凸轮机构和设计24575

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1、第三章凸轮机构及其设计重点：从动件运动规律及其特性；平面凸轮轮廓曲线的设计和凸轮基本尺寸的确定。难点：用反转法设计平面凸轮轮廓曲线。学时：6§3—1凸轮机构的应用和分类凸轮（cam）：具有曲线轮廓或凹槽（notch）的构件。凸轮机构：由凸轮、推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构。当凸轮运动作等速转动时，迫使推杆(或称从动件)完成某种预期的运动。一．凸轮机构的应用在各种机械，特别是自动机械和自动控制装置中，广泛的应用着各种形式的凸轮机构。图7—1所示为一内燃机的配气机构；图7—2所示为一自动机床的进刀机构。优点：构件少，运动链短，结构简单紧凑；易使从动件（follower）得到各种预期

2、的运动规律。缺点：点、线接触，故易于磨损。所以凸轮机构多用在传递动力不大的场合。二．凸轮机构的分类(1)按凸轮的形状分        1)盘形凸轮（diskcam）。如图7—3，a所示，图b所示为移动凸轮。2)圆柱凸轮(cylindricalcam)。如图7—3，c所示。(2)按推杆的形状分1)尖顶推杆。如图7—4，a、b所示，这种推杆的构造最简单，但易道磨损，所以只适用于作用力不大和速度较低的场合。2)滚子推杆。如图c、d所示，这种推杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，所以磨损较小，故可用来传递较大的动力，因而应用较广。3)平底推杆。如图e、f所示，这种推杆的优点是凸轮对推杆的作用力

3、始终垂直于推杆的底边(不计摩擦时)，故受力比较平稳。而且凸轮与平底的接触面间容易形成油膜，润滑较好，所以常用于高速传动中。（3）按推杆运动形式分（1）直动推杆：推杆作往复直线运动（心直动推杆、偏置直动推杆）。（2）摆动推杆：推杆作往复摆动运动。（4）按高副锁合方式分力锁合、形锁合。§3—2从动件常用运动规律及其选择一、凸轮机构的基本名词术语如图7—6，a所示为一对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构。基圆（r0）：以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮理论廓线的最小半径为半径所作的圆。推程（h）：推杆由最低位置被推到最高位置的过程。凸轮相应的转角δ0称为推程角。回程（h）：推杆由最高位置被推到最低位置

4、的过程。凸轮相应的转角δ'0称为回程角。推杆在最高位置静止不动，此过程称为远休，凸轮相应的转角δ01称为远休止角。推杆在最低位置静止不动，此过程称为近休，凸轮相应的转角δ02称为近休止角。推杆在推程或回程中移动的距离h称为推杆的行程。推杆的运动规律，是指推杆在推程或回程时，其位移、速度和加速度随时间变化的规律。又因凸轮一般为等速运动，即其转角δ与时间t成正比，所以推杆的运动规律更常表示为推杆的上述运动参数随凸轮转角变化的规律二、从动件常用运动规律1．1多项式运动规律推杆的运动规律用多项代数式表达时，多项式的一般表达式：而常用的有以下几种多项式运动规律。(1)一次多项式运动规律（等速运动

5、规律）设取边界条件为：在始点处δ＝00，s＝0．在终点处δ＝δ0，s＝h．则由式(7—2)可得C0＝0，C1=hδ／δ0。故推杆推程的运动方程为：同理，可求得回程时，推杆的运动方程式。       图7—7所示为其运动线图(推程)。由图可知，推秆在运动开始和终止的瞬时，因速度有突变，所以这时推杆的加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值，致使推杆突然产生非常大的惯性力，因而使凸轮机构受到极大的冲击，这种冲击称为刚性冲击。(2)二次多项式运动规律（等加速等减速运动规律）等加速等减速运动规律是指从动件在前半推程或回程(0~δt／2)中作等加速运动，后半推程或回程：δt／2~δt)中作等减速运动，

6、通常加速度和减速度的绝对值相等。设取边界条件为：在始点处δ＝00，s＝0，v=0；在终点处δ＝δ0/2，s＝h/2。则由式(7—4)可得C0＝0，C1=0，C2=2h／δ02。故推杆等加速推程的运动方程为：推程减速度段的边界条件为在始点处δ＝δ0/2，s＝h/2；在终点处δ＝δ0，s＝h，V=0。则由式(7—4)可得C0＝-h，C1=4h／δ0，C2=-2h／δ02。故推杆等减速推程的运动方程为上述两种运动规律的结合，构成推杆的等加速和等减速运动规律。其运动线图如图7—8所示，由图可见，在A、B、C三点推杆的加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，因而引起的冲击

7、是有限的，称这种冲击为柔性冲击。2．1三角函数运动规律（1)余弦加速度运动规律(又称简谐运动规律)质点在圆周上作匀速运动时，它在该圆直径上的投影所构成的运动称为简谐运动。其推程时的运动方程为：      由推杆运动线图(推程)如图7—l0所示，在首、末两点推杆的加速度有突变，故也有柔性冲击。(2)正弦加速度运动规律(又称摆线运动规律)当滚圆沿纵轴作匀速滚动时，圆周上一点将描绘出一条摆线，点沿摆线运动时，在其纵轴上的投影即为摆线运动规律。其推程时