第4章 凸轮机构

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1、第四章凸轮机构第一节凸轮机构的组成和分类第二节凸轮机构中从动件常用的运动规律第三节图解法设计凸轮轮廓第四节凸轮机构基本尺寸的确定第一节凸轮机构的组成和分类一、凸轮机构的组成凸轮机构的作用是将凸轮的转动转变为从动件的往复移动或摆动。凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。一般以凸轮为主动件.作等速回转运动。凸轮机构的主要优点是:只要适当地设计凸轮轮廓曲线.即可可使从动件实现各种预期的运动规律。其结构简单、紧凑.工作可靠.应用广泛。其主要缺点是:由于凸轮与从动件间为高副接触.易于磨损.因而凸轮机构多用于传递动力不大的自然机械、仪表、控制机构及调节机构中。下

2、一页返回第一节凸轮机构的组成和分类二、凸轮机构的分类凸轮机构类型繁多.常见的分类方法有以下几种。1.按凸轮形状分类(1)盘形凸轮。(2)圆柱凸轮。(3)移动凸轮。上一页下一页返回第一节凸轮机构的组成和分类2.按从动件形状分类(1)尖顶从动件。(2)滚子从动件如择。(3)平底从动件。3.按凸轮与从动件的接触方式分类(1)力封闭型凸轮机构(2)形封闭型凸轮机构上一页返回第二节凸轮机构中从动件常用的运动规律一、凸轮机构的工作过程图4一1所示为一尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构。在凸轮上.以凸轮理论轮廓的最小向径rb为半径所作的圆称为基圆.rb称为基圆半径。在图示位置.

3、从动件与凸轮在A点接触.从动件处于上升的起始位置。当凸轮以等角速度ω1顺时针转动角δt时.从动件尖顶被凸轮轮廓推动.按一定的运动规律由距}。1转中心最近的位置A点到达最远位置B点。这个过程称为推程.对应的凸轮转角δt称为推程角;从动件上升的最大位移h称为升程。下一页返回第二节凸轮机构中从动件常用的运动规律当凸轮继续转过δs.角时.由于轮廓BC段为向径不变的圆弧.从动件停留在最远位置不动.此过程称为远停程.对应的凸轮转角δs.称为远停程角。当凸轮继续转过δh角时.向径渐减的轮廓CD段使从动件以一定的运动规律由最远位置回到起始位置.此过程称为回程.对应的凸轮转角δ

4、h,称为回程角。当凸轮继续转过δs′角时.由于轮廓DA为向径不变的基圆圆弧.从动件又在最近位置停止不动.对应的凸轮转角δs′称为近停程角。凸轮继续转动.从动件则又开始重复上述升一停一降一停的运动循环。从上述分析可知.从动件的运动规律是与凸轮轮廓曲线的形状相对应的。通常设计凸轮主要是根据从动件的运动规律绘制凸轮轮廓曲线上一页下一页返回第二节凸轮机构中从动件常用的运动规律二、从动件常用的运动规律所谓从动件的运动规律.是指从动件的位移、速度、加速度。随凸轮转角(或时间)的变化规律。以从动件的位移、(速度、加速度为纵坐标.以对应的凸轮转角(或时间)为横坐标.逐点画出从

5、动件的位移、(速度、加速度与凸轮转角(或时间)之间的关系曲线.称为从动件的运动线图。上一页下一页返回第二节凸轮机构中从动件常用的运动规律1.等速运动规律从动件在推程或回程的运动速度为常数.称之为等速运动规律2.等加速等减速运动规律从动件在推程或回程中.其前半行程做等加速运动.后半行程做等减速运动.这种运动规律称为等加速等减速运动规律。3.简谐运动规律当一质点在圆周上做匀速运动时.该质点在这个圆的直径上的投影所形成的运动称为简谐运动。从动件做简谐运动时.其加速度按余弦曲线变化.故又称余弦加速度运动规律.上一页返回第三节图解法设计凸轮轮廓一、凸轮轮廓设计的基本原理

6、当凸轮机构工作时.凸轮和从动件都是运动的.而绘制凸轮轮廓曲线时.应使凸轮相对图纸静止。设计凸轮轮廓线时.可假定凸轮静止不动.使推杆连同其导路相对于凸轧做反转运动.同时又在其导路内做预期的往复移动.这种设计凸轮轮廓线的方法称为“反转法”。根据这一原理便可作出凸轮机构的凸轮轮廓曲线。下一页返回第三节图解法设计凸轮轮廓二、用图解法设计直动从动件凸轮轮廓1.尖顶对心直动从动件盘形凸轮一尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构。设凸轮的基圆半径为rb,凸轮以等角速度，顺时针方向转动.从动件运动规律已知。试设计凸轮的轮廓曲线。根据反转法.作图步骤如下。上一页下一页返回第三节图解法设

7、计凸轮轮廓(1)选取适当的比例尺，作出从动件的位移线图.(2)取与位移线图相同的比例尺.以rb为半径作基圆。基圆与导路的交A0〔.即为从动件尖顶的起始位置。(3)在基圆上自A0〔开始.沿“一ω”方向依次量取角度,并将它们分成与位移线图对应的若干等分.得若干点.连接各径向线并延长.便得到反转后从动件导路的各个位置。(4)量取各个位移量.沿各等分径向线，由基圆向外量取.得反转后推杆尖顶的一系列位置。将它们连接成光滑的曲线.即得到所求的凸轮轮廓曲线。上一页下一页返回第三节图解法设计凸轮轮廓2.滚子对心直动从动件盘形凸轮机构滚子对心直动从动件盘形凸轮机构.设计这类凸轮

8、机构的轮廓曲线需分两个步骤进行。(1)