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1、第5章 凸轮机构,一、基本内容：,1.凸轮机构的结构、特点、类型及应用； 2.从动件的常用运动规律及其选择； 3.图解法绘制凸轮轮廓曲线； 4.凸轮机构基本尺寸的确定。,第5章 凸轮机构,二、学习要求：,1.了解凸轮机构的结构、特点、类型及应用； 2.了解从动件的常用运动规律及其选择； 3.掌握图解法绘制从动件位移曲线及凸轮轮廓曲线； 4.了凸轮机构基本尺寸的确定方法。,5.1 凸轮机构的应用及其分类,凸轮机构由凸轮1、从动件2、机架3三个基本构件组成。是一种高副机构。通常凸轮作连续等速转动，从动件则在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规律作往复移动或摆动。,一、概述,1、组成,5.1 凸轮机构的应
2、用及其分类,优点:只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动;且凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。,缺点:凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的润滑，容易磨损。,2、特点, 盘形凸轮机构平面凸轮机构 移动凸轮机构平面凸轮机构 圆柱凸轮机构空间凸轮机构,1、按凸轮形状分类：,5.1 凸轮机构的应用及其分类,二、凸轮机构的分类, 盘形凸轮凸轮为具有变化向径的盘状构件，凸轮绕定轴转动时，可推动从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。,5.1 凸轮机构的应用及其分类,盘形凸轮实物,盘形凸轮机构, 移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时
3、，盘形凸轮就演化成了移动凸轮。凸轮呈板状，相对机架做直线运动。,5.1 凸轮机构的应用及其分类,移动凸轮,靠模车削机构,5.1 凸轮机构的应用及其分类, 圆柱凸轮凸轮是一个具有曲线凹槽或端面曲线轮廓的圆柱，可以看成是把移动凸轮卷成圆柱体演化而成。,自动送料机构,圆柱凸轮实物, 尖顶推杆凸轮机构 滚子推杆凸轮机构 平底推杆凸轮机构,2、按从动件末端形状分类：,5.1 凸轮机构的应用及其分类,尖顶从动件凸轮机构,5.1凸轮机构的应用及其分类,滚子从动件凸轮机构,平底从动件凸轮机构, 直动从动件凸轮机构（a、对心直动从动件b 、偏置直动从动件) 摆动从动件凸轮机构,3、按从动件的运动形式为：,5.1
4、 凸轮机构的应用及其分类, a, b, 力锁合凸轮机构 形锁合凸轮机构,4、按凸轮与从动件维持高副接触的方法分：,5.1 凸轮机构的应用及其分类,利用重力,利用几何形状 1 2 3,利用弹簧力,5.1 凸轮机构的应用及其分类,三、凸轮机构的应用举例,1、自动送料机构,5.1 凸轮机构的应用及其分类,2、内燃机配气机构,5.1 凸轮机构的应用及其分类,3、绕线机构,一、凸轮机构的运动循环和基本概念,5.2 从动件的常用运动规律,凸轮的实际轮廓为ABCDA。凸轮的最小向径称为基圆半径，用rb表示。,推程,远休止,回程,近休止,一、凸轮机构的运动循环和基本概念,凸轮回转一周完成一个工作循环，从动件经
5、历推程远休止回程近休止四个阶段。,5.2 从动件的常用运动规律,对应于从动件各个阶段的运动，凸轮所转过的转角分别称为推程运动角 、远休止角 、回程运动角 、近休止角 。,从动件在推程或回程中移动的距离h称为行程。,5.2 从动件的常用运动规律,以从动件的位移s为纵坐标，对应的凸轮转角或时间t（凸轮匀速转动时，转角与时间t成正比）为横坐标，可以绘出一个工作循环内的位移线图。,5.2 从动件的常用运动规律,从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓形状，反之，设计凸轮机构时，应首先根据工作要求确定从动件的运动规律，再据此来设计凸轮的轮廓曲线。,从动件的运动规律是指其位移s、速度v和加速度a等随凸轮转角 （时
6、间t）而变化的规律。这种规律可用方程表示，也可用线图表示。,二、凸轮机构从动件运动规律,1、等速运动规律：是指从动件在推程或回程的运动速度为常数的运动规律。凸轮以等角速度转动，从动件在推程中的行程为h。从动件作等速运动规律的运动线图如图所示。其位移曲线为斜直线，速度曲线为平直线，加速度曲线为零线。,5.2 从动件的常用运动规律,5.2 从动件的常用运动规律,运动特点:从动件在推程始末两点、处，速度有突变，瞬时加速度理论上为无穷大，因而产生理论上亦为无穷大的惯性力。而实际上，由于构件材料的弹性变形，加速度和惯性力不至于达到无穷大，但仍会对机构造成强烈的冲击，这种冲击称为“刚性冲击”。因此，单独采
7、用这种运动规律时，只能用于凸轮转速很低以及轻载的场合。,运动特点:在推程的始末点和前、后半程的交接处，加速度有突变，因而惯性力也产生突变，但它们的大小及突变量均为有限值，由此将对机构造成有限大小的冲击，这种冲击称为“柔性冲击”。在高速情况下，柔性冲击仍会引起相当严重的振动、噪声和磨损，因此这种运动规律只适用于中速、中载的场合。,2、等加速等减速运动规律:是指从动件在一个行程中，前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动的运动规律。,5.2 从动件的常用运动规律,运动特点:在推程始末点处仍有加速度的有限值的突变，即存在“柔性冲击”，因此只适用于中、低速。但若从动件作无停歇的升降升型连续运动，则加速度曲线为光滑连续的余弦曲线，消除了“柔性冲击”，故可用于高速。,3.简谐运动规律:是指从动件加速度按余弦规律变化的运动规律,也称为余弦加速度运动规律。其位移曲线为简谐曲线，速度曲线为正弦曲线，加速度曲线为余弦曲线。,5.2 从动件的常用运动规律,从动件运动规律的选择应满足机械的工作要求，还应使凸轮机构具有良好的动力特性，使所设计的凸轮轮廓线便于加工。,5.2 从动件的常用运动规律,其它运动规律:摆线运动规律、多项式运动规律、组合运动规律等。,