若max由由40减小到减小到20，则凸轮尺寸会，则凸轮尺寸会。A.A.增大增大 B.B.减小减小 C.C.不变不变 9.9.用同一凸轮驱动不同类型用同一凸轮驱动不同类型(尖顶、滚子或平底式；直动或摆动式尖顶、滚子或平底式；直动或摆动式)的从动件时，各从动件的运动规律的从动件时，各从动件的运动规律 。(A)(A)相同；相同；(B)(B)不同；不同；(C)(C)在无偏距时相同。在无偏距时相同。10.10.如图所示为凸轮机构的初始位置如图所示为凸轮机构的初始位置(此时从动件的滚子与凸轮相切于此时从动件的滚子与凸轮相切于C C点）点）（1 1）画出凸轮的基圆和偏距圆；）画出凸轮的基圆和偏距圆；（2 2）标注出当滚子与凸轮在点）标注出当滚子与凸轮在点D接触时凸轮的转角和从动件的压力角接触时凸轮的转角和从动件的压力角 ；（3 3）标出从动件的最大行程）标出从动件的最大行程 h。erminFVaherminFVah