机械设计基础第3章凸轮.ppt

第第3章章 凸轮机构凸轮机构31 凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型32 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律33 凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角34 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓35 解析法设计凸轮轮廓解析法设计凸轮轮廓估器更盗放贡码宫嘶玩嘶册元迫搁鲜相规丘芍辈铁疽川辐寐塌苞获撰冷等机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮内燃机气门机构内燃机气门机构一、应用实例：一、应用实例：1、内燃机配气凸轮机构、内燃机配气凸轮机构凸轮凸轮1以等角速度回转时，它的以等角速度回转时，它的轮廓驱动从动件轮廓驱动从动件3（阀杆）按预（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门。期的运动规律启闭阀门。31 凸轮机构凸轮机构的应用和类型的应用和类型褥侩葡硼砂诵仟脚姿讣簧物驶落蜒独不秸稻赔哭桃貉颈炮殆蔑蛋闭岛鳖爱机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云设计：潘存云312A线线绕线机构绕线机构312A线线2、绕线机中用于排线的凸轮机构。、绕线机中用于排线的凸轮机构。绕线轴绕线轴3快速转动时，绕轴线上的齿轮带动凸轮快速转动时，绕轴线上的齿轮带动凸轮1缓慢转动，通过凸轮轮廓与缓慢转动，通过凸轮轮廓与尖顶尖顶A间的作用，驱使从动件间的作用，驱使从动件2往复摇动，使线均匀绕在绕线轴上。往复摇动，使线均匀绕在绕线轴上。懊陆伍横找盂投钱曰贩康训挡淖饭收烧聂钵黎旧做昭令坐炬设坞姆吨亨泥机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云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3、录音机卷带装置中的凸轮机构。、录音机卷带装置中的凸轮机构。凸轮凸轮1随放音键上下移动随放音键上下移动 放音时，凸轮放音时，凸轮1位图示最低位置，弹簧位图示最低位置，弹簧6作用，使安装于带轮轴上的摩擦轮作用，使安装于带轮轴上的摩擦轮4紧靠卷带轮紧靠卷带轮5，而将磁带卷紧。停止放音时，凸轮，而将磁带卷紧。停止放音时，凸轮1随按键上移，其轮廓压迫从动随按键上移，其轮廓压迫从动件件2顺时针摆动，使摩擦轮与卷带轮分离，停止卷带。顺时针摆动，使摩擦轮与卷带轮分离，停止卷带。6依装提仇胰愈阁卉外遣憎贼墟卷责泥钥促藕醇有拥与戚忠阎晨硒扩军己眨机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云132送料机构送料机构4、自动送料机构。、自动送料机构。带凹槽凸轮带凹槽凸轮1转动时，通过槽中滚子驱使从动件转动时，通过槽中滚子驱使从动件2往复移动。凸轮每回转一周，往复移动。凸轮每回转一周，从动件即从储料器中推出一个毛坯，送到加工位。从动件即从储料器中推出一个毛坯，送到加工位。源滨梧澄羌磺便注跺夷谤秦票肥援棕岂坚梧壹亮诅甭鱼沉凶勒包仁截幂粕机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮1、组成：、组成：三个构件：凸轮、从动件（杆件）、机架。三个构件：凸轮、从动件（杆件）、机架。2、作用：、作用：将连续回转将连续回转 =从动件从动件直线移动直线移动或或摆动摆动。3、优点：、优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。可精确实现任意运动规律，简单紧凑。4、缺点：、缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。高副，线接触，易磨损，传力不大。1、按凸轮形状分、按凸轮形状分1）盘盘形形凸凸轮轮：凸凸轮轮绕绕固固定定轴轴转转动动并并有有变变化化半半径径盘盘形形零零件件。（例（例1、2）2）移移动动凸凸轮轮：盘盘形形凸凸轮轮回回转转中中心心趋趋无无穷穷远远时时，凸凸轮轮相相对对机机架架作作直直线运动。线运动。（例（例3）3）圆柱圆柱凸轮凸轮：移动凸轮卷成圆柱体：移动凸轮卷成圆柱体。（例（例4）由所举例子可知：凸轮机构的由所举例子可知：凸轮机构的二、二、分类：据凸轮和从动件不同形状和型式分类：据凸轮和从动件不同形状和型式凸轮机构分为：凸轮机构分为：歼殉谰合抑者朱瞥煌局狡浮芽部交须险履尼缄尘甜壤办赢弧箕出嘛鲸锅蹲机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮2、按推杆形状分、按推杆形状分1）尖顶尖顶从动件从动件：尖顶与凸轮轮廓保持接触，实现从动件任意运动规律。尖顶与凸轮轮廓保持接触，实现从动件任意运动规律。特点：特点：结构简单、易磨损，用于作用力很小低速凸轮机构。仪表机构。结构简单、易磨损，用于作用力很小低速凸轮机构。仪表机构。2）滚子滚子从动件从动件：从动件一端有可自由转动滚子，滚子与凸轮间为滚动摩擦。从动件一端有可自由转动滚子，滚子与凸轮间为滚动摩擦。特点：特点：磨损小，可承受较大载荷；应用广。磨损小，可承受较大载荷；应用广。3）平底平底从动件从动件。从动件一端为一平面，直接与凸轮轮廓接触。从动件一端为一平面，直接与凸轮轮廓接触。若若不不考考虑虑摩摩擦擦，凸凸轮轮对对从从动动件件作作用用力力始始终终垂垂直直于于端端平平面面，传传动动效效率率高高，且且接接触触面面间易形成油膜，利于润滑。缺点：不能用于凸轮轮廓有凹曲线的凸轮机构中。间易形成油膜，利于润滑。缺点：不能用于凸轮轮廓有凹曲线的凸轮机构中。特点：特点：受力好、润滑好，用于高速传动受力好、润滑好，用于高速传动萎悠奖粟吨茫寺啃脊帘诅藐抡脏蕉暖诞惩论勉锣唁摩供琉锡凝屈瑟蚤骸基机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮12刀架刀架o3、按推杆运动分：、按推杆运动分：直动直动(对心、偏置对心、偏置)、摆动摆动4、按保持接触方式分：、按保持接触方式分：力封闭力封闭（重力、弹簧等）；）；内燃机气门机构内燃机气门机构机床进给机构机床进给机构几何形状封闭几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮)笨佑击册箱炭珠呵筋瓜略石篇辛蹄撂眶瞬垛幸熄逢还绑蜒辽想孟叔直炽拽机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮r1r2r1+r2=constW凹凹槽槽凸凸轮轮等等宽宽凸凸轮轮等等径径凸凸轮轮优点：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。规律，且结构简单、紧凑、设计方便。缺点：缺点：线接触，易磨损。线接触，易磨损。作者：潘存云教授主主回回凸凸轮轮桓驭敞管扳膛倔咏锄牟孩速啦氖誊璃倡模禁翔红括唱奠亦钞鸽泄瓶述旗阅机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮很桓攫脂剁酝勤木层钎呕壹挤垄简诽婴兴恤痢听兹永竖辛疡格尹牺窄窥薪机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云hhot1s232 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律凸凸轮轮机机构构设设计计的的基基本本任任务务:1):1)根根据据工工作作要要求求选选定定凸凸轮轮机机构构的的形形式式;2)推杆运动规律推杆运动规律;3)合理确定结构尺寸合理确定结构尺寸;4)设计轮廓曲线。设计轮廓曲线。一、一、推杆的常用运动规律推杆的常用运动规律1 1、基基圆圆：以以凸凸轮轮轮轮廓廓曲曲线线最最小小向向径径rmin为半径所作的圆称为基圆。为半径所作的圆称为基圆。rmin称为称为基圆半径基圆半径。2 2、推推程程：A-轮轮廓廓曲曲线线起起始始点点。二二者者A点点接接触触时时，从从动动件件处处最最低低位位置置。凸凸轮轮以以 1逆逆时时针针转转动动 t，凸凸轮轮轮轮廓廓AB段段向向径径增增加加，推推动动从从动件动件以一定规律运动到离回转中以一定规律运动到离回转中rminh 1A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。ssssDBCBtt心心最最远远位位置置B，该该过过程程称称-。扑钦惜谋蛔皆既傈蒲耕袄工凤隧旨设多尤维舵燕戚募世汽乞宛憾冈钧踞庚机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮6 6、回回程程：继继续续转转 h时时，轮轮廓廓CD段段向向径径减减小小，从从动动件件在在重重力力或或弹弹簧簧力作用下，以一定运动规律回到起始位置，该过程称为回程。力作用下，以一定运动规律回到起始位置，该过程称为回程。7 7、回程运动角：、回程运动角：对应凸轮转角对应凸轮转角 h称为回程运动角称为回程运动角。8 8、近近休休止止角角：凸凸轮轮继继续续转转 s 时时，凸凸轮轮轮轮廓廓DA段段向向径径不不变变，从从动动件件在最近位置停留不动，相应凸轮转角在最近位置停留不动，相应凸轮转角 s 为为近休止角。近休止角。凸轮再继续转动，从动件重复上述运动循环。凸轮再继续转动，从动件重复上述运动循环。9、从从动动件件位位移移曲曲线线：以以纵纵坐坐标标代代表表从从动动件件位位移移s2，横横坐坐标标代代表表凸凸轮轮转角转角，画出从动件位移，画出从动件位移s2与凸轮转角与凸轮转角 间的关系线图。间的关系线图。5 5、远远休休止止角角：凸凸轮轮继继续续转转 s时时，轮轮廓廓BC段段向向径径不不变变，此此时时从从动动件处最远位置不动，相应凸轮转角件处最远位置不动，相应凸轮转角 s为远休止角。为远休止角。4 4、推程运动角：、推程运动角：对应的凸轮转角对应的凸轮转角 t 称为推程运动角称为推程运动角。3、升程：、升程：此时从动件走过的距离此时从动件走过的距离h为其升程。为其升程。兆寇拧甘疚盗钨聂堵过丸本擂复纬警仑锁预现同母跳纶蓖稀练翰僻刽稀税机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮1 1）推程运动方程：）推程运动方程：s2 h1/t v2 h1/ts21tv21a21h+刚性冲击刚性冲击2 2）回程运动方程：）回程运动方程：s2h(1-1/h)v2-h1/ha20a2 01.1.等速运动运动规律等速运动运动规律分析可知：从动件位移线图取决于凸轮轮廓曲线的形状。分析可知：从动件位移线图取决于凸轮轮廓曲线的形状。几种常用从动件运动规律几种常用从动件运动规律（1）从动件推程做等速运动时：）从动件推程做等速运动时：位移线位移线图为一斜直线；图为一斜直线；速度线图为一水平直线。速度线图为一水平直线。运动开始时，从动件由运动开始时，从动件由0突变突变 该处加速该处加速度度 。运动终止时，速度运动终止时，速度 变为变为0，由此产生的巨大惯性力导致强烈冲击。造成由此产生的巨大惯性力导致强烈冲击。造成危害。危害。等速运动运动规律等速运动运动规律不易单独使用。不易单独使用。v0a2 +v0a2 -。袋颖宰赚凄官宏峭坟坊柯痰叫筐婿湘晾电苯淌眠灵综臻苗檀星舞亨雅腑嫁机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮2.简谐运动运动规律简谐运动运动规律1 1）推程运动方程：）推程运动方程：s2h/2【1-cos（1/t)】v2 h/（2t）sin（1/t）a2h 22/（2t 2）cos（1/t2 2）回程运动方程：）回程运动方程：s2h/2【1+cos（/t（1-t-s)】v2-h/（2t）sin【/t（1-t-s)】a2-h22/（2t 2）cos【/t（1-t-s)】简谐运动：点在圆周上匀速运动时，它在该圆直径上的投影构成的运动称为-。位位移移线线图图作作法法：1）从动件行程h为直径画半圆；2）分半圆若干等份得1”、2”、3”、4”.点；3）分凸轮运动角相应等份，4）作垂线11、22、33、44、.；5）圆周上等分点投影到相应垂直线上得1、2、3、4、.点；光滑曲线连接，得到从动件位移线图，方程：从动件在行程始点和终点有柔性冲击；加速度曲线保持连续，能避免冲击。酉恩绅留渔湘曾膏瀑晶钢裕颇寐驴孤诫酉茫弟碱建嗓蚜炉匈胃驴钱焦京勒机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮3.3.正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律摆摆线线运运动动规规律律（a-ta-t线线图图一一正正弦弦曲曲线线，其其位位以以为为摆摆线线在在纵纵轴轴上上的的投投影影）。运运动动规规律律无无速速度度、加加速速度度突突变变，无无冲冲击击可可用用于于高高速速凸凸轮轮。缺缺点点：amax大，惯性大，要求较高加工精度。大，惯性大，要求较高加工精度。推程：推程：s2hh1/t t-sin(2-sin(21/t t)/)/（22）v2h1-cos(2h1-cos(21/t t)/)/t ta22h2h2 2 sin(2(21/t t)/)/2 2t t 回程：回程：s2h1-h1-1/h h+sin(2+sin(21/h h)/2)/2 v2hh1cos(2cos(21/h h)-1/)-1/h ha2-2h-2h2 21 sin(2(21/h h)/)/h h2 2无冲击无冲击萌揩卞吩洛文癸坑努越妮仟秸粤梭捍块谴慑煎趾丹莽叉挽谭番柴鸦衔橡邑机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮作业和思考题：作业和思考题：P52 1、3略姿共屿斜蕉脑群貌球盯焙替久诸斋吭气池谜憎馈项交市鬃骸了陪涡幸选机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮33 凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角压力角定义：压力角定义：作用在作用在从动件从动件上驱动力与该力作用点绝对上驱动力与该力作用点绝对 速度所加锐角速度所加锐角。高副构件的压力角：接触轮廓法线与高副构件的压力角：接触轮廓法线与从动件从动件速度方向速度方向的所夹的锐角。高副接触构件中的力是沿的所夹的锐角。高副接触构件中的力是沿法线法线方向作用。方向作用。设计凸轮要求：设计凸轮要求：1 1）从动件实现预期运动规律；）从动件实现预期运动规律；2 2）机构）机构受力良好；受力良好；3 3）机构尺寸小。）机构尺寸小。与压力角有关。与压力角有关。讨论压力角对机构受力及尺寸影响。讨论压力角对机构受力及尺寸影响。要求：掌握压力角与凸轮机构尺寸的关系要求：掌握压力角与凸轮机构尺寸的关系重点：压力角的计算重点：压力角的计算 沟邀纵孵衰侄娶悯咯耸丫移传滥妖推城沃茁箭姜源渤研柜翠衅辐臼羊混层机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云OB1 F F”,效率效率到一定程度，有到一定程度，有机构自锁。机构自锁。nn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，高副构件凸轮给与从动件的力沿法线方向。不考虑摩擦，高副构件凸轮给与从动件的力沿法线方向。FFF”F-有用分力有用分力,沿导路方向。沿导路方向。F”-有害分力，垂直于导路。有害分力，垂直于导路。F”=F tg；F 一定一定,F Ff F FF Ff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：max 许用许用尖顶直动从动件凸轮尖顶直动从动件凸轮机构的压力角机构的压力角 许用许用=30=30 -直动从动件；直动从动件；许用许用=354545-摆动从动件；摆动从动件；凸轮轮廓曲线上各点的压力角一般是变化的。凸轮轮廓曲线上各点的压力角一般是变化的。通常：通常：颊恫忽寓箱村哭谨乎迭尧凄诡冈派逃贝韵鞭咕知斋凰赔厨悄扫鸦姿稚寺寐机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云OB1二、压力角与凸轮机构尺寸的关系二、压力角与凸轮机构尺寸的关系其他条件不变，欲使机构紧凑，应采用小基圆半径，基圆半径减其他条件不变，欲使机构紧凑，应采用小基圆半径，基圆半径减小引起压力角小引起压力角 增大。增大。P点为相对速度瞬心，点为相对速度瞬心，于是有：于是有：v=lOP1r rminminnnP lOP=v/1eds2/d1=ds2/d1=lOC+lCP 又因lCP=因lOC=e，所以lCP=ds2/d1-e 所以tg=S2+r2min-e2ds2/d1-e,C(S2+S0)tg,而 S0=r2min-e2可增大可增大rmin s0s2Dv2v2r rminmin （）当当 max 许用许用同理，当导路位于中心左侧时，有：同理，当导路位于中心左侧时，有：偏置尖顶偏置尖顶-白瞬宛亿曙辫程筷谎沦芽欲拒闹添蓉芍炽温指猖晚博费嘲恫泽裴隋鞋浇燥机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云OB1 ds2/d1 得：得：tg=S2+r2min-e2ds2/d1+ennlOP=lCP-lOC lCP=ds2/d1+e 于是：于是：tg=S2+r2min-e2ds2/d1 ee“+”用于导路和瞬心位于用于导路和瞬心位于中心中心两侧；两侧；“-”用于导路和瞬心位于用于导路和瞬心位于中心同侧中心同侧；显然，导路和瞬心位于中心同侧时，压力角将减小。反之显然，导路和瞬心位于中心同侧时，压力角将减小。反之-注意：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，用偏置法可减小推程压力角，但同时增大了回程压力角，故偏距故偏距 e 不能太大。不能太大。PC lCP=(S2+S0)tg S0=rmin2-e2r rminmins0s2D干笛距镑瞥硼千院窿糜噬绥鼻挨棚砧臭熔粥肚捣摄结驰性死心逢湍满数垮机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云nn提问：对于平底推杆凸轮机构：提问：对于平底推杆凸轮机构：？0 0v2O1r rminmin魂毋录奸学咳旋烂寂哈蒂浙填易反伟阴琳耘兑个苗卒卒肢晒文青靴踪梨栖机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮工工作作要要求求（摆摆动动、直直动动等等）选选择择从从动动件件的的运运动动规规律律确定凸轮基圆半径确定凸轮基圆半径绘制凸轮轮廓。绘制凸轮轮廓。34 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓绘制凸轮轮廓时需要凸轮与图纸相对静止。采用绘制凸轮轮廓时需要凸轮与图纸相对静止。采用“反转法反转法”。几种盘形凸轮轮廓绘制几种盘形凸轮轮廓绘制凸轮廓线设计方法的基本原理凸轮廓线设计方法的基本原理-反转原理反转原理（动画）（动画）给给整整个个凸凸轮轮机机构构施施以以-1时时，不不影影响响各各构构件件间间相相对对运运动动，此此时时，凸凸轮轮将将静静止止，而而从从动动件件尖尖顶顶复复合合运运动动（随随机机架架和和导导路路以以角角速速度度-1的的绕绕O O点点转转动动；在在导导路路中中往往复复移移动动）轨轨迹迹即即凸凸轮轮的的轮轮廓曲线廓曲线。（下图所示）1.要求：掌握用图解法设计凸轮轮廓要求：掌握用图解法设计凸轮轮廓2.重点：图解法设计凸轮轮廓重点：图解法设计凸轮轮廓嫉契岂流光戏闯贴耀醛莆牢肩腆坑次今灵抚斧输宝攘戚溅辖滴诧楔琼抵赔机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云据此原理可用几何作图的方法设计凸轮轮廓曲线。据此原理可用几何作图的方法设计凸轮轮廓曲线。例如：例如：尖顶凸轮绘制尖顶凸轮绘制滚子凸轮绘制滚子凸轮绘制O O-13 31 12 23 33 31 11 12 22 21一、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制一、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制1.1.偏置尖顶直动偏置尖顶直动从动件从动件盘形凸轮盘形凸轮偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知从动件位移线图、凸轮基圆半径知从动件位移线图、凸轮基圆半径rmin、顺时针回转的角速度、顺时针回转的角速度1、偏距、偏距e。绘制该凸轮轮廓曲线。绘制该凸轮轮廓曲线。对心对心设计步骤：设计步骤：选比例尺选比例尺l，以以rmin作基圆，基圆与导路交作基圆，基圆与导路交点点A;以以e为半径作偏距圆与从动件导路切于为半径作偏距圆与从动件导路切于k点。为从动件起始位置。点。为从动件起始位置。羌痈矽完韵鲤谅育锭爬戊今县脂门肢妨陆量优件枯捕渴纲骚安针证卤舟谎机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云911 13 151 3 5 7 8O OeA A13578911131214-116123457815141312111091514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8 601209090s21将位移线图将位移线图s11的的推程推程运动角运动角()和和回程运回程运动角动角()反向等分反向等分;确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置;k过过1、2、3、4、作偏距圆系列切线。作偏距圆系列切线。沿上各切线自基圆量取从动件沿上各切线自基圆量取从动件相应位移量，即取线段相应位移量，即取线段11 11 、22 22 、，、，得尖顶系列位置。得尖顶系列位置。将将1 1、2 2、3 3、连接成一条光滑曲线、连接成一条光滑曲线凸轮轮廓曲凸轮轮廓曲线。线。(e=0,(e=0,对心尖顶对心尖顶直动从动件盘形凸轮直动从动件盘形凸轮,导路为过中心导路为过中心o o径向射线径向射线)沤湿又篷矾扮楞显赣贼王楚类厩雁棱腆撮苹跑搽域恫扛瑚质唐诬皋硕腑拔机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云s2 1911 13 151 3 5 7 8rminA120-11设计步骤：设计步骤：选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r rminmin（把滚子中心看成尖顶）（把滚子中心看成尖顶）反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。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(理论轮廓理论轮廓)。以各尖顶点为中心。以各尖顶点为中心,以滚子半径为半径作系列圆以滚子半径为半径作系列圆.(.(基圆半径和压力角在理论轮廓上度量基圆半径和压力角在理论轮廓上度量)135789111312142345 67 8910111213146090901876543214131211109理论轮廓理论轮廓实际轮廓实际轮廓作各位置滚子圆的内作各位置滚子圆的内(外外)包络线。包络线。2.2.滚子直动从动件盘形凸轮滚子直动从动件盘形凸轮滚子直动从动件凸轮机构，已知凸轮基圆半径滚子直动从动件凸轮机构，已知凸轮基圆半径rmin，角速度，角速度1和从动件运动规律。设计该凸和从动件运动规律。设计该凸轮轮廓曲线。轮轮廓曲线。6012090901屠币洽左缀邀岸讯猾调忘准次砌蔷励掀达凋史栅寥祈叁刑斋专完芥阔搂洁机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云设设min理理论论轮轮廓廓外外凸凸部部分分最最小小曲曲率率半半径径，r rT T滚滚子子半半径径;实际轮廓半径实际轮廓半径=min-r rT TrT minrT rT minrT 0平滑曲线平滑曲线轮廓正常轮廓正常外凸外凸rT吁汾础橙刘走闹徒艺抄窘浙世闷猎象涕培伞宇恳狮长洪矮辊撞甲胀珠尼瞩机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮对于外凸轮廓，要保证正常工作，应使：对于外凸轮廓，要保证正常工作，应使：minmin r rT T 如果如果理论轮廓外凸部分最小曲率半径理论轮廓外凸部分最小曲率半径min min 过小，过小，按上述条件选择的滚子半径太小不能满足安装和强度按上述条件选择的滚子半径太小不能满足安装和强度要求，应加大凸轮基圆尺寸，重新设计凸轮轮廓。要求，应加大凸轮基圆尺寸，重新设计凸轮轮廓。传卒宝蜀撕物沈熔炽坷俭友蔓桶勃坚畦筑毙往僚广镣炸依遂卉欠竿沪叫兄机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云s2 1911 13 151 3 5 7 8rmin对心直动平底从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆对心直动平底从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径半径r rminmin，角速度，角速度1 1和从动件的运动规律，设计该和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。选比例尺选比例尺l l作基圆作基圆r rminmin。取平底与与导路交点。取平底与与导路交点A A为从动件尖点。为从动件尖点。反向等分各运动角。反向等分各运动角。(按尖顶从动件凸轮轮廓绘制法按尖顶从动件凸轮轮廓绘制法)确确定定反反转转后后，求求出出尖尖顶顶翻翻转转后后的的系系列列位位置置1 1、2 2、3 3、,过这些点画系列平底。过这些点画系列平底。作平底直线族的内包络线作平底直线族的内包络线实际轮廓曲线。实际轮廓曲线。3.3.对心直动平底对心直动平底从动件从动件盘形凸轮盘形凸轮8765432191011121314-11A13578911131214123456781514131211109 601209090设计步骤：设计步骤：支惑在亲炙喻什除陛讳佬励朵现羔鳃寝湍乏陡同扬袜洽烤贬辅短事坛癣净机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云对平底推杆凸轮机构，也有失真现象。对平底推杆凸轮机构，也有失真现象。Ormin可通过增大可通过增大r rminmin解决此问题。解决此问题。rmin样浸零宵盲旨收废磋肤束托没甜近梨驮绊劫漆钮赴大溪兜波盐肾割冒柞尚机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云120B11 1rmin 601209090s2 1已知凸轮基圆半径已知凸轮基圆半径rmin，角速度，角速度1，摆杆长度，摆杆长度lAB及摆杆回转中心及摆杆回转中心与凸轮回转中心距离与凸轮回转中心距离lOA，摆杆角位移线图，绘出凸轮轮廓。，摆杆角位移线图，绘出凸轮轮廓。二、摆动二、摆动从动件从动件盘形凸轮轮廓的绘制盘形凸轮轮廓的绘制12345 6 7 85678B1B2B3B4B5B6B7B860 90 1-1dABl1 2 3 4B22 2B33 3B44 4B55 5B66 6B77 7A1A2A3A4A5A6A7A8“反转法反转法”O1 1）据）据l lOAOA 定出定出O O点与点与A A点位点位置，以置，以O O为圆心作基圆；以为圆心作基圆；以A A为圆心为圆心l lABAB为半径作圆弧交为半径作圆弧交基圆基圆B B点。点。(尖顶起始位置）尖顶起始位置）设计步骤：设计步骤：确努泼狄废举讨扣泌虱粤怨冤妊雌素楞膨洁澎苍永丹奋硫逝恍呛交竿污狸机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮2 2）分）分角位移线图的推程运动角和回程运动角若干等分角位移线图的推程运动角和回程运动角若干等分3 3）以）以O O为圆心为圆心OAOA为半径画圆，沿为半径画圆，沿-等分各弧并与左图对应，得等分各弧并与左图对应，得A A1 1、A A2 2、A A3 3、，得，得A A1 1B B1 14 4）由左图从动件摆角画出从动件相对机架的位置）由左图从动件摆角画出从动件相对机架的位置A A1 1B B1 1、A A2 2B B2 25)5)以以A A1 1、A A2 2、A A3 3、为圆心为圆心l lABAB为半径作弧为半径作弧,截截A A1 1B B1 1、A A2 2B B2 2分别于点分别于点B B1 1、B B2 2、。将。将B B1 1、B B2 2、点点连成光滑曲线，得尖顶摆动从动件凸轮的轮廓。连成光滑曲线，得尖顶摆动从动件凸轮的轮廓。滚子或平底从动件：上述为理论轮廓，选系列点作滚子或平滚子或平底从动件：上述为理论轮廓，选系列点作滚子或平底底包络线包络线实际轮廓实际轮廓 校核推程压力角（必须）。例：校核推程压力角（必须）。例：1 1）尖顶摆动从动件盘形凸轮。）尖顶摆动从动件盘形凸轮。2 2）滚子从动件凸轮：）滚子从动件凸轮：校核理论轮廓的压力角。校核理论轮廓的压力角。3 3）平底从动）平底从动件凸轮机构：压力角很小且为不变量，不校核。件凸轮机构：压力角很小且为不变量，不校核。需发耙活柴猜轮大渣扯徒槛春纽搂笔氮哪冶弱邱既练需犊脐挪残凉枣椎尽机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮35 解析法设计凸轮的轮廓解析法设计凸轮的轮廓图解法简便，误差大，精度高的高速凸轮等必须用解析图解法简便，误差大，精度高的高速凸轮等必须用解析法精确设计。法精确设计。通常，用以凸轮回转中心为极点的极坐标表示凸轮轮廓通常，用以凸轮回转中心为极点的极坐标表示凸轮轮廓曲线。曲线。1.要求：了解用解析法设计凸轮轮廓的基本步骤要求：了解用解析法设计凸轮轮廓的基本步骤2.重点：解析法设计凸轮轮廓重点：解析法设计凸轮轮廓原理：原理：反转法。反转法。结果：求出轮廓曲线的解析表达式结果：求出轮廓曲线的解析表达式-参数方程。参数方程。雄孤辩卞境鼠尊买玛援霉赠雹载候粤慕穷疤糖火览挪恼悉怀酱恼碳迹猩料机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云B0OB1S0S2已知：已知：e e、r rminmin、r rT T、从动件运动规律、从动件运动规律S S2 2=S=S2 2(1 1)、1 1及其方向。及其方向。理论轮廓的极坐标参数方程理论轮廓的极坐标参数方程：=(S=(S2+S+S0 0)2 2+e+e2 2=1+0其中：其中：S S0 0=r=r2 2minmin e e2tgtg0=e/S=e/S0 0tgtg=e/(S=e/(S2 +S+S0 0)-1即B点的极坐标rT (+(+0 0)(1+)=两对顶角相等 1e ermin1S00一、滚子直动从动件盘形凸轮一、滚子直动从动件盘形凸轮唤锯晦隐蚕肄阎莉拿蟹卿敖悉村多邱盔捕许寒方碉今彤邮乃纱灾花庸努哑机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮设计：潘存云其中：其中：tg tg=B0BO1-11nn实际轮廓方程实际轮廓方程是理论轮廓的等距曲线。由高等数学知：是理论轮廓的等距曲线。由高等数学知：等距线对应点具有公共的法线。等距线对应点具有公共的法线。T T=2 2+r+r2 2T T-2-2r rT TcoscosT T=+=+实际轮廓上对应点实际轮廓上对应点T T的位置：位于理论轮廓的位置：位于理论轮廓 B B 点法线点法线 n-nn-n 与滚子圆的交线上与滚子圆的交线上T=arctg=arctgT T点的极坐标参数方程为：点的极坐标参数方程为：由图有：由图有：=+其中：其中：tg=S2+r2min-e2ds2/d1 erT sin -rT cos 前面的结论TT轧忽谋册催被遣争键唁冬共跋斟轧圈洛月穷摄匡近盾转碟种猾闺唯英箍维机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮直角坐标参数方程为：直角坐标参数方程为：x=T T cos cos T T y=T T sin sin T T 二、平底直动从动件盘形凸轮二、平底直动从动件盘形凸轮已知：已知：r rminmin、从动件运动规律、从动件运动规律S S2 2=S=S2 2(1 1)、1 1及其方向。及其方向。1 1）据反转原理，机构相对初始位置反转）据反转原理，机构相对初始位置反转时，从动件的时，从动件的平底与凸轮轮廓在平底与凸轮轮廓在T T点相切。点相切。2 2）过）过T T作公法线，得凸轮与从动件的相对瞬心作公法线，得凸轮与从动件的相对瞬心P P，则，则 l lOPOP=v/=v/=ds/dds/d 由由OTPOTP求得凸轮实际轮廓线上求得凸轮实际轮廓线上T T点的极坐标为：点的极坐标为：T T=（ds/d）2 2+（r r0 0+S2）2 2T T=1+其中其中tgtg=ds/d/(S/(S2 +S+S0 0)昌旭贺较江娇细芭娘塞保下矛茄折莽泊员鞋岩忍汞霄把残闷天常柑井帮其机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮本章重点：本章重点：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；掌握解析法在凸轮轮廓设计中的应用。掌握解析法在凸轮轮廓设计中的应用。屎鹤金破拽咀熊曝川氯胆竟呆致吴砰友醚嗜兜诈儡列怪娱镑井亲轧滤掖杉机械设计基础第3章凸轮机械设计基础第3章凸轮