第九章凸輪機構及其設計CamMechanismandItsDesign§9-1凸輪機構的應用與特點1．應用內燃機配氣凸輪機構Application頂置凸輪軸底置凸輪軸自動機床進刀機構

適當的設計凸輪廓線可實現各種運動規律，結構簡單，緊湊；但易磨損，傳力不大。2．特點characteristic§9-2凸輪機構的基本形式及其分類一．基本形式盤狀尖頂對心直動Basicformdisktipin-linetranslationknife-edge二．演化形式1、凸輪演化盤狀移動圓柱半徑↑卷繞Evolutionformdisktranslatingcylindrical2、從動件演化尖頂滾子平底球狀followerrollerFlat-facedtipSpherical-faced3、從動件運動形式直動擺動rockingtranslationThefollower’smotiontypeOscillating4、相對位置演化對心偏心eccentricin-linecentricoffset三．凸輪機構的分類（1）按凸輪形狀分1）盤形凸輪（移動凸輪）2）圓柱凸輪（2）按推桿形狀及運動形式分1）尖頂推桿、滾子推桿和平底推桿2）對心直動推桿、偏置直動推桿和擺動推桿（3）按保持高副接觸方法分1）力封閉的凸輪機構2）幾何封閉的凸輪機構classification自動機床凸輪機構

BythemannerofkeepingthecamandthefollowerincontactBythecamshapeBythefollowershapeandmotiontypeForce-closedGeometricallyclosedGrooved燕山大學董世民§9-3凸輪機構工作過程基圓

基圓半徑r0推程

推程運動角δ0遠休

遠休止角δ01回程

回程運動角δ0′近休

近休止角δ02行程h名詞術語及符號Basecircle§9-4推桿的運動規律一、推桿運動規律概述：s＝s(t)＝s(δ)v＝v(t)＝v(δ)a＝a(t)＝a(δ)運動規律凸輪輪廓一一對應按運動規律凸輪輪廓設計PushrodCamprofileCamoutlineLawofmotion凸輪動畫三種不同廓線凸輪三種運動規律Thefollower’smotiontypeDisplacementvelocityacceleration二．推桿常用的運動規律始末兩瞬時：1、等速運動規律Rigidimpulse剛性沖擊推程Uniformvelocity在始、中、末三瞬時有:2、等加速等減速運動規律Flexibleimpact柔性沖擊推程ConstantAccelerationMotion在始、末兩瞬時有柔性沖擊。3、余弦加速度運動規律推程thecosine

Acceleration

Motion4、正弦加速度運動規律既無剛性沖擊，又無柔性沖擊。推程thesine

Acceleration

Motion既無剛性沖擊，又無柔性沖擊。5五次多項式運動規律s=C0+C1δ+C2δ2+…+C5δ5邊界條件確定系數Combinedmotion三．推桿的運動規律的選擇1、對運動規律未要求。

圓弧、直線或其他簡單曲線例主令開關中的凸輪機構2、對運動規律有嚴格要求。3、高速凸輪夾緊機構刀架進刀考慮速度最大值vmax、加速度最大值amax等如下表。Selectionoffollowermotion最大速度vmax(hω/δ0)×最大加速度amax(hω2/δ02)×加速度性質運動規律等速運動等加速運動余弦加速度正弦加速度5次多項式1.002.001.572.001.88適用場合連續連續4.004.936.285.77∞突變突變中速輕載低速輕載中低速重載中高速輕載高速中載表9-1突變§9-5凸輪輪廓曲線的設計運動規律凸輪輪廓一一對應按運動規律凸輪輪廓設計已知條件：推桿運動規律S=S(δ),基圓半徑r0.偏距e。設計：凸輪輪廓1．凸輪廓線設計基本原理反轉法原理InversionprincipleBasicprincipleofdesigningcamprofile偏置直動盤形尖點接觸凸輪廓線設計Diskcamwithoffsettranslatingknife-edgefollower滾子接觸理論廓線－尖點接觸工作廓線－包絡線Theoreticalprofileactualprofile偏置直動滾子推桿盤形凸輪廓線的設計等距線基圓定義：理論輪廓最小向徑Diskcamwithoffset

translatingrollerfollower平底接觸translatingflat-facedfollower2．用解析法設計凸輪的輪廓曲線

設計：精確地計算出凸輪廓線上各點的坐標值。偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構教材式（9-14）少負號形封閉凸輪已知條件：推桿運動規律S=S(δ),基圓半徑r0.偏距e。§9-6凸輪機構基本尺寸的確定1．凸輪機構作用力與壓力角壓力角α

：推桿受正壓力方向與推桿上該點速度方向夾銳角α↑F/↓F//↑

自鎖性↑推程時：直動推桿[α]＝30°擺動推桿[α]＝35°～45°回程時：[α]＝70°～80°Decisionofcammechanism’sdimensionForceandPressureangle壓力角的確定舉例2．凸輪基圓半徑的確定壓力角α↓基圓半徑r0↑機構傳力特性↑機構尺寸↑（1）凸輪機構的壓力角與基圓半徑的關系原則：受力允許的情況下，盡量取較大壓力角，凸輪尺寸小（2）凸輪基圓半徑的確定動力條件：α≤[α]r0≥{[(ds/dδ－

e)/tan[α]－

s]2+e2}1/2r0≥（1.6－2）r考慮強度：r－凸輪軸徑3．滾子半徑的選擇（1）輪廓曲線與滾子半徑的關系ρa＝ρ－rr若ρ＝rr時，則ρa＝0，變尖若ρ<rr時，則ρa<0，廓線交叉

凸輪理論廓線動畫Real-losssharpen若ρ＝rr時，則ρa＞

0，正常運動規律出現失真（2）滾子半徑的選擇rr