《机械设计基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 凸轮机构设计

第四章凸轮机构设计(4学时) 1.教学目标 1)了解凸轮机构的分类及应用; 2)了解推杆常用运动规律的选择原则; 3)掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主 要问题; 4)能根据选定的凸轮类型和推杆运动规律设计凸 轮的轮廓曲线。 2.教学重点和难点 1)推杆常用运动规律特点及选择原则; 2)盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计; 3)凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系; 难点:盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计

第四章 凸轮机构设计（4学时） ❖1．教学目标 ❖1）了解凸轮机构的分类及应用； ❖2）了解推杆常用运动规律的选择原则； ❖3）掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主 ❖ 要问题； ❖4）能根据选定的凸轮类型和推杆运动规律设计凸 ❖ 轮的轮廓曲线。 ❖2．教学重点和难点 ❖1）推杆常用运动规律特点及选择原则； ❖2）盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计； ❖3）凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系； ❖难点：盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计

4.1凸轮机构的应用及分类 凸轮机构的应用 凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附 属装置组成的一种高副机构。其中凸轮是一个 具有曲线轮廓的构件,通常作连续的等速转动 摆动或移动。从动件在凸轮轮廓的控制下,按 预定的运动规律作往复移动或摆动 在各种机器中,为了实现各种复杂的运动要求, 广泛地使用着凸轮机构。下面我们先看两个凸 轮使用的实例

4.1 凸轮机构的应用及分类 一．凸轮机构的应用 凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附 属装置组成的一种高副机构。其中凸轮是一个 具有曲线轮廓的构件，通常作连续的等速转动、 摆动或移动。从动件在凸轮轮廓的控制下，按 预定的运动规律作往复移动或摆动。 在各种机器中，为了实现各种复杂的运动要求， 广泛地使用着凸轮机构。下面我们先看两个凸 轮使用的实例

图4—1所示为以 Oa 内燃机的配气凸轮机 构,占轮1作等速回转 其轮廓将迫使推杆2作 往复摆动,从而使气 门]3开启和关闭(关闭 时借助于弹簧4的作用 来实现的),以控制 可燃物质进入气缸或 废气的排出。 图4-1

图 4 — 1所示为以 内燃机的配气凸轮机 构，凸轮 1作等速回转， 其轮廓将迫使推杆 2 作 往复摆动，从而使气 门3开启和关闭（关闭 时借助于弹簧 4的作用 来实现的），以控制 可燃物质进入气缸或 废气的排出。 图 4 -1

如图所示为自动 机床中控制刀具进给 运动的凸轮机构。刀 具一个进给运动循环 包括:1)刀具以较 21 快的速度接近件;Y 2)道具等速前进来 切削工件:3)完成 切削动作后,刀具快 速退回;4)刀具复 位后停留一段时间等 待更换工件等动作 图4-2

如图所示为自动 机床中控制刀具进给 运动的凸轮机构。 刀 具一个进给运动循环 包括： 1）刀具以较 快的速度接近工件； 2）道具等速前进来 切削工件； 3）完成 切削动作后，刀具快 速退回； 4）刀具复 位后停留一段时间等 待更换工件等动作。 图 4 - 2

然后重复上 述运动循环。这 样一个复杂的运 动规律是由《个 作等速回转运动 2 的圆柱凸轮通过y 摆动从动件来控 制实现的。其运 动规律完全取决 于凸轮凹槽曲线 形状 图4-2

然后重复上 述运动循环。这 样一个复杂的运 动规律是由一个 作等速回转运动 的圆柱凸轮通过 摆动从动件来控 制实现的。其运 动规律完全取决 于凸轮凹槽曲线 形状。 图 4 - 2

由上述例子可以看出,从动件的运动规 律是由凸轮轮廓曲线决定的,只要凸轮轮廓 设计得当,就可以使从动件实现任意给定的 运动规律 同时,我们可以看出:凸轮机构的从动 件是在凸轮控制下,按预定的运动规律运动 的,这种机构具有结构简单、运动可靠等优 点。但是,由于是高副机构,接触应力较大, 易于磨损,因此,多用于小载荷的控制或调 节机构中

由上述例子可以看出，从动件的运动规 律是由凸轮轮廓曲线决定的，只要凸轮轮廓 设计得当，就可以使从动件实现任意给定的 运动规律。 同时，我们可以看出：凸轮机构的从动 件是在凸轮控制下，按预定的运动规律运动 的，这种机构具有结构简单、运动可靠等优 点。但是，由于是高副机构，接触应力较大， 易于磨损，因此，多用于小载荷的控制或调 节机构中

凸轮机构的分类 Oa 根据凸轮及从动件的形状 和运动形式的不同,凸轮 机构的分类方法有以下四 种: 1.按凸轮的形状分类 (1)盘形凸轮:如图41 所示,这种凸轮是一个具 有变化向径盘形构件,当 它绕固定轴转动时,可推 动从动件在垂直与凸轮轴 的平面内运动。w 图4-1

二．凸轮机构的分类 根据凸轮及从动件的形状 和运动形式的不同，凸轮 机构的分类方法有以下四 种：1．按凸轮的形状分类 （1）盘形凸轮：如图 4 - 1 所示，这种凸轮是一个具 有变化向径盘形构件，当 它绕固定轴转动时，可推 动从动件在垂直与凸轮轴 的平面内运动。 图 4 -1

盘状凸轮 盘状凸轮2

盘状凸轮 1 盘状凸轮 2

盘状凸轮3

盘状凸轮 3

(2)移动凸轮: 如图4-3所示,当 盘状凸轮的径向尺 寸为无穷大时,则 凸轮相当于作直线 移动,称作移动凸 轮。当移动凸轮做 直线往复运动时 将推动推杆在同一 平面内作上下的往 复运动 图4-3

（ 2）移动凸轮： 如图 4 - 3所示，当 盘状凸轮的径向尺 寸为无穷大时，则 凸轮相当于作直线 移动，称作移动凸 轮。当移动凸轮做 直线往复运动时， 将推动推杆在同一 平面内作上下的往 复运动。 图 4 - 3