机械设计凸轮机构例题

第三章 凸轮机构典型例题

例 1 在图示的对心移动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，其圆心在A点，半径R=40mm，凸轮转动方向如图所示，lOA=25mm，滚子半径rt=10mm，试问：

（1）凸轮的理论廓线为何种曲线？ （2）凸轮的基圆半径r b=? （3）从动件的升距h=?

第 1 页

解：选取适当的比例尺作机构图如图（b）所示

（1）理论廓线η为半径为R+rt =40+10=50mm的圆。 （2）凸轮的基圆半径r b

凸轮理论廓线的最小向径称为凸轮的基圆半径，如图所示线段OC即为理论廓线η的最小向径，也就是凸轮的基圆半径r b。由图（b）可知

r b=l AC － lAO =（R+rt）－lAO=（40+10）－25=25mm （3）从动件的升距h

从动件上升的最大距离h称为从动件的升距，它等于理论廓线η的最大与最小向径之差。因此，

h=（lAO+R+rt）－r b=25+40+10－25=50mm

例 2 如图（a）所示为凸轮机构推杆的速度曲线，它由四段直线组成。要求：画出推杆的位移线图和加速度线图；判断那几个位置有冲击存在，是刚性冲击还是柔性冲击；在图示的F位置。凸轮与推杆之间有无惯性力作用，有无冲击存在。

第3章 凸轮机构

习题与参考答案

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

第七章

凸轮机构

凸轮机构：是一种高副机构。

广泛应用于各种机械，尤其是自动机械中。

第七章

凸轮机构

第一节 凸轮机构的应用和分类 第二节 从动件的运动规律 第三节 平面凸轮廓线设计

第四节 平面凸轮机构基本尺寸的确定

第一节 凸轮机构的应用和分类凸轮机构的组成凸轮机构的应用 凸轮机构的分类

凸轮机构的应用和分类

凸轮机构的组成 如图所示为内燃机中的配气 凸轮机构。内燃机在燃烧过程中， 驱动凸轮轴及其上的凸轮转动， 并通过凸轮的曲线轮廓推动气阀 2按特定的规律往复移动，从而 达到控制燃烧室中进、排气的功 能。1-凸轮 2-气阀 3-内燃机壳体

凸轮机构的应用和分类

如图所示为自动机床中 的进刀凸轮机构。当圆柱凸轮绕其轴线转 动时，通过其沟槽与摆杆 一端的滚子接触，并推动 摆杆绕固定轴按特定的规 律作往复摆动，同时通过 摆杆另一端的扇形齿轮驱 动刀架实现进刀或退刀运 动。

1-圆柱凸轮 2-摆杆 3-滚子

凸轮机构的应用和分类

凸轮：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：与凸轮接触并被直接推动的构件。 机架：支撑凸轮和从动件的构件。 凸轮 从动件 机架

高副机构

凸轮机构的应用和分类

凸轮机构的应用

1、实现预期的位置要求这种自动送料凸轮机构，

二、凸轮机构

一、运动分析

凸轮的运动分为4个阶段：推程运动、远休程、回程运动、近休程。该凸轮机构4个阶段的运动角分别为推程运动角90?、远休止角100 ?、回程运动角50 ?、近休止角120 ?。推程运动阶段的运动规律为正弦加速度运动，回程运动的运动规律为4-5-6-7多项式运动。凸轮的简图如图1所示。

图1

对该机构进行简单的运动分析：

1. 升程阶段采用正弦加速度的运动规律，从动件的位移、速度、加速度、压力角的计算公式如下：

计算时将相应的量带入公式即可得到。类速度可以直接将位移方程对凸轮转角?求导得到。

2. 远休程阶段的位移不变，与凸轮升程阶段最后的位移相等，速度、加速度则变为0。

3. 回程阶段位移、速度、加速度可通过代入4-5-6-7多项式的方程求得。

4. 近休程阶段的位移与回程阶段最后的位移相等，且为0，速度、加速度均变为0.

二、流程框图

开始

确定凸轮4个运动阶段对应的角

度、凸轮的角速度、升程和回程

运动规律及许用压力角

选择合适的步长、基

圆半径、偏距

计算并输出升程运动中从动件的

位移、速度、加速度、类速度及

理论轮廓的压力角、曲率半径

凸轮机构设计(图文)

凸轮机构设计

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。

1.1 凸轮机构的应用（工程应用案例）

内燃机 配气机构 凸轮机构

凸轮机构设计(图文)

自动车床上的走刀机构

靠模车削机构

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) 分度转位机构 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

凸轮机构设计(图文)

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。

)

凸轮机构习题

一、填空题

1）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， 加速度 有突变，会产生 柔性 冲击。

2）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槽道凸轮和等径凸轮 。

3）为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用从动件自身的重力 ， 弹簧力 ，或依靠凸轮上的 几何形状 来实现。

4）凸轮机构的主要优点为只要适当地设计出凸轮廓线，就可以是从动件可以各种预期的运动规律 。主要缺点为 从动件与凸轮之间是高副（点接触、线接触），易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合 。

5)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正偏置 侧。

6）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，加速度 将发生突变，从而引起 柔性 冲击。

7）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增大基圆半径、改变偏置方向 。

9）平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构，其压力角等于 0 。

10）在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中， 等速运动 运动规律有刚性冲击； 等加

机械原理大作业2-凸轮机构设计

Harbin Institute of Technology

机械原理大作业二

课程名称：机械原理

设计题目：凸轮机构设计

院系：机电工程学院

姓名：

学号：

班级：

指导教师：

1 / 1

机械原理大作业2-凸轮机构设计

1 / 1

1.设计题目

设计直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表

1

表一： 凸轮机构原始参数 升程（mm ) 升程运动角（o） 升程运动规律 升程许用压力角（o）

回程运动角（o） 回程运动规律

回程许用压力角（o） 远休止角 （o） 近休止角 （o） 30 70 等加

等减

速

30 170 正弦加速度 60 100 120

机械原理大作业2-凸轮机构设计

1 / 1 2.凸轮推杆运动规律

（1）推程运动规律（等加速等减速运动） 推程 0350≤≤?

推程 007035≤≤?

（2）回程运动规律（正弦加速度） 回程 00240170≤≤?

机械原理大作业2-凸轮机构设计

1 / 1

开始 输入初始参数 运行各部分程序 输出1 输出2 输出3 输出4 结束

从动件位移、速度、加速度曲线

ds/d ψ-s 曲线，确定基圆半径和偏距 理论轮廓线上的压力角和曲率半径图 绘制理论轮廓线和实际轮廓线

机械原理大作业2-凸轮

机械原理课程设计说明书

设计题目：牛头刨床凸轮机构设计

指导教师：席本强 何凡 设计者：江小坤 学号：0607070207 班级：加工06-2

目录 1. 设计任务及要求…………………………………… 2. 数学模型的建立…………………………………… 3. 程序框图…………………………………………… 4. 程序清单及运行结果……………………………… 5．设计总结…………………………………………… 6. 参考文献…………………………………………… 7. 中期检查报告………………………………………

一、设计任务与要求

已知摆杆9为等加速等减速运动规律，其推程运动角φ=70，远休止角φs=10，回程运动角φ?=70，摆杆长度l09D=135,最大摆角φmax=15，许用压力角[α]=38，凸轮与曲线共轴。

（1） 要求：计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图（用方格纸

绘制），（2） 也可做动态显示。

（3） 确定凸轮的基本尺寸，（4） 选取滚子半径，（5）

的实际廓线，（6） （7） 编写计算说明书。

并按比例绘出机构运动简图。

画出凸轮

二 、根据运动分析写出与运动方程式

1．设从动件起始角?0?30.

2．1）?

机械原理课程设计

编程说明书

设计题目：牛头刨床凸轮机构的设计及运动分析

指导教师：席本强 何凡 设 计 者： 姜正禄 学 号：0607070208 班 级：加工06-2班

2008年7.10日 辽宁工程技术大学

目 录

一、 计任务及要求 二、 数学模型的建立 三、 程序框 四、 程序中符号说明 五、 程序清单及运行结果 六、 课程设计总结 七、 参考文献

凸轮机构的设计

一、 基本条件与要求

已知： 从动件的最大摆角 ?max 许用压力角[?]，从动件的长度lo9D，推

?程运动角?，远休止角

s，回程运动角?从动件见运动规律为等加、

,等减速运动，凸轮与曲柄共轴。

要求： 1） 计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图，也可做动态显示。

2) 确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际轮廓线，

并按比例绘出机构运动简图，以上内容作在2号图纸上。

3) 编写说明书

二 、根据运动分析写出与运动方程式

1．设从动件起始角?0?30.

2．1）???1/

机械原理课程设计

编程说明书

设计题目：牛头刨床凸轮机构的设计及运动分析

指导教师：席本强 何凡 设 计 者： 姜正禄 学 号：0607070208 班 级：加工06-2班

2008年7.10日 辽宁工程技术大学

目 录

一、 计任务及要求 二、 数学模型的建立 三、 程序框 四、 程序中符号说明 五、 程序清单及运行结果 六、 课程设计总结 七、 参考文献

凸轮机构的设计

一、 基本条件与要求

已知： 从动件的最大摆角 ?max 许用压力角[?]，从动件的长度lo9D，推

?程运动角?，远休止角

s，回程运动角?从动件见运动规律为等加、

,等减速运动，凸轮与曲柄共轴。

要求： 1） 计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图，也可做动态显示。

2) 确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际轮廓线，

并按比例绘出机构运动简图，以上内容作在2号图纸上。

3) 编写说明书

二 、根据运动分析写出与运动方程式

1．设从动件起始角?0?30.

2．1）???1/