第4章 凸轮机构设计

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1、第4章凸轮机构设计4.1概述4.2凸轮从动件的常用运动规律4.3凸轮轮廓曲线设计4.4凸轮机构基本参数的确定4.1概述4.4.1凸轮机构的组成和应用实例1、实例2、特点适当的设计凸轮廓线可实现各种运动规律，结构简单，紧凑；但易磨损，传力不大，不适合高速重载。凸轮机构就是由凸轮、推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构内燃机配气凸轮机构自动机床进刀机构自动机床凸轮机构4.1.2凸轮机构的分类1、按凸轮的形状分1）盘形凸轮（移动凸轮）2）圆柱凸轮2、按推杆形状及运动形式分1）尖顶推杆、滚子推杆和平底推杆2）对心直动推杆、

2、偏置直动推杆和摆动推杆3、按保持高副接触方法分1）力封闭的凸轮机构2）几何封闭的凸轮机构凸轮命名：布置形式+推杆运动形式+推杆形式+凸轮形式偏置直动滚子推杆盘形凸轮对心摆动平底推杆盘形凸轮4.1.3凸轮机构的有关名词基圆基圆半径r0推程推程运动角δ0远休远休止角δ01回程回程运动角δ0′近休近休止角δ02行程h推杆运动规律：s＝s(t)＝s(δ)v＝v(t)＝v(δ)a＝a(t)＝a(δ)4.2凸轮从动件的常用运动规律1、多项式运动规律推程时：s=hδ/δ0在始末两瞬时有刚性冲击。推杆等加速推程段：s=2hδ2/δ

3、02推杆等减速推程段：s=h－2h(δ0－δ)2/δ02在始、中、末三瞬时有柔性冲击。1）一次多项式运动规律（等速运动规律）2）二次多项式运动规律（等加速等减速或抛物线运动规律）推杆的多项式运动规律的一般表达式为：s=C0+C1δ+C2δ2+…+Cnδn式中δ为凸轮转角；s为推杆位移；C0、C1、C2、…为待定系数，可利用边界条件等来确定。对于多项式运动规律，其多项式中待定系数的数目应与边界条件的数目相等，其数目多少应根据工作要求来确定。但当边界条件增多时，会使设计计算复杂，加工精度也难以达到，故通常不宜采用太高次

4、数的多项式。说明2、三角函数运动规律推程时：s＝h[(δ/δ0)－sin(2πδ/δ0)/(2π)]推程时：s＝h[1－cos(πδ/δ0)]/2在始、末两瞬时有柔性冲击。1）余弦加速度运动规律（简谐运动规律）2）正弦加速度运动规律（摆线运动规律）s＝10hδ3/δ03－15hδ4/δ04＋6hδ5/δ05既无刚性冲击，又无柔性冲击。3）五次多项式运动规律（3-4-5多项式运动规律）既无刚性冲击，又无柔性冲击。3．推杆的运动规律的选择1）机器的工作过程只要求凸轮转过角度δ0时，推杆完成一个行程h或角行程Φ，而对其运

5、动规律并未作严格要求。在此情况下，可考虑采用圆弧、直线或其他简单曲线为凸轮廓线。2）机器的工作过程对推杆的运动规律有完全确定的要求。此时只能根据工作所需要的运动规律来设计。3）对于速度较高的凸轮机构，还应考虑该种运动规律的速度最大值vmax、加速度最大值amax和跃度的最大值jmax等。组合原则要保证在衔接点上运动参数保持连续；在运动的始末处满足边界条件。（3）组合型运动规律例：主令开关中的凸轮机构无论是采用作图法还是解析法设计凸轮廓线，所依据的基本原理都是反转法原理。例：偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构4.3凸轮轮廓

6、曲线的设计一、凸轮廓线设计的基本原理当给整个凸轮机构加一个公共角速度－ω，使其绕凸轮轴心转动时，凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其导轨作反转运动，另一方面又沿导轨作预期的往复运动。推杆在这种复合运动中，其尖顶的运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线。当根据凸轮机构的工作要求和结构条件选定了其机构的型式、基本尺寸、推杆的运动规律和凸轮的转向之后，就可以进行凸轮轮廓曲线的设计了。凸轮廓线设计的方法：作图法和解析法1、凸轮的轮廓曲线与推杆的相对运动关系可假设凸轮静止不动，而其推杆相对凸轮作反转运动，同时又在其导轨内作预期运动，则其尖

7、顶的轨迹就是所要求的凸轮廓线。反转法原理二、用作图法设计凸轮廓线1、直动推杆盘形凸轮廓线的设计结论尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计是滚子推杆和平底推盘形凸轮廓线设计的基本问题及方法。2、凸轮廓线设计方法的基本原理1）偏置直动尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计2）偏置直动滚子推杆盘形凸轮廓线的设计3）对心直动平底推杆盘形凸轮廓线的设计2、摆动推杆盘形凸轮廓线的设计1）摆动尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计2）摆动滚子推杆盘形凸轮廓线的设计总结对于滚子推杆（或平底推杆）的盘形凸轮廓线的设计，只要先将其滚子中心点（或推杆平底与其导路中心线的交

8、点）视为尖顶推杆的尖顶，就可用尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计方法来确定出凸轮理论廓线上各点的位置；然后再以这些点为圆心作出一系列滚子圆（或过这些点作一系列平底推杆的平底线），再作出此圆族（或直线族）的包络线。即得所设计凸轮的工作廓线。结论摆动尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计方法与直动尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计方法基本类似，所不同的是推杆的预期运动规律及作图设计中都要用