第3章凸轮机构

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1、第3章凸轮机构§3－1凸轮机构的应用和类型§3－2从动件常用运动规律§3－3凸轮机构的压力角§3－4图解法设计凸轮轮廓§3－5解析法设计凸轮轮廓凸轮（原动件）、从动件、机架。§3－1凸轮机构的应用和类型一、机构组成（动画）二、作用变换运动形式（1、2）、实现运动控制。三、特点及应用常在自动生产线中用于受力不大的控制机构。1.特点可精确实现任意预期的从动件运动规律；结构简单，设计方便。高副接触，易磨损。2.应用尖顶从动件—构造简单、对凸轮轮廓无特别要求；易磨损；多用于仪表机构。滚子从动件—磨损小；应用广泛。平底从动件—受力

2、好、效率高；不能与内凹轮廓接触；可用于高速场合。1.按凸轮形状分实例：灌装机、内燃机气门机构、绕线机、送料机、配钥匙机等。四、凸轮机构分类盘形、移动、圆柱凸轮（端面凸轮）等。2.按从动件形状分凸轮机构的应用和类型3-13.按从动件运动方式分4.按保持接触方式分几何封闭（凹槽、等宽凸轮、等径凸轮、主回凸轮）凸轮机构的应用和类型3-1直动从动件（对心、偏置）、摆动从动件力封闭（重力、弹簧力等）otδs一、名词术语基圆、推程运动角、基圆半径、推程、远休止角、回程运动角、回程、近休止角、行程。rminhB’ω1Aδsδsδtδt

3、δhδhδs’δs’DBC§3－2从动件的常用运动规律二、从动件运动规律1.定义从动件位移s、速度v、加速度a随时间t（或凸轮转角δ）的变化规律。2.形式多项式、三角函数。①等速运动规律推程运动方程：s=hδ/δ0δ0hv＝hω/δ0a=0回程运动方程：s＝h(1-δ/δ’0)v=-hω/δ’0a=0特性：刚性冲击+∞-∞从动件的常用运动规律3-2sδ位移曲线vδ速度曲线aδ加速度曲线②等加速等减速运动规律在一个运动过程中，等加速、等减速运动各占一半。推程等加速段运动方程：s=2hδ2/δ02v=4hωδ/δ02a=4h

4、ω2/δ02推程等减速段运动方程：s=h-2h(δ-δ0)2/δ02v=-4hω(δ-δ0)/δ02a=-4hω2/δ02δsh/2δ0h/21234563δv2hω/δ0δa4hω2/δ02特性：柔性冲击从动件的常用运动规律3-2δsδa③简谐运动(余弦加速度运动)规律s=h[1-cos(πδ/δ0)]/2v=πhωsin(πδ/δ0)/2δ0a=π2hω2cos(πδ/δ0)/2δ02s=h[1+cos(πδ/δ0’)]/2v=-πhωsin(πδ/δ0’)/2δ0’a=-π2hω2cos(πδ/δ0’)/2δ’02

5、123456δv123456vmax=1.57hω/2δ0hδ0推程运动方程：回程运动方程：特性：柔性冲击从动件的常用运动规律3-2其它包括摆线运动（正弦加速度运动）规律、3－4－5多项式运动规律等。有时也采用改进型运动规律。从动件的常用运动规律3-2s,v,aδhδ0摆线运动规律（无冲击）svas,v,aδhδ03-4-5多项式运动规律（无冲击）位移方程：s=10h(δ/δ0)3－15h(δ/δ0)4+6h(δ/δ0)5svaOBω1从动件所受驱动力与力作用点速度方向间的夹角α定义为凸轮机构的压力角。α↑→F”↑；α过

6、大时，将有：→机构自锁。αnn一、压力角及其影响不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。FF’F”F’—有用分力；F”—有害分力。F”=F’tgαF’一定时，Ff>F’Ff为保证正常工作，要求：α<[α]§3－3凸轮机构的压力角二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系研究表明，压力角α与基圆半径rmin、偏距e等有关。rmin↑→α↓；P、C位于同侧，α较小；位于异侧，α较大。直动从动件：[α]=300；摆动从动件：[α]=350～450；回程：[α]=700～800。凸轮机构的压力角3-3OBω1rminennPCα平底从动件，理论

7、上α＝00。速度瞬心【作图法确定压力角】OBω1v=lOPω1rmin↑nnP→lOP=v/ω1eαds/dδ=ds/dδs0sD=lOC+lCPlOC=elCP=ds/dδ-etgα=s+r2min-e2ds/dδ-e→α↓ClCP=(s+s0)tgαs0=r2min-e2vvrmin凸轮机构的压力角3-3αds/dδOBω1得：tgα=s+r2min-e2ds/dδ+enn导路位于中心左侧时：lOP=lCP-lOC→lCP=ds/dδ+e综上：tgα=s+r2min-e2ds/dδ±ee“+”用于导路和瞬心位于中心异

8、侧；“-”用于导路和瞬心位于中心同侧；注意：用偏置法可减小推程压力角，但同时增大了回程压力角，故偏距e不能太大。PCs0sDlCP=(s+s0)tgαs0=r2min-e2rmin凸轮机构的压力角3-3一、图解法设计凸轮轮廓的基本原理相对运动原理：该图解方法称为：反转法。视凸轮为固定，从动件与机架相对凸轮以-ω转动，