《机械设计基础》凸轮机构

第四章 凸轮机构

第1节 凸轮机构的应用和分类 节

一、组成和应用 1、组成： 、组成：

凸轮、从动件（推杆或摆杆）、机架 凸轮、从动件（推杆或摆杆）、机架 ）、

2、应用： 、应用：

在机械中得到了广泛的应用。如：捣碎机构、自动送料机构等 在机械中得到了广泛的应用。 捣碎机构、

3、特点 、

优点：可以实现各种复杂的运动要求（ 优点：可以实现各种复杂的运动要求（只需设计适当的 凸轮轮廓），且结构简单紧凑。 ），且结构简单紧凑 凸轮轮廓），且结构简单紧凑。 缺点：有高副，易于磨损。 缺点：有高副，易于磨损。所以多用在传递动力不大的 场合。 场合。

内燃机配气凸轮机构

自动机床进刀凸轮机构

冲床凸轮机构

绕线机凸轮机构

圆柱凸轮输送机

自动车床凸轮机构

二、分类

1、 按凸轮的形状分

盘形凸轮 Plate cam

移动凸轮 Wedge cam

圆柱凸轮 Cylindrical cam

2、 按从动件运动副元素的形状分

尖顶从动件 Knife-edge follower 滚子从动件 Roller follower 平底从动件 Flat-face follower

3、 按从动件的运动形式分

移动从动件 Reciprocating follower 摆动从动件 Oscillating follower

二、分类 1、根据凸轮的形状分 、 a、盘形凸轮：凸轮是一个绕固定轴转动且具有变化向径的盘形构件。 、盘形凸轮：凸轮是一个绕固定轴转动且具有变化向径的盘形构件。 b、移动凸轮：盘形凸轮回转中心趋于无穷，凸轮相对机架作直线运动 、移动凸轮：盘形凸轮回转中心趋于无穷， c、圆柱凸轮：凸轮为在圆柱面上的曲线凹槽，或在圆柱端面作出曲线 、圆柱凸轮：凸轮为在圆柱面上的曲线凹槽，

轮廓的构件。 轮廓的构件。

2、根据从动件的形状分 、

a、尖顶从动件：易实现各种运动规律。构造简单，易磨损，传力小. 、尖顶从动件：易实现各种运动规律。构造简单，易磨损，传力小 b、滚子从动件：克服了尖顶的缺点。耐磨损，可承载较大载荷。 、滚子从动件：克服了尖顶的缺点。耐磨损，可承载较大载荷。 c、平底从动件：不能与凹陷的凸轮轮廓接触。效率高，传动平稳。 、平底从动件：不能与凹陷的凸轮轮廓接触。效率高，传动平稳。

3、根据从动件的运动形式分 、

a、直动从动件； b、摆动从动件 、直动从动件； 、

三、凸轮机构的名称 对（偏）心+从动件形状+从动件运动 方式+凸轮形状 方式 凸轮形状 例：对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构

第2节 从动件的常用运动规律 节 一、重要参数说明

AB → 向径 r ↑→ 推程 → 推程运动角

∩

∩

δ t (δ a )

δ s (δ b ) δ h (δ c )

BC

∩

→ r 不变

→ 静止

→ 远休止角 → 回程运动角

CD → 向径 r ↓→ 回

程

DA → r 不变 这里 h 为升程

∩

→ 静止

→ 近休止角

δ s ' (δ d )

基圆 基圆半径 b 基圆半径r

位移曲线

推程 升距 升距h 推程角Φ 远停 远停角Φs 回程 回程角Φ′ 近停 近停角Φ′s

B′ ′ h B B0

Φ′ s Φ′

rb

O

Φ

Φs

ω

D

D0

s

Φ

Φs

360o

Φ′

Φ′ s

,t

从动件的运动线图( 从动件的运动线图(Diagram of motion) 运动线图 ) 位移曲线( 反映了从动件的位移s 位移曲线 (Displacement curve)—反映了从动件的位移 ) 反映了从动件的位移 变化的规律 的规律。 随时间t或 随时间 或凸轮转角 变化的规律。 速度曲线( 反映了从动件的速度v 速度曲线(Velocity curve)—反映了从动件的速度 随时 ) 反映了从动件的速度 变化的规律 的规律。 间t或凸轮转角 变化的规律。 或 加速度曲线( 加速度曲线(Acceleration curve)—反映了从动件的加速 ) 反映了从动件的加速 随时间t或 变化的规律 的规律。 度a随时间 或凸轮转角 变化的规律。 随时间 结论 凸轮轮廓曲线的形状决定了从动件的运动规律。 凸轮轮廓曲线的形状决定了从动件的运动规律。要使从 动件实现某种运动规律， 动件实现某种运动规律，就要设计出与其相应的凸轮轮廓曲 所以凸轮机构相对连杆机构、齿轮机构而言,比较容易实 线。所以凸轮机构相对连杆机构、齿轮机构而言 比较容易实 现复杂的运动规律

二、从动件的常用运动规律

基本运动规律( (一)基本运动规律(Fundamental law) ) 包括多项式类运动规律 多项式类运动规律( 包括多项式类运动规律(Law of polynomial motion)和三 ) 角函数类运动规律。 角函数类运动规律。 1. 多项式类运动规律 s = c0+c1 +c2 2 +c3 3+… n n +…c 基本运动规律中， < 。 基本运动规律中，n<3。 三角函数类运动规律( 2. 三角函数类运动规律(Law of trigonometric function) ) 主要有余弦加速度运动规律 余弦加速度运动规律( 主要有余弦加速度运动规律(Law of cosine acceleration motion) 和 正 弦 加 速 度 运 动 规 律 (Law of sine acceleration ) motion) )

⑴余弦加速度运动规律

2π a = c1 cos( t ) T

或

π a = c1 cos( ) Φ

正弦加速度运动规律 ⑵ 正弦加速度运动规律

2π a = c1 sin( t) T

π 或 a = c1 sin( ) Φ

3. 几种常用运动规律的特点 等速运动规律( ⑴ 等速运动规律(Law of constant velocity) 推程

s= v= h

s

Φ

h

位移线图 h