机械原理第三章：凸轮机构

第三章：凸轮机构

一、凸轮机构的组成和类型

1. 凸轮机构的组成
   

   凸轮机构是高副机构。
   凸轮机构

2. 凸轮机构的类型
   

   按照凸轮的形状分类：
   凸轮机构的类型

• 按从动件的形状分类：
  尖端从动件、曲面从动件、滚子从动件、平底从动件。

• 按从动件的运动形式分类：
  移动从动件、摆动从动件。

• 按凸轮与从动件维持高副接触的方法分类：力锁合：弹簧力、从动件重力或其它外力；型锁合：利用高副元素本身的几何形状。
  ——槽凸轮机构、等宽凸轮机构、等径凸轮机构、主回凸轮机构(共轭凸轮机构)、反凸轮机构

3. 凸轮机构的应用
   实现无特定运动规律要求的工作行程
   实现有特定运动规律要求的工作行程
   实现对运动和动力特性有特殊要求的工作行程
   实现复杂的运动轨迹

二、从动件运动规律设计

1. 凸轮机构的工作情况
   从动件位移线图曲线
   

   位移线图
   
   推程角、回程角。
   基圆：以凸轮轮廓的最小向径所作的圆
   升程：从动件上升的最大距离

2. 从动件常用运动规律

• 等速运动
• 等加速等减速(抛物线)运动
• 简谐运动(余弦加速度运动)
• 摆线运动、多项式运动

3. 从动件规律的选择
   运动规律性的特性指标：冲击特性、最大速度、最大加速度、最大跃度（与惯性力的变化率有关）

   
   
   运动规律及其特性

• 满足工作对运动规律的特殊要求；
• 为避免刚性冲击，位移曲线和速度曲线必须连续；而为避免柔性冲击，加速度曲线也必须连续。
• 尽量减小速度和加速度的最大值。

三、凸轮轮廓的设计

1. 基本原理：反转法
2. 图解法设计凸轮轮廓
   （1）移动从动件盘形凸轮s

• 尖底从动件
• 滚子从动件

• 平底从动件
  （2）摆动从动件盘形凸轮

  
  
  摆动从动件
  
  

  （3）解析法设计凸轮廓线

• 移动滚子从动件盘形凸轮机构
• 移动平底从动件盘形凸轮机构
• 摆动从动件盘形凸轮机构

四、凸轮机构基本尺寸的确定

1. 移动滚子从动件盘形凸轮

• 压力角与许用值
  
  压力角
  
  
• 凸轮基圆半径的确定
  
  基圆半径
  
  
  基圆半径越大，压力角越小。
• 从动件偏置方向的选择
  滚子从动件：凸轮逆时针回转，从动件右偏置；凸轮顺时针回转，从动件左偏置。（减小压力角）
  平底从动件：减小偏距量。
• 凸轮轮廓形状与滚子半径的关系

五、凸轮机构的计算机辅助设计