复旦大学：《设计与制造 Design and Manufacture》课程PPT教学课件（机械设计基础）第三章 凸轮机构、第四章 齿轮机、第五章 轮系

第三章凸轮机构 31凸轮机构的应用和分类 32从动件的常用运动规律 33图解法设计凸轮轮廓 34解析法设计凸轮轮廓简介 35设计凸轮机构应注意的问题

第三章 凸轮机构 3.1凸轮机构的应用和分类 3.2从动件的常用运动规律 3.3图解法设计凸轮轮廓 3.4解析法设计凸轮轮廓简介 3.5设计凸轮机构应注意的问题

31从动件的常用运动规律 311应用举例 312凸轮机构的组成与分类 313凸轮机构的特点

3.1从动件的常用运动规律 3.1.1 应用举例 3.1.2 凸轮机构的组成与分类 3.1.3 凸轮机构的特点

31应用举例 图所示为内 燃机配气凸轮机 图示为自动机床 构。当具有一定 上控制刀架运动的 |曲线轮廓的凸轮1 凸轮机构。当圆柱凸 以等角速度回转 艳轮1回转时,凸轮凹 时,它的轮廓迫 槽侧面迫使杆2运 使从动作2(阀杆) 动,以驱动刀架运 按内燃机工作循 动。凹槽的形状将决 环的要求启闭阀 G定刀架的运动规律 图所示为绕线 中用于排线的凸 轮机构,当绕线轴 B快速转动时,经 线 齿轮带动凸轮1缓 慢地转动,通过凸 轮轮廓与尖顶A之 间的作用,驱使从 动件2往复摆动, 因而使线均匀地缠 绕在绕线轴上

3.1.1应用举例

312凸轮机构的组成与分类 凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成 凸轮是具有一个具有曲线轮廓或凹槽的构件,当它运动时 通过高副接触而使从动件获得任意预期的运动规律。凸轮一般作 连续等速转动,凸轮和从动件的接触可以靠弹簣力、重力或凹槽 来实现,从动件可作连续或间歇的往复运动或摆动 凸轮机构可根据凸轮的形状和从动件的型式分类

3.1.2凸轮机构的组成与分类 凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。 凸轮是具有一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，当它运动时， 通过高副接触而使从动件获得任意预期的运动规律。凸轮一般作 连续等速转动，凸轮和从动件的接触可以靠弹簧力、重力或凹槽 来实现，从动件可作连续或间歇的往复运动或摆动。 凸轮机构可根据凸轮的形状和从动件的型式分类

按凸轮的形状分 它是凸轮的最基 本型式。这种凸轮是 盘形凸轮 个绕固定轴转动并 且具有变化半径的盘 形零件 燃机配气机构 当盘形凸轮的回 转中心趋于无穷 移动凸轮 时,凸轮相对机架作 直线运动,这种凸轮 称为移动凸轮, 将移动凸轮卷成 园柱凸轮 园柱体即成为圆柱凸

按凸轮的形状分

按从动件的型式分 如左图,尖顶能与任意复杂的 凸轮轮廓保持接触,因而能实 尖顶从动件 现任意预期的运动规律。但因 为尖顶磨损快,所以只宜用于 受力不大的低速凸轮机构中 如左图所示。在从动件的尖顶 处安装一个滚子,可以克服尖 滚子从动件 顶从动件易磨损的缺点,此就 是滚子从动件。滚子从动件耐 磨损,可以承受较大载荷,是 最常用的一种从动件型式 图33控制刀架的凸轮机构 如左图所示,这种从动件与凸 轮轮廓表面接触的端面为一平 面,所以它不能与凹陷的凸轮 轮廓相接触。其优点是:当不 平底从动件 考虑摩擦是,凸轮与从动件之 间的作用力始终与从动件的平 底相垂直,传动效率较高,且 31内燃机配气机构接触面易于形成油膜,利于润 滑,故常用于高速凸轮机构

按从动件的型式分

313凸轮机构的特点 凸轮机构的优点是: ·只需设计出合适的凸轮轮廓,就可使从动件获得所需的运 动规律; ·结构简单、紧凑、设计方便。 它的缺点是: ·凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触,易于磨损,所 以通常多用于传力不大的场合; 与圆柱面和平面相比,凸轮轮廓的加工要困难得多; ·为使凸轮机构不致过于笨重,从动件的行程不能过大

3.1.3凸轮机构的特点 凸轮机构的优点是： • 只需设计出合适的凸轮轮廓，就可使从动件获得所需的运 动规律； • 结构简单、紧凑、设计方便。 它的缺点是： • 凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易于磨损，所 以通常多用于传力不大的场合； • 与圆柱面和平面相比，凸轮轮廓的加工要困难得多； • 为使凸轮机构不致过于笨重，从动件的行程不能过大

32从动件的常用运动规律 凸轮的轮廓是由从动件运动规律决定的。设计凸轮机构之前, 首先应根据工作要求确定从动件的运动规律,然后按照这 动规律设计凸轮轮廓线。 321术语介绍 322几种常见的从动件运动规律

3.2从动件的常用运动规律 凸轮的轮廓是由从动件运动规律决定的。设计凸轮机构之前， 首先应根据工作要求确定从动件的运动规律，然后按照这一运 动规律设计凸轮轮廓线。 3.2.1术语介绍 3.2.2几种常见的从动件运动规律

321术语介绍 下面以尖顶直动从动件盘形凸轮机构为例,说明凸轮设计 中常用的术语。 基圆 ·基圆半径 推程 行程 推程运动角 远休止角 回程 回程运动角 近休止角 从动件位移线图 ·从动件运动线图

3.2.1术语介绍 • 基圆 • 基圆半径 • 推程 • 行程 • 推程运动角 • 远休止角 • 回程 • 回程运动角 • 近休止角 • 从动件位移线图 • 从动件运动线图 下面以尖顶直动从动件盘形凸轮机构为例，说明凸轮设计 中常用的术语

基圆以凸轮轮廓曲线的最小向径r。为半径所绘的圆 基圆半径凸轮轮廓曲线的最小向径 推程当尖顶与凸轮轮廓上的A点(基圆与轮廓AB的连接点相接触时,从动件处 于上升的起始位置。当凸轮以u等角速沿逆时针方向回转6时,从动件尖顶 被凸轮轮廓推动,以一定运动规律由离回转中心最近位置A到达位置B,这个 过程称为推程。 行程从动件在推程过程中所走过的距离h。 推程运动角从动件在推程过程中凸轮的转角6。 远休止角当凸轮继续回转δ时,以O点为中心的圆弧BC与尖顶相作用,从动件 在最远位置停留不动。此时凸轮转过的角度δ称为远休止角。 回程凸轮继续回转δ时,从动件以一定运动规律回到起始位置,这个过程称 为回程 回程运动角从动件在回程过程中凸轮的转角6n。 近休止角当凸轮继续回转6时,从动件在最近位置停留不动。此时凸轮转过 的角度6称为近休止角。 众件位移2所得的人动件位移轮转角6之简笑系曲线。因般名 轮作等速转动,故横坐标同时也代表时间t。 动件运动线图通过微分作出的从动件速度线图和加速度线图,统称为从动 运动线图 由以上分析可知,凸轮轮廓曲线的形状取决了从动件的位移线图。也就 是说,从动件的不同运动规律要求凸轮具有不同的轮廓曲线

• 基圆以凸轮轮廓曲线的最小向径r0为半径所绘的圆。 • 基圆半径凸轮轮廓曲线的最小向径r0。 • 推程当尖顶与凸轮轮廓上的A点(基圆与轮廓AB的连接点)相接触时，从动件处 于上升的起始位置。当凸轮以ω1等角速沿逆时针方向回转δt时，从动件尖顶 被凸轮轮廓推动，以一定运动规律由离回转中心最近位置A到达位置B‘，这个 过程称为推程。 • 行程从动件在推程过程中所走过的距离h。 • 推程运动角从动件在推程过程中凸轮的转角δt。 • 远休止角当凸轮继续回转δs时，以O点为中心的圆弧BC与尖顶相作用，从动件 在最远位置停留不动。此时凸轮转过的角度δs称为远休止角。 • 回程凸轮继续回转δh时，从动件以一定运动规律回到起始位置，这个过程称 为回程。 • 回程运动角从动件在回程过程中凸轮的转角δh。 • 近休止角当凸轮继续回转δs‘时，从动件在最近位置停留不动。此时凸轮转过 的角度δs’称为近休止角。 • 从动件位移线图在直角坐标系中，以横坐标代表凸轮转角δ1，以纵坐标代表 从动件位移s2，所得的从动件位移s2与凸轮转角δ1之间的关系曲线。因一般凸 轮作等速转动，故横坐标同时也代表时间t。 • 从动件运动线图通过微分作出的从动件速度线图和加速度线图，统称为从动 件运动线图。 由以上分析可知，凸轮轮廓曲线的形状取决了从动件的位移线图。也就 是说，从动件的不同运动规律要求凸轮具有不同的轮廓曲线