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沈阳航空工业学院 第3章 凸轮机构 §3-1 凸轮机构的应用和类型 §3-2 从动件的常用运动规律 §3-3 凸轮机构的压力角 §3-4 图解法设计凸轮轮廓 §3-1 凸轮机构的应用和类型 一．凸轮机构的概述 1 组成：凸轮——具有曲线轮廓或凹槽的构件。 从动件——被凸轮直接推动的构件。 机架——相对于支撑物体固定不动的构件。 从动件（推杆） 机架 凸轮） §3-1 凸轮机构的应用和类型 二、凸轮机构的应用 内燃机配气凸轮机构 自动机床进刀机构 自动机床凸轮机构 2 作用：将连续回转 从动件直线移动或摆动。 特点：适当的设计凸轮廓线可实现各种运动规律，结构简单，紧凑；但易磨损，传力不大。 1 实例 §3-1 凸轮机构的应用和类型 三、凸轮机构的分类 1. 按凸轮的形状分 盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮 §3-1 凸轮机构的应用和类型 2. 按推杆形状分 2)按推杆形状分：尖顶、 滚子、 平底从动件。 尖顶从动件 滚子从动件 平底从动件 3. 按推杆运动分 直动（对心、偏心）、摆动 §3-2 从动件的常用运动规律 φ’ Φ’ o t φ1 s 一、名词术语： 基圆、 推程运动角、 基圆半径 推程、 远休止角、 回程运动角 回程、 近休止角、 行程。 r0 h ω1 A φs φs φ’s φ’s D B C B’ φ φ §3-2 从动件的常用运动规律 二、从动件常用的运动规律 1、等速运动规律 φ h s a o v φ φ φ o o -∞ v0 +∞ 推程 回程 §3-2 从动件的常用运动规律 二、简诣运动规律 2 1 6 5 4 3 O s t 1 6 5 4 3 2 2 1 4 5 3 6 O v t O a t m e 推程： 回程： 柔性冲击 h §3-2 从动件的常用运动规律 三、正弦加速度运动规律 推程： 无冲击 s a v h §3-2 从动件的常用运动规律 回程： 三、改进型运动规律 将几种运动规律组合，以改善运动特性。 §3-2 从动件的常用运动规律 v2 s 2 a 2 δ1 δ1 δ1 h o o o δt 正弦改进等速 +∞ -∞ v 2 s 2 a 2 δ1 δ1 δ1 h o o o δt §3-3 凸轮机构的压力角 O B ω1 设计凸轮机构时，除了要求从动件能实现预期的运动规律外，还希望凸轮机构结构紧凑，受力情况良好。而这与压力角有很大关系。 定义：正压力与推杆上力作用点B速度方向间的夹角α → F”↑ 若α大到一定程度时，会有： →机构发生自锁。 α n n 一、压力角与作用力的关系 F F’ F” F’ 一定时，α↑ Ff F’ Ff 为了保证凸轮机构正常工作，要求： αmin [α] vB →导路 Ff↑， §3-3 凸轮机构的压力角 许用压力角[α]的一般取值为 推程时： 直动推杆[α]＝30° 摆动推杆[α]＝35 °～ 45° 回程时： [α]＝70 °～ 80° §3-3 凸轮机构的压力角 O B ω1 二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系 P点为速度瞬心， 于是有： n n P e α = lOC + lCP = lCP + e lCP = C (s+s0 )tgα s0 s D v v r0 s0= r20-e2 §3-3 凸轮机构的压力角 同理，当导路位于中心左侧时，有： 用一通用的公式表示 O B ω1 e P §3-3 凸轮机构的压力角 “+” 用于导路和瞬心位于中心两侧； “-” 用于导路和瞬心位于中心同侧； §3-3 凸轮机构的压力角 增大基圆半径，可使凸轮机构的压力角减小； 增大基圆半径会使凸轮机构的整体尺寸增大 在压力角不超过许用值的原则下，应尽可能采用较小的基圆半径。 §3-4 图解法设计凸轮轮廓 1.凸轮廓线设计方法的基本原理 2.用作图法设计凸轮廓线 1)对心直动尖顶从动件盘形凸轮 3)滚子直动从动件盘形凸轮 4)对心直动平底从动件盘形凸轮 2)偏置直动尖顶从动件盘形凸轮 5)摆动尖顶从动件盘形凸轮机构 §3-4 图解法设计凸轮轮廓 （凸轮的廓线与推杆的相对运动关系） （凸轮廓线设计方法的基本原理） 一、凸轮廓线设计方法的基本原理 反转原理： 依据此原理可以用几何作图的方法 设计凸轮的轮廓曲线，例如： 给整个凸轮机构施以-ω1时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。 尖顶凸轮绘制动画 滚子凸轮绘制动画 O -ω1 3’ 1’ 2’ 3 3 1 1 2 2 ω1 §3-4 图解法设计凸轮轮廓 60°