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1、靠模机构靠模机构绕线机构中的凸轮机构绕线机构中的凸轮机构第1页/共56页优点优点:可实现各种预期的运动规律可实现各种预期的运动规律,且结构简单、紧凑。且结构简单、紧凑。缺点缺点：点、线接触，易磨损，不适合传递太大动力。：点、线接触，易磨损，不适合传递太大动力。凸轮凸轮:具有曲线轮廓或凹槽的构件具有曲线轮廓或凹槽的构件从动杆从动杆:运动规律受凸轮限制运动规律受凸轮限制机架机架组组成成特点特点:第2页/共56页、凸轮机构的凸轮机构的分类分类（1 1）.按凸轮的形状分：按凸轮的形状分：盘形凸轮机构盘形凸轮机构移动凸轮机构移动凸轮机构圆柱凸轮机构圆柱凸轮机构第3页/共56页尖顶推杆尖顶推杆 尖顶始终能
2、够与凸轮轮尖顶始终能够与凸轮轮廓保持接触，可实现复廓保持接触，可实现复杂的运动规律杂的运动规律易磨损，只宜用于轻载、易磨损，只宜用于轻载、低速低速滚子推杆滚子推杆 耐磨、承载大，较常用耐磨、承载大，较常用平底推杆平底推杆 接触面易形成油膜，利于润接触面易形成油膜，利于润滑，常用于高速运动滑，常用于高速运动配合的凸轮轮廓必须全部外配合的凸轮轮廓必须全部外凸凸尖顶推杆滚子推杆平底推杆（2 2）.按从动杆形状分：按从动杆形状分：尖顶、滚子、平底尖顶、滚子、平底第4页/共56页直动推杆直动推杆往复移动往复移动轨迹为直线轨迹为直线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直动动推推杆杆摆摆动
3、动推推杆杆（3 3）.按从动杆运动形式分按从动杆运动形式分:移动（直动）、摆动移动（直动）、摆动第5页/共56页对心直动对心直动偏置直动偏置直动（4 4）.按从动杆与凸轮相对位置分按从动杆与凸轮相对位置分:对心对心、偏置、偏置.第6页/共56页力封闭凸轮机构力封闭凸轮机构重力封闭重力封闭 弹簧力封闭弹簧力封闭几何封闭凸轮机构几何封闭凸轮机构等宽凸轮等宽凸轮凹槽凸轮凹槽凸轮（5 5）、按使凸轮与从动件始终保持接触的方法分：）、按使凸轮与从动件始终保持接触的方法分：第7页/共56页一般凸轮机构的命名原则一般凸轮机构的命名原则:布置形式布置形式+运动形式运动形式+推杆形状推杆形状+凸轮形状凸轮形状对
4、心对心直动直动尖尖顶推杆顶推杆盘形盘形凸轮凸轮机构机构偏置偏置直动直动滚滚子推杆子推杆盘形盘形凸轮凸轮机构机构摆摆动动平底推杆平底推杆盘形凸轮盘形凸轮机构机构第8页/共56页9-2 9-2 推杆的运动规律推杆的运动规律推杆的运动规律推杆的运动规律:推杆的位移、速度、加速度随时间的变化规律推杆的位移、速度、加速度随时间的变化规律运动线图运动线图:推杆推杆的位移、速度、加速度随时间的位移、速度、加速度随时间t t或凸轮转角或凸轮转角 变化关系图变化关系图第9页/共56页A基圆基圆(以凸轮轮廓最小向径所作的圆，以凸轮轮廓最小向径所作的圆，r r0 0称为基圆半径称为基圆半径)，推程推程、推程运动角、
5、推程运动角 0 0远休止、远休止角远休止、远休止角 0101 回程、回程运动角回程、回程运动角 0 0 近休止、近休止角近休止、近休止角 0202 行程（升程）、行程（升程）、h h0 010 02r0 0推程 01远休止 0回程 02近休止ts0BCDhA基本术语：基本术语：第10页/共56页偏置从动件凸轮机构：偏置从动件凸轮机构：偏距偏距 e、偏距圆、偏距圆第11页/共56页1.1.推杆常用运动规律推杆常用运动规律1.1 1.1 多项式运动规律多项式运动规律一般表达式一般表达式一次多项式运动规律一次多项式运动规律等速运动规律等速运动规律二次多项式运动规律二次多项式运动规律等加速等减速运动规
6、律等加速等减速运动规律五次多项式运动规律五次多项式运动规律1.2 1.2 三角函数运动规律三角函数运动规律余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律简谐运动规律简谐运动规律正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律摆线运动规律摆线运动规律第12页/共56页1.1 多项式运动规律多项式运动规律推程段推程段(00)运运动方程动方程(1)一次一次多项式运动规律（等速运动规律）多项式运动规律（等速运动规律）边界条件边界条件:A0 010 02r0CDA第13页/共56页hs 0 0v 0a 0-+刚性冲刚性冲击击(1)一次一次多项式运动规律（等速运动规律）多项式运动规律（等速运动规律）（续）（续）运运动线图动线图
7、第14页/共56页(2)二次多项式运动规律二次多项式运动规律(等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律)边界条件边界条件:推程加速段推程加速段:hh/2 等加速等加速上升上升h/2 等等减减速速上升上升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推程推程运动方程运动方程:第15页/共56页推程推程运动方程运动方程:s 00v 0a 0h/2h/20/20/2h(00/2)(0/20)加速段减速段位移方程速度方程加速度方程(2)二次多项式运动规律二次多项式运动规律(等加速等减速运动等加速等减速运动规律规律)（续）（续）柔性冲柔性冲击击第16页/共56页1490h/2h 0 0s第17页/
8、共56页(3)五次多项式运动规律五次多项式运动规律推程段推程段(00)运动运动方程方程:v 0a 0 0hs 0边界条件边界条件:无冲击第18页/共56页质点在圆周上作匀速运动时质点在圆周上作匀速运动时,它在直径上的投影点的运动即为它在直径上的投影点的运动即为简谐运动简谐运动。(1)(1)余弦加速度运动余弦加速度运动简谐运动简谐运动1.2 1.2 三角函数运动规律三角函数运动规律第19页/共56页(1)(1)余弦加速度运动余弦加速度运动简谐运动简谐运动(续）续）推程推程(00)运动方程：运动方程：冲击特性：冲击特性：始、末点有柔性冲击始、末点有柔性冲击但当从动件作无停歇的升、降、但当从动件作无
9、停歇的升、降、升的运动时，无冲击升的运动时，无冲击适用场合：适用场合：中速中载中速中载a 0h0 1 2 3 4 5 6 7 812345678s v 柔性冲击柔性冲击 0 0第20页/共56页（）（）正弦加速度运动正弦加速度运动摆线运动摆线运动当滚圆沿纵轴匀速滚当滚圆沿纵轴匀速滚动时，圆周上一点的轨动时，圆周上一点的轨迹为一条摆线，此时该迹为一条摆线，此时该点在纵轴上的投影即为点在纵轴上的投影即为摆线运动规律摆线运动规律0 1 2 3 4 5 6 7 8sh2ph 01.2 1.2 三角函数运动规律三角函数运动规律As BA第21页/共56页（）（）正弦加速度运动正弦加速度运动摆线运动摆线运
10、动规律（续）规律（续）推程推程运动方程：运动方程：冲击特性：冲击特性：无冲击无冲击适用场合：适用场合：高速轻载高速轻载av0 1 2 3 4 5 6 7 8shA2ph 0 0 01.2 1.2 三角函数运动规律三角函数运动规律表给出了常用运动规律的速度、加速度和跃度的最大值表给出了常用运动规律的速度、加速度和跃度的最大值第22页/共56页三、运动规律的组合三、运动规律的组合满满足足工工作作对对从从动动件件的的特特殊运动要求殊运动要求避免刚性、柔性冲击避免刚性、柔性冲击尽可能降低尽可能降低vmaxmax和和amaxmax改进梯形加速度改进梯形加速度a0sovoao0h等加速等减速等加速等减速正
11、弦曲线过渡等速运动等速运动正弦曲线修正正弦曲线修正+-第23页/共56页四、选择运动规律应注意的问题四、选择运动规律应注意的问题1.当当机机械械的的工工作作过过程程只只要要求求推推杆杆实实现现一一定定的的工工作作行行程程，而而对对运运动动规规律律无无特特殊殊要求时要求时:可考虑选择圆弧、直线等简单的曲线可考虑选择圆弧、直线等简单的曲线,便于加工；便于加工；2.当机械的工作过程对推杆运动规律有确定要求时：当机械的工作过程对推杆运动规律有确定要求时：无选择余地；无选择余地；3.对对速速度度较较高高的的凸凸轮轮机机构构，应应考考虑虑速速度度、加加速速度度、跃跃度度的的最最大大值值vmax、amax、
12、jmaxvmax直直接接影影响响从从动动件件系系统统的的最最大大动动能能mvmax,若若从从动动件件突突然然被被阻阻止止,过过大大的的动量会导致极大的冲击力动量会导致极大的冲击力,危及人身和设备安全；危及人身和设备安全；amax直直接接影影响响从从动动件件系系统统的的最最大大惯惯性性力力mamax,amax愈愈大大,惯惯性性力力愈愈大大,作作用在高副处的压力也愈大用在高副处的压力也愈大,机构的强度和耐磨性要求也愈高机构的强度和耐磨性要求也愈高;jmax与惯性力变化相关，直接影响从动件系统的振动和工作平稳性与惯性力变化相关，直接影响从动件系统的振动和工作平稳性;第24页/共56页AAAAAAAA
13、AAA A A1.凸轮廓线设计的基本原理凸轮廓线设计的基本原理相相对对运运动动原原理理法法:(运运动动学学反反转转法法):对整个系统施加对整个系统施加(-)运动运动凸轮保持不动凸轮保持不动推杆作复合运动推杆作复合运动:反转运动反转运动(-)+往复移往复移动动(s)A Ar0-r09-3 9-3 凸轮廓线曲线的设计凸轮廓线曲线的设计第25页/共56页(1)(1)、对心尖顶移动从动杆凸轮机构、对心尖顶移动从动杆凸轮机构例例:已知已知 r r0 0、h h、的方向（逆）、从动杆运动规律如下：的方向（逆）、从动杆运动规律如下：凸轮转角凸轮转角推杆运动规律推杆运动规律 0180 等速上升等速上升 h18
14、0 210 远休远休210 300 等速下降等速下降 h300 360 近休近休解解:1.以以 S=作位移曲线作位移曲线.S03600180021003000h1 2 3 4 5 6 7 8 9 102.以同样的以同样的 S 作凸轮廓线作凸轮廓线012345678910-2.2.作图法设计凸轮廓廓线作图法设计凸轮廓廓线 r0第26页/共56页将滚子中心看成尖顶作凸轮轮廓线将滚子中心看成尖顶作凸轮轮廓线0 0(理论轮理论轮廓廓)理论廓线理论廓线0实际廓线实际廓线以以0 0各点为圆心作圆各点为圆心作圆(滚子半径为半径滚子半径为半径)作这些圆的包络线作这些圆的包络线(实际轮廓实际轮廓)nn(2).(
15、2).滚子移动从动杆滚子移动从动杆凸轮轮廓设计凸轮轮廓设计基圆半径指的是理论廓线上的最小向径基圆半径指的是理论廓线上的最小向径.注意：注意：第27页/共56页s0h已知：已知：r0，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动设计：设计：凸轮廓线凸轮廓线(3)(3)、平底、平底(对心直动对心直动)从动件从动件 将平底中心看成尖顶作将平底中心看成尖顶作理论轮廓线一系列点理论轮廓线一系列点过各点作作各位置过各点作作各位置的平底的平底作这些平底的包络线作这些平底的包络线 实际轮廓实际轮廓-1 1注意：平底左右侧的长度注意：平底左右侧的长度第28页/共56页s0h(4)、偏置直动
16、尖顶推杆盘形凸轮机、偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构构已知：已知：r0，(逆时针逆时针),偏距偏距e，运动规，运动规律律设计：设计：凸轮廓线凸轮廓线步骤：步骤：1.取比例尺取比例尺 l,画画基圆基圆和和偏距圆偏距圆;2.2.按（按（-）等份偏心圆或基圆等份偏心圆或基圆3.3.作一系列切线作一系列切线4.4.在切线上从基圆开始在切线上从基圆开始 量相应位移量相应位移第29页/共56页作图法：作图法：012345678910S03600180021003000H1 2 3 4 5 6 7 8 9 10第30页/共56页 从动杆运动规律和凸轮相应转角从动杆运动规律和凸轮相应转角:例例.已知已知:r0、L
17、2、L3、1 1 的方向、的方向、(5)(5)、尖顶摆动从动杆、尖顶摆动从动杆凸轮转角凸轮转角从动杆运动规律从动杆运动规律 01800 等速上升等速上升 y ym1800 2100 远休远休2100 3000 等速下降等速下降 y ym3000 3600 近休近休解解:1.以以 y y=作位移曲线作位移曲线.2.以以 L=作凸轮廓线作凸轮廓线-1y03600180021003000ym 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10450123y1y2y3L2第31页/共56页(1).(1).偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构偏置直动滚子推杆盘形凸轮
18、机构理论廓线方程理论廓线方程:B(x,y)实际廓线方程实际廓线方程:B(x,y)与理论廓线等距，则理论廓与理论廓线等距，则理论廓线之法线上取线之法线上取rr即为对应于即为对应于B点的点的B点点B0 xyr0rrOes0s0s-BnnBcos,sin“”:内包络线“”:外包络线法线斜率（切线斜率的负倒数）：3 3、解析法设计凸轮廓线、解析法设计凸轮廓线第32页/共56页(2).(2).直动平底推杆盘形凸轮机构直动平底推杆盘形凸轮机构直动平底推杆盘形凸轮机构直动平底推杆盘形凸轮机构凸轮与推杆的相对瞬心凸轮与推杆的相对瞬心P 凸轮工作廓线坐标凸轮工作廓线坐标:B(x,y)sr0Oxyr0B0-BP
19、凸轮工作廓线坐标凸轮工作廓线坐标:B(x,y)第33页/共56页(3).(3).摆动滚子推杆盘形凸轮机构摆动滚子推杆盘形凸轮机构摆动滚子推杆盘形凸轮机构摆动滚子推杆盘形凸轮机构凸轮工作廓线方程凸轮工作廓线方程 B(x,y)各种凸轮机构均有各种凸轮机构均有 x=x()y=y()按按1 15 步长步长,可得出凸轮可得出凸轮廓廓 线上各点的线上各点的x,y坐标。坐标。0-AayOxr0A0B00B第34页/共56页 9 9-4-4 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定1.1.凸轮机构的作用力和凸轮机构的压力角凸轮机构的作用力和凸轮机构的压力角若分母若分母=0,=0,则则自锁自锁临界压力角临界
20、压力角推程许用压力角推程许用压力角回程许用压力角回程许用压力角第35页/共56页2.2.凸轮基圆半径的确定凸轮基圆半径的确定在满足压力角的条件下尽可能的选用较小的基圆半径在满足压力角的条件下尽可能的选用较小的基圆半径第36页/共56页实际工作中实际工作中:r0 r孔 rT r毂35 按结构要求按结构要求 r0=r毂毂+rT+(35)mm其中其中,轮毂半径轮毂半径 r毂毂=1.75 r孔孔+(57)mm第37页/共56页(1)内凹凸轮廓线内凹凸轮廓线 a=+rr理论廓线最小理论廓线最小结论：无论滚子半径多大，总能结论：无论滚子半径多大，总能由理论廓线得到由理论廓线得到实际廓线实际廓线3.13.1
21、滚子半径的选择滚子半径的选择arr理论实际a a=+rrrr rr a=-rr03.3.滚子推杆滚子半径的选择及平底推杆平底尺寸的确定滚子推杆滚子半径的选择及平底推杆平底尺寸的确定(2)外凸凸轮廓线外凸凸轮廓线 a=-rr rr，a0 实际廓线平滑实际廓线平滑第38页/共56页(2)外凸凸轮廓线（续）外凸凸轮廓线（续）=rr，a=0实际廓线实际廓线变尖变尖 rr，a0 实际廓线出现实际廓线出现交叉交叉，切割，切割，运动失真运动失真 a=-rr=0rr a=-rr0rr =rr rr一般一般:r rT T 35 mm 第39页/共56页3.23.2平底推杆平底尺寸的确定平底推杆平底尺寸的确定-1
22、 1P平底长平底长:第40页/共56页4.偏置从动件偏置方向的确定偏置从动件偏置方向的确定凸轮逆时针转动凸轮逆时针转动,从动杆应右偏置从动杆应右偏置;(正偏正偏)凸轮顺时针转动凸轮顺时针转动,从动杆应左偏置从动杆应左偏置.(负偏负偏)OCBPa123S0SVer0平底从动件压力角平底从动件压力角=0 tg =V/-eS+r02-e2 a第41页/共56页图示为偏置直动从动件盘形凸轮机构,凸轮逆时针旋转，试在图上标出：1)、凸轮的基圆，并标出基圆半径r0；2)、从动件由初始位置到图示位置的升程s；3)、从动件的最大行程h；4)、推程运动角 ；回程运动角 。5）、轮廓上D点与从动件接触时的压力角r
23、0shD课堂练习00第42页/共56页r0D0图示为偏置直动从动件盘形凸轮机构,凸轮逆时针旋转，试在图上标出：1)、凸轮的基圆，并标出基圆半径r0；2)、从动件由初始位置到图示位置的升程s；3)、从动件的最大行程h；4)、推程运动角 ；回程运动角 。5）、轮廓上D点与从动件接触时的压力角r0shD课堂练习00第43页/共56页AOr0在图示凸轮机构中，凸轮为偏心轮，试在图上标出:1)凸轮机构的名称;2)标出凸轮的合理转向;3)画出凸轮的基圆半径；4）从动件由初始位置到图示位置凸轮所转过的 角度 及从动件的位移S；5）推杆的升程h；偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构 ShB课堂练习第44页/共56页
24、在图示凸轮机构中，凸轮为偏心轮，转向如图。试在图上标出:）从动件由初始位置到图示位置凸轮所转过的 角度及从动件的位移S；）当滚子与B点接触时的从动件压力角；）画出凸轮的基圆半径r0；）找出出现最大压力角的机构位置,并标出；Br0Smax第45页/共56页图示为滚子摆动从动件盘形凸轮机构，请根据相对运动原理画出：当凸轮从图示位置逆时针转过60时，从动件的位置和接触点处的压力角。第46页/共56页AB 第47页/共56页图示为偏心凸轮机构，凸轮转向如图，试在图上标出：1、凸轮机构的推程角 ,推杆的最大摆角2、从动件在推程中由最低位置到图示位置凸轮所转过的角 度；从动件的相应摆角；3、图示位置的压力
25、角;OCA第48页/共56页OCAC0C1A0A1第49页/共56页选择题 (1)盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。A摆动尖顶推杆 B.直动滚子推杆;C摆动平底推杆 D.摆动滚子推杆;(2)对于直动推杆盘形凸轮机构来讲，在其他条件相同的情况下偏置直动推杆与对心直动推杆相比，两者在推程段最大压力角的关系为 。A偏置直动推杆比对心直动推杆大 ;B.对心直动推杆比偏置直动推杆大 C一样大 D.不一定 (3)下述几种规律中,既不会产生柔性冲击也不会产生刚性击，可用于高速场合。A等速运动规律 B正弦加速运动规律 C等加速等减速运动规律 D.余弦加速运动规律 (4)对心直动尖顶盘形凸轮机构的推程压力角超过许
26、用值时，可采用措施来解决。A增大基圆半径 B.改为滚子推杆 C.改变凸轮转向 D.改为偏置直动尖顶推杆 第50页/共56页(5)当凸轮机构的推杆推程按等加速等减速规律运动时推程开始和结束位置。A存在刚性冲击 B.存在柔性冲击 C.不存在冲击 (6)若增大凸轮机构的推程压力角，则该凸轮机构的凸轮基圆半径将，推杆上所受的有害分力将。A增大 B减小 C不变 (7)尖顶推杆凸轮机构中，基圆的大小会影响 A推杆的位移 B推杆的速度 C推杆的加速度 D.凸轮机构的压力角 (8)设计滚子推杆盘状凸轮轮廓线时，若将滚子半径加大，那么凸轮轮廓线上各点曲率半径。A一定变大 B.一定变小 C不变 D.可能变大也可能
27、变小.(9)与连杆机构相比，凸轮机构的最大缺点是 。A惯性力难以平衡 B.点、线接触易磨损 C设计较为复杂 D.不能实现间歇运动第51页/共56页复习思考题1.1.尖顶、滚子和平底推杆有何特点？适用在哪种场合？2.2.推杆常用运动规律有哪几种？各有何特点？3.3.什么是压力角？压力角的大小对凸轮机构有何影响？4.4.如何确定机构的正、负偏置？5.5.反转法原理是怎样的？如何应用？6.6.如何确定基圆的大小？7.7.作业:9-14(:9-14(推程：等速；回程；等加速等减速）9-7 9-89-7 9-8第52页/共56页AOS第53页/共56页AS第54页/共56页OOAACC第55页/共56页感谢您的观看。第56页/共56页