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1、沈阳航空工业学院,第3章 凸轮机构,3-1 凸轮机构的应用和类型,3-2 从动件的常用运动规律,3-3 凸轮机构的压力角,3-4 图解法设计凸轮轮廓,3-1 凸轮机构的应用和类型,一凸轮机构的概述,1 组成：凸轮具有曲线轮廓或凹槽的构件。 从动件被凸轮直接推动的构件。 机架相对于支撑物体固定不动的构件。,从动件（推杆）,机架,凸轮）,3-1 凸轮机构的应用和类型,二、凸轮机构的应用,内燃机配气凸轮机构,自动机床进刀机构,自动机床凸轮机构,特点：适当的设计凸轮廓线可实现各种运动规律，结构简单，紧凑；但易磨损，传力不大。,1 实例,3-1 凸轮机构的应用和类型,三、凸轮机构的分类,1. 按凸轮的形
2、状分,盘形凸轮,移动凸轮,圆柱凸轮,3-1 凸轮机构的应用和类型,2. 按推杆形状分,2)按推杆形状分：尖顶、 滚子、 平底从动件。,3. 按推杆运动分,直动（对心、偏心）、摆动,3-2 从动件的常用运动规律,一、名词术语：,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。,3-2 从动件的常用运动规律,二、从动件常用的运动规律,1、等速运动规律,推程,回程,3-2 从动件的常用运动规律,二、简诣运动规律,推程：,回程：,柔性冲击,3-2 从动件的常用运动规律,三、正弦加速度运动规律,推程：,无冲击,s,a,v,h,3-2 从动件的常用运动规律,回程：
3、,三、改进型运动规律,将几种运动规律组合，以改善运动特性。,3-2 从动件的常用运动规律,正弦改进等速,3-3 凸轮机构的压力角,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B速度方向间的夹角, F”,若大到一定程度时，会有：,机构发生自锁。,一、压力角与作用力的关系,F 一定时，,Ff F,为了保证凸轮机构正常工作，要求：,min ,导路 Ff，,3-3 凸轮机构的压力角,许用压力角的一般取值为,推程时：,直动推杆30,摆动推杆35 45,回程时：,70 80,3-3 凸轮机构的压力角,二、
4、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系,P点为速度瞬心， 于是有：,= lOC + lCP = lCP + e,lCP =,(s+s0 )tg,3-3 凸轮机构的压力角,同理，当导路位于中心左侧时，有：,用一通用的公式表示,3-3 凸轮机构的压力角,“+” 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；,3-3 凸轮机构的压力角,增大基圆半径，可使凸轮机构的压力角减小； 增大基圆半径会使凸轮机构的整体尺寸增大 在压力角不超过许用值的原则下，应尽可能采用较小的基圆半径。,3-4 图解法设计凸轮轮廓,1.凸轮廓线设计方法的基本原理,2.用作图法设计凸轮廓线,1)对心直动尖顶从动件盘形凸
5、轮,3)滚子直动从动件盘形凸轮,4)对心直动平底从动件盘形凸轮,2)偏置直动尖顶从动件盘形凸轮,5)摆动尖顶从动件盘形凸轮机构,3-4 图解法设计凸轮轮廓,（凸轮的廓线与推杆的相对运动关系）,（凸轮廓线设计方法的基本原理）,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-1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,3-4 图解法设计凸轮轮廓,对心直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度1和从动件的运动规律，设计该凸
6、轮轮廓曲线。,1.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,凸轮位移线图,设计步骤小结：,选比例尺，作基圆r0。,反向等分各运动角。,偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度1和从动件的运动规律和偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。,2.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮,凸轮位移线图,理论轮廓,实际轮廓,3.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r0，角速度1和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,作各位置滚子圆的内(外)包络线。,3-4 图解法设计凸轮轮廓,滚子半径的确定,1、当凸轮轮廓内凹时,工作廓线曲率半径：,无论滚子半大与小，
7、工作廓线都能平滑作出来,3-4 图解法设计凸轮轮廓,2、当凸轮轮廓线外凸时,工作凸轮轮廓线是一光滑曲线,工作凸轮廓线出现尖点。,3-4 图解法设计凸轮轮廓,工作廓线出现交叉，从动件运动规律失真。,3-4 图解法设计凸轮轮廓,4、对心直动平底从动件盘形凸轮,对心直动平底从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度1和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,3-4 图解法设计凸轮轮廓,对平底推杆凸轮机构，也有失真现象。,可通过增大r0解决此问题。,摆动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度1，摆杆长度l以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离d，摆杆角位移方程，设计该凸轮轮廓曲线。,三、
8、摆动从动件盘形凸轮机构,3-4 图解法设计凸轮轮廓,例1： 如图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮是一个以C为中心的圆盘，试求轮廓上D点与尖顶接触时的压力角和传动角，并作图加以表示。,3-4 图解法设计凸轮轮廓,例：图示为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为偏心圆盘； （1）画出凸轮的理论轮廓曲线； （2）画出基圆，标出基圆半径； （3）说明该机构在运动中有无失真现象，为什么？ （4）标出图示位置时从动件的压力角和传动角。,O,3-4 图解法设计凸轮轮廓,理论廓线,基 圆,由于理论廓线曲率半径R滚子半径rT,所以该机构的运动规律不会发生失真现象。,3-4 图解法设计凸轮轮廓,作业：3-1 3-2,