课程设计凸轮机构

项目三 凸轮机构 概述

常用从动件的运动规律 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法

凸轮机构基本尺寸的确定

(一)教学要求 1、了解凸轮机构的特点、类型及应用。 2、掌握凸轮机构的从动件的常用运动规律

3、掌握凸轮轮廓曲线的设计。4、熟悉凸轮机构基本尺寸的确定。

(二)教学的重点与难点 凸轮机构的从动件的常用运动规律及凸轮轮 廓曲线的设计。

一、概述(一)凸轮机构的应用 1. 组成凸轮机构由凸轮1、从动件2、机 架3三个基本构件组成，是一种高副 机构。其中凸轮是一个具有曲线轮 廓或凹槽的构件，通常作连续等速 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。

2. 特点： 优点:只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能实 现从动件所预期的复杂运动规律的运动；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。 3. 应用： 凸轮机构通常适用于传递动力不大的机械中。尤其广 泛应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。

2

1

1—凸轮；2—从动件

内燃机配气凸轮机构

4

23

靠模车削机构

2

1 自动机床上的走刀机构

(二)凸轮机构的分类1.按凸轮的形状分(1)盘形凸轮 盘形凸轮机构简单，应用广泛，但限于 凸轮径向尺寸不能变化太大，故从动件的行程较短。 (2)移动凸轮 其凸轮是具有曲线轮廓、作往复直线移 动的构件，可看成是转动轴线位于无穷远处的盘形凸轮。 (3)圆柱凸轮 其凸轮是圆柱面上开有凹槽的圆柱体， 可看成是绕卷在圆柱体上的移动凸轮，利用它可使从动 件得到较大的行程。

2.按从动件末端形状分(1)尖顶从动件凸轮机构 实现预期的运动规律。但从 动件尖顶易磨损，故只能用于轻载低速场合。 (2)滚子从动件凸轮机构 其磨损显著减少，能承受较 大载荷，应用较广。但端部重量较大，又不易润滑，故仍 不宜用于高速，只能用于中低速。

(3)平底从动件凸轮机构 若不计摩擦，凸轮对从动件 的作用力始终垂直于平底，传力性能良好，且凸轮与平底 接触面间易形成润滑油膜，摩擦磨损小、效率高，故可用 于高速，缺点是不能用于凸轮轮廓有内凹的情况。

3.按锁合方式分(1)力锁合凸轮机构 依靠重力、弹簧力或其他外力来 保证锁合，如内燃机配气凸轮机构。

(2)形锁合凸轮机构 依靠凸轮和从动件几何形状来锁合。

4.按从动件相对机架的运动方式分(1)移动从动件凸轮机构 按其从动件导路是否通过凸 轮回转中心分为对心移动从动件和偏置移动从动件凸轮 机构。 (

2)摆动从动件凸轮机构

移动从动件

摆动从动件

二、常用的从动件运动规律(一)平面凸轮机构的基本尺寸及运动参数一对心直动尖顶从动件盘 形凸轮机构，凸轮上有一最小 向径，以最小向径r。为半径 所作的圆称凸轮基圆，r。称 基圆半径，凸轮以等角速度ω1 逆时针转动。凸轮机构运动过 程如下：

升—停—降—停

凸轮机构的运动过程

(二)常用的从动件运动规律凸轮机构中，凸轮的轮廓形状决定了从动件的运动规 律，反之，从动件的不同运动规律要求凸轮具有不同形状 的轮廓。因此，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 而变化的规律。常用的从动件运动规律有 等速运动规律、等加速-等减速运动规律、余弦加速度运 动规律、正弦加速度运动规律等。

1.等速运动规律：从动件在推程或回程过程中 的运动速度为常数的运动规律。从动件在推程始末两处，速度 有突变，瞬时加速度理论上为无 穷大，因而产生理论上无穷大的 惯性力，对机构造成强烈的冲击， 这种冲击称为“刚性冲击”。因 此，等速运动规律只能用于低速 轻载的场合。

2.等加速等减速运动规律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。 在推程的始末点和前、后 半程的交接处，产生“柔性 冲击”或“软冲”。因此这 种运动规律只适用于中速、 中载的场合。