内 容
?应用与分类
?推杆的运动规律
?凸轮廓线曲线的设计
?凸轮机构基本尺寸的确
定
凸轮机构及其设计
重 点
?几种常用运动规律的特点和应用
?压力角与机构尺寸、机构效率的关系
?盘形凸轮廓线曲线的设计
一、应用
配气机构绕线机构
§ 1 应用与分类
靠模机构 进刀机构
二、分类
1,按凸轮的形状分：
2,按从动杆运动形式分,
3,按从动杆形状分：
盘形、移动、圆柱
移动（直动）、摆动
尖顶、滚子、平底
基圆
r0 d01
d0'
d02
S
H
d0
推程、推程角、
上停程角（远休）
下停程角 (近休 )
回程、回程角
转角、位移、升程
§ 2 推杆的运动规律
d0
偏置、偏距 e,偏距圆
偏置凸轮的转角、从动杆的相对位置
理论廓线、工作廓线
基圆半径指的是理论廓
线上的最小向径,
工
理
d01
d0
d0'
e
w
d
d
w1
一、等速运动规律
(直线位移运动规律,一次多项式运动规律 )
S
d
d0
H
V
d
d0
a
d
Hw
d0
∞
∞
d0
特点,设计简单、匀速进给,amax 最小。
始点、末点有刚性冲击。
适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及要求匀速
的情况。
二、等加速等减速运动规律
(抛物线位移运动规律、二次多项式运动规律 )
S
d
d0
H
V
d
d0
a
d
2Hw
d0
d0
4Hw2
d0
d0
H 特点, a
max 最小 → 惯性力小。
起、中、末点有软性冲击,
适于中低速、中轻载,
S
d
a
d
三、余弦加速度运动规律
(简谐运动位移运动规律 )
d0
H
0 1 2 3 4 5 6 7 812
3
4
5
6 7
8
S
d
V
d0 1 2 3 4 5 6 7 8
d0
pHw
2d0
0
1
2 3
4 5
6
7
8
p2Hw2
2d02
01
2
3
4
5
6
特点,
加速度变化连续平缓,
始、末点有软性冲击,
适于中低速、中轻载,
0 1 2 3 4 5 6 7 8
d0
7 8
a
d
d0pHw2
d02
0
1
2
4
67
8 0 1 2 3 4 5 6 7 8
3
四、正弦加速度 运动规律
V
d
2Hw
d0
0
1
2
3
4
6
8
d0
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
5
7
H
p
特点：
加速度变化连续,
amax 最大,
对加工误差敏感,
适于高中速、轻载,
(摆线投影位移运动
规律 )
d0
1 2 3 4 5 6 7 8 d
H
1
23
4
5 6
S
7 0
0
a
d
五、几种常用运动规律的比较
H 等速
余弦
d0
等加
正弦
等速的 amax 最小,省力,
正弦的 amax 最大,
a
等速的 Vmax 最小,安全,
d0
等加的 amax 最小，惯性小,
等速的 a→∞.
正弦的 a连续,
(动量 mVmax 最小,
S
d
V
d
即冲力 F = mV/t 最小,)
6,多项式运动规律
S = C0 + C1d + C2d2 + C3d3 + ¨¨ + Cndn,
六、常用运动规律的选择
1,没有任何要求、轻载、
2,低速、轻载，要求等速、
a
d
a
d
小行程、手动,
可用圆弧或偏心圆,
等位移,
3,中低速、中轻载,
可用等加减速或余弦加速度运动规律,
可用等速运动规律,
4,较高速、轻载,可用正弦加速度运动规律,
5,组合型,
一、对心尖顶移动从动杆
例, 已知 R0,H,w 的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角,
凸轮转角 从动杆运动规律
0～ 180? 等速上升 H
180?～ 210? 上停程
210?～ 300? 等速下降 H
300?～ 360? 下停程
解, 1,以 mS = ¨¨ 作位移曲线,
S
d0
360018002100 3000
H
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2,以同样的 mS 作凸轮廓线
w
0
1
2
3
4
567
8
9
10
§ 3 凸轮廓线曲线的设计
二,对心滚子移动从动杆
已知, R0,H, RT, w 的方向、
从动杆运动规律和凸轮相应转角,
n
n
理论廓线
工作廓线
三、偏置尖顶移动从动杆
例, 已知, R0,H,e, w 的方向、
凸轮转角 从动杆运动规律
0～ 180? 等速上升 H
180?～ 210? 上停程
210?～ 300? 等速下降 H
300?～ 360? 下停程
解, 1,以 mS = ¨¨ 作位移曲线,
2,以同样的 mS 作凸轮廓线
w 0
1
2
3
4
56
7
8
9
10
四、偏置滚子移动从动杆
从动杆运动规律和凸轮相应转角,
S
d
0
360018002100 3000
H
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
从动杆运动规律和凸轮相应转角,
例, 已知, R0,L2,L3, w1的方向、
五、尖顶摆动从动杆
凸轮转角 f 从动杆运动规律
0～ 1800 等速上升 ym
w1 L
2 ym
R0 L3
1
1800 ～ 2100 上停程
2100 ～ 3000 等速下降 ym
3000 ～ 3600 下停程
解, 1,以 my = ¨¨ 作位移曲线,
2,以 mL = ¨¨ 作凸轮廓线
0
1
2
3
4
5
w1
y1
y2
y3
L2
2
3
y
d
0
360018002100 3000
ym
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
六、滚子摆动从动杆
七、摆动从动杆盘形凸轮的压力角和从动杆的相对位置
n
n
Va
w1
d
一、压力角 a 与驱动力 P
a
a ↑→ P↑
当 a 大于一定值,将自锁,
一般,推程 [a ] = 30?(移动 )
35?— 45? (摆动 )
回程 [a' ] = 70?— 80?
二、压力角 a 与效率 h
a ↑→ h↓
a' 过大将
造成 滑脱
Q
Q
§ 4 凸轮机构基本尺寸的确定
1,凸轮副的瞬心 (同速点 )
运动平面平行的三个构件的
三个速度瞬心（同速点），必在
同一条直线上。
② 高副接触,速度瞬心在接触点
公法线上,
③ 据此,接触点公法线与连心线的
交点 P
VP1 = VP2
A B
1 2
3P13 P23P
12
三、压力角 a 与基圆半径 r0
即为凸轮付 1,2 的瞬心,
① 三心定理
O
1
2
3
P
C
VC1 VC2
O
2,压力角 a 与基圆半径 r0
tga = —— CPBC = OP - OC
BC
其中：① 据三心定理 VP1 = VP2
② OC = e
③ BC =
即, OP·w = V 得, OP = V/w
S + S0 = S + r02 - e2
从而 tga = V/w - eS +
r02 - e2
C
B
P
a
1
2
3
S0
显然,R0↑→ a ↓
3,偏置方向与压力角
凸轮逆时针转动,从动杆应右偏置 ;
凸轮顺时针转动,从动杆应左偏置,
S
w
w
V
er0
四、凸轮基圆半径的确定
1.诺模图
2.经验法确定 Rb
r0 r
孔
rT
r毂
3～ 5
1) 结构要求
r0 = r毂 + rT + (3～ 5)mm
其中,轮毂半径
2) 验算 amax H等速
余弦
dL
等加
正弦等速运动规律,amax 在起点处 ;
其余运动规律,amax 在中点附近,
S
d
r毂 = 1.75 r孔 + (5～ 7) mm
rT 过大,外凸时可能 造
成凸轮工作廓线变尖或失真 ;
rT 过小,滚子销及滚子的强度会不够,
一般,rT < 0.4r0,且 rT < 0.8 rmin,
并使外凸时的 r工 > 3～ 5mm,
3.
五、滚子半径 rT
1,外凸
r工 =r - rT
2,内凹
r工 =r + rT
r r工rT
失真
rr工
rT
变尖
4,曲率中心的求取