1、机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构本章教学本章教学目标目标了解凸轮机构的了解凸轮机构的分类、应用及其特点。分类、应用及其特点。u掌握从动件（推杆）常用运动规律及运动线图的绘制方法。掌握从动件（推杆）常用运动规律及运动线图的绘制方法。u掌握反转法，能用图解法设计凸轮轮廓线；掌握反转法，能用图解法设计凸轮轮廓线；掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则。掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则。v从动件从动件常用运动规律的特点常用运动规律的特点 及其选择原则及其选择原则v盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计v凸轮基圆半径与压力角
2、及凸轮基圆半径与压力角及 自锁的关系自锁的关系本章难点本章难点 v反转法原理反转法原理v压力角的概念压力角的概念机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构3 31 1 凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型3 32 2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律3 33 3 凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角3 34 4 图解法设计凸轮图解法设计凸轮的轮廓的轮廓小结小结本章教学内容本章教学内容机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构3 31 1凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型 凸轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高凸轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触
3、带动从动件实现预期运动规律的一种高副机构。它副接触带动从动件实现预期运动规律的一种高副机构。它广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中。和装配生产线中。3.1 3.1 凸轮机构的组成与类型凸轮机构的组成与类型一、一、凸轮机构的组成凸轮机构的组成 1 1 凸轮凸轮 2 2 从动件从动件 3 3 机架机架 高副机构高副机构机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构二、特点二、特点应用应用：广泛应用于传力不大的控制机构中。：广泛应用于传力不大的控制机构中。（1）主要用于转换运动形式）主要用于转换运动形式凸轮凸轮 高副高
4、副 从动件往复从动件往复移动移动摆动摆动 （连续或间歇）（连续或间歇）(转动、移动）转动、移动）（2）可实现从动件预定的运动规律，且机构简单、紧凑）可实现从动件预定的运动规律，且机构简单、紧凑（3）设计方便设计方便（4）点、线接触，接触应力大，易磨损，不适合高速、重载）点、线接触，接触应力大，易磨损，不适合高速、重载（5）凸轮的加工制造较复杂）凸轮的加工制造较复杂另外：由于受凸轮尺寸的限制，所以凸轮不适合用于从另外：由于受凸轮尺寸的限制，所以凸轮不适合用于从 动件工作行程较大的地方动件工作行程较大的地方机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构三、分类三、分类1 1 按凸轮的形状分按凸
5、轮的形状分2 2 按从动件的形状分按从动件的形状分3 3 按从动件的运动形式分按从动件的运动形式分4 4 按凸轮与从动件维持高副接触的方法分类按凸轮与从动件维持高副接触的方法分类机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构1 按凸轮的形状分按凸轮的形状分v盘形凸轮盘形凸轮凸轮呈向径变化的盘形凸轮呈向径变化的盘形结构简单结构简单,应用最广泛应用最广泛v移动凸轮移动凸轮凸轮呈板型凸轮呈板型,直线移动直线移动v圆柱凸轮圆柱凸轮空间凸轮机构空间凸轮机构凸轮轮廓做在圆柱体上凸轮轮廓做在圆柱体上空间运动空间运动推杆凸轮凸轮推杆推杆凸轮机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构2 按从动件的形
6、状分按从动件的形状分尖顶从动件尖顶从动件 v尖顶始终能够与凸轮轮廓保持尖顶始终能够与凸轮轮廓保持接触，可实现复杂的运动规律接触，可实现复杂的运动规律v易磨损，只宜用于轻载、低速易磨损，只宜用于轻载、低速滚子滚子从动件从动件 v滚动摩擦，磨损小，滚动摩擦，磨损小，承载大，承载大，传力大。较常用传力大。较常用平底从动件平底从动件 v润滑好，磨损小，受力平稳，效润滑好，磨损小，受力平稳，效率高。常用于高速运动率高。常用于高速运动v配合的凸轮轮廓必须全部外凸配合的凸轮轮廓必须全部外凸机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构3 按从动件的运动形式分按从动件的运动形式分v直动推杆直动推杆往复移动
7、往复移动轨迹为直线轨迹为直线v摆动推杆摆动推杆往复摆动往复摆动轨迹为圆弧轨迹为圆弧直动从动件直动从动件摆动从动件摆动从动件机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构4.4.按锁合方式的不同按锁合方式的不同(1)(1)力锁合力锁合弹簧力、从动件重力或其它外力等弹簧力、从动件重力或其它外力等机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构2)2)型锁合型锁合利用高副元素本身的几何形状，如沟槽凸轮、利用高副元素本身的几何形状，如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构四、应用实例：四、应用实例：绕线机构绕线机构31
8、2A线线动画机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构3皮带轮皮带轮5卷带轮卷带轮录音机卷带机构录音机卷带机构1放音键放音键2摩擦轮摩擦轮413245放音键放音键卷带轮卷带轮皮带轮皮带轮摩擦轮摩擦轮录音机卷带机构录音机卷带机构机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构132送料机构送料机构动画机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构内燃机配气凸轮机构内燃机配气凸轮机构动画机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构走刀机构机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构转位机构动画机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构靠模车削机构机械设计基础机械设
9、计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构一、一、凸轮机构的运动过程凸轮机构的运动过程二、二、从动件常用运动规律从动件常用运动规律三、三、选择运动规律应注意的问题选择运动规律应注意的问题凸轮机构设计的根本任务凸轮机构设计的根本任务 是根据工作是根据工作要求选定合适的凸轮机构的型式及从动要求选定合适的凸轮机构的型式及从动件的运动规律，并合理地确定基圆等基件的运动规律，并合理地确定基圆等基本尺寸，然后根据选定的从动件的运动本尺寸，然后根据选定的从动件的运动规律设计出凸轮应具有的凸轮轮廓曲线。规律设计出凸轮应具有的凸轮轮廓曲线。其中，根据工作要求选定从动件的运动其中，根据工作要求选定从动件的运动规律，规律，乃
10、是凸轮轮廓设计的前提。乃是凸轮轮廓设计的前提。机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构一、凸轮机构的运动过程一、凸轮机构的运动过程v从动件的运动规律是指从动件的位移、从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度等随时间速度、加速度等随时间t t或凸轮转角或凸轮转角j j变化的规律变化的规律v基圆基圆(以凸轮轮廓最小向径所组成的以凸轮轮廓最小向径所组成的圆圆)，基圆半径，基圆半径r r0 0v推程推程，推程运动角，推程运动角 v 远休止远休止，远休止角，远休止角s s v回程回程，回程运动角，回程运动角 v近休止近休止，近休止角，近休止角s s v行程（升程）行程（升程），h hhv
11、运动线图运动线图:从动件的位移、速度、从动件的位移、速度、加速度等随时间加速度等随时间t t或凸轮转角或凸轮转角j j变变化关系图化关系图机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构作图过程作图过程机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构二、推杆常用运动规律二、推杆常用运动规律1 等速运动2 等加速等减速运动3 余弦加速度运动4 正弦加速度运动v注意：注意：v为便于理解各种运动规律特性为便于理解各种运动规律特性,本章将运动规律单独应用于推本章将运动规律单独应用于推程或回程程或回程机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构1 等速运动等速运动一次多项式运动规律一次多项式运
12、动规律推程推程(0 )v运动方程：运动方程：v位移方程：位移方程：v速度方程：速度方程：v加速度方程：加速度方程：v运动线图运动线图hs 0 0v 0a 0-Displacement VelocityAcceleration/shj/vh 0a+v适用场合：适用场合：低速轻载低速轻载运动特性：运动特性：从加速度线上从加速度线上可以看出，在从动件运动可以看出，在从动件运动的始末两点，理论上加速的始末两点，理论上加速度值由零突变为无穷大，度值由零突变为无穷大，致使从动件受的惯性力也致使从动件受的惯性力也由零变为无穷大。而实际由零变为无穷大。而实际上材料有弹性，加速度和上材料有弹性，加速度和推力不致
13、无穷大，但仍将推力不致无穷大，但仍将造成巨大的冲击，这种冲造成巨大的冲击，这种冲击称为击称为刚性冲击。刚性冲击。机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构等速运动等速运动（续）（续）回程回程v运动方程：运动方程：v位移方程：位移方程：v速度方程：速度方程：v加速度方程：加速度方程：v运动线图运动线图v运动特性：运动特性：始点、末点刚始点、末点刚性冲击性冲击v适用场合：适用场合：低速轻载低速轻载1/shj/vh 0as 0v 0a 00-+-0hDisplacement VelocityAcceleration 机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构位移线图作图方法位移线图作
14、图方法机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构2 等加速等减速运动等加速等减速运动二次多项式运动规律二次多项式运动规律v推程推程v运动方程运动方程:v运动线图运动线图v冲击特性：冲击特性：起、中、末点柔性冲击起、中、末点柔性冲击v适用场合：适用场合：低速轻载低速轻载2022 hs 20202 )(hhss 00v 0a 0h/2h/20/20/2h204 hv 2024 ha 2004 )(hv2024 ha(00/2)(0/20)加速段加速段减速段减速段位移方程位移方程速度方程速度方程加速度方程加速度方程 特点特点:在起点、中点和在起点、中点和终点时，因加速度有突终点时，因加速度有
15、突变而引起推杆惯性力的变而引起推杆惯性力的突变，且突变为有限值，突变，且突变为有限值，在凸轮机构中由此会引在凸轮机构中由此会引起柔性冲击。起柔性冲击。增加多项式的幂次，可获得性增加多项式的幂次，可获得性能良好的运动规律能良好的运动规律机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构3 3 余弦加速度余弦加速度(简谐简谐)运动规律运动规律简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径上的投影的运动即为简谐运动。上的投影的运动即为简谐运动。推杆推程运动方程式：推杆推程运动方程式：2221c o s2s in2c o s2hshvhajjj推杆回程运动方程
16、式：推杆回程运动方程式：2221cos()2sin2cos2ssshshvhajjj 机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构运动线图：运动线图：123456O132456j js1234561、建立坐标系，并将横坐标、建立坐标系，并将横坐标6等分，以从动件等分，以从动件 推成推成h作为直作为直径作半圆，并将其径作半圆，并将其6等分。分等分。分别记作别记作1、2、3、4、5、6。2 2、分别作这些等分点关于、分别作这些等分点关于j j轴和轴和s s轴的垂线，分别俩俩对应相交轴的垂线，分别俩俩对应相交于于1、2、3、4、5、6。3 3、光滑的连接、光滑的连接11、2323、44、55、
17、66，所形成的曲线即为从动，所形成的曲线即为从动件的位移线图。件的位移线图。作图步骤：作图步骤：hj jvoj jao 运动特性：这种运动规律的加速运动特性：这种运动规律的加速度在起点和终点时有有限数值的度在起点和终点时有有限数值的突变，故也有柔性冲击。突变，故也有柔性冲击。适用场合：中速、中载。适用场合：中速、中载。机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构运动线图作图方法运动线图作图方法机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构4 摆线运动摆线运动正弦加速度运动正弦加速度运动推程推程v运动方程：运动方程：v适用场合：适用场合：高速轻载高速轻载运动特性：由运动线图可运动特性：
18、由运动线图可见，摆线运动的速度曲线见，摆线运动的速度曲线和加速度曲线都是始终连和加速度曲线都是始终连续变化的，它没有刚性冲续变化的，它没有刚性冲击，也没有柔性冲击击，也没有柔性冲击.j j j j j j j j2sin22cos12sin2122hahvhssj j,tj j,taj j,tvh vmax 2h amax 6.28h 2 2运动线图运动线图机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构(5)(5)组合运动规律组合运动规律 为了克服单一运动规律的某为了克服单一运动规律的某些缺陷，获得更好的运动和动力些缺陷，获得更好的运动和动力特性，可以把几种运动规律拼接特性，可以把几种运动
19、规律拼接起来，构成起来，构成组合运动规律组合运动规律组合原则组合原则1 1、位移曲线、速度曲线必须连、位移曲线、速度曲线必须连续，高速凸轮机构加速度曲线续，高速凸轮机构加速度曲线也必须连续。也必须连续。2 2、各段运动规律的位移、速、各段运动规律的位移、速度和加速度曲线在连接点处其度和加速度曲线在连接点处其值应分别相等。值应分别相等。例：正弦加速度曲线与例：正弦加速度曲线与直线组合直线组合vs a j j,tj j,tj j,thOOO vs a j j,tj j,tj j,thOOO 机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构3 33 3 凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角定义定义：压
20、力角：压力角 不计摩擦时，凸轮对从动件作用力方向线不计摩擦时，凸轮对从动件作用力方向线nnnn与从动件上力作用点的速度方向之间所夹的锐角。与从动件上力作用点的速度方向之间所夹的锐角。设计凸轮机构时，除了要求从动件能设计凸轮机构时，除了要求从动件能实现预期的运动规律外，还希望凸轮机实现预期的运动规律外，还希望凸轮机构结构紧凑，受力情况良好。而这与压构结构紧凑，受力情况良好。而这与压力角有很大关系。力角有很大关系。O OB B F F，若若大到一定程度时，会有：大到一定程度时，会有：机构发生自锁。机构发生自锁。n nn n一、压力角与作用力的关系一、压力角与作用力的关系不考虑摩擦时，作用力沿法线方
21、向。不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。F FFFFFF-F-有用分力有用分力,沿导路方向沿导路方向F-F-有害分力，垂直于导路有害分力，垂直于导路F=F=FtgFtgF一定时一定时,F Ff f F FF Ff f为了保证凸轮机构正常工作，要求：为了保证凸轮机构正常工作，要求：，所以，所以r0不能过小不能过小r0越大，越大，越小，凸轮机构传力性能越越小，凸轮机构传力性能越好，但机构不紧凑好，但机构不紧凑dr)26.1(0凸轮基圆半径与压力角的关系凸轮基圆半径与压力角的关系d:安装凸轮处轴径安装凸轮处轴径机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸
22、轮机构 工程上常常借助于诺模图工程上常常借助于诺模图(NomogramNomogram)来确定凸轮的最来确定凸轮的最小基圆半径。借助于诺模图既可以近似确定凸轮的最大压小基圆半径。借助于诺模图既可以近似确定凸轮的最大压力角，也可以根据所选择的基圆半径来校核最大压力角。力角，也可以根据所选择的基圆半径来校核最大压力角。h rb 等速运动等速运动0.010.1 0.2 0.30.40.50.60.81.0 2.0 3.0 6.0 h rb等等加速等减速运动加速等减速运动0.01 0.1 0.2 0.3 0.40.6 1.0 2.0 5.0 凸轮转角凸轮转角j j5101525303540205060
23、708090100200300350最大压力角最大压力角 max510152520354555657585403050607080h rb 余弦加速度运动余弦加速度运动0.01 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0 510152520354555657585403050607080最大压力角最大压力角 max5101525303540205060708090100200300350 凸轮转角凸轮转角j jh rb 正弦加速度运动正弦加速度运动0.01 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0 机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构诺模图应用诺模图应用
24、h rb 等速运动等速运动0.010.1 0.2 0.30.40.50.60.81.0 2.0 3.0 6.0 h rb等等加速等减速运动加速等减速运动0.01 0.1 0.2 0.3 0.40.6 1.0 2.0 5.0 凸轮转角凸轮转角j j5101525303540205060708090100200300350最大压力角最大压力角 max510152520354555657585403050607080h rb 余弦加速度运动余弦加速度运动0.01 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0 510152520354555657585403050607080最大压力角最大压
25、力角 max5101525303540205060708090100200300350 凸轮转角凸轮转角j jh rb 正弦加速度运动正弦加速度运动0.01 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0 例例一对心移动从动件盘形凸轮机构，一对心移动从动件盘形凸轮机构，45，h 19mm，推程时从动推程时从动件件以正弦加速度以正弦加速度规律规律运动，运动，推程压力角推程压力角 30，确定凸轮基圆半径确定凸轮基圆半径rb。作图得作图得h rb 0.26，rb 19 0.26 73.08mmh rb 正弦加速度运动正弦加速度运动机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构一、一、凸轮
26、廓线设计的基本原理凸轮廓线设计的基本原理二、二、作图法设计凸轮廓线作图法设计凸轮廓线机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构AAAAAAAAAAA A A一、凸轮廓线设计的基本原理一、凸轮廓线设计的基本原理v解析法、作图法解析法、作图法相对运动原理法相对运动原理法:(也称反转法也称反转法):v对整个系统施加对整个系统施加-运动运动v此时，凸轮保持不动此时，凸轮保持不动v推杆作复合运动推杆作复合运动=反转运动反转运动(-)+预期运动预期运动(s)A Ar0-r0机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构反转法求位移线图反转法求位移线图机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸
27、轮机构二、作图法设计凸轮廓线二、作图法设计凸轮廓线1.1.对心直动尖顶从动件盘形凸轮廓线的设计对心直动尖顶从动件盘形凸轮廓线的设计 已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径rmin，凸轮，凸轮角速角速度度(逆时针逆时针)和从动件的运动规律，设和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。计该凸轮轮廓曲线。rbOsj j1 3 5 7 8 60 120 90 90 60 120 1 2 90 A90 9 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 选比例尺选比例尺 l l，作基圆，作基圆r rb b。等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应
28、于各等分点的从动件的位置。转后对应于各等分点的从动件的位置。3 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915 确定反转后从动件尖顶确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置。在各等分点占据的位置。设计步骤设计步骤 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构2.2.偏置尖顶直动从动件盘形凸轮廓线的设计偏置尖顶直动从动件盘形凸轮廓线的设计已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径r rminmin，从动件偏从动件偏距距e,凸轮凸轮角速度角速度(逆时针逆时针)和从动件的运和从动件的运动规律
29、，设计该凸轮轮廓曲线。动规律，设计该凸轮轮廓曲线。eA 选比例尺选比例尺 l，作基圆作基圆rmin和偏距圆和偏距圆e。等分位移曲线及反向等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的对应于各等分点的从动件的位置。位置。O 6 1 2 3 4 5 7 8 14 13 12 11 10 9 sj j1 3 5 7 8 60 120 90 90 9 1113151 3 5 7 8 9 11 1312 14 10 确定反转后从动件尖确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置顶在各等分点占据的位置。将各尖顶点连接成一将各尖顶点连接成一条光滑曲线。条光滑曲线。设计
30、步骤设计步骤k1k2k3k5k4k6k7k812345678k9k10k11k12k13k14k159101112131415动画动画机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构3.3.对心滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计对心滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计rbOA已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径rmin，滚子半径，滚子半径r rT T、凸轮、凸轮角速度角速度 (逆时针逆时针)和从动件的运和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。动规律，设计该凸轮轮廓曲线。选比例尺选比例尺 l，作位移曲线和作位移曲线和基圆基圆rb。等分位移曲线及反向等分各等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应
31、于各等分点运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。的从动件的位置。理论轮廓曲线理论轮廓曲线实际轮廓曲线实际轮廓曲线sj j1 3 5 7 8 60 120 90 90 9 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 60 120 1 2 90 90 3 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915 确定反转后从动件滚子中心确定反转后从动件滚子中心在各等分点占据的位置。在各等分点占据的位置。将各点连接成一条光滑曲线。将各点连接成一条光滑曲线。作滚子圆族及滚子圆族的内作滚子圆族及滚子圆族的内(外外)包络线。包络线。设
32、计步骤设计步骤动画动画机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构了解了解4.4.对心平底移动从动件盘形凸轮廓线的设计对心平底移动从动件盘形凸轮廓线的设计rbOA 已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径r rminmin，凸轮，凸轮角角速度速度(逆时针逆时针)和从动件的运动规律，和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。选比例尺选比例尺 l，作位移曲线和作位移曲线和基圆基圆rb。设计步骤设计步骤 等分位移曲线及反向等分各等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。点的从动件的位置。sj j1 3 5 7 8 60
33、120 90 90 9 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 60 120 1 2 90 90 3 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915 确定反转后平底与导路中心确定反转后平底与导路中心线的交点线的交点A在各等分点占据的位置。在各等分点占据的位置。作平底直线族及平底直线作平底直线族及平底直线族的内包络线。族的内包络线。机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构解析法设计凸轮廓线解析法设计凸轮廓线自学自学v作图法的缺点作图法的缺点:繁琐、误差较大。繁琐、误差较大。v解析法的优点解析法的优点:计算精度高
34、、速度快，适合凸轮在数控机床上计算精度高、速度快，适合凸轮在数控机床上加工。加工。v解析法的设计结果解析法的设计结果:根据凸轮机构的运动学参数和基本尺寸的设计根据凸轮机构的运动学参数和基本尺寸的设计结果，求出凸轮轮廓曲线的方程，利用计算机精确结果，求出凸轮轮廓曲线的方程，利用计算机精确地计算出凸轮轮廓曲线上各点的坐标值。地计算出凸轮轮廓曲线上各点的坐标值。机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构 练习题练习题1 1、一偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮、一偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮为一偏心圆盘，圆盘半径为一偏心圆盘，圆盘半径R=30mm,R=30m
35、m,几何中心为几何中心为A,A,回转中心为回转中心为 o o，从动件偏距，从动件偏距 OD=e=10mm OD=e=10mm，OA=10mm OA=10mm，凸轮以等角速度逆时，凸轮以等角速度逆时针方向转动。当凸轮在图示位置，即针方向转动。当凸轮在图示位置，即ADCDADCD时时,试求试求:(1):(1)凸轮凸轮的基圆半径的基圆半径 r rminmin(2)(2)图示位置的凸轮机构压力角图示位置的凸轮机构压力角 (3)(3)图示位图示位置的凸轮转角置的凸轮转角 (4)(4)图示位置的从动件的位移图示位置的从动件的位移 S S (1)r min=R-OA=30-10=20mm答案：答案：(2)=
36、arcsin(AD/AB)=arcsin(20/30)41.81(3)j=arccos(DO/OF)=arcsin(10/20)=60(4)S=BD-FD=5.04mm。机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构2 2、如图所示为对心直动平底推杆盘形凸轮机构。已知凸轮为、如图所示为对心直动平底推杆盘形凸轮机构。已知凸轮为一偏心圆盘，几何中心为一偏心圆盘，几何中心为O O2 2，圆盘半径，圆盘半径R R30mm30mm，转动中，转动中心为心为O O1 1，偏心距，偏心距e e20mm20mm。试求：。试求：（1 1）该凸轮的基圆半径）该凸轮的基圆半径r rminmin（2 2）推杆的推程
37、）推杆的推程h h（3 3）该凸轮机构的最大压力角和最该凸轮机构的最大压力角和最小压力角小压力角（4）若把推杆的对心布置改为偏置，若把推杆的对心布置改为偏置，其运动规律是否改变？其运动规律是否改变？(1)rmin=10mm O1O2Re答案：答案：(2)h=40mm(3)min=max=0(4)不变不变 机械设计基础机械设计基础第第3章凸轮机构章凸轮机构本章小结本章小结凸轮机构的特点和种类凸轮机构的特点和种类常用从动件运动规律：特性及作图法；常用从动件运动规律：特性及作图法；理论轮廓与实际轮廓的关系；理论轮廓与实际轮廓的关系；凸轮压力角凸轮压力角与基圆半径与基圆半径r rminmin、偏距偏距e e的关系；的关系；掌握用图解法设计凸轮轮廓曲线的步骤与方法掌握用图解法设计凸轮轮廓曲线的步骤与方法本章结束再会作业：2 2、3 3
