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§2 凸轮机构 * 第三章 凸轮机构 Cam Mechanism 主要内容： 凸轮机构的应用和分类 从动件的常用运动规律 凸轮机构的压力角 平面凸轮轮廓设计 凸轮 从动件 机架 高副机构 凸轮Cam：具有特定曲线轮廓或沟槽的构件， 通常在机构运动中作主动件。 从动件：与凸轮接触，实现预期运动的构件。 机架：支撑凸轮和从动件的构件。 1 凸轮机构的应用和分类 1-凸轮 2-气阀 3-内燃机壳体 1 凸轮机构的应用和分类 1 凸轮机构的应用和分类 盘形凸轮Disk Cam：结构简单，易于加工。应用最为广泛。 移动凸轮Wedge Cam：可视为盘形凸轮的回转轴心处于无穷远处时演化而成的。 圆柱凸轮Cylindrical Cam：空间凸轮机构 盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮 1）按凸轮的形状分类 凸轮机构的分类 1 凸轮机构的应用和分类 2）按从动件的形状分类 尖顶从动件 Knife Edge Follower 滚子从动件 Roller Follower 平底从动件 Flat Face Follower 3）按从动件的运动形式分类 对心直动从动件 偏置直动从动件In Line Translating Follower /Offset 1 凸轮机构的应用和分类 摆动从动件 Oscillating Follower 1 凸轮机构的应用和分类 缺点： 凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易于磨损，所以通常用于传力不大的控制机构。 优点： 只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律，并且结构简单、紧凑、设计方便。 凸轮机构的特点 2 凸轮机构从动件的常用运动规律 从动件的运动规律 在凸轮廓线的推动下，从动件的位移、速度、加速度随时间变化的规律，常以图线表示，又称为从动件运动曲线。(从动件位移、速度、加速度线图） 一般假定凸轮轴作等速运转，故凸轮转角与时间成正比，因此凸轮机构从动件的运动规律通常又可以表示为凸轮转角的函数。 尖底直动从动件的位移曲线 2 凸轮机构从动件的常用运动规律 rb h ?S? ?S? ?S ?S ? ? ? ? ? ? ? D D0 B0 B s O ?,t 360o 基圆 基圆半径rb 推程 推程角? 升程 h 远休止 远休止角?s 回程 回程角? ? 近休止 近休止角?s? B? 位移曲线 2 凸轮机构从动件的常用运动规律 2.1 关于凸轮机构的几个概念： 2 凸轮机构从动件的常用运动规律 2.2 从动件常用运动规律 2.2.1 多项式运动规律 设从动件的位移为s，凸轮转角为 ，则多项式运动规律的一般表达式为 根据对从动件运动规律的具体要求，确定相应的边界条件代入上式，求出待定系数，即可推导出各种多项式运动规律。 2 凸轮机构从动件的常用运动规律 一次多项式　 取边界条件: （等速运动规律） 2.2.1 多项式运动规律 推程运动方程： 推程运动方程： 2 凸轮机构从动件的常用运动规律 一次多项式　 （等速运动规律） 等速运动规律运动线图 刚性冲击 2.2.1 多项式运动规律 2 凸轮机构从动件的常用运动规律 2.2.2三角函数运动规律 简谐运动规律 从动件简谐运动规律位移图线 2 凸轮机构从动件的常用运动规律 推程运动方程： （余弦加速度运动规律） 柔性冲击 2.2.2三角函数运动规律 简谐运动规律 简谐运动规律运动线图 2 凸轮机构从动件的常用运动规律 2.2.2三角函数运动规律 摆线运动规律 从动件摆线运动规律位移图线 （正弦加速度运动规律） 2 凸轮机构从动件的常用运动规律 （正弦加速度运动规律） 不产生刚性冲击和柔性冲击 2.2.2三角函数运动规律 摆线运动规律 摆线运动规律运动线图 推程运动方程： ? 组合运动规律 为了克服单一运动规律的某些缺陷，获得更好的运动和动力特性，可以把几种运动规律拼接起来，构成组合运动规律。 　　 组合原则： 　　位移曲线、速度曲线必须连续，高速凸轮机构加速度曲线也必须连续。　 　　各段运动规律的位移、速度和加速度曲线在连接点处其值应分别相等。 2 凸轮机构从动件的常用运动规律 v s a ?,t ?,t ?,t h O O O ? ?? ?? v s a ?,t ?,t ?,t h O O O ? 正弦加速度运动和等速运动运动规律组合 3.1 压力角对凸轮机构受力的影响 驱动从动件的有用分力 一定时，压力角