凸轮机构(教案1).doc

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1、凸轮机构凸轮机构是机械中的一种常用机构，在自动化、半自动化机械中应用较为广泛。6.1凸轮机构的特点、应用和分类6.1.1特点图5-1凸轮机构图5-3自动车床走刀机构图5-2内燃机配气机构凸轮机构是由凸轮1、从动件2和机架3所组成,如图6-1所示。可以使从动件得到预定的运动规律;且结构紧凑。但凸轮机构中包含有高副，不宜传递较大的动力;同时由于凸轮具有曲线轮廓，它的加工制造比较复杂。6.1.2应用凸轮机构应用于各类机械中。图6-2所示为内燃机的配气机构;图6-3所示为自动车床上使用的走刀机构;此外，凸轮机构还应用于其他机械中，不一一列举。6.1.3类型凸轮机构的类型是

2、多种多样的，其基本类型可由凸轮和从动件的不同型式来区分。1．按凸轮的型式分按凸轮型式分，各类凸轮机构如表6-1所示。表6-1凸轮的类型2．按从动件的型式分表6-2凸轮机构从动件的基本类型根据从动件的运动和端部型式区分，基本类型如表6-2所示。6.2从动件的运动规律6.2.1凸轮机构的工作过程图6-4（a）所示为对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构。图6-4凸轮机构的运动过程及位移曲线在尖顶移动从动件盘形凸轮机构的凸轮上以向径为半径所绘的最大圆称为凸轮的基圆。当凸轮以ω等速沿逆时针方向回转时，从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定运动规律由离回转中心最近位置A到达最远位置B的过

3、程称为推程，这时它所走过的距离h称为从动件的升程;而与推程对应的凸轮转角称为推程角。当凸轮继续回转时，以O点为中心的圆弧BC与尖顶相作用，从动件在最远位置停留不动，这一过程称为远休止，对应的凸轮转角称为远休止角;当凸轮继续回转时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置，这个过程称为回程，对应的转角称为回程角。当凸轮继续回转时，从动件在最近位置停留不动为近休止，称为近休止角。如果以直角坐标系的纵坐标代表从动件位移S，横坐标代表凸轮转角(转动时间t)，则可以画出S与之间的曲线，它简称为从动件位移线图，见图6-4（b）。A点为起始点.由以上可知，从动件的

4、位移线图取决于凸轮轮廓曲线的形状。从动件的不同运动规律，要求凸轮具有不同的轮廓曲线。因此，设计凸轮时必须首先确定从动件的运动规律。从动件的运动规律通常是根据机械的工作要求确定。6.2.2常用从动件的运动规律1、等速运动规律当凸轮等速回转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动称为等速运动。图5-5为从动件等速运动时，其位移S、速度v和加速度a是随时间t变化的曲线（推程）。由于凸轮作等速运动时，，故横坐标也可以用表示。其运动方程见表5-3。由于速度V0为常数，所以从动件的速度线图为一平行于横轴的直线。对速度线图积分，可以得到S=V0t，它是一条斜直线。又由图6-

5、5可知，当速度为常数时，加速度为零，惯性力也等于零，但是在运动开始和终止的瞬间，由于速度突变，此时理论上的加速度为无穷大，其惯性力将引起刚性冲击。2、等加速、等减速运动规律这种运动规律推程前半行程作等加速运动，而后半行程作等减速运动;回程则相反,其位移S、速度V和加速度a是随时间t变化的曲线如图6-6所示。其运动方程见表6-3。表6-3从动件运动方程等加速、等减速运动速运动图6-5等速运动规律图6-6等加速、等减速运动规律速运动因加速度或减速度的绝对值相等，且等于常数a0，故加速度线图为平行于横坐标轴的直线图；V=a0t，所以速度线图为两斜线；故位移线图由两段抛物

6、线组成。这种运动规律的特点是：加速度有突变，但为一有限值，产生的惯性力也是有限，结果对凸轮机构产生柔性冲击。3、余弦加速度运动规律质点在圆周上作匀速运动，它在这个圆的直径上的投影所构成的运动，加速度符合余弦图6-7余弦加速度运动等加速、等减速运动速运动图6-8正弦加速度运动等加速、等减速运动速运动图6-9组合型运动规律等加速、等减速运动速运动规律，称为余弦加速度运动，又称简谐运动。其运动方程见表6-3。图6-7为余弦加速度运动规律图。由加速度线图可知，这种运动规律的从动件在始点、终点有柔性冲击。4、正弦加速度运动规律加速度按正弦规律变化的称为正弦加速度运动规律。如

7、图5-8所示.其运动方程见表6-3。推杆作正弦加速运动时，其加速度没有突变，因而有加速度引起柔性冲击。采用多种运动规律组合可以改善其运动特性。如在工作中要求从动件作等速运动规律，然而等速运动规律有刚性冲击，这时可在行程始末端拼接正弦加速度运动规律，使其动力性能得到改善，如图6-9，选择从动件运动规律时，应根据机器的工作要求确定，并考虑动力性能，加工等因素。6.3用图解法设计凸轮当从动件运动规律确定之后，凸轮轮廓曲线便可以用图解法和解析法得到。图解法比较简便、直观、但精度不是很高。本节介绍用图解法绘制几种常见的凸轮轮廓。“反转法”根据相对运动原理：如果给整个机构加绕

8、凸轮轴心O