机械原理07第九章凸轮.ppt

第九章第九章 凸轮机构凸轮机构§基本内容：§第三章 凸轮机构§第一节 概述§第二节 从动件的运动规律§第三节 图解法设计凸轮轮廓 §第四节 凸轮机构基本参数的确定§ 重点： 用反转法原理设计盘形凸轮机构§ 难点： 用反转法原理设计盘形凸轮机构§9—1 凸轮机构的特点及类型凸轮机构的特点及类型§凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成§特点：• 结构简单、紧凑结构简单、紧凑• 容易实现各种运动规律容易实现各种运动规律• 高副接触，易磨损高副接触，易磨损§常用于传力不大的场合凸轮机构的类型§按凸轮的形状分：盘形、圆柱形§按从动件的形式分：尖顶、平底、滚子§按保持接触的方式分：力锁合、几何锁合§（观看“电脑陈列柜”中凸轮内容）§压力角α：从动件运动方向与正压力（不考虑f）方向之间的夹角；§凸轮转角δ：§一般设从动件在最低位置时凸轮转角为零（起始位置）；§反转法：凸轮不动，从动件反转；§偏心时：从动件导路线与凸轮转心距离始终不变，相切于偏心圆§偏心凸轮转角δ：偏心圆两切点间圆心角§推程：当凸轮以角速度ω逆时针转动，向径渐增的轮廓B0B1与尖底接触时，从动件以一定运动规律被凸轮推向远方，这一行程称推程。

§从动件升程（行程）：h=B0B1′§推程运动角 δr =∠K10K0=∠B010B0=∠B10B1′§注意：∠B10B0不是推程运动角；§远休止段：凸轮轮廓等向径，推杆在最远位置停留；§远休止角：δS =∠K20K1=∠B20B1=∠B020B01§回程：推杆以一定规律，返回到最低位置；§回程运动角：δf = ∠K30K2 = ∠B30B02§近休止段：尖底与基圆B3B0段接触，推杆在近位置停留；§近休止角：δs′ =∠K30K0=∠B30B0从动件的基本运动规律回程等速运动规律h速度突变产生刚性冲击刚性冲击等加速等减速运动h等加速等减速运动h加速度突变产生柔性冲击柔性冲击，适用于中速h123456781h123456781123456781h正弦加速度运动规律h这种运动规律既无刚性冲击既无刚性冲击也无柔性冲击也无柔性冲击h123456781345678h12123456781345678h§9—3 用作图法设计凸轮廓线用作图法设计凸轮廓线§直动从动件盘形凸轮•偏置直动尖顶从动件盘形凸轮•偏置直动滚子从动件盘形凸轮•对心直动平底从动件§摆动从动件盘形凸轮凸轮廓线设计的基本原理凸轮廓线设计的基本原理————反转法反转法　　为了便于绘出凸轮轮廓　　为了便于绘出凸轮轮廓曲线曲线, , 应使工作中转动着的应使工作中转动着的凸轮与不动的图纸间保持相凸轮与不动的图纸间保持相对静止。

对静止　　如果　　如果给整个凸轮机构加给整个凸轮机构加上一个与凸轮转动角度上一个与凸轮转动角度ωω数数值相等、值相等、 方向相反的方向相反的“-“-ω”ω”角速度角速度, , 则凸轮处于相则凸轮处于相对静止状态对静止状态从动件尖底的运从动件尖底的运动轨迹就是凸轮动轨迹就是凸轮的廓线的廓线 偏置直动尖顶从动件120°90 °90 °60 °e偏置直动尖顶从动件120 °90 °90 °60 °e偏置直动尖顶从动件e12 34 5678 9123456789偏置直动尖顶从动件e120 °90 °90 ° 60 °偏置直动滚子从动件e120 °90 °90 ° 60 °偏置直动滚子从动件e120 °90 °90 ° 60 °偏置直动滚子从动件e120 °90 °90 ° 60 °对心直动平底从动件对心直动平底从动件-对心直动平底从动件对心直动平底从动件摆动从动件180°30 ° 90 °60 °摆动从动件180°30 ° 90 °60 °摆动从动件1234 5678 9123456789摆动从动件180°30 ° 90 °60 °§9-４４ 平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角凸轮基园半径的确定凸轮基园半径的确定滚子半径的选择滚子半径的选择平底直动从动件平底尺寸的确定平底直动从动件平底尺寸的确定从动件偏置方向的确定从动件偏置方向的确定凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定压力角：压力角：从动件与凸轮在接触点从动件与凸轮在接触点处的受力方向与其在该点绝对速处的受力方向与其在该点绝对速度方向之间所夹的锐角　度方向之间所夹的锐角　　　说明：说明：凸轮逆时针方向转动，当从动件导路中心偏在凸轮凸轮逆时针方向转动，当从动件导路中心偏在凸轮轴心右侧时，推程取减号，回程取加号；偏在左侧时，推轴心右侧时，推程取减号，回程取加号；偏在左侧时，推程取加号，回程取减号。

程取加号，回程取减号若凸轮顺针方向转动，则加减号的取法与上述相反若凸轮顺针方向转动，则加减号的取法与上述相反 一、压力角一、压力角几种常见的盘形凸轮机构的压力角几种常见的盘形凸轮机构的压力角在图在图b b和和d d中，由于中，由于从动件的平底在运从动件的平底在运动中的任一位置都动中的任一位置都与凸轮廓线相切，与凸轮廓线相切，因此这类因此这类凸轮机构凸轮机构的压力角在凸轮机的压力角在凸轮机构整个运动周期中构整个运动周期中为常值为常值二、压力角对凸轮机构受力的影响二、压力角对凸轮机构受力的影响平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定其他条件相同时，压力角其他条件相同时，压力角越大，推动从动件所需的越大，推动从动件所需的作用力越大；作用力越大；当压力角非常大时，理论当压力角非常大时，理论上作用力为无穷大时才能上作用力为无穷大时才能推动从动件，此时凸轮机推动从动件，此时凸轮机构将发生自锁我们将此构将发生自锁我们将此时凸轮机构的压力角称为时凸轮机构的压力角称为临界压力角临界压力角 三、许用压力角三、许用压力角平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定 许用压力角：许用压力角：为改善凸轮机构的受力情况、提高机为改善凸轮机构的受力情况、提高机械效率，规定了允许采用的最大压力角　　。

械效率，规定了允许采用的最大压力角　　　　　　推程推程（工作行程）推荐的许用压力角为：（工作行程）推荐的许用压力角为：　　直动从动件　　直动从动件　　摆动从动件　　摆动从动件　　　　回程回程（空回行程）（空回行程）凸轮基圆半径的确定凸轮基圆半径的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定一、基圆半径对压力角的影响一、基圆半径对压力角的影响n增大基圆半径，可使凸轮机构的压力角减小；增大基圆半径，可使凸轮机构的压力角减小；n增大基圆半径会使凸轮机构的整体尺寸增大增大基圆半径会使凸轮机构的整体尺寸增大 n在压力角不超过许用值的原则下，应尽可能采用较在压力角不超过许用值的原则下，应尽可能采用较小的基圆半径小的基圆半径 二、基圆半径的确定方法二、基圆半径的确定方法平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定１、直动滚子从动件１、直动滚子从动件为保证凸轮机构在整个运动周期中为保证凸轮机构在整个运动周期中均能满足　　　　　，应选取计算均能满足　　　　　，应选取计算结果中的最大值作为凸轮的基圆半结果中的最大值作为凸轮的基圆半径 ２、平底直动从动件２、平底直动从动件平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定基圆半径　的确定应使基圆半径　的确定应使从动件运动不失真，即从动件运动不失真，即应保证凸轮廓线全部外应保证凸轮廓线全部外凸，或各点处的曲率半凸，或各点处的曲率半径径 平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定滚子半径的选择滚子半径的选择一、滚子半径对实际廓线的影响一、滚子半径对实际廓线的影响１、凸轮理论廓线外凸的情况１、凸轮理论廓线外凸的情况可画出正常的实际廓线可画出正常的实际廓线实际廓线变尖实际廓线变尖实际廓线干涉，导致实际廓线干涉，导致运动失真。

运动失真平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定２、凸轮理论廓线内凹的情况２、凸轮理论廓线内凹的情况平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定无论滚子半径如何选取，总可以无论滚子半径如何选取，总可以平滑地做出凸轮的实际廓线平滑地做出凸轮的实际廓线平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定一、滚子半径的确定方法一、滚子半径的确定方法１、考虑凸轮实际廓线出现变尖或失真现象１、考虑凸轮实际廓线出现变尖或失真现象２、考虑结构、强度与运动规律等因素２、考虑结构、强度与运动规律等因素平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定平底直动从动件平底尺寸的确定平底直动从动件平底尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定平面凸轮机构基本尺寸的确定从动件偏置方向的确定从动件偏置方向的确定为了减小凸轮机构推程的压力角为了减小凸轮机构推程的压力角，应使从动件导，应使从动件导路的偏置方向与推程时的相对速度瞬心位于凸轮路的偏置方向与推程时的相对速度瞬心位于凸轮轴心的同一侧轴心的同一侧 凸轮逆时针回转，从凸轮逆时针回转，从动件右偏置动件右偏置凸轮顺时针回转，从凸轮顺时针回转，从动件左偏置动件左偏置。