凸輪結構完整版本

第19章凸輪機構

凸輪機構的組成和類型從動件常用的運動規(guī)律凸輪廓線設計凸輪機構基本尺寸設計19.1凸輪機構的組成與類型

19.1.1凸輪機構的組成基本構件主要功能：通過凸輪輪廓(camprofile)設計可以獲得從動件預期的任意復雜運動規(guī)律，從而滿足所給定的工作要求。凸輪（cam）

從動件（follower）

機架（frame）19.1凸輪機構的組成與類型

19.1.2凸輪機構的分類方法1）按從動件運動形式2）按從動件形狀3）按從動件與凸輪保持高副接觸的方式1）按從動件運動形式移動從動件擺動從動件移動從動件：從動件作往復移動，其運動軌跡為一段直線；擺動從動件：從動件作往復擺動，其運動軌跡為一段圓弧。尖端從動件

滾子從動件

平底從動件尖端：結構簡單，易磨損，適合低速和小傳動力滾子：滾動摩擦，磨損小，適合傳遞較大力平底：線接觸，易形成油膜，潤滑好，傳動平穩(wěn)，效率高，適合高速2）按從動件形狀分類3）按從動件與凸輪保持高副接觸的方式力封閉─彈簧力、從動件重力或其它外力形封閉─利用高副元素本身的幾何形狀a槽凸輪機構b等寬凸輪機構c等徑凸輪機構d共軛凸輪機構a槽凸輪機構槽兩側面的距離等于滾子直徑。優(yōu)點：鎖和方式結構簡單缺點：加大了凸輪的尺寸和重量b等寬凸輪機構凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離都等于框架內側的寬度。缺點：從動件的運動規(guī)律的選擇受到一定的限制，當180o范圍內的凸輪廓線根據(jù)從動件運動規(guī)律確定后，其余180o內的凸輪廓線必須符合等寬原則c等徑凸輪機構

兩滾子中心間的距離始終保持不變。缺點：從動件運動規(guī)律的選擇受到一定的限制d共軛凸輪機構(主回凸輪機構)優(yōu)點：克服了等寬、等徑凸輪的缺點缺點：結構復雜，制造精度要求高一個凸輪推動從動件完成正行程運動，另一個凸輪推動從動件完成反行程的運動小結凸輪機構的組成：凸輪，從動件，機架凸輪機構的分類（1）按從動件運動形式：移動，擺動（2）按從動件形狀：尖端，滾子，平底（3）按從動件與凸輪保持高副接觸的方式力封閉形封閉：槽凸輪，等寬，等徑，共軛第19章凸輪機構凸輪機構的組成和類型從動件常用的運動規(guī)律凸輪廓線設計凸輪機構基本尺寸設計19.2從動件常用的運動規(guī)律

19.2.1凸輪機構的工作循環(huán)回程運動角近休止角從動件運動規(guī)律（從動件位移線圖）

基圓─以凸輪輪廓的最小向徑rb所作的圓升程─從動件上升的最大距離h推程運動角Φ0遠休止角Φs線位移、線速度、線加速度角位移、角速度、角加速度類速度、類加速度19.2.2從動件常用運動規(guī)律1）等速運動規(guī)律2）等加速等減速運動規(guī)律3）簡諧運動規(guī)律4）擺線運動規(guī)律5）五次多項式運動規(guī)律1.等速運動特點：速度有突變，加速度理論上由零至無窮大，從而使從動件產(chǎn)生巨大的慣性力，機構受到強烈沖擊——剛性沖擊適應場合：低速輕載2.等加速等減速運動特點：加速度曲線有突變，加速度的變化率(即躍度j)在這些位置為無窮大——柔性沖擊適應場合：中速輕載3.簡諧運動當質點在圓周上作勻速運動時，它在該圓直徑上的投影所構成的運動規(guī)律—簡諧運動特點：有柔性沖擊適用場合：中速輕載(當從動件作連續(xù)運動時，可用于高速)4.擺線運動

半徑R=h/2π的滾圓沿縱座標作純滾動，圓上最初位于座標原點的點其位移隨時間變化的規(guī)律—擺線運動特點：無剛性、柔性沖擊適用場合：適于高速5.五次多項式運動特點：無剛性沖擊、柔性沖擊適用場合：高速、中載常用運動規(guī)律性能比較小結凸輪機構的工作循環(huán)：推程，停歇，回程，停歇從動件常用運動規(guī)律（特點，運動方程）（1）等速運動（2）等加速等減速運動（3）簡諧運動（4）擺線運動（5）五次多項式運動常用運動規(guī)律的比較與選擇第19章凸輪機構凸輪機構的組成和類型從動件常用的運動規(guī)律凸輪廓線設計凸輪機構基本尺寸設計19.3凸輪廓線設計19.3.1基本原理（反轉法）反轉后，從動件尖端的復合運動（定軸轉動+移動）軌跡就是凸輪的輪廓曲線。19.3.2圖解法設計凸輪輪廓

尖底滾子平底

擺動①選定基圓半徑r0，畫出基圓；

②等分位移曲線，確定設計點；

③應用反轉法逐點作圖確定各接觸點位置B0，B1，B2，……；

④光滑連接B0，B1，B2，……點，就得所要設計的凸輪廓線。

給定從動件位移曲線s=s(φ)。設計對心尖端移動從動件盤形凸輪廓線。19.3.2圖解法設計凸輪輪廓

尖底滾子平底

擺動①選定基圓半徑r0，畫出基圓；②以偏距e為半徑，畫出偏距圓（offsetcircle）；③將位移曲線作等分，確定設計點及切點K0；④自K0沿－方向相應等分偏距圓，并過偏距圓上等分點k1,k2……作偏距圓切線；給定從動件位移曲線s=s(φ)，偏距(offset)e

。設計偏置滾子移動從動件盤形凸輪廓線。19.3.2圖解法設計凸輪輪廓

尖底滾子平底

擺動⑤應用反轉法逐點作圖確定各滾子中心點位置B0，B1，B2，…（自基圓起向外量取）；⑥光滑連接B0，B1，B2，……點，就得所要設計的凸輪的理論廓線。⑦選擇滾子半徑rT；⑧以理論廓線為中心作一系列滾子；⑨作這一系列滾子的內包絡線，就得所要設計的凸輪的廓線，稱為實際廓線。

19.3.2圖解法設計凸輪輪廓

尖底滾子平底

擺動①按比例畫出并等分位移曲線，確定設計點；②選定基圓半徑r0，畫出基圓；③應用反轉法作圖確定對應每一個fi

和si的平底位置；④作一系列平底位置的包絡線，就得所要設計的凸輪的廓線。

給定從動件位移曲線s=s(φ)。設計對心平底移動從動件盤形凸輪廓線。19.3.2圖解法設計凸輪輪廓

尖底滾子平底

擺動①按比例畫出并等分角位移曲線y=y(j)，確定設計點；②選定基圓半徑r0，畫出基圓；③由rO,lOA和lAB確定從動件的初位角y0；④應用反轉法，將從動件轉動中心O反轉，畫出對應每一位置fi，si的從動件位置A1B1，A2B2，A3B3，……；⑤光滑連接從動件尖端一系列Bi點位置，就得所要設計的凸輪廓線。

給定擺動從動件角位移曲線y=y(j)，中心距l(xiāng)OA，擺桿長lAB。設計尖端擺動從動件盤形凸輪廓線。19.3.3解析法設計凸輪輪廓

滾子移動平底移動滾子擺動①畫出基圓、偏距圓和從動件的初始位置；②選擇直角坐標系Oxy；③將從動件連同導路沿（-ω）方向轉過任意角φ；理論廓線方程：19.3.3解析法設計凸輪輪廓

滾子移動平底移動滾子擺動④由幾何關系寫出B點的坐標值x,y同運動參數(shù)和尺寸參數(shù)的關系式。

式中：；

s為凸輪轉過角φ時所對應的從動件的(從初始位置算起)位移。

當給定或選定基圓半徑r0和偏距e后，即可計算出凸輪廓線上任一點的坐標值。19.3.3解析法設計凸輪輪廓

滾子移動平底移動滾子擺動若已知理論廓線上任一點B的坐標(x,y)，只要沿理論廓線在該點法線方向取距離，即可得到實際廓線上相應點B'的坐標(x',y')。

B點處的法線斜率為

式中和,可由理論廓線方程求得。

對應實際廓線上B’點的坐標為實際廓線方程：19.3.3解析法設計凸輪輪廓

滾子移動平底移動

滾子擺動

方法、步驟與上述的滾子移動從動件盤形凸輪廓線的設計基本相同。

小結基本原理——反轉法圖解法設計凸輪廓線（1）尖底（2）滾子（3）平底（4）擺動解析法設計凸輪廓線（理論、實際廓線方程）（1）滾子移動（2）平底移動（3）滾子擺動第19章凸輪機構凸輪機構的組成和類型從動件常用的運動規(guī)律凸輪廓線設計凸輪機構基本尺寸設計19.4凸輪機構基本尺寸的確定

19.4.1凸輪機構的壓力角壓力角：不計摩擦時凸輪對從動件作用力方向（高副接觸點的法線方向）與從動件上力作用點的絕對速度方向之間的夾角。壓力角與許用值壓力角表達式：19.4.