第九章凸轮机构及其设计 §9-1凸轮机构的应用和分类 §9-2推杆的运动规律 §9-3凸轮轮廓曲线的设计 §9-4凸轮机构基本尺寸的确定 §9-5高速凸轮机构简介 返回
第九章 凸轮机构及其设计 §9-1 凸轮机构的应用和分类 §9-2 推杆的运动规律 §9-3 凸轮轮廓曲线的设计 §9-4 凸轮机构基本尺寸的确定 §9-5 高速凸轮机构简介 返回
§9-1凸轮机构的应用和分类 凸轮机构的应用 (1)实例 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 (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
§9-1 凸轮机构的应用和分类 1．凸轮机构的应用 （1）实例 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 （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
凸轮机构的应用和分(2/2) 2.凸轮机构的分类 (1)按凸轮的形状分 )盘形凸轮(移动凸轮) 2)圆柱凸轮 (2)按推杄形状及运动形式分 1)尖顶推杆、滚子推杆和平底推杆 2)对心直动推杆、偏置直动推杆和摆动推杆 (3)按保持高副接触方法分 )力封闭的凸轮机构 2)几何封闭的凸轮机构
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、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 凸轮机构的应用和分类(2/2)
§9-2推杆的运动规律 名词术语及符号 基圆基圆的半径r 推杆推杆的运动角O 远休远休止角oo1 回程回程运动角 近休近休止角δ2 行程h 推杆运动规律 S=S()=s(δ v=v()=v(o) a=a()=a(0)
§9-2 推杆的运动规律 基圆 基圆的半径r0 推杆 推杆的运动角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) 1．名词术语及符号
推杆的运动规律(2/4 2.推杆常用的运动规律 (1)多项式运动规律 1)等速运动规律 推程时:s=hδ/δb 在始末两瞬时有刚性冲击 2)等加等减速运动规律 推杆等加速推程段:s=2h62/62 推杆等减速推程段:s=h-2h(6-8)2162 在始、末两瞬时有柔性冲击。 3)3-4-5多项式运动规律 s=106363-15h6464+6h63/60 既无刚性冲击,也无柔性冲击
2．推杆常用的运动规律 （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 = 2hδ 2 /δ0 2 推杆等减速推程段： s = h－2h(δ0－δ ) 2 /δ0 2 在始、末两瞬时有柔性冲击。 s＝10hδ 3 /δ0 3－15hδ 4 /δ0 4＋6hδ 5 /δ0 5 既无刚性冲击，也无柔性冲击。 推杆的运动规律(2/4) 1）等速运动规律 2）等加等减速运动规律 3）3-4-5多项式运动规律
推杆的运动规律(3/4) 说明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数的多项式 (2)三角函数运动规律 1)余弦加速度运动规律 推程时:s=h[1-cos(b/6)]/2 在始、末两瞬时有柔性冲击 2)正弦加速度运动规律 推程时:s=h[(/6)-sin(2xo/6)/(2x 既无刚性冲击,又无柔性冲击。 3)组合型运动规律
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数的多项式。 说明 （2）三角函数运动规律 推程时：s＝h[(δ/δ0)－sin(2π δ/δ0) /(2π)] 推程时：s＝h[1－cos(πδ/δ0)]/2 在始、末两瞬时有柔性冲击。 既无刚性冲击，又无柔性冲击。 推杆的运动规律(3/4) 1）余弦加速度运动规律 2）正弦加速度运动规律 3）组合型运动规律
推杆的运动规律(4/4) 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.推杆的运动规律的选择 )机器的工作过程只要求凸轮转过角度δ时,推杆完成 个行程h或角行程φ而对其运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。 例主令开关中的凸轮机构 2)机器的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vma、加速度最大值am和跃度的最大值m等。(表9-1)
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。 例 主令开关中的凸轮机构 2）机器的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。 推杆的运动规律(4/4) （表9-1）
§9-3凸轮廓线曲线的设计 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.凸轮廓线设计的基本原理 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。 例偏置尖顶推杆盘形凸轮机构 (1)凸轮的轮廓曲线与推杆的相对运动关系 当给某个凸轮机构加一个公共角速度-,使其绕轴心转动时, 凸轮静止不动,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 运动轨迹即为凸轮就轮廓曲线
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 偏置尖顶推杆盘形凸轮机构 §9-3 凸轮廓线曲线的设计 1．凸轮廓线设计的基本原理 当给某个凸轮机构加一个公共角速度-ω，使其绕轴心转动时， 凸轮静止不动，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 运动轨迹即为凸轮就轮廓曲线。 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
凸轮线曲线的设计(2/4) (2)凸轮廓线设计方法的基本原理 在设计凸轮廓线时,可假设凸轮静止不动,时其推杆相对凸 轮作反转运动,同时又在其导轨内作往复运动,作出推杆在这种 复合运动中的一系列位置,则其尖顶的轨迹就是所要求的凸轮廓 线。这就是凸轮廓线设计的反转法原理。 2.用作图法设计凸轮廓线 (1)直动推杆盘形推杆凸轮廓线的设计 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 结论尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计是滚子推杆和平底 推杆盘形凸轮设计的基本问题及方法
在设计凸轮廓线时，可假设凸轮静止不动，时其推杆相对凸 轮作反转运动，同时又在其导轨内作往复运动，作出推杆在这种 复合运动中的一系列位置，则其尖顶的轨迹就是所要求的凸轮廓 线。这就是凸轮廓线设计的反转法原理。 2．用作图法设计凸轮廓线 （1）直动推杆盘形推杆凸轮廓线的设计 结论 尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计是滚子推杆和平底 推杆盘形凸轮设计的基本问题及方法。 凸轮廓线曲线的设计(2/4) （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
凸轮线曲线的设计(3/4) (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让 3)摆动平底推杆盘形凸轮廓线的设让 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到推杆的角位移表示,即将直动推 杆的各位移方程中的位移改为,行程h改为角行程φ,就可用来 求摆动推杆的角位移了。 (3)直动推杆圆柱凸轮廓线的设计
（2）摆动推杆盘形凸轮廓线的设计 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到推杆的角位移φ表示，即 将直动推 杆的各位移方程中的位移s改为φ , 行程h改为角行程Φ，就可用来 求摆动推杆的角位移了。 凸轮廓线曲线的设计(3/4) 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 3）摆动平底推杆盘形凸轮廓线的设计 （3）直动推杆圆柱凸轮廓线的设计