机械设计基础（第2版）高教社第4章 凸轮机构

§4.1 凸轮机构的特点和类型 §4.2 从动件常用运动规律 §4.3 盘形凸轮轮廓曲线的图解法设计 §4.4 凸轮机构基本尺寸的确定 第4章 凸轮机构 4.1 凸轮机构的特点和类型 结构：三个构件—凸轮、从动件、机架。 作用：将连续回转 从动件直线移动或摆动。 优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。 缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。 应用：内燃机 、缝纫机挑线机构、自动车床等。 一、凸轮机构的应用特点 凸轮： 具有控制从动件运动规律的曲线轮廓或凹槽的主动件。 2、按凸轮形状分：盘形、 移动、圆柱凸轮 ( 端面 ) 。 3、按从动件端部形状分：尖顶、 滚子、平底从动件。 尖顶——构造简单、易磨损、用于仪表机构； 滚子——磨损小，应用广； 平底——受力好、润滑好，用于高速传动。 二、凸轮机构分类 4、按凸轮与从动件的锁合方式分类： 力封闭：利用弹簧力或从动件自身重力使从动件与凸轮始终保持接触。 形封闭： 利用凸轮与从动件的特殊结构形状使从动件与凸轮始终保持接触。 1、按运动形式分：平面凸轮机构、空间凸轮机构 。 按对心形式还可分为：对心、 偏置两种。 5、按从动件的运动形式分：直动从动件、 摆动从动件 。 4 机构中凸轮匀速旋转，带动从动件往复移动，滚子接触,摩擦阻力小，不易摩擦，承载能力较大，但运动规律有局限性，滚子轴处有间隙，不宜高速。 5 机构中凸轮匀速旋转，带动从动件往复移动，压力角始终为零度，传力特性好，结构紧凑，润滑性能好，摩擦阻力较小，适用于高速， 但凸轮轮廓不允许呈下凹，因此实现准确的运动规律受到限制。 6 当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，即成为移动凸轮，一般作往复移动。 7   为保证凸轮机构能正常工作，必须保持凸轮轮廓与从动件相接触，凸轮与从动件的可靠接触依靠特殊几何结构或机械压力来保持。 8 机构中凸轮匀速旋转，带动从动件往复摆动，滚子接触，摩擦阻力小，不易摩擦，承载能力较大，但运动规律有局限性，滚子轴处有间隙，不宜高速。 设计：潘存云 δh δh o t δ1 s2 4.2 从动件常用运动规律 凸轮机构设计的基本任务: 1)据工作要求选定凸轮机构的形式； 名词术语： 一、凸轮机构的工作过程 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。 rmin h ω1 A 2)从动件的运动规律； 3)合理确定结构尺寸； 4)设计轮廓曲线。 δs δs δ’s δ’s D B C B’ δt δt 升-停-降-停的运动循环 s ＝ s(t) v＝ v(t) 形式：多项式、三角函数 a＝ a(t) 二、从动件常用的运动规律 从动件运动规律：从动件的位移、速度、加速度随时间（或凸轮转角）的变化规律。 在推程起始点：δ1=0， s2=0 推程运动方程： s2 ＝hδ1/δt v2 ＝ hω1 /δt s2 δ1 δt v2 δ1 a2 δ1 h 在推程终止点：δ1=δt ，s2=h +∞ －∞ 刚性冲击 回程运动方程： s2＝h(1-δ1/δh ) v2＝-hω1 /δh a2＝0 a2 ＝ 0 1.等速运动规律 适合低速场合 在推程起始点：δ1=0， s=0 等加速阶段： 在推程终止点：δ1=δ0 ，s=h 柔性冲击 等减速阶段： 2.等加速等减速运动规律 v2 δ1 a2 δ1 适合中、低速场合 δ0 s2 δ1 设计：潘存云 h δt δ1 s2 δ1 a2 3.简谐(余弦加速度)运动规律 推程： s2＝h[1-cos(πδ1/δt)]/2 v2 ＝πhω1sin(πδ1/δt)/2δt a2 ＝π2hω21 cos(πδ1/δt)/2δ2t 回程： s2＝h[1＋cos(πδ1/δh)]/2 v2＝-πhω1sin(πδ1/δh)/2δh a2＝-π2hω21 cos(πδ1/δh)/2δ2h 1 2 3 4 5 6 δ1 v2 Vmax=1.57hω/2δ0 在起始和终止处理论上a2为有限值，产生柔性冲击。 1 2 3 4 5 6 4.3 盘形凸轮轮廓曲线的设计 设计：潘存云 反转法原理： 给整个凸轮机构施以-ω1时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。 O -ω1 3’ 1’ 2’ 3 3 1 1 2 2 ω1 设计：潘存云 60° rmin 120° -ω1 ω1 1’ 对心直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径rmin，角速度ω1（逆时针）和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。 设计步骤小结： ①选比例尺μl作基圆rmin。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从