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1、新疆大学专用 作者：潘存云教授,第章凸轮机构,凸轮机构的应用和类型,从动件的常用运动规律,凸轮机构的压力角,图解法设计凸轮的轮廓,解析法设计凸轮的轮廓,新疆大学专用 作者：潘存云教授,凸轮机构的应用和类型,结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。,作用：将连续回转 从动件直线移动或摆动。,优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。,缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。,应用：内燃机、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。,分类：)按凸轮形状分：盘形、移动、圆柱凸轮(端面)。,)按推杆形状分：尖顶、滚子、平底从动件。,特点：尖顶构造简单、易磨损、用于仪表机构；,滚子磨损小，应用广；,平
2、底受力好、润滑好，用于高速传动。,实例,新疆大学专用 作者：潘存云教授,).按推杆运动分：直动(对心、偏置)、摆动,).按保持接触方式分：力封闭（重力、弹簧等）,内燃机气门机构,机床进给机构,几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮),新疆大学专用 作者：潘存云教授,等宽凸轮,优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。,缺点：线接触，容易磨损。,作者：潘存云教授,主回凸轮,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,绕线机构,应用实例：,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,送料机构,新疆大
3、学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,推杆的运动规律,凸轮机构设计的基本任务:)根据工作要求选定凸轮机构的形式;,名词术语：,一、推杆的常用运动规律,基圆、,推程运动角、,基圆半径、,推程、,远休止角、,回程运动角、,回程、,近休止角、,行程。一个循环,而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。,)推杆运动规律;,)合理确定结构尺寸;,)设计轮廓曲线。,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,运动规律：推杆在推程或回程时，其位移、速度、和加速度 随时间 的变化规律。,形式：多项式、三角函数。,()()(),新疆大学专用 作者：潘存云教授,边界条件：凸轮转过推程运动角从动
4、件上升,一、多项式运动规律,一般表达式：(),求一阶导数得速度方程：,求二阶导数得加速度方程：(),其中：凸轮转角，凸轮角速度,待定系数。,凸轮转过回程运动角从动件下降,新疆大学专用 作者：潘存云教授,在推程起始点：，,代入得：，,推程运动方程：,在推程终止点：，,刚性冲击,(),同理得回程运动方程：(),.等速运动（一次多项式）运动规律,新疆大学专用 作者：潘存云教授,.等加等减速（二次多项式）运动规律,位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。,推程加速上升段边界条件：,起始点：，,中间点：，,求得：，,加速段推程运动方程为：,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,推程减速上升段边界条
5、件：,终止点：，,中间点：，,求得：，,减速段推程运动方程为：,(),(),柔性冲击,新疆大学专用 作者：潘存云教授,新疆大学专用 作者：潘存云教授,.五次多项式运动规律,位移方程：()()(),无冲击，适用于高速凸轮。,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,二、三角函数运动规律,.余弦加速度(简谐)运动规律,推程：(),(),(),回程：(),(),(),在起始和终止处理论上为有限值，产生柔性冲击。,新疆大学专用 作者：潘存云教授,.正弦加速度（摆线）运动规律,无冲击,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,正弦改进等速,三、改进型运动规律,将几种运动规律组合，以改善运动特性。
6、,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,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，还希望凸轮机构结构紧凑，受力情况良好。而这与压力角有很大关系。,定义：正压力与推杆上力作用点速度方向间的夹角,”，,若大到一定程度时，会有：,机构发生自锁。,凸轮机构的压力角,一、压力角与作用力的关系,不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。,有用分力,沿导路方向,”有害分力，垂直于导路,”,一定时，,为了保证凸轮机构正常工作，要求：,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系,点为速度瞬心，于是有：,直动从动件；,摆动从动件；,回程。,(),若发现设计结果，可增
7、大,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,同理，当导路位于中心左侧时，有：,“”用于导路和瞬心位于中心两侧；“”用于导路和瞬心位于中心同侧；,显然，导路和瞬心位于中心同侧时，压力角将减小。,注意：用偏置法可减小推程压力角，但同时增大了回 程压力角，故偏距 不能太大。,(),正确偏置：导路位于与凸轮旋转方向相反的位置。,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,提问：对于平底推杆凸轮机构：？,新疆大学专用 作者：潘存云教授,.凸轮廓线设计方法的基本原理,图解法设计凸轮轮廓,.用作图法设计凸轮廓线,)对心直动尖顶从动件盘形凸轮,)滚子直动从动件盘形凸轮,)对心直动平底从动件盘形凸轮,)
8、偏置直动尖顶从动件盘形凸轮,)摆动尖顶从动件盘形凸轮机构,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,一、凸轮廓线设计方法的基本原理,反转原理：,依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线，例如：,给整个凸轮机构施以时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。,尖顶凸轮绘制动画,滚子凸轮绘制动画,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,对心直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径，角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,设计步骤小结：,选比例尺作基圆。,反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。,确定反转后，从动件尖顶在各等
9、份点的位置。,将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,.对心直动尖顶从动件盘形凸轮,二、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径，角速度和从动件的运动规律和偏心距，设计该凸轮轮廓曲线。,.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,理论轮廓,实际轮廓,作各位置滚子圆的内(外)包络线。,.滚子直动从动件盘形凸轮,滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径，角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,工作轮廓的曲率半径，理论轮廓的曲率半径，滚
10、子半径,对于外凸轮廓，要保证正常工作，应使：,滚子半径的确定,轮廓正常,轮廓变尖,轮廓正常,外凸,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,对心直动平底从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径，角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,作平底直线族的内包络线。,.对心直动平底从动件盘形凸轮,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,对平底推杆凸轮机构，也有失真现象。,可通过增大解决此问题。,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,摆动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径，角速度，摆杆长度以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离，摆杆角位移方程，设计该凸轮轮廓曲线。,三、摆动从动件盘
11、形凸轮机构,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,解析法设计凸轮的轮廓,从图解法的缺点引出解析法的优点,结果：求出轮廓曲线的解析表达式,已知条件：、()、及其方向。,理论轮廓的极坐标参数方程：,原理：反转法。,(),即点的极坐标,(),(),参数方程。,新疆大学专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,其中：,实际轮廓方程是理论轮廓的等距曲线。由高等数学可知：等距线对应点具有公共的法线。,实际轮廓上对应点的 位置：,位于理论轮廓 点法线 与滚子圆的交线上。,点的极坐标参数方程为：,由图有：,直接引用前面的结论,新疆大学专用 作者：潘存云教授,本章重点：,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；,凸轮压力角与基圆半径rmin的关系；,掌握用图解法设计凸轮轮廓曲线的步骤与方法；,掌握解析法在凸轮轮廓设计中的应用。,直角坐标参数方程为：,x=T cos T,y=T sin T,
