机械零部件设计 第2版 课件 学习情境二 任务2.4设计凸轮机构.pptx

《机械零部件设计》

情境二

设计

内燃机中的常用机构;1、了解内燃机的组成及工作原理，学会进行内燃机结构分析。

2、掌握平面机构运动简图绘制与自由度计算。

3、掌握平面连杆机构的设计。

4、掌握凸轮机构设计。

5、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，勇于创新、敬业

乐业的工作作风和良好的职业道德以及团队协作精神。;任务二;任务四;1、掌握凸轮机构的组成、分类、特点及应用；

2、掌握从动件的常用运动规律；

3、掌握用反转法原理设计凸轮轮廓曲线的一般方法；

4、明确凸轮机构设计中应注意的问题。;1、凸轮机构的组成、分类；

2、从动件的常用运动规律；

3、尖顶对心和对心滚子移动从动件盘形凸轮设计；

4、凸轮机构设计中的几个问题；

5、凸轮的材料选择。;1、凸轮机构的组成：

凸轮机构是自动控制系统与自动机械

的重要机构。凸轮机构由凸轮1、从动件2、

机架3三个基本构件及锁合装置组成，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，通常凸轮为主动件作连续等

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、凸轮机构的应用：

平面连杆机构虽然应用广泛，但它只能

近似地实现给定的运动规律，且设计比较复杂。

当从动件须精确地按预定运动规律尤其是复杂

运动规律工作时，则常采用凸轮机构。

内燃机配气阀门控制凸轮，凸轮连续转动

时，从动件（气门）作断续往复运动，从而控

制气门的开闭。;3、凸轮机构的特点：

优点:只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单;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。

凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。;1.按凸轮形状分

（1）盘形凸轮。其凸轮都是绕固定轴线转动且有变化向径的盘形构件。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??行

程较短。工作时，从动件随凸轮半径的

变化而在垂直于凸轮轴线的平面内运动；

或随凸轮作往复摆动或移动。;1.按凸轮形状分

（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。

由盘形凸轮演变而来，它可看成是转

动轴线位于无穷远处的盘形凸轮。如

右图所示，凸轮作往复移动，从而使

从动件上下运动。;1.按凸轮形状分

（3）圆柱凸轮。由移动凸轮演变而来，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

使从动件得到较大行程。

凸轮作空间回转运动。;2.按从动件末端形状分：

（1）尖顶从动件凸轮机构其从动

件的端部呈尖点，特点是能与任何形

状的凸轮轮廓上各点相接触，因而理

论上可实现任意预期的运动规律。只

能用于轻载低速的场合。;2.按从动件末端形状分：

（2）滚子从动件凸轮机构其从

动件的端部装有滚子，由于从动件与

凸轮之间可形成滚动摩擦，所以磨损

显著减少，能承受较大载荷，应用较

广。不宜用于高速。;2.按从动件末端形状分：

（3）平底从动件凸轮机构其从

动件端部为一平底。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

锁合指保持从动件与凸轮之间的高副接触。

（1）力锁合。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。又称几何锁合。依靠凸轮和从动件几何形状来保证锁合。

;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

（2）摆动从动件凸轮机构;1.凸轮轮廓曲线与从动件运动规律的关系

生产中对从动件运动的要求是多种多样的。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δ而变化的规律。这种规律可用方程表示，亦可用线图表示。

;图a所示为一对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构。图中，以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮轮廓的最小向径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0称为基圆半径。

推程AB段：当凸轮以等角速度ω顺时针转过角