凸轮机构的应用及其分类

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1、§31凸轮机构的应用及其分类§32从动件常用运动规律§33凸轮机构基本尺寸的确定§34图解法设计凸轮轮廓§35解析法设计凸轮轮廓第三章凸轮机构§3-1凸轮机构的应用和类型一、凸轮机构的组成及应用凸轮机构是一种结构简单且容易实现各种复杂运动规律的高副机构，广泛应用于自动化及半自动化机械中。如图所示为内燃机配气凸轮机构。凸轮1以等角速度回转，驱动从动件2按预期的运动规律启闭阀门。动画如图为弹子锁与钥匙组成的凸轮机构，钥匙是凸轮，插入弹子锁的锁芯中，凸轮廓线将不同长度的弹子2推到同样的高度，即每一对弹子（2与7）的分界面与锁芯和锁体的分界面相

2、齐，则通过锁体可以转动锁芯，拨开琐闩4。下图为自动送刀机构，当带有凹槽的凸轮1转动时，通过槽中的滚子，驱使推杆2作往复移动。凸轮每转过一周，推杆即从储料器中推出一个毛坯，送到加工位置。动画自动机床的进刀机构冲压机（动画）凸轮机构主要是由机架，凸轮和从动件组成，凸轮和从动件之间形成高副。凸轮机构的特点是：结构简单、紧凑，设计容易且能实现任意复杂的运动规律。但因凸轮与从动件之间系点、线接触，易于磨损，故只用于受力不大的场合。一）按凸轮的形状分1、盘形凸轮2、移动凸轮３、圆柱凸轮二、凸轮机构的分类1、尖顶从动件2、滚子从动件3、平底从动件二）按从动件上高

3、副元素的几何形状分三）、根据从动件的运动形式分1、移动从动件凸轮机构对心偏心2、摆动从动件凸轮机构表中给出了从动件的运动方式及其与凸轮接触形式的分类和特点。四)按机构封闭性质分⑴力封闭式利用弹簧力或从动件重力使从动件与凸轮保持接触，如右图所示。⑵形封闭式利用凸轮或从动件的特殊形状而始终保持接触。如下图所示。五)按从动件导路与凸轮的相对位置分⑴对心凸轮机构从动件导路中心线通过凸轮回转中心。⑵偏心凸轮机构从动件导路中心线不通过凸轮回转中心，而存在一偏置距离。凸轮机构设计的根本任务是根据工作要求选定合适的凸轮机构的型式及从动件的运动规律，并合理地确定基圆

4、等基本尺寸，然后根据选定的从动件的运动规律设计出凸轮应具有的凸轮轮廓曲线。其中，根据工作要求选定从动件的运动规律，乃是凸轮轮廓设计的前提。§3-2常用从动件运动规律一、凸轮机构运动分析1.凸轮机构的基本名词术语⑴基圆、基圆半径——以凸轮轮廓最小向径rmin为半径所作的圆称为凸轮的基圆，rmin称为基圆半径。如图所示。⑵从动件推程、升程、推程运动角——从动件在凸轮轮廓的作用下由距凸轮轴心最近位置被推到距凸轮轴心最远位置的过程称为从动件的推程，在推程中从动件所走过的距离称为从动件的升程h，推程对应的凸轮转角t称为推程运动角，如图所示。⑶远休止角——从

5、动件在距凸轮轴心最远位置处静止不动所对应的凸轮转角s称为远休止角。⑷回程、回程运动角——从动件在凸轮轮廓的作用下由距凸轮轴心最远位置回到距凸轮轴心最近位置的过程称为从动件的回程，回程中凸轮转过的角度h称为回程运动角，如图所示。⑸近休止角——从动件在距凸轮轴心最近位置处静止不动所对应的凸轮转角s′称为近休止角。凸轮机构的运动原理hhωAB’OOr0δaδbδcδdDBCδaδbδcδdSt基圆回程运动角近休止角推程运动角远休止角动画演示需要说明的是，其中两个停止阶段可能有，也可能没有。因此，凸轮机构在一个运动循环中，最多只具有这四个运动阶段。从

6、动件的运动规律——当凸轮以等角速度转动时，从动件在推程或回程时，其位移s、速度v及加速度a随时间或凸轮转角变化的规律。如以直角坐标系的横坐标代表凸轮的转角(时间)，纵坐标代表从动件的位移s，则可画出从动件的位移曲线.从动件的运动规律是通过凸轮轮廓与从动件的高副元素的接触来实现的，凸轮的轮廓曲线不同，从动件的运动规律不同。从动件的运动规律完全取决于凸轮廓线的形状。一、基本运动规律a=2(2c2+6c3+12c42+……+n(n-1)cnn-2)j=3(6c3+24c4+……+n(n-1)(n-2)cnn-3)，式中，为凸轮的转角（r

7、ad）；c0，c1，c2，…，为n+1个待定系数。1、n=1的运动规律=0,s=0;=,s=h.s=c0+c1v=c1a=0（一）多项式运动规律s=c0+c1+c22+c33+……+cnnv=(c1+2c2+3c32+……+ncnn-1)等速运动规律0aa=02、n=2的运动规律0sh0vv0j0vvmax0shamax0a-amax柔性冲击柔性冲击从加速度线上可以看出，在从动件运动的始末两点，理论上加速度值由零突变为无穷大，致使从动件受的惯性力也由零变为无穷大。而实际上材料有弹性，加速度和推力

8、不致无穷大，但仍将造成巨大的冲击，这种冲击称为刚性冲击。刚性冲击从图可以看出,从动件的加速度发生突变的点，其惯性力亦有突变