《机械设计基础》课件-第3章 凸轮机构

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1、1第3章凸轮机构第一节凸轮机构构成、应用及分类第二节从动件的运动规律第三节凸轮轮廓曲线的设计第四节凸轮机构的压力角及基本尺寸的确定本章总结2第一节凸轮机构构成、应用及分类一、凸轮机构的构成和应用构成特点应用二、凸轮机构的分类三、凸轮机构的基本名词术语31.凸轮——具有曲线状轮廓的构件2.从动件——作往复移动或摆动的构件往复移动——直动从动件往复摆动——摆动从动件3.机架——参考坐标系，支承构件构成应用a)内燃机配气机构b)绕线机构直动从动件摆动从动件4a)内燃机配气机构b)绕线机构应用图5高副联接，可较精

2、确地实现任意复杂的运动规律，构件数目少，结构简单、紧凑，工作可靠。缺点：不易实现较理想的润滑，接触应力较大，易磨损，寿命相对较短，凸轮制造困难，高速传动可能产生较大冲击。当凸轮作等速转动时，从动件的运动规律（指位移、速度、加速度、跃度等）取决于凸轮轮廓的曲线形状；反之，按机器的工作要求给定从动件的运动规律以后，可合理地设计出凸轮的曲线轮廓。特点6二、凸轮机构的分类1．按凸轮的形状分类2．按从动件形状分类3．按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类4．按从动件的运动形式分类71．按凸轮的形状分类盘状凸轮移动凸轮

3、圆柱凸轮82．按从动件形状分类尖底从动件滚子从动件平底从动件曲底从动件93．按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类力封闭凸轮机构形封闭凸轮机构104．按从动件的运动形式分类直动从动件摆动从动件对心式偏置式11三、凸轮机构的基本名词术语（1）基圆以凸轮转动中心为圆心，以凸轮理论轮廓曲线上的最小半径为半径所画的圆。半径用表示。（2）推程从动件从距凸轮转动中心的最近点向最远点的运动过程。（3）回程从动件从距凸轮转动中心的最远点向最近点的运动过程。（4）行程从动件的最大运动距离。常用h表示行程。（5）推程角从动件从

4、距凸轮转动中心的最近点运动到最远点时，凸轮所转过的角度。用表示。（6）回程角从动件从距凸轮转动中心的最远点运动到最近点时，凸轮转过的角度。用表示。（7）远休止角从动件在距凸轮转动中心的最远点静止不动时，凸轮转过的角度。用表示。（8）近休止角从动件在距凸轮转动中心的最近点静止不动时，凸轮转过的角度。用表示。（9）从动件的位移凸轮转过转角时，从动件运动的距离。位移从距凸轮中心的最近点开始计量。用图形或曲线说明效果较好教材P42图3－512凸轮轮廓与从动件位移线图返回基本名词术语1.基圆2.推程3.回程4.升程

5、（行程）5.推程角6.回程角7.远休止角8.近休止角9.从动件的位移13几条规定1.位移s的度量基准，一律从升程的最低位置A点算起（不论升程、回程）；2.转角φ分别以本行程开始时凸轮的向径作为度量基准；3.初始条件：几条规定14第二节从动件的运动规律从动件的运动规律是几种常用的从动件运动规律15从动件的运动规律是从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度与凸轮转角（或时间）之间的函数关系。凸轮的轮廓曲线取决于从动件的运动规律，故从动件的运动规律是设计凸轮的重要依据。运动参数s、v、a之间的关系（即从动

6、件运动规律的数学表达式）为：在高速重载等情况下，有时也考虑加速度的变化率(跃度)：16几种常用的从动件运动规律一、多项式类的运动规律1．一次多项式—等速运动规律2．二次多项式—等加速与等减速运动规律3．五次多项式运动规律二、三角函数运动规律1．余弦加速度运动规律（又称简谐运动规律）2．正弦加速度运动规律（又称摆线运动规律）三、组合型运动规律是指从动件的加速度按余弦曲线或正弦曲线变化17边界条件1.一次多项式——等速运动规律代入整理得从动件在推程时的运动方程为：从动件按等速运动规律运动时的位移、速度、加速度

7、对凸轮转角的变化线图在行程的起点与终点处，由于速度发生突变，加速度在理论上无穷大，导致从动件产生非常大的冲击惯性力，称这种冲击为刚性冲击。其它多项式，如二次、五次等多项式运动规律，求解过程与一次多项式运动规律类似。18由加速度线图可知，O、A、B三点的加速度有突变，因而从动件的惯性力也有突变。由于加速度的突变为一有限值，惯性力的突变也是有限值。对凸轮机构的冲击也是有限的，故称之为柔性冲击。2.二次多项式——等加速等减速运动规律[0，/2]推程阶段[/2，]195次多项式运动规律的加速度对凸轮转角的变化

8、是连续曲线，因而没有惯性力引起的冲击现象，运动平稳性好，可用于高速凸轮机构。3.五次多项式运动规律推程阶段201．余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律的加速度方程为半个周期的余弦曲线，也称简谐运动规律。则推程阶段的加速度方程为对上式积分，即得速度和位移方程，然后由边界条件求出待定系数和积分系数，得余弦加速度运动规律的运动方程为余弦加速度运动规律的加速度在行程始、终点有突变，这会引起柔性冲击。位移线图求法211．余弦加速度运动规