單元二凸輪機構【學習目標】1、掌握凸輪從動件常用運動規律的特點及其選擇原則、凸輪的特點及使用條件；2、實習汽車上凸輪的應用。一、凸輪傳動機構的組成、應用和分類（一）凸輪機構的應用實例汽車快怠速機構(底盤)自動車床中的凸輪組汽油機的組成及其配氣機構（二）凸輪傳動機構的組成、特點1、凸輪機構的組成（1）凸輪：是一個具有曲線輪廓或凹槽且作為高副元素的構件。123（2）凸輪機構的組成：由凸輪、從動件和機架三部分組成。平面凸輪機構空間凸輪機構2、凸輪傳動機構的應用特點1.優點結構簡單緊湊、工作可靠、設計適當的凸輪輪廓曲線，就可以使從動件實現任意給定的運動規律。2.缺點凸輪與從動件之間為點或線接觸，單位面積上承載壓力較高，不易潤滑，容易磨損。只適用于傳力不大的場合。另外輪廓的加工比較困難。凸輪實物（三）凸輪傳動機構的類型1.、按凸輪的形分類盤形凸輪移動凸輪

圓柱凸（1）盤形凸輪：是一個繞固定軸線轉動并具有變化半徑的盤形構件

（2）移動凸輪：可看成是盤形凸輪的回轉中心趨于無窮遠，相對于機架做直線往復運動（3）圓柱凸輪：是一個在圓柱面上開有曲線凹槽或在圓柱端面上作出曲線輪廓的構件，是空間凸輪機構。它可看成是將移動凸輪卷成圓柱體演化而成的按從動件形式分類尖底式凸輪滾子式凸輪平底式凸輪尖端能與任意復雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動件實現任意的運動規律。但尖端處極易磨損，只適用于低速場合。凸輪與從動件之間為滾動摩擦，因此摩擦磨損較小，可用于傳遞較大的動力。從動件與凸輪之間易形成油膜，潤滑狀況好，受力平穩，傳動效率高，常用于高速場合。但與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。尖頂式移動擺動滾子式移動擺動平底式移動擺動2、按從動件端部形狀和運動形式分（四）凸輪機構的分類及特點1、凸輪機構的應用凸輪：是一個具有曲線輪廓或凹槽且作為高副元素的構件2、凸輪機構的組成、特點凸輪機構的組成：由凸輪、從動件和機架三部分組成。凸輪機構的特點：1.優點：結構簡單緊湊、工作可靠、設計適當的凸輪輪廓曲線，就可以使從動件實現任意給定的運動規律。2.缺點：凸輪與從動件之間為點或線接觸，單位面積上承載壓力較高，不易潤滑，容易磨損。只適用于傳力不大的場合。3、凸輪機構的分類按凸輪的形狀分類：

（1)盤形凸輪：是一個繞固定軸線轉動并具有變化半徑的盤形構件

（2）移動凸輪：可看成是盤形凸輪的回轉中心趨于無窮遠，相對于機架做直線往復運動（3）圓柱凸輪：是一個在圓柱面上開有曲線凹槽或在圓柱端面上作出曲線輪廓的構件，是空間凸輪機構。按從動件端部形狀和運動形式分：

（1）尖頂式：尖端能以任意復雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動件實現任意的運動規律。但尖端處極易磨損，只適用于低速場合。（2）滾子式：凸輪與從動件之間為滾動摩擦，因此摩擦磨損較小，可用于傳遞較大的動力。（3）平底式：從動件與凸輪之間易形成油膜，潤滑狀況好，受力平穩，傳動效率高，常用于高速場合。但與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。【思考與練習】1、什么是凸輪？什么是凸輪機構？凸輪機構有哪幾個基本構件組成？2、凸輪機構中，從動件常用的形式有哪幾種？各有什么應用特點？3、凸輪機構有哪些應用特點？4、觀察日常生活中還有哪些凸輪機構的應用？5、預習“凸輪機構的工作過程及從動件運動規律”二、凸輪機構的工作原理（一）凸輪機構的工作過程凸輪機構中最常用的運動形式為凸輪作等速回轉運動，從動件作往復運動，下圖所示為最基本的對心外輪廓盤形凸輪機構，仔細觀察其運動情況。（一）工作過程：凸輪作等速逆時針回轉，從動件作上升→停止→下降→停止。凸輪繼續回轉，從動件重復上述運動。（二）有關參數1、基圓：以凸輪輪廓最小半徑rb所作的圓2、推程(升程）：從動件自最低位置升到最高位置的過程稱為推程，又稱升程。3、推程運動角δ0：推動從動件實現推程時的凸輪轉角叫推程運動角δ0。4、回程：從動件由最高位置回到最低位置的過程。5、回程運動角δ2：從動件回程時凸輪轉角叫回程運動角。6、休止角：凸輪轉動時，從動件靜止不動，凸輪轉角叫休止角7、近休止角：角δ38、遠休止角δ19、行程H：由最高位置回到最低位置的距離（二）常用的從動件運動規律1．等速運動規律當凸輪作等角速度旋轉時，從動件上升或下降的速度為一常數，這種運動規律稱為等速運動規律。（1）、位移曲線(S—δ曲線)若從動件在整個升程中的總位移為h，凸輪上對應的升程角為δ1，那么由運動學可知，在等速運動中，從動件的位移S與時間t的關系為：

S＝v·t凸輪轉角δ與時間t的關系為：

δ＝ω·t

則從動件的位移S與凸輪轉角δ之間的關系為:v和ω都是常數，所以位移和轉角成正比關系。因此，從動件作等速運動的位移曲線是一條向上的斜直線。從動件在回程時的位移曲線則與下圖相反，是一條向下的斜直線。（2）等速運動凸輪機構的工作特點

由于從動件在推程和回程中的速度不變，加速度為零，故運動平穩；但在運動開始和終止時；從動件的速度從零突然增大到v或由v突然減為零，此時，理論上的加速度為無窮大，從動件將產生很大的慣性力，使凸輪機構受到很大沖擊，這種沖擊稱剛性沖擊。隨著凸輪的不斷轉動，從動件對凸輪機構將產生連續的周期性沖擊，引起強烈振動，對凸輪機構的工作十分不利。因此，這種凸輪機構一般只適用于低速轉動和從動件質量不大的場合。2．等加速等減速運動規律當凸輪作等角速度旋轉時，從動件在升程(或回程)的前半程作等加速運動，后半程作等減速運動。這種運動規律稱為等加速等減速運動規律。（1）、位移曲線(S—δ曲線)由運動學可知，從動件作等加速等減速運動的位移曲線是拋物線。因此，從動件在推程和回程中的位移曲線是由兩段曲率方向相反的拋物線連成。（2）、等加速等減速運動凸輪機構的工作特點從動件按等加速等減速規律運動時，速度由零逐漸增至最大，而后又逐步減小趨近零，這樣就避免了剛性沖擊，改善了凸輪機構的工作平穩性。因此，這種凸輪機構適合在中、低速條件下工作。【思考與練習】1.什么是凸輪的基圓？基圓為什么不能選擇太小或太大？2.等速運動從動件的位移曲線是什么形狀？等速運動規律有什么工作特點？主要用于什么場合？3.