凸轮机构工作 原理 一、凸轮机构工作参数 1 、有关概念 ⑴ 向径： 凸轮轮廓上的点到其转动中心的距离。 ⑵ 实际轮廓线： 直接与从动件接触的凸轮轮廓曲线。 ⑶ 理论轮廓线： 在从动件与凸轮的相对运动中，从动上的参考点（尖 顶的尖端、滚子的中心、平底的中点）在凸轮 平面内的运动轨迹。 ⑷ 实际和理论轮廓线关系 尖顶：两轮廓线重合； 滚子：两轮廓曲线是法向等距曲线（间距为滚子半径）； 平底：两轮廓曲线 、从动件工作过程 上升：向径变大 下降：向径变小 停止：向径不变 推程（升程）：向径变大的过程。 回程：向径变小的过程。 3 、基圆（ γ 0 ） 以凸轮回转中心为圆心，以凸轮 理论轮廓 的最小向径为半径所作的圆。 4 、压力角 凸轮对从动件的作用力（其方向为理论轮廓线上某点的法线方向）与从动件运动 方向之间所夹锐角。 有效分力 F 1 =F cosα 有害分力 F 2 =Fsinα α ↑ cosα ↓ 有效分力 F 1 ↓ 有害分力 F 2 ↑ 会产生自锁 α ↑ r 0 ↓ 机构尺寸紧凑，易失线 ↑ 受力好，尺寸大，不平衡，容易振动 压力角范围： 移动式： α ≦ 30 °（推程） α ≦ 80 °（回程） 摆动式： α ≦ 45 °（推程） α ≦ 80 °（回程） 例 1 ：有一尖顶凸轮机构，改用滚子从动件，从动件运动规律是否改变。 例 2 ：若滚子损坏后，更换另一直径较大的滚子代替使用，则凸轮的基圆将 （变化、不变化），从动件的运动规律将 （变化、不变化）。 5 、运动角 推程角： 在推程内凸轮所转过的角度 远停角（远休止角） ： 从动件在最高位置不动时 凸轮所转过的角度。 回程角： 在回程内凸轮所转过的角度 近停角（近休止角） ： 从动件在最低位置不动时 凸轮所转过的角度 6 、 行程（ H ） 从动件由最低位置升到最高位置时所移动的距离。 H=r max -r min r max —— 凸轮理论轮廓的最大向径 r min —— 凸轮理论轮廓的最小向径 已知圆盘凸轮的半径为 25mm ， e=10mm 。 凸轮理论轮廓的最大向径 r max 为 O 1 C ，则 O 1 C=35mm 。 凸轮理论轮廓的最小向径 r min 为 O 1 A ，则 O 1 A=15mm 。 H=r max -r min =O 1 C-O 1 A=20mm 7 、两点间的位移（ S ） 凸轮转过某一角度，从动件相应移动的距离。 S=r 2 -r 1 r 1 、 r 2 —— 凸轮理论轮廓上的任意两点的向径 已知圆盘凸轮的半径为 25mm ， e=10mm 。当凸轮由图示位置转过 90 ° 后，求从动件的位移 s 。 S=12.09mm 。 图示凸轮机构，凸轮逆时针转动，凸轮轮廓是由三 段圆弧和一段直线组成，圆弧间及与直线间均采用 相切关系，圆弧半径 r1=r2=r=40mm ， r3=2r1 ⑴画出凸轮的基圆 ⑵该凸轮的基圆半径为 mm ，行程为 mm ⑶当凸轮由图示位置转过 90 °时，从动件的位移量 s 为多少？ ⑷推程角为 ，回程角为 ，远停角为 ，近停 角为 。 r1 r3 （ 2 ） 40mm ， 80mm （ 3 ） 29.28mm （ 4 ） 180 °、 90 °、 0 °、 90 ° r2 8 、滚子半径 ρ a =ρ -r T ρ a —— 凸轮实际轮廓线的曲率半径 ρ—— 凸轮理论轮廓线的曲率半径 r T —— 滚子半径 ⑴ ρ ﹥ r T ， ρ a ﹥ 0 时， ⑵ ρ=r T ， ρ a =0 时， 凸轮实际轮廓线为一光滑曲线，凸轮机构正常。 凸轮实际轮廓线上会出现尖点，机构理论上能正常工 作，尖点处磨损后会失真（破坏了原来的运动规律）。 ⑶ ρ ﹤ r T ， ρ a ﹤ 0 时， 实际轮廓线有叉形，运动失真，会产生位移误差。 为了避免运动失真， r T ﹤ ρ min 一般选 r T ≦ 0.8ρ min 滚子式凸轮机构三大基本参数：基圆、压力角、滚子半径 二、从动件运动规律 1 、等速运动规律 ⑴ 定义：从动件在推程和回程的速度为常数。 ⑵ 三个曲线图 上升 上升 下降 下降 速度曲线是直线 位移曲线是斜直线 ⑶ 刚性冲击 产生原因：加速度突变 产生位置： 0 °、 90 °、 180 °、 270 ° 为了避免刚性冲击，采用修正弧法避免。 半径为 H/2, 两端 圆弧的 内公切 线即为 修正后 的位移 线。 ⑷ 适用场合 凸轮低速回转、从动件质量小和轻载的场合。 ⑸ 应用 自动进刀机构 例：在自动车床中，如果采用凸轮控制刀具的进给运动，则在切削加工阶 段时，从动件应采用等速运动规律。 欢迎各位领导及同仁莅临指导 复习 1 、什么是等速运动规律？ 2 、等速运动规律有什么特点及应用？ 2 、等加速等减速运动规律 ⑴ 定义：从动件在一个推程或者回程中，前半段做等加 速运动，后半段做等减速运动；而且前后两段加速度的 绝对值相等。 ⑵ 三个曲线图 上升 上升 上升 位移曲线是抛物线 速度曲线是斜直线 加速度曲线是直线c;
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