凸轮机构的计算题

凸轮机构的计算题 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】

凸轮机构的计算题1

凸轮机构在机械系统中主要用于控制。通过合理设计凸轮的轮廓，可以得到预期的推杆运动规律。

在考试中，对于一个给定的凸轮机构进行分析是比较常见的问题。其中，偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构出现得最多，因为在这种机构在实践中出现很多，而且它也包含了很多的概念。本篇考察一个典型的例子来说明其分析方法。

【题目】

图示凸轮机构中，凸轮为一半径R＝ 20 mm的偏心圆盘，圆盘的几何中心A到转动中心O的距离为e = 10 mm，滚子半径r g = 5 mm，凸轮角速度。试求：（14分）

①凸轮的理论廓线和基圆；

②图示位置时机构的压力角；

③凸轮从图示位置转过时的位移S；

④图示位置时从动件2的速度v。

【解答】

①凸轮的理论廓线和基圆

理论廓线。对于滚子推杆的凸轮机构而言，理论廓线是过滚子中心的一条封闭廓线。题目中给出的是工作廓线，要得到理论廓线，只需要把工作廓线往外偏移一个滚子的半径即可。由于这里工作廓线就是一个以C为圆心，半径为20mm的圆；而滚子的半径是5mm，所以理论廓线就是以C为圆心，半径为20+5=25mm的圆.如下图所示。

基圆。首先我们知道，基圆是在理论廓线上定义的；其次我们懂得，它是以转动中心O为圆心的，与理论廓线内切的一个半径最小的圆。按照该定义，我们以O为圆心做一个与理论廓线内切的最小的圆如下图，显然，它的半径是10+5=15mm.

②图示位置时机构的压力角；

对于该机构而言，压力角是滚子的中心B点的受力方向与运动方向的夹角。

B点的速度方向。由于B点是推杆与滚子的连接点，所以它也就是推杆上的B点。由于推杆在上下平移，推杆上任何一点的轨迹都是沿着推杆的直线，所以任何一点的速度方向都是推杆直线的方向，因此推杆上的B点速度方向也在该直线上。

B点的受力方向。推杆上的B点与理论廓线接触，在忽略摩擦的前提下，其受力方向其实就是理论力学中的光滑接触面中的反力方向。光滑接触面的反力是公法线方向。由于推杆的B点是尖点，无所谓法线，所以公法线方向就是理论廓线在该点的法线方向。而理论廓线是一个圆，圆上任何一点的法线方向都是从从该点指向圆心的。所以BC的方向就是公法线方向。

显然，速度方向与力的方向重合，所以压力角是0度。这是我们最希望的压力角。压力角越小，则凸轮机构的传力性能越好。

③凸轮从图示位置转过时的位移S；

对于这种问题，总是用反转法通过作图测量出来的。

使用反转法，我们给整个凸轮机构（包括机架）一个与凸轮转向相反，速度相同的角速度，从而使得凸轮静止，而机架围绕凸轮的转动中心转动，此时，推杆会一方面跟随机架转动，另外，又相对机架做平移。按照理论力学的说法，若取机架为动系，则推杆在做一个牵连运动为定轴转动，而相对运动为平移运动的平面运动。

当推杆发生这样的平面运动时，在作图中，实际上是一个三角形在发生定轴转动，认识这一点非常重要。下面稍微详细的描述此问题。

首先做出偏距圆和基圆。按照前面的方法，基圆已经做出；而偏距圆是以O为圆心，与推杆的导路相切的一个圆，如下图所示。

确定转动三角形的初始位置。推杆的导路与偏距圆的切点为C点，而推杆的导路与基圆在上面的交点为D点。连接OCD得到一个三角形如图。则用反转法设计凸轮时，实际上就是该三角形在定轴转动，抓住这个核心很重要。

在本问题中问到，凸轮从图示位置转过时的位移S 是多少首先要确定的是，转过90度后，推杆的导路在哪里转过90度，就是三角形ODC逆时针转了90度，也就是OC 逆时针转了90度，或者是OD转了90度。一般而言，用OC 转了90度更好说明问题。所以做C’0C，使得其夹角为90度，然后从C’点做一条直线与偏距圆相切，则该直线就是此时推杆所处的导路。该导路与基圆相交的点为D’。则OC’D’就是转动90度后的三角形。

要确定转过90度后的位移，首先我们回忆一下，在任何一个时刻推杆的位移是如何度量的实际上，推杆的位移都是在推杆的导路上度量的。推杆的导路与基圆和理论廓线

分别由两个交点，这两个交点之间的距离就是推杆相对于近休点的位移。所以在图中，初始位置处BD的距离是题目状态下推杆相对于近休点的位移；而B’D’是转动90度后推杆相对于近休点的位移；测量这两个位移，然后取它们的差，就是转动90度后推杆所发生的相对位移，经测量，此位移是21.7-13.8=7.9mm。

④图示位置时从动件2的速度v。

求推杆的速度，实际上是理论力学中的运动分析问题。，由于推杆和凸轮之间是高副，所以需要使用合成运动的分析方法，取动点，动系，并使用速度合成定理来解决。

上述方法固然不错，不过还有另外一种更快捷的方法，也就是机械原理里面力推的瞬心法。只要我们能够找到凸轮和推杆的相对速度瞬心，由于凸轮是定轴转动，则我们会很容易得到此瞬心的速度，这样就马上得到了推杆上该瞬心的速度。由于推杆在平移，上面任何一点速度相同，所以我们立刻就得到了推杆的速度。这样，寻找相对速度瞬心就成为关键。

首先去掉滚子，画出理论廓线。下面要求推杆2和凸轮1的相对瞬心。

由于推杆2和凸轮1是平面高副连接，所以其相对瞬心应该在接触点的公法线上，也就是在过B点的竖直线BC 上，但是在这根线的什么地方呢

要确定具体的地方，需要使用三心定理。三心定理说，三个做相对平面运动的物体有三个相对速度瞬心，这三个瞬心一定在一条直线上。

要使用三心定理，需要确定三个做相对运动的构件，这三个构件中要包含我们需要分析的两个构件。这里，除了凸轮1和推杆2，只有机架3了，因此我们取这三个构件来应用三心定理。

凸轮1和推杆2的瞬心是要求的；而凸轮1和机架3的瞬心在O点；推杆2和机架的瞬心在垂直于导路的无穷远处。那么按照三心定理，凸轮1和推杆2的瞬心必然在过O点而与导路垂直的无穷远处，也就是在OC这条直线上。

这样，瞬心既在BC上，又在OC上，而这两根线相交于C点，所以C点就是相对速度瞬心。

既然如此，我们求出凸轮上C点的速度，它也同时就是推杆上C点的速度，而推杆因为在平移，所以它也就是推杆的速度。

凸轮在定轴转动，其上面C点的速度是

则推杆的速度就是10mm/s.

机械原理凸轮机构设计

凸轮机构的设计 一、简介 凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。 与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。 凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。 凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置。凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。 二、凸轮机构的工作原理 由凸轮的回转运动或往复运动推动从动件作规定往复移动或摆动的机构。凸轮具有曲线轮廓或凹槽，有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等，其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线，因而属于空间凸轮。从动件与凸轮作点接触或线接触，有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。为了使从动件与凸轮始终保持接触，可采用弹簧或施加重力。具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的一种。一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。多数凸轮是单自由度的，但也有双自由度的劈锥凸轮。凸轮机构结构紧凑，最适用于要求从动件作间歇运动的场合。它与液压和气动的类似机构比较，运动可靠，因此在自动机床、内燃机、印刷机和纺织机中得到广泛应用。但凸轮机构易磨损，有噪声，高速凸轮的设计比较复杂，制造要求较高。 一、工作过程和参数 在凸轮机构中最常见的运动形式为凸轮机构作等速回转运动，从动件往复移动。以图6-8为例（对心外轮廓盘形凸轮机构）。首先介绍一下本图中各构件的名称。 1，运动分析： 从动件运动状态凸轮运动凸轮转过的角度 ? 升AB 1 ?2 停BC 2 ?3 降CD 3

凸轮机构习题解答复习与练习题参考答案

凸轮机构习题解答复习与练习题参考答案 一、单项选择题 1 B 2 A 3 C 4 D 5 B 6 A 7.A 8. A 9. C 10 .B 11. C 12. A 13. .B 14. .B 15 . A 16. B 17 . C 18 .B 19 .A 20 .B 21 .B 22 .C 其他答案在文后： 一、单项选择题（从给出的A 、B 、C 、D 中选一个答案） 1 与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是。 A ．惯性力难以平衡 B ．点、线接触，易磨损 C ．设计较为复杂 D ．不能实现间歇运动 2 与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是。 A ．可实现各种预期的运动规律 B ．便于润滑 C ．制造方便，易获得较高的精度 D ．从动件的行程可较大 3 盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。 A ．摆动尖顶推杆 B ．直动滚子推杆 C ．摆动平底推杆 D ．摆动滚子推杆 4 对于直动推杆盘形凸轮机构来讲，在其他条件相同的情况下，偏置直动推杆与对心直动推杆相比，两者在推程段最大压力角的关系为关系。 A ．偏置比对心大 B ．对心比偏置大 C ．一样大 D ．不一定 5 既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击，可用于高速场合。 A ．等速运动规律 B ．摆线运动规律（正弦加速度运动规律） C ．等加速等减速运动规律 D ．简谐运动规律（余弦加速度运动规律）

6 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用措施来解决。 A ．增大基圆半径 B ．改用滚子推杆 C ．改变凸轮转向 D ．改为偏置直动尖顶推杆 7．（）从动杆的行程不能太大。 A. 盘形凸轮机构 B. 移动凸轮机构 C. 圆柱凸轮机构 8．（）对于较复杂的凸轮轮廓曲线，也能准确地获得所需要的运动规律。 A 尖顶式从动杆 B. 滚子式从动杆 C. 平底式从动杆 9．（）可使从动杆得到较大的行程。 A. 盘形凸轮机构 B 移动凸轮机构 C. 圆柱凸轮机构 10．（）的摩擦阻力较小，传力能力大。 A 尖顶式从动杆 B. 滚子式从动杆 C 平底式从动杆 11. （）的磨损较小，适用于没有内凹槽凸轮轮廓曲线的高速凸轮机构。 A. 尖顶式从动杆 B. 滚子式从动杆 ）。 C. 平底式从动杆 12．计算凸轮机构从动杆行程的基础是（ A 基圆 B. 转角 C 轮廓曲线 ）。 13．凸轮轮廓曲线上各点的压力角是（ A. 不变的 B. 变化的 ）。 14．凸轮压力角的大小与基圆半径的关系是（ A 基圆半径越小，压力角偏小 15．压力角增大时，对（）。 B. 基圆半径越大，压力角偏小 A. 凸轮机构的工作不利 C. 凸轮机构的工作无影响 B. 凸轮机构的工作有利

第9章凸轮机构及其设计(有答案)

1．图示凸轮机构从动件推程运动线图是由哪两种常用的基本运动规律组合而成？并指出有无冲击。如果有冲击，哪些位置上有何种冲击？从动件运动形式为停-升-停。 (1) 由等速运动规律和等加速等减速运动规律组合而成。 (2) 有冲击。 (3) ABCD 处有柔性冲击。 2. 有一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，为改善从动件尖端的磨损情况，将其尖端改为滚子，仍使用原来的凸轮，这时该凸轮机构中从动件的运动规律有无变化？简述理 由。 (1) 运动规律发生了变化。 (见下图 ) (2)采用尖顶从动件时，图示位置从动件的速度v O P 2111=ω，采用滚子从动件时，图示位置的速度 '='v O P 2111ω，由于O P O P v v 1111 22≠'≠',；故其运动规律发生改变。

3. 在图示的凸轮机构中，画出凸轮从图示位置转过60?时从动件的位置及从动件的位移s。 总分5分。(1)3 分；(2)2 分 (1) 找出转过60?的位置。 (2) 标出位移s。

4. 画出图示凸轮机构从动件升到最高时的位置，标出从动件行程h ，说明推程运动角和回程运动角的大小。 总分5分。(1)2 分；(2)1 分；(3)1 分；(4)1 分 (1) 从动件升到最高点位置如图示。 (2) 行程h 如图示。 (3)Φ＝δ0－θ (4)Φ'＝δ' 0＋θ

5.图示直动尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮等角速转动，凸轮轮廓在推程运动角Φ=? 从动件行程h=30 mm，要求： （1）画出推程时从动件的位移线图s-?； （2）分析推程时有无冲击，发生在何处？是哪种冲击？ - 总分10分。(1)6 分；(2)4 分 (1)因推程时凸轮轮廓是渐开线，其从动件速度为常数v=r0?ω，其位移为直线， 如图示。

圆柱凸轮机构_设计_结构计算[整理版]

圆柱凸轮机构_设计_结构计算[整理版] 本章介绍凸轮机构的类型、特点、应用及盘形凸轮的设计。 凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不连续的任意预期运动。在第4章介绍中，我们已经看到。凸轮机构在各种机械中有大量的应用。即使在现代化程度很高的自动机械中，凸轮机构的作用也是不可替代的。 凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，结构简单、紧凑，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任意的运动规律。在自动机械中，凸轮机构常与其它机构组合使用，充分发挥各自的优势，扬长避短。由于凸轮机构是高副机构，易于磨损;磨损后会影响运动规律的准确性，因此只适用于传递动力不大的场合。 图12-1为自动机床中的横向进给机构，当凸轮等速回转一周时，凸轮的曲线外廓推动从动件带动刀架完成以下动作:车刀快速接近工件，等速进刀切削，切削结束刀具快速退回，停留一段时间再进行下一个运动循环。 图12-1 图12-2

图12-2为糖果包装剪切机构，它采用了凸轮—连杆机构，槽凸轮1绕定轴B 转动，摇杆2与机架铰接于A点。构件5和6与构件2组成转动副D和C，与构件3和4(剪刀)组成转动副E和F。构件3和4绕定轴K转动。凸轮1转动时，通过构件2、5、和6，使剪刀打开或关闭。 图12-3为机械手及进出糖机构。送糖盘7从输送带10上取得糖块，并与钳糖机械手反向同步放 ，经顶糖、折边后，产品被机械手送至工位?后落下或由拨糖杆推下。机械手开闭置至进料工位? 由机械手开合凸轮(图中虚线)1控制，该凸轮的轮廓线是由两个半径不同的圆弧组成，机械手的 夹紧主要靠弹簧力。

第九章凸轮机构及其设计

第九章凸轮机构及其设计 第一节凸轮机构的应用、特点及分类 1.凸轮机构的应用 在各种机械，特别是自动机械和自动控制装置中，广泛地应用着各种形式的凸轮机构。 例1内燃机的配气机构 当凸轮回转时，其轮廓将迫使推杆作往复摆动，从而使气阀开启或关闭(关闭是借弹簧的作用)，以控制可燃物质在适当的时间进入气缸或排出废气。至于气阀开启和关闭时间的长短及其速度和加速度的变化规律，则取决于凸轮轮廓曲线的形状。 例2自动机床的进刀机构 当具有凹槽的圆柱凸轮回转时，其凹槽的侧面通过嵌于凹槽中的滚子迫使推杆绕其轴作往复摆动，从而控制刀架的进刀和退刀运动。至于进刀和退刀的运动规律如何，则决定于凹槽曲线的形状。 2.凸轮机构及其特点 (1)凸轮机构的组成 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮通常作等速转动，但也有作往复摆动或移动的。推杆是被凸轮直接推动的构件。因为在凸轮机构中推杆多是从动件，故又常称其为从动件。凸轮机构就是由凸轮、推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构。 (2)凸轮机构的特点

1）优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。 2）缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。 3.凸轮机构的分类 凸轮机构的类型很多，常就凸轮和推杆的形状及其运动形式的不同来分类。 （1）按凸轮的形状分 1）盘形凸轮（移动凸轮） 2）圆柱凸轮 盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转。移动 凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它作往复直线移动。圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上作 出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。盘形凸轮机构和移动凸轮机构为平面凸轮机构，而圆柱凸轮机构是一种 空间凸轮机构。盘形凸轮机构的结构比较简单，应用也最广泛，但其推杆的行程不能太大，否则将使凸轮的尺寸过大。 （2）按推杆的形状分 1）尖顶推杆。这种推杆的构造最简单，但易磨损，所以只适用于作用力不大和速度较低的场合（如用于仪表等机构中）。 2）滚子推杆。滚子推杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，所以磨损较小，故可用来传递较大的动力，因而应用较广。

机械原理 凸轮机构及其设计

第六讲凸轮机构及其设计 （一）凸轮机构的应用和分类 一、凸轮机构 1．组成：凸轮，推杆，机架。 2．优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。 二、凸轮机构的分类 1．按凸轮的形状分：盘形凸轮圆柱凸轮 2．按推杆的形状分 尖顶推杆：结构简单，能与复杂的凸轮轮廓保持接触，实现任意预期运动。易遭磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合 滚子推杆：滚动摩擦力小，承载力大，可用于传递较大的动力。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。 平底推杆：不考虑摩擦时，凸轮对推杆的作用力与从动件平底垂直，受力平稳；易形成油膜，润滑好；效率高。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。 3．按从动件的运动形式分（1）往复直线运动：直动推杆，又有对心和偏心式两种。（2）往复摆动运动：摆动推杆，也有对心和偏心式两种。 4．根据凸轮与推杆接触方法不同分： （1）力封闭的凸轮机构：通过其它外力（如重力，弹性力）使推杆始终与凸轮保持接触，（2）几何形状封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。①等宽凸轮机构②等径凸轮机构③共轭凸轮 （二）推杆的运动规律 一、基本名词：以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮的最小半径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0称为基圆半径。推程：当凸轮以角速度转动时，推杆被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。推杆上升的最大距离称为推杆的行程，相应的凸轮转角称为推程运动角。回程：推杆由最远位置回到起始位置的过程称为回程，对应的凸轮转角称为回程运动角。休止：推杆处于静止不动的阶段。推杆在最远处静止不动，对应的凸轮转角称为远休止角；推杆在最近处静止不动，对应的凸轮转角称为近休止角 二、推杆常用的运动规律 1．刚性冲击：推杆在运动开始和终止时，速度突变，加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值，致使推杆产生非常大的惯性力，因而使凸轮受到极大冲击，这种冲击叫刚性冲击。 2.柔性冲击：加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，因而引起有限

凸轮机构的运动学仿真实验_02

机构与零部件设计（Ⅰ）实验报告姓名 凸轮机构运动学仿真班号 成绩 凸轮机构的运动学仿真 一、实验目的： 1.理解凸轮轮廓线与从动件运动之间的相互关系，巩固凸轮机构设计及运动分析的理论知识。 2.用虚拟样机技术模拟仿真凸轮机构的设计。 二、实验内容： 1．凸轮轮廓线的构建； 2．凸轮机构的三维建模； 3．凸轮机构的运动学仿真。 具体要求：设计对心直动滚子从动件凸轮机构 已知从动件的运动规律为：当凸轮转过Φ=600时，从动件以等加速等减速运动规律上升h=10mm；凸轮再转过Φ'=1200，从动件停止不动；当凸轮再转过Φ=600时，从动件以等加速等减速运动规律下降h=10mm；其余Φs'=1200，从动件静止不动。 已知基圆r b=50mm，滚子半径r=10mm，凸轮厚度10mm。凸轮以等角速度顺时针转动，试设计凸轮机构，并输出从动件运动规律。 实验步骤：

三、实验报告： 将所建立的凸轮廓线、凸轮机构的三维模型、凸轮机构的从运件运动规律附在实验报告中。 机构与零部件设计（Ⅰ）实验报告 凸轮机构运动学仿真

对设计结果进行分析 思考题： 1．在构建凸轮轮廓线的曲线应注意哪些事项？在建立凸轮机构的三维建模时又应注意哪些事项？ 建凸轮轮廓曲线时首先该凸轮轮廓曲线分为四段推程阶段（等加速、等减速）、远休止阶段、回程阶段、近休止阶段。建立表达式时较复杂，例如要将上诉规律分为六小段，即b1=30,b2=60,b3=180,b4=210,b5=240,b6=360且a1=0,a2=b1,a3=b2,a4=b3,a5=b4,a6=b5(单位皆为度)。 另知 在最后插入曲线时要将输入的x1、y1等相互对应，且将Z 值变为0. 还要根据设计任务的要求选择凸轮的类型和从动件运动规律 确定凸轮的基圆半径，确定凸轮的轮廓 在建立三维模型，表达式的建立时，要注意参数化曲线的建立以及连杆，运动副的定义，特别注意高副的定义。 2．凸轮轮廓线与从动件运动规律之间有什么内在联系？ 答：凸轮轮廓曲线由从动件的运动规律来决定，要根据从动件的运动规律来设计凸轮轮廓的曲线。 ? ?cos )(sin )(s r y s r x b B b B +=+=

(完整版)凸轮机构教案

凸轮机构 4.1 凸轮机构的类型及应用 4.1.1 凸轮机构的组成和应用 组成：由凸轮、从动件和机架三部分组成 特点： 1）只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律。2）结构简单、紧凑。 3）凸轮机构是高副机构，易于磨损。 4）凸轮轮廓加工比较困难。 应用：只适用于传递动力不大的场合。 应用实例：内燃机配气机构绕线机的凸轮机构凸轮自动送料机构 结论：从动杆的运动规律取决于凸轮轮廓曲线或凹槽曲线的形状。 二、凸轮机构的分类 (一)按凸轮的形状分 1．盘形凸轮(盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转)

尖顶移动从动杆盘形凸轮机构尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构滚子移动从动杆盘形凸轮机构滚子摆动从动杆盘形凸轮机构平底移动从动杆盘形凸轮机构平底摆动从动杆盘形凸轮机构特点：结构简单，但是从动件行程不能太大，否则凸轮运转沉重。 2．移动凸轮(移动凸轮可看作是转轴在无穷 远处的盘形凸轮的一部分，它 作往复直线移动。) 特点：凸轮和从动件都可作往复移动。 3. 圆柱凸轮（圆柱凸轮是一个在圆 柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端 面上作出曲线轮廓的构件，它可看作 是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。） 特点：从动件可获得较大的行程。 (二)按从动杆的端部型式分 1．尖顶从动件凸轮机构 特点： （1）传动灵敏。 （2）从动杆的构造最简单，但易磨损。 应用：只适用于作用力不大和速度较低的场合(如用于仪表等机构中)。 2．滚子从动件凸轮机构 特点：磨损较小，可用来传递较大的动力，但结构复杂。 应用：常用于速度不高、载荷较大的场合。 3．平底从动件凸轮机构

机械原理大作业——凸轮机构运动分析

机械原理大作业 凸轮机构运动分析 学号 姓名 院系 专业 完成日期 设计题号 指导教师 一、设计如图1所示直动从动件盘形凸轮机构。其原始参数见表1。

图1 行程（mm）升程运 动角 （°） 升程运 动规律 升程许 用压力 角（°） 回程运 动角 （°） 回程运 动规律 回程许用 压力角 （°） 远休止 角 （°） 近休止 角 （°） 35 80 余弦加 速度35 60 3-4-5 多项式 70 100 120 表1 二、计算流程图

凸轮机构分析 建立数学模型 位移方程速度方程 加速度方程 速度线图位移线图加速线图 ds/d Ψ-s 曲线升程压力角回程压力角 确定轴向及基圆半径 压力角图确定滚子半径实际轮廓理论轮廓 轮廓图 结束 三、建立数学模型 1. 位移、速度、加速度、ds/dψ-s 、压力角图 （1）运动方程： A.升程运动方程（余弦加速度）： ? ?? ? ? ≤≤π?940 ??????-= )cos(12h 01?φπs )sin(20 011?φπφωπh v =

)cos(202 212 1 ?φπφωπh a = B.远休止方程： ?? ? ??≤≤π?π94 h s =2 02=v 02=a C.回程运动方程（3-4-5多项式）： ??? ? ?≤≤π?π34 ])(*6)(*15)( *101[5 0' 040'030'03φφφ?φφφ?φφφ?s s s h s -----+---= ])(*30)(*60)( *30[4 '030'020'00'1 3φφφ?φφφ?φφφ?φωs s s h v --+------ = ])(*120)(*180)( *60[3 ' 020'00'02 0'2 1 3φφφ?φφφ?φφφ?φωs s s h a --+------ = D.近休止方程： ?? ? ??≤≤π?π34 04=s 04=v 04=a (2)源代码及作图（matlab ） syms a1 a2 a3 a4;

凸轮机构设计及运动分析

凸轮机构设计及运动分析 问题描述： 如图1所示为以对心直动尖顶盘形凸轮机构。从动杆位移s随时间变化曲线如图2所示。要求设计凸轮机构并分析从动件速度v，加速度a随时间变化的规律，及应力、应变随时间变化的规律。 任务与要求 1.设计满图2运动规律的凸轮机构；（要有设计计算步骤） 2.对所设计的机构运用ansys软件分析从动件速度、加速度随时间变化的规律； 3.查阅资料、了解所给机构的在生产、生活中的应用，说明其工作原理，并附相应的图片或视频。 凸轮机构设计及运动分析指导书

一、设计的目的 通过设计，训练学生机构设计的能力，掌握运用ANSYS Workbench进行瞬态动力学分析的方法、步骤和过程，提高学生解决实际问题的能力。 二、设计报告的主要要求 设计报告包括设计报告书Word文档和Powerpoint演示文稿两部分。 1.设计报告书内容包括目录、任务书、正文、参考文献、组员工作内容表。 (1)文档格式严格遵守设计书文档规范要求。 (2)目录必须层次清楚，并标有页码数。 (3)正文按章节编写，按照任务书要求合理安排内容，并附有参考文献。 2.Powerpoint演示文稿要求内容简洁，重点突出。 三、人员要求：1人 四、时间安排 1.布置任务、准备、查阅资料：2天； 2.机构设计及动画：6天； 3.Ansys分析：6天； 4.编写报告书、Powerpint演示文稿、验收：2天。 5.答辩。 五、成绩形成： 设计报告书：50分；答辩：50分 组内成员按实际完成工作量评定每位学生最终成绩；不参加答辩的学生没有答辩成绩。 六、参考资料：机械原理的平面机构，ansys机械工程应用精华59例

凸轮机构的设计及应用精选文档

凸轮机构的设计及应用 精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

凸轮机构的应用 学院：机械学院 专业：机械电子工程 班级：机电02班 学号： 姓名：王爽 2015年6月1日

凸轮机构的应用 作者：王爽学号： 摘要 凸轮机构是一种典型的高副机构，它具有机构简单、紧凑、工作可靠的特点。凸轮机构可以通过合理设计凸轮的轮廓曲线，精确地完成各种功能，如实现预期的位置及动作时间要求，实现预期的运动规律要求，实现运动和动力特性要求等。现在，随着中国世界工厂地位的确立，越来越多的装备被引进来，也带进来了越来越多的凸轮机构，如包装机械、印刷机械、自动机械等应用大量的凸轮机构，各大公司的机械研发部门开发了很多优良的凸轮运动曲线。可以这么说，由于凸轮机构具有独特的机械特性而不断扩散到各个行业中。在机械高度发展的今天，很多机械构件越来越模块化，您可以随手拿来就用，但凸轮机构还不能这么做，您得计算、分析再设计，这个弯是绕不过去的。它广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中，如自动、、和纺织机中得到广泛应用。 关键词：凸轮轮廓曲线应用包装印刷自动内燃机纺织机 构成：凸轮机构由凸轮、从动件、机架三个基本构建组成 功能：实现预期的位置及动作时间要求 实现预期的运动规律要求

实现运动与动 力特性要求 应用分类： 1.按凸轮的形状 盘形凸轮：凸轮是绕固定轴转动并具有变化向径的盘形构件。 移动凸轮：盘形凸轮的轴心趋于无穷远时就演化成了移动凸轮。 圆柱凸轮：凸轮的轮廓曲线在圆柱体上，凸轮与从动件的相对运动是空间运动。 2.按从动件运动副元素的形状 尖顶从动件：从动件的尖顶能与任意形状的凸轮轮廓保持接触，但尖顶易磨损，只适用于低速轻载的凸轮机构中 曲面从动件：从动件端部做成曲面形状。

凸轮机构的设计毕业设计..

济源职业技术学院 毕业设计 题目凸轮机构的设计 系别机电系 专业机电一体化技术 班级机电0601 姓名赵贝贝 学号06010107 指导教师高清冉 日期2008年12月

设计任务书 设计题目： 凸轮机构的设计 设计要求： 原始条件：内燃机中的凸轮，该凸轮满足以下条件。凸轮以等角速度逆时针回转，及基圆半径rb=30mm,及从动件滚子圆半径rt=8mm。 应完成的任务： 1、凸轮轮廓设计 2、凸轮零件图 设计进度要求： 第一周：确定题目； 第二周：搜集凸轮机构相关资料及前期准备工作； 第三周：凸轮曲线设计及计算； 第四周：初步拟定设计的草稿； 第五周：毕业论文的整体校核、修改； 第六周：论文完善、定稿及打印装订； 第七周：毕业答辩。 指导教师（签名）：

摘要 在各种机器中，特别是自动化机器中，为实现某些特殊或复杂的运动规律，常采用凸轮机构。凸轮机构通常是由原动件凸轮、从动件和机件组成。其功能是将凸轮的连续转动或移动转换为从动件的连续或不连续的移动或摆动。与连杆机构相比，凸轮机构便于准确的实现给定的运动规律。所以凸轮机构被广泛地应用，以实现各种复杂的运动要求。 本设计主要设计内燃机中的凸轮机构，内燃机中的凸轮以等角速度回转，其轮廓驱使从动件（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门，以控制可燃物进入汽缸或排除废气。至于气阀开启或关闭时间的长短及其速度的变化规律，则取决于凸轮轮廓线的形状。根据从动件运动规律，来设计内燃机中滚子盘形凸轮，使其得到预期的运动规律。 关键词：凸轮机构分类，从动件运动规律，位移曲线，轮廓曲线，结构及材料

目录 设计任务书...................................................................................................................................... I 摘要........................................................................................................................................ II 1凸轮机构的应用及分类.. (1) 1.1凸轮机构的应用 (1) 1.2凸轮机构的分类 (1) 2 从动件常用运动规律 (3) 2.1 凸轮机构的基本参数 (3) 2.2 从动件常用的运动规律 (4) 3盘形凸轮轮廓曲线的设计 (8) 3.1凸轮廓线设计的基本原理 (8) 4凸轮机构的结构及材料 (11) 4.1 凸轮的结构 (11) 4.2从动件结构 (11) 4.3凸轮和滚子的材料 (11) 4.4凸轮的零件图 (13) 结论 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16)

机械基础中凸轮机构练习题资料

凸轮机构 一、填空 1.凸轮机构主要是由_______、_______和固定机架三个基本构件所组成。 2.按凸轮的外形，凸轮机构主要分为_______凸轮和_______凸轮两种基本类型。 3.从动杆与凸轮轮廓的接触形式有_______、_______和平底三种。 4.以凸轮的理论轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的_______。 5.凸轮理论轮廓曲线上的点的某点的法线方向(即从动杆的受力方向）与从动杆速度方向之间的夹角称为凸轮在该点的_______。 6.随着凸轮压力角α增大，有害分力F2将会_______而使从动杆自锁“卡死”，通常对移动式从动杆，推程时限制压力角α_______。 7.凸轮机构从动杆等速运动的位移为一条_______线，从动杆等加速等减速运动的位移曲线为一条_______线。 8.等速运动凸轮在速度换接处从动杆将产生_______冲击，引起机构强烈的振动。 9.凸轮机构的移动式从动杆能实现_______。 (a 匀速、平稳的直线运动 b 简偕直线运动 c各种复杂形式的直线运动 10.从动杆的端部形状有_______、_______和平底三种。 11.凸轮与从动件接触处的运动副属于_______。 (a 高副 b 转动副 c 移动副) 12. 要使常用凸轮机构正常工作，必须以凸轮_______。 ( a 作从动件并匀速转动 b 作主动件并变速转动 c 作主动件并匀速转动）13.在要求_______的凸轮机构中，宜使用滚子式从动件。 ( a 传力较大 b 传动准确、灵敏 c 转速较高） 14.使用滚子式从动杆的凸轮机构，为避免运动规律失真，滚子半径r与凸轮理论轮廓曲线外凸部分最小曲率半径ρ最小之间应满足_______。

凸轮机构基本参数的设计

凸轮机构基本参数的设计 前节所先容的几何法和解析法设计凸轮轮廓曲线，其基圆半径r0、直动从动件的偏距e或 摆动从动件与凸轮的中心距a、滚子半径rT等基本参数都是预先给定的。本节将从凸轮机 构的传动效率、运动是否失真、结构是否紧凑等方面讨论上述参数的确定方法。 1 凸轮机构的压力角和自锁 图示为偏置尖底直动从动件盘形凸轮机构在推程的一个位置。Q为从动件上作用的载荷（包 括工作阻力、重力、弹簧力和惯性力）。当不考虑摩擦时，凸轮作用于从动件的驱动力F是 沿法线方向传递的。此力可分解为沿从动件运动方向的有用分力F'和使从动件紧压导路的有 害分力F''。驱动力F与有用分力F'之间的夹角a（或接触点法线与从动件上力作用点速度方 向所夹的锐角）称为凸轮机构在图示位置时的压力角。显然，压力角是衡量有用分力F'与有 害分力F''之比的重要参数。压力角a愈大，有害分力F''愈大，由F''引起的导路中的摩擦阻 力也愈大，故凸轮推动从动件所需的驱动力也就愈大。当a增大到某一数值时，因F''而引 起的摩擦阻力将会超过有用分力F'，这时无论凸轮给从动件的驱动力多大，都不能推动从动 件，这种现象称为机构出现自锁。机构开始出现自锁的压力角alim称为极限压力角，它的 数值与支承间的跨距l2、悬臂长度l1、接触面间的摩擦系数和润滑条件等有关。实践说明， 当a增大到接近alim时，即使尚未发生自锁，也会导致驱动力急剧增大，轮廓严重磨损、 效率迅速降低。因此，实际设计中规定了压力角的许用值[a]。对摆动从动件，通常取[a]=40～ 50；对直动从动件通常取[a]=30～40。滚子接触、润滑良好和支承有较好刚性时取数据的上 限；否则取下限。 对于力锁合式凸轮机构，其从动件的回程是由弹簧等外力驱动的，而不是由凸轮驱动的，所 以不会出现自锁。因此，力锁合式凸轮机构的回程压力角可以很大，其许用值可取[a]=70～ 80。

7-1凸轮机构的应用,间歇运动机构

§7-1凸轮机构的应用，间歇运动机构 【课程名称】 凸轮机构的应用，间歇运动机构 【教材版本】 李世维主编，中等职业教育国家规划教材――机械基础（机械类）。第2版。北京：高等教育出版社，2006。 【教学目标与要求】 一.知识目标 1.掌握凸轮机构的应用实例。了解凸轮机构的有关参数。 2.熟悉棘轮机构和槽轮机构的组成及运动特点。 二.能力目标 1.能够分析凸轮机构中的凸轮运动与从动件运动轨迹的关系。 2.熟悉常用棘轮机构与槽轮机构的间歇运动特性。 三.素质目标 1.善于从凸轮应用的实例中归纳总结出凸轮应用的规律。 2.能够分析棘轮机构和槽轮机构的运动特点和应用实例，培养善于理论联系实际的思维方式。 四.教学要求 1.熟悉几种常用的凸轮应用实例，让学生尽力举出所见到的应用凸轮机构工作的例子。 2.了解常用间歇运动机构的运动特点与应用。 【教学重点】 1.凸轮应用举例。讲授时重点放在为什么要选用凸轮机构，而不用四杆机构来代替。并注意凸轮机构的选型思考。 2.机构和槽轮机构的运动特点。 【难点分析】 1.根据工作条件来选择合适的凸轮机构。 2.机构和槽轮机构运动特点比较。 【教学方法】

应用课件，教具进行动态演示，讲授凸轮机构的应用，分析间歇运动机构的运动特点。 【学生分析】 实物与课件，教具的演示将会提高学生的学习兴趣，增强感性认识，提高教学效果。 注意从演示中让学生比较各种间歇运动机构之间的特点。 【教学资源】 1.吴联兴主编。机械基础练习册。北京：高等教育出版社，2006。 2.教具，实物或课件。 【教学安排】 2学时 【教学过程】 一.导入新课 从上节课中已经知道凸轮机构的运动特点和常用类型，凸轮机构有着广泛的用途，如缝纫机，补鞋机这二种日常生活机械就是典型例子，电子自动配钥匙机也是一种。在工业生产中也应用很广。引出了本节课的内容。 二.新课讲授 1.凸轮机构的应用 通过书中四个实例的讲解，分别对三种类型的凸轮例举出应用实例，如学生能够举出自己见到的例子，那教学效果更好！讲授时注意分析比较不同例子的运动特点，从中更进一步地认识不同类型凸轮的运动特点。 2.棘轮机构与槽轮机构 从教具或课件的演示入手，比较得出这二种机构的各自组成，即连续转动而且是匀速转动的主动轮，将运动转化称断续的间歇运动的棘轮和槽轮，所不同的是棘轮的转角比较小，一般不大于45°，而槽轮的转角只能是90°，60°和45°几种，不能作任意调整。所以可根据从动轮的转角大小，来选择对应的间歇运动机构。 止回棘爪在起重机构中是必不可少的辅助元件，它保证了重物不

凸轮机构的设计计算和运动分析

% ******** 偏置移动从动件盘形凸轮设计绘图和运动分析******** disp ' ######## 已知条件########' disp ' 凸轮作逆时针方向转动,从动件偏置在凸轮轴心的右边' disp ' 从动件在推程作等加速/等减速运动,在回程作余弦加速度运动' % 基圆半径；滚子半径；从动件偏距；从动件升程 rb=40;rt=10;e=15;h=50; % 推程运动角；远休止角；回程运动角；推程许用压力角；凸轮转速 ft=100;fs=60;fh=90;alpha_p=35;n=200; % 角度和弧度转换系数；机构尺度 hd=pi/180;du=180/pi;se=sqrt(rb^2-e^2); w=n*pi/30; omega=w*du; % 凸轮角速度（°/s） fprintf(' 基圆半径rb = %3.4f mm \n',rb) fprintf(' 滚子半径rt = %3.4f mm \n',rt) fprintf(' 推杆偏距 e = %3.4f mm \n',e) fprintf(' 推程升程h = %3.4f mm \n',h) fprintf(' 推程运动角ft = %3.4f 度\n',ft) fprintf(' 远休止角fs = %3.4f 度\n',fs) fprintf(' 回程运动角fh = %3.4f 度\n',fh) fprintf(' 推程许用压力角alpha_p = %3.4f 度\n',alpha_p) fprintf(' 凸轮转速n = %3.4f r/min \n',n) fprintf(' 凸轮角速度(弧度) w = %3.4f rad/s \n',w) fprintf(' 凸轮角速度(度) omega = %3.4f 度/s \n',omega) disp ' ' disp ' 计算过程和输出结果' disp ' ' % (1)---校核凸轮机构的压力角和轮廓曲率半径' disp ' *** 计算凸轮理论轮廓的压力角和曲率半径***' disp ' 1 推程(等加速/等减速运动)' for f=1:ft if f<=ft/2 s(f)=2*h*f^2/ft^2;s=s(f); % 等加速-位移方程 ds(f)=4*h*f*hd/(ft*hd)^2;ds=ds(f); d2s(f)=4*h/(ft*hd)^2;d2s=d2s(f); vt(f)=4*h*omega*f/ft^2; % 等加速-速度方程else s(f)=h-2*h*(ft-f)^2/ft^2;s=s(f); % 等减速-位移方程 ds(f)=4*h*(ft-f)*hd/(ft*hd)^2;ds=ds(f); d2s(f)=-4*h/(ft*hd)^2;d2s=d2s(f); vt(f)=4*h*omega*(ft-f)/ft^2; % 等减速-速度方程end alpha_t(f)=atan(abs(ds-e)/(se+s)); % 推程压力角(弧度) alpha_td(f)=alpha_t(f)*du; % 推程压力角(度) pt1=((se+s)^2+(ds-e)^2)^1.5; pt2=abs((se+s)*(d2s-se-s)-(ds-e)*(2*ds-e));

凸轮机构及其设计

第三章凸轮机构及其设计 §3-1 概述 1 凸轮机构的基本组成及应用特点 组成：凸轮、从动件、机架 运动特征：主动件（凸轮）作匀角速回转，或作匀速直线运动，从动件能实现各种复杂的预期运动规律。 尖底直动从动件盘形凸轮机构、尖底摆动从动件盘形凸轮机构滚子直动从动件盘形凸轮机构、滚子摆动从动件盘形凸轮机构圆柱凸轮机构、移动凸轮机构、平底直动从动件盘形凸轮机构端面圆柱凸轮机构、燃机配气凸轮机构 优点： （1）从动件易于实现各种复杂的预期运动规律。 （2）结构简单、紧凑。 （3）便于设计。 缺点： （1）高副机构，点或线接触，压强大、易磨损，传力小。 （2）加工制造比低副机构困难。 应用： 主要用于自动机械、自动控制中（如轻纺、印刷机械）。 2 凸轮机构的分类 1．按凸轮形状分：盘型、移动、圆柱 2．按从动件运动副元素分：尖底、滚子、平底、球面（P197）3．按从动件运动形式分：直动、摆动 4．按从动件与凸轮维持接触的形式分：力封闭、形封闭 3 凸轮机构的工作循环与运动学设计参数

§3-2凸轮机构基本运动参数设计 一．有关名词 行程－从动件最大位移h。 推程－S↑的过程。 回程－S↓的过程。 推程运动角－从动件上升h，对应凸轮转过的角度。 远休止角－从动件停留在最远位置，对应凸轮转过的角度。 回程运动角－从动件下降h，对应凸轮转过的角度。 近休止角－从动件停留在低远位置，对应凸轮转过的角度。 一个运动循环凸轮：转过2π，从动件：升→停→降→停 基圆－以理论廓线最小向径r0作的圆。 尖底从动件：理论廓线即是实际廓线。 滚子从动件：以理论廓线上任意点为圆心，作一系列滚子圆，其包络线为实际廓线。 从动件位移线图——从动件位移S与凸轮转角 （或时间t）之间 的对应关系曲线。 从动件速度线图——位移对时间的一次导数

第九章 凸轮机构及其设计要点

第九章凸轮机构及其设计 1 什么是凸轮的理论轮廓曲线、实际轮廓曲线？两者之间有什么关系？ 2 在凸轮机构设计中有哪几种常用的从动件运动规律？这些运动规律各有什么特点以及适用场合？在选择从动件运动规律时应考虑哪些主要因素？ 3 发生刚性冲击的凸轮机构，其运动线图上有什么特征？如发生柔性冲击时又有什么特征？ 4 用反转法设计盘形凸轮的廓线时，应注意哪些问题？移动从动件盘形凸轮机构和摆动从动件盘形凸轮机构的设计方法各有什么特点？ 4 何谓凸轮机构的“失真”现象？失真现象在什么情况下发生？如何避免失真现象的发生？ 6 一凸轮机构滚子从动件已损坏，要调换一个新的滚子从动件，但没有与原尺寸相同的滚子。试问用该不同尺寸的滚子行吗？为什么？ 7 何谓凸轮机构的压力角？其在凸轮机构的设计中有何重要意义？一般是怎样处理的？ 8 设计直动推杆盘形凸轮机构时，在推杆运动规律不变的条件下，要减小推程压力角，可采用哪两种措施？ 9 图中两图均为工作廓线为圆的偏心凸轮机构，试分别指出它们的理论廓线是圆还是非圆，运动规律是否相同。 10 凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时，在运动开始和终止的位置，有突变，会产生冲击。 11根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同，凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。写出两种几何形状封闭的凸轮机构和。12为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用，，或依靠凸轮上的来实现。 13 凸轮机构的主要优点为，主要缺点为。14为减小凸轮机构的推程压力角，可将从动杆由对心改为偏置，正确的偏置方向是将从动杆偏在凸轮转动中心的侧。 15凸轮机构的从动件按等加速等减速运动规律运动，在运动过程中，将发生突变，从而引起冲击。 16 当凸轮机构的最大压力角超过许用压力角时，可采取以下措施来减小压力角。 17凸轮基圆半径是从到的最短距离。18平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构，其压力角等于。

凸轮机构设计

第九章凸轮机构设计 本章学习任务：凸轮机构的基本知识、其从动件的运动规律、凸轮曲线轮廓的设计、凸轮机构基本尺寸的设计。 驱动项目的任务安排：完成项目中的凸轮机构的具体设计。 9.1凸轮机构的基本知识 （1）基圆以凸轮的回转中心为圆心，凸轮轮廓的最小向径为半径所作的圆，称为凸轮的基圆，基圆半径用r b表示，如图9-1 所示。基圆是设计凸轮轮廓曲线的基准。 图9-1 凸轮机构的部分基本术语 （2）推程从动件从距凸轮回转中心的最近点向最远点运动的过程。 （3）回程从动件从距凸轮回转中心的最远点向最近点运动的过程。 （4）行程从动件从距凸轮回转中心的最近点运动到最远点所通过的距离，或从最远点回到最近点所通过的距离。行程是指从动件的最大运动距离，常用h 来表示。 （5）凸轮转角凸轮绕回转中心转过的角度，称为凸轮转角，用表示。 （6）推程运动角从动件从距凸轮回转中心的最近点运动到最远点时，对应凸轮所转过的角度称为推程运动角，用表示。 （7）回程运动角从动件从距凸轮回转中心的最远点运动到最近点时，对应凸轮所转过的角度称为回程运动角，用' 表示。 （8）远休止角从动件在距凸轮回转中心的最远点静止不动时，对应凸轮所转过的角表示。 度称为远休止角，用 s （9）近休止角从动件在距凸轮回转中心的最近点静止不动时，对应凸轮所转过的角度称为近休止角，用' 表示。 s （10）从动件的位移凸轮转过转角φ 时，从动件所运动的距离称为从动件的位移。位

移s 从距凸轮回转中心的最近点开始度量。对于摆动从动件，其位移为角位移，只需把直动从动件的运动参数转化为相应的摆动运动参数即可。 图9-2 偏置直动尖底从动件凸轮机构的运动循环 图9-2 所示为偏置直动尖底从动件盘形凸轮机构的运动循环图。随着凸轮的转动，从动件逐渐升高，当升高到最高点时，推程运动角为=∠BOE 。凸轮升高到最高后，凸轮远休止廓线EF 段为圆弧，其远休止角为 s =∠EOF 。从F 点开始，随着凸轮的继续转动，从动件开始下降，当下降到最低点时，回程运动角为' =∠FOD ，凸轮从D 点继续转到B 点 时，从动件在最低位置静止不动，DB 段的凸轮转角为近休止角' s =∠DOB 。显然，在一个运动循环中，推程运动角、远休止角、回程运动角和近休止角之间应该满足以下关系： +'+ s +' s = 360 在设计凸轮机构时，凸轮的运动应根据实际的工作要求选择，如果没有远休止和近休止过程，则其远休止角和近休止角均等于零。 9.2从动件的运动规律 在凸轮机构中，从动件的运动通常就是凸轮机构的输出运动，其规律与特性会直接影响到 整个凸轮机构的运动学、动力学、精度等特性。而且，凸轮的轮廓曲线形状也取决于从动件 的运动规律。因此，根据实际的工作要求，正确地选择和设计从动件的运动规律，是凸轮机构 设计的一项重要内容。 从动件的运动规律是指从动件的位移s、速度v、加速度a 与凸轮转角（或时间t）之间的函数关系，可以用方程表示，也可以用线图表示。从动件运动规律的一般方程表达式为：s =s()，v =v() ，a =a() 。而从动件的位移、速度和加速度与凸轮转角（或时间）之间的 关系曲线分别称为从动件的位移曲线、速度曲线和加速度曲线，统称为从动件的运动规律线图。 凸轮机构中的凸轮一般为原动件，且作匀速回转运动。设凸轮的角速度为ω，则从动件 的位移、速度和加速度与凸轮转角之间的关系为：

凸轮机构及其设计(8学时)(精)

凸轮机构及其设计(8学时)(精)

第四章 凸轮机构及其设计（8学时） 一、教学目的和教学要求 1、 教学目的：使学生掌握凸轮机构设计的基础知识，并能根据生产实 际需要的运动规律设计凸轮机构。 2、 教学要求 1）了解凸轮机构的分类和应用 2）了解推杆常用的运动规律及推杆运动规律的选择原则。由于现代机器 的速度提高，几种常用的运动规律已不能满足实际工作需要，因此， 除常用运动规律外，应简单介绍一些改进型的运动规律。 3）掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题（包括压力角对 尺寸的影响，压力角对凸轮受力状况、效率和自锁的影响） 4）能根据选定的凸轮类型和推杆的运动规律设计凸轮的轮廓曲线。设计 时应以解析法为主。 二、本章重点教学内容及教学难点 重点1、推杆常用运动规律的特点及其选择原则； 2、凸轮机构运动过程的分析； 3、凸轮轮廓曲线的设计； 4、凸轮机构压力角与机构基本尺寸的关系。 难点 1、凸轮机构设计的基本方法 凸轮设计的基本方法是反转法，所依据的是相对运动原 理。其求解的关键是确定推杆在复合运动中其尖顶的位置。确 定时应注意以下几点： 1）要注意推杆反转方向。先要明确凸轮的实际转向，然 后在图上用箭头及“－ω”标出推杆的反转方向，以 避免搞错反转方向。 2）要正确确定推杆在反转运动中占据的位置。推杆反转 前后两位置线的夹角应等于凸轮的转角δ。 3）要正确确定推杆的位移s 。推杆在复合运动中，对应的 位移量s 应在对应的反转位置上从基圆上开始向外量 取。 2、凸轮机构的运动分析方法 反转法不仅是凸轮机构设计的基本方法，而且是凸轮机构分 析常用的方法。凸轮机构分析常涉及的问题，如给定一凸轮机构， 即已知凸轮机构的尺寸及其位置、凸轮角速度大小及方向，求解 推程角0δ、远休止角01δ、回程角0 δ'、近休止角02δ以及推杆行程h ；或求解当凸轮转过某一个δ角时，推杆所产生的相应位移s 、 速度v 等运动参数及凸轮与从动件在该位置接触时的压力角α 等。这时，如果让凸轮转过δ角后来求解，显然是很不方便的。 即利用反转法求解，这实际上与凸轮设计的反转法原理相同。 三、教学过程思路 （一）、凸轮机构的应用与分类