1、4-1 4-1 的應用和分類的應用和分類4-2 4-2 從動件常用的運動規律從動件常用的運動規律4-3 4-3 盤形凸輪輪廓曲線的設計盤形凸輪輪廓曲線的設計4-4 4-4 凸輪機構設計中應注意的問題凸輪機構設計中應注意的問題4-5 4-5 間歇運動機構間歇運動機構凸輪機構的應用和分類凸輪機構的應用和分類機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構 一、凸輪機構的應用一、凸輪機構的應用 內燃機內燃機 凸輪配氣機構凸輪配氣機構 靠模車削機構靠模車削機構 凸輪機構組成：凸輪機構組成：凸輪、從動件、機架。凸輪、從動件、機架。凸輪機構的優點凸輪機構的優點: 1 1）只需設計適當的凸輪輪廓）只需設計適當的凸輪輪廓

2、 2 2）結構簡單、緊湊，設計方便）結構簡單、緊湊，設計方便 凸輪機構的缺點凸輪機構的缺點: 高副機構，易磨損高副機構，易磨損 圓柱凸輪圓柱凸輪： a.a.在圓柱面上開有曲線凹槽在圓柱面上開有曲線凹槽 b.b.圓柱體端面上做出圓柱體端面上做出曲線輪廓曲線輪廓1.按凸輪形狀分類：按凸輪形狀分類： 移動凸輪移動凸輪：回轉中心無窮遠：回轉中心無窮遠盤狀凸輪盤狀凸輪：（：（簡單，簡單，廣泛，行程較小）廣泛，行程較小）二、分類：二、分類：機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構(4)(4)其他凸輪：（其他凸輪：（凹槽凸輪凹槽凸輪，等寬凸輪等寬凸輪，等徑凸輪等徑凸輪）滾子從動件滾子從動件： （移動移動，擺動擺

3、動） 滾動摩擦，磨損小，傳力大，復雜。有噪音。滾動摩擦，磨損小，傳力大，復雜。有噪音。平底從動件平底從動件：（：（移動移動，擺動擺動） 潤滑好，磨損小，受力平穩，效率高。潤滑好，磨損小，受力平穩，效率高。2.按從動件類型分按從動件類型分尖頂從動件尖頂從動件：（：（移動移動，擺動擺動） 簡單、能實現復雜運動。易磨損，受力小低速簡單、能實現復雜運動。易磨損，受力小低速機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構33ots2凸輪機構設計的基本任務凸輪機構設計的基本任務: : 1) 1)根據工作要求選定凸輪機構的形式根據工作要求選定凸輪機構的形式; ;名詞術語：名詞術語：基圓、基圓、推程運動角、推程運動角、基

4、圓半徑、基圓半徑、推程、推程、遠休止角、遠休止角、回程運動角、回程運動角、回程、回程、近休止角、近休止角、行程。行程。一個循環rminh 1A而根據工作要求選定推桿運動規律，是設計而根據工作要求選定推桿運動規律，是設計凸輪輪廓曲線的前提。凸輪輪廓曲線的前提。2)2)推桿運動規律推桿運動規律; ;3)3)合理確定結構尺寸合理確定結構尺寸; ;4)4)設計輪廓曲線。設計輪廓曲線。2244DBCB11從動件常用的運動規律從動件常用的運動規律機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構33ots2rminh 1A2244DBCB11運動規律：運動規律：推桿在推程或回程時，其位移推桿在推程或回程時，其位移s2、

5、速度、速度v2、 和加速度和加速度a2 隨時間隨時間t 的變化規律。的變化規律。s2=s2(t)v2=v2(t)a2=a2(t)機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構 s2 =h/1 v2 =h1 /1s2,t,t1 1v2,t,ta2,t,th+a2 0d/dt=1凸輪角速度凸輪角速度機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構剛性沖擊：剛性沖擊：由于加速度發生無窮大突由于加速度發生無窮大突度而引起的沖擊稱為剛性度而引起的沖擊稱為剛性沖擊。沖擊。位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半。加速段推程運動方程為：加速段推程運動方程為：s2 2h(/1)2v2 4h1 /21

6、a2 4h(1 /1)2機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構減速段推程運動方程為：減速段推程運動方程為：s2 h-2h(t 1)2/2tv2 -4h1(t-1)/2ta2 -4h21 /2ta2h/21 1h/21s22 35462h2h1 1/1 1柔性沖擊柔性沖擊4h(4h(1 1/1 1) )2 23v2cos12hssin2hvcos2222ha s a123 456 v123456h柔性沖擊：柔性沖擊：在起始和終止處理論上在起始和終止處理論上a為為有限值，產生柔性沖擊。有限值，產生柔性沖擊。機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構盤形凸輪輪廓曲線設計盤

7、形凸輪輪廓曲線設計凸輪廓線設計方法的基本原理凸輪廓線設計方法的基本原理反轉原理：反轉原理：依據此原理可以用幾何作圖的方法依據此原理可以用幾何作圖的方法設計凸輪的輪廓曲線，例如：設計凸輪的輪廓曲線，例如： 給整個凸輪機構施以給整個凸輪機構施以- -1時，不影響各構件之間時，不影響各構件之間的相對運動，此時，凸輪將靜止，而從動件尖頂復合的相對運動，此時，凸輪將靜止，而從動件尖頂復合運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線。尖頂凸輪繪制動畫尖頂凸輪繪制動畫滾子凸輪繪制動畫滾子凸輪繪制動畫O O -13311223 33 31 11 12 22 21已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑rm

8、in，角速度角速度1和從動件和從動件的運動規律，設計凸輪輪廓曲線。的運動規律，設計凸輪輪廓曲線。設計步驟小結：設計步驟小結：選比例尺選比例尺l作基圓作基圓r rminmin。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。確定反轉后，從動件尖頂在各等份點的位置。確定反轉后，從動件尖頂在各等份點的位置。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。一、一、對心對心直動尖頂直動尖頂從動件從動件盤形凸輪盤形凸輪60rmin120-111135782345 8910111213149090A1876543214131211109 6012090901 3 5 7

9、8911 13 15s2 191113121410 67機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構r0 =40mm,1=1500,2 =300,3 =1200,4 =600，123d d4 4機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構s2 1911 13 151 3 5 7 8rminA120-11設計步驟小結：設計步驟小結：選比例尺選比例尺l作基圓作基圓r rminmin。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。確定反轉后，從動件尖頂在各等份點的位置。確定反轉后，從動件尖頂在各等份點的位置。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。將各尖頂點連接成一條光滑曲線/p>

10、2142345 67 8910111213146090901876543214131211109理論輪廓理論輪廓實際輪廓實際輪廓作各位置滾子圓的內作各位置滾子圓的內( (外外) )包絡線。包絡線。二、滾子直動從動件盤形凸輪二、滾子直動從動件盤形凸輪已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度角速度1和從動件和從動件的運動規律，設計該凸輪輪廓曲線。的運動規律，設計該凸輪輪廓曲線。 6012090901機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構s2 1911 13 151 3 5 7 8已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度角速度1和從動件和從動件運動規律，設計該凸輪輪廓曲線。運動

11、規律，設計該凸輪輪廓曲線。設計步驟：設計步驟：選比例尺選比例尺l作基圓作基圓r rminmin。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。確定反轉后，從動件平底直線在各等份點的位置。確定反轉后，從動件平底直線在各等份點的位置。作平底直線族的內包絡線。作平底直線族的內包絡線。三、對心直動平底三、對心直動平底從動件從動件盤形凸輪盤形凸輪13578911131214 601209090rmin8765432191011121314-11A123456781514131211109機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構120B11 1rmin 601209090s2 1已知

12、凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度角速度1，擺桿長度擺桿長度l以以及擺桿回轉中心與凸輪及擺桿回轉中心與凸輪回轉中心的距離回轉中心的距離d，擺擺桿桿角位移方程，角位移方程，設計該凸設計該凸輪輪輪廓曲線輪廓曲線。四、擺動四、擺動從動件從動件盤形凸輪機構盤形凸輪機構12345 6 7 85678B1B2B3B4B5B6B7B860 90 1-1dABl1 2 3 4B22 2B33 3B44 4B55 5B66 6B77 7A1A2A3A4A5A6A7A8機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構受力分析受力分析（不計凸輪與從動件的摩擦）：不計凸輪與從動件的摩擦）： ，F Fy y , F

13、, Fx x 運轉輕快運轉輕快 ，F Fy y , F , Fx x 運轉沉重運轉沉重一、壓力角與凸輪的基圓半徑一、壓力角與凸輪的基圓半徑壓力角壓力角：從動件上受力方向與運動方向所夾的銳角。：從動件上受力方向與運動方向所夾的銳角。R R0 0S S r rt tt tn nn nF Fn nF Fx xF Fy y機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構凸輪機構設計中應注意的問題凸輪機構設計中應注意的問題許用壓力角許用壓力角：推推程程擺動從動件擺動從動件45移動從動件移動從動件30max 80回程回程:max的位置：的位置：凸輪廓線較陡的地方。凸輪廓線較陡的地方。等加、等減、簡諧運動規律：等加、等

14、減、簡諧運動規律：0/2 處。處。等速運動規律：推程起始位置。等速運動規律：推程起始位置。機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構壓力角與凸輪尺寸的關系：壓力角與凸輪尺寸的關系： ，r ro o ，結構尺寸大，結構尺寸大va a= =ve etan=(r(ro o+s+s2 2) )tanve e=r=r=(r(ro o+s+s2 2) )srtanb（欲使凸輪結構緊湊，欲使凸輪結構緊湊， 就得大，傳力性能不好。就得大，傳力性能不好。 如果如果maxmax ，應重新設計凸輪廓線，常用增，應重新設計凸輪廓線，常用增大大r ro o 使推程的使推程的maxmax減小。減小。r ro oS S r rt

15、 tt tn nn nave ev vr rv v機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構 ro與與有關，有關， 設計時通常是在滿足設計時通常是在滿足max的條件下，的條件下，來考慮來考慮ro的取值。的取值。1.ro的一般選取方法：的一般選取方法： 先定一個先定一個r ro o的初值，后檢查的初值，后檢查與與minmin的關系，再的關系，再調整調整r ro o。2.2.根據凸輪的結構確定（經驗公式）：根據凸輪的結構確定（經驗公式）：rs軸半徑軸半徑, rk滾子半徑滾子半徑凸輪與軸裝配式的盤形凸輪：凸輪與軸裝配式的盤形凸輪：r ro o1.6r1.6rs s+r+rk k+(2+(25)5)mm 凸

16、輪與軸一體的盤形凸輪：凸輪與軸一體的盤形凸輪：r ro orrs s+r+rk k+(2+(25)5)mm基圓半徑的確定基圓半徑的確定機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構a工作輪廓的曲率半徑，工作輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑， rk滾子半徑滾子半徑rkark rT 輪廓失真輪廓失真ark rk ark0輪廓正常輪廓正常輪廓變尖輪廓變尖內凹內凹arkrkrk rk ark 輪廓正常輪廓正常外凸外凸rka機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構機械設計基礎 凸輪機構及間歇運動機構間歇運動機構間歇運動機構 在機器工作時，當主動件作連續運動時，常需要從動件產生周期性的運動和停歇，實現這種運動的機構，稱為間歇運動機構。最常見的間歇運動機構有棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構和