第二十七讲                                                                               下一讲

学时：2学时

课题：第十章 凸轮机构 10.1 概述  10.2 常用的从动件运动规律

目的任务：熟悉凸轮机构的应用和特点及类型，理解常用的从动件运动规律，能够绘制位移线图

重点:凸轮机构的应用和特点及类型

难点：立体凸轮机构运动的实现 

教学方法：利用动画演示机构运动，工程应用案例展示其应用场合。

第十章 凸轮机构

10.1 概述

    凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，结构简单，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。但另一方面，由于凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传递动力不大的场合。

10.1.1 凸轮机构的应用（工程应用案例）

　

                     

  靠模车削机构              

10.1.2 凸轮机构的分类

凸轮机构的类型很多，常就凸轮和从动杆的端部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(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

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。)

移动从动杆移动凸轮机构

摆动从动杆移动凸轮机构

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。)

圆柱凸轮  自动送料机构

4)曲面凸轮

    按锁合方式的不同凸轮可分为：力锁合凸轮，如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等；形锁合凸轮，如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。

沟槽凸轮  槽凸轮机构

 等宽凸轮                            等径凸轮

(2) 按从动杆的端部形状分 　　

1) 尖顶

这种从动杆的构造最简单，但易磨损，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

滚子从动杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，磨损较小，故可用来传递较大的动力，因而应用较广。 　　

3) 平底

平底从动杆的优点是凸轮与平底的接触面间易形成油膜，润滑较好，所以常用于高速传动中。

(3)按推杆的运动形式分 　　

1)移动

往复直线运动。在移动从动杆中，若其轴线通过凸轮的回转中心，则称其为对心移动从动杆，否则称为偏置移动从动杆。 　　

2)摆动

作往复摆动。

　

凸轮产品实物 http://www.wesdon.com.tw/

凸轮轴 盘形凸轮

各式凸轮

总结：

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。从动件是被凸轮直接推动的构件。凸轮机构就是由凸轮、从动件和机架三个主要构件所组成的高副机构。 　　

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，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。

10.2 常用的从动件运动规律

    凸轮机构设计的基本任务，是根据工作要求选定合适的凸轮机构的型式、从动杆的运动规律和有关的基本尺寸，然后根据选定的从动杆运动规律设计出凸轮应有的轮廓曲线。所以根据工作要求选定从动杆的运动规律，乃是凸轮轮廓曲线设计的前提。

凸轮机构的运动过程

一、凸轮与从动杆的运动关系

名词：(以一对心移动尖顶从动杆盘形凸轮机构为例加以说明) 　　

基圆——以凸轮的转动中心O为圆心，以凸轮的最小向径为半径r0所作的圆。r0称为凸轮的基圆半径。 
推程——当凸轮以等角速度ω逆时针转动时，从动杆在凸轮廓线的推动下，将由最低位置被推到最高位置时，从动杆运动的这一过程。而相应的凸轮转角Φ称为推程运动角。 　　
远休——凸轮继续转动，从动杆将处于最高位置而静止不动时的这一过程。与之相应的凸轮转角Φs 称为远休止角。 　　
回程——凸轮继续转动，从动杆又由最高位置回到最低位置的这一过程。相应的凸轮转角Φ'称为回程运动角。 　　
近休——当凸轮转过角Φs'时，从动杆与凸轮廓线上向径最小的一段圆弧接触，而将处在最低位置静止不动的这一过程。Φs'称为近休止角。 　　
行程——从动杆在推程或回程中移动的距离h 。

位移线图——描述位移s与凸轮转角φ之间关系的图形。

二、从动件的常用运动规律

    所谓从动杆的运动规律是指从动杆在运动时，其位移s、速度v 和加速度a 随时间t变化的规律。又因凸轮一般为等速运动，即其转角φ与时间t成正比，所以从动杆的运动规律更常表示为从动杆的运动参数随凸轮转角φ变化的规律。