1、第三章第三章 凸輪機構凸輪機構第三章第三章 凸輪機構凸輪機構主要內容：主要內容：1.1.凸輪機構的結構、特點、類型及應用；凸輪機構的結構、特點、類型及應用；2.2.從動件的常用運動規律及其選擇；從動件的常用運動規律及其選擇；3.3.用圖解法繪制凸輪輪廓曲線的方法；用圖解法繪制凸輪輪廓曲線的方法；4. 4. 凸輪機構的設計。凸輪機構的設計。 1. 1. 組成組成 凸輪機構的應用與分類凸輪機構的應用與分類 凸輪機構由凸輪機構由凸輪凸輪1 1、從動件從動件2 2、機架機架3 3三個基本構件及三個基本構件及鎖合裝鎖合裝置置組成。是一種高副機構。其組成。是一種高副機構。其中凸輪是一個具有曲線輪廓或中凸輪

2、是一個具有曲線輪廓或凹槽的構件，通常作連續等速凹槽的構件，通常作連續等速轉動，從動件則在凸輪輪廓的轉動，從動件則在凸輪輪廓的控制下按預定的運動規律作往控制下按預定的運動規律作往復移動或擺動。復移動或擺動。 凸輪機構的應用與分類凸輪機構的應用與分類 2. 2. 特點特點優點優點: :只要正確地設計和制造出凸輪的 輪廓曲線，就能把凸輪的回轉運動準確可靠地轉變為從動件所預期的復雜運動規律的運動，而且設計簡單;凸輪機構結構簡單、緊湊、運動可靠。缺點缺點: :凸輪與從動件之間為點或線接觸，故難以保持良好的潤滑，容易磨損。凸輪機構通常適用于傳力不大的機械中。尤其廣泛凸輪機構通常適用于傳力不大的機械中。尤其

3、廣泛應用于自動機械、儀表和自動控制系統中。應用于自動機械、儀表和自動控制系統中。 凸輪機構的應用與分類凸輪機構的應用與分類 3. 應用 平面連桿機構雖然應用廣泛，但它只能近似地實平面連桿機構雖然應用廣泛，但它只能近似地實現給定的運動規律，且設計比較復雜。當從動件須現給定的運動規律，且設計比較復雜。當從動件須精確地按預定運動規律尤其是復雜運動規律工作時，精確地按預定運動規律尤其是復雜運動規律工作時，則常采用凸輪機構。則常采用凸輪機構。 凸輪機構的應用與分類凸輪機構的應用與分類 4. 類型按從動件末端形狀分：按從動件末端形狀分： 平底從動件凸輪機構平底從動件凸輪機構 其從動件端部為一平底。若其從動

4、件端部為一平底。若不計摩擦，凸輪對從動件的作用力始終垂直于平底，不計摩擦，凸輪對從動件的作用力始終垂直于平底，傳力性能良好，且凸輪與平底接觸面間易形成潤滑傳力性能良好，且凸輪與平底接觸面間易形成潤滑油膜，摩擦磨損小、效率高，故可用于高速，缺點油膜，摩擦磨損小、效率高，故可用于高速，缺點是不能用于凸輪輪廓有內凹的情況。是不能用于凸輪輪廓有內凹的情況。 尖頂從動件凸輪機構尖頂從動件凸輪機構 其從動件的端部呈尖點，其從動件的端部呈尖點，特點是能與任何形狀的凸輪輪廓上各點相接觸，因特點是能與任何形狀的凸輪輪廓上各點相接觸，因而理論上可實現任意預期的運動規律。尖頂從動件而理論上可實現任意預期的運動規律。

5、尖頂從動件凸輪機構是研究其他型式從動件凸輪機構的基礎。凸輪機構是研究其他型式從動件凸輪機構的基礎。但由于從動件尖頂易磨損，故只能用于輕載低速的但由于從動件尖頂易磨損，故只能用于輕載低速的場合。場合。滾子從動件凸輪滾子從動件凸輪盤形凸輪盤形凸輪 其凸輪都是繞固定軸線轉動且有變化其凸輪都是繞固定軸線轉動且有變化向徑的盤形構件。盤形凸輪機構簡單，應用廣向徑的盤形構件。盤形凸輪機構簡單，應用廣泛，但限于凸輪徑向尺寸不能變化太大，故從泛，但限于凸輪徑向尺寸不能變化太大，故從動件的行程較短。動件的行程較短。按凸輪的形狀分：按凸輪的形狀分： 圓柱凸輪圓柱凸輪 其凸輪是圓柱面上開有凹槽的圓柱體，可看成是繞卷在

6、圓柱體上的移動凸輪，利用它可使從動件得到較大的行程。 移動凸輪移動凸輪 其凸輪是具有曲線輪廓、作往復直線移其凸輪是具有曲線輪廓、作往復直線移動的構件，它可看成是轉動軸線位于無窮遠處的動的構件，它可看成是轉動軸線位于無窮遠處的盤形凸輪。盤形凸輪。所謂的鎖合是指保持從動件與凸輪之間的高副接觸。力鎖合凸輪機構力鎖合凸輪機構 依靠重力、彈簧力或其他外力來保證鎖合，如內燃機配氣凸輪機構。形鎖合凸輪機構形鎖合凸輪機構 依靠凸輪和從動件幾何形狀來保證鎖合。 按鎖合方式分：按鎖合方式分：移動從動件凸輪機構移動從動件凸輪機構按從動件相對機架的運動方式分為：按從動件相對機架的運動方式分為：分為分為對心對心移動從動

7、件移動從動件擺動從動件凸輪機構擺動從動件凸輪機構按其從動件導路是否通過凸輪按其從動件導路是否通過凸輪偏置偏置移動從動件凸輪機構移動從動件凸輪機構40Cr 40-45HRC20Cr 56-62HRC從動件的常用運動規律從動件的常用運動規律1.1.凸輪輪廓曲線與從動件運動規律的關系凸輪輪廓曲線與從動件運動規律的關系 生產中對從動件運動的要求是多種多樣的。生產中對從動件運動的要求是多種多樣的。凸輪機構中，凸輪的輪廓形狀決定了從動件的運動規律，凸輪機構中，凸輪的輪廓形狀決定了從動件的運動規律，反之，從動件的不同運動規律要求凸輪具有不同形狀的輪反之，從動件的不同運動規律要求凸輪具有不同形狀的輪廓。因此，

8、設計凸輪機構時，應首先根據工作要求確定從廓。因此，設計凸輪機構時，應首先根據工作要求確定從動件的運動規律，再據此來設計凸輪的輪廓曲線。動件的運動規律，再據此來設計凸輪的輪廓曲線。 從動件的運動規律從動件的運動規律是指其位移是指其位移s s、速度、速度v v和加速度和加速度a a等隨凸等隨凸輪轉角輪轉角 而變化的規律。而變化的規律。 這種規律可用方程表示：這種規律可用方程表示： )(tss )(tvv )(taa 推程、遠休止、回程、近休推程、遠休止、回程、近休止止當凸輪連續轉動時，從動件將重復上述運動過程。當凸輪連續轉動時，從動件將重復上述運動過程。 亦可用線圖表示亦可用線圖表示=t從動件的常

9、用運動規律從動件的常用運動規律2.2.從動件的常用運動規律從動件的常用運動規律 等速運動規律：等速運動規律：是指從動件在推程或回程的運動速度為常是指從動件在推程或回程的運動速度為常數的運動規律。凸輪以等角速度轉動，從動件在推程中的行程數的運動規律。凸輪以等角速度轉動，從動件在推程中的行程為為h。從動件作等速運動規律的運動線圖如圖所示。其。從動件作等速運動規律的運動線圖如圖所示。其位移曲位移曲線為斜直線，速度曲線為平直線，加速度曲線為零線。線為斜直線，速度曲線為平直線，加速度曲線為零線。由圖可見，從動件在推程始末兩點、處，速度有突由圖可見，從動件在推程始末兩點、處，速度有突變，瞬時加速度理論上為

10、無窮大，因而產生理論上變，瞬時加速度理論上為無窮大，因而產生理論上亦為無窮大的慣性力。而實際上，由于構件材料的亦為無窮大的慣性力。而實際上，由于構件材料的彈性變形，加速度和慣性力不至于達到無窮大，但彈性變形，加速度和慣性力不至于達到無窮大，但仍會對機構造成仍會對機構造成強烈的沖擊強烈的沖擊，這種沖擊稱為，這種沖擊稱為“剛性剛性沖擊沖擊”或或“硬沖硬沖”。因此，單獨采用這種運動規律。因此，單獨采用這種運動規律時，只能用于凸輪時，只能用于凸輪轉速很低以及輕載轉速很低以及輕載的場合。的場合。 由圖可見，在推程的始末點和前、后半程的交接處，加速度有突變，因而慣性力也產生突變，但它們的大小及突變量均為有

11、限值，由此將對機構造成有限大小的沖擊，這種沖擊稱為“柔性沖柔性沖擊擊”或或“軟沖軟沖”。在高速情況下，柔性沖擊仍會引起相當嚴重的振動、噪聲和磨損，因此這種運動規律只適用于中速、中載中速、中載的場合。 等加速等減速運動規律等加速等減速運動規律: :是指從動件在一個行程中，前半行程作等加速運動，后半行程作等減速運動的運動規律。運動線圖如圖所示。其位移曲線為兩段光滑相連開口相反的拋位移曲線為兩段光滑相連開口相反的拋物線，速度曲線為斜直線，加速度曲線為平直線。物線，速度曲線為斜直線，加速度曲線為平直線。作圖方法如圖所示。由圖可見，在推程始末點處仍有加速度的有限值的突變，即存在“軟沖”，因此只適用于中、低速。但若從動件作無停歇的升降升型連續運動，則加速度曲線為光滑連續的余弦曲線，消除