第三章 凸轮机构及其设计
（一）教学要求
1、了解凸轮机构的特点，能按运动规律绘制S-ф曲线
2、掌握图解法设计凸轮轮廓，了解凸轮机构的自锁、压力角与基圆半径的关系
（二）教学的重点与难点
1、常用运动规律的特点，刚性冲击，柔性冲击，S-ф曲线绘制 2、凸轮轮廓设计原理—反转法，自锁、压力角与基圆半径的概念
（三）教学内容
§3—1 凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的分类：
按凸轮形状分： 1）盘形凸轮
2）移动凸轮 3）圆柱凸轮
按从动件型式分： 1）尖底从动件；
2）滚子从动件； 3）平底从动件
按维持高副接触分（锁合）； 1）力锁合→弹簧力、重力等 2）几何锁合： 等径凸轮；
等宽凸轮
凸轮机构的优点：
结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动，因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配中大量应用。
缺点：1）点、线接触易磨损；2）凸轮轮廓加工困难；3）行程不大
§3—2 从动件的运动规律
凸轮的轮廓形状取决于从动件的运动规律
基圆——凸轮理论轮廓曲线最小矢径r0所作的圆。
偏距圆——从动件导路与凸轮回转中心O的偏负距离为e，并以e为半径O为圆心所作的圆。
行程——从动件由最低点到最高点的位移h（式摆角?）
推程运动角——从动件由最低运行到最高位置，凸轮所转过的角。 回程运动角——高——低凸轮转过的转角。
远休止角——从动件到达最高位置停留过程中凸轮所转过的角。 近休止角——从动件在最低位置停留过程中所转过的角。
从动件位移线图——从动件位移S与凸轮转角?（或时间t）之间的对应关系曲线。
s从动件速度线图——加速度线图 统称从动件运动线图。
一、从动件常用运动规律
1）等速运动 s??vhv0??
h?,tv???
a∞a?0
从动件开始和最大行程加速度有突变则有很大的冲击。这种冲击称刚性冲击。实质材料有弹性变形不可能达到?，但仍然有强烈的冲击。只适用于低速轻载。 2）等加速度、等减速度 等加速度 s?k?2 014941O123?456?,ts-∞?2h2s???2??4h??v?? ?2??4h?2??a??2? 0???等减速度
vh?,ta?2 Aa0BC?,t?2hs?h?(???)2?2??4h?? ?v??2(???)
???a??4h?2??2??2????
加速度有有限突变，柔性冲击，适用于中等速度轻载。
3、（余弦PV速度）规律 ?h?s?(1?cos?)?2??h????sin? ?v????h?2?2??a?cos?2??2??
01494s1O1h23?456?,tv?,taAa0BC?,th?,t?,t
R?h 2加速度有突变，仍存在柔性冲击。 适用于中速、中载 4、摆线运动规律 （正弦加速度）
??12?sin?)?s?h?(??2???h?2?? v?(1?cos?)????22?h?2??a?sin?2????r?∵h?2?r h2?, ???，见图P118，P65。 2??这种规律没有加速度突变，则即不存在刚性冲击，又不存在柔性冲击，适用高速轻载。
5、组合运动规律（自学），P119~121
§3—3 凸轮轮廓曲线设计
一、作图法
1、直动从动件星形凸轮机构 已知：从动件运动规律，等角速度?，偏距e，基园半径r0。
要求：绘出凸轮轮廓曲线 设计步骤：
① 以r0为半径作基园，e为半径作偏距园。 ② 过K点作从动件等路交B0点。 ③ 作位移线图，分成若干等份。 ④ 等分偏距园，过K1，K2，??，K5 作切线，交于基圆，C1，C2，??，C5 B2C2B0B1C1eKOr0C3B3C41180°32??C960°(C 0)?B9C8B8B7C6C5B5B6(a)90°C730°B4s2'1'3'4'5'6'7'8'2180°34567830°90°960°0hO(b)?1⑤ 应用反转法，量取从动件在各切线对预置上的位移，由S??图中量取从动件位移，得B1，B2，??，即C1B1=11’
C2B2=Z2’??
⑥ 将B0，B1??连成光滑曲线，即为凸轮轮廓曲线
对于滚子从动件星形凸轮机构，设计方法与上相同，只是只要把它乘作滚子中心看作为尖顶从动件凸轮，则由上方法得出的轮廓曲线称为理论轮??A1?1D2?2B3B2C2A0aD1B1C1?60°A9C0B0A8A2D3C3r0180°O90°30°?3C4C5B4B5C6C9C8B9B8A7
A3C7B7B6A6A5A4(a)
南京理工大学机械原理内部讲义3
