第9章 凸轮机构及其设计的重点知识
1.凸轮机构的分类 分类依据 类型 凸轮形状 盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮 推杆形状 尖端推杆 滚子推杆 平底推杆 推杆运动形式 直动推杆 对心直动 偏 置 直 动 摆动推杆 维持高副方法 力封闭 几何封闭 槽凸轮 等宽凸轮 等径凸轮 共 轭 凸 轮 2.推杆的运动形式
基本概念：基圆、基圆半径、推程、行程、推程运动角、回程、回程运动角、休止、远休止角、近休止角、压力角。 常用运动形式 运动规律 等速运动 等加速等减速运动 余弦加速度运动 正弦加速度运动 动力特性 冲击性质 刚性冲击 柔性冲击 柔性冲击 无 发生位置 开始点、终止点 开始点、重点、终止点 开始点、终止点 —— 适用场合 低速轻载 中速轻载 中低速重载 中高速轻载 3．凸轮轮廓曲线设计 设计原理：反转法原理 设计方法：
1）图解法 直动尖顶推杆盘形凸轮机构 直动滚子推杆盘形凸轮机构 直动平底推杆盘形凸轮机构 作图基本步骤 （1）根据推杆的运动规律按选定的某一分度值计算出各分点的位移值。 （2）选取比例尺，画出基圆及推杆起始位置； （3）求出推杆在反转运动中占据的各位置； （4）求推杆尖顶在复合运动中依次占据的位置； （5）将推杆尖顶的各位置点连成一条光滑曲线，即为凸轮的理论廓线。 （6）用包络的方法求凸轮的实际廓线。 2） 解析法 （1）画出基圆及基圆起始位置，取合适的坐标系；
（2）根据反转法原理，求出推杆反转时角时的理论廓线方程式。 （3）根据几何关系求出实际廓线方程式。 4．主要参数的选择
? 压力角
从减少推杆和避免自锁的观点来看，压力角愈小愈好。
? 基圆半径
在满足压力角小于许用压力角的条件下，尽可能使基圆半径小些，以使凸轮机构的尺寸不至过大。在实际的设计工作中，还需考虑到凸轮机构的结构、受力、安装、强度等方面的要求。
摆动尖顶推杆盘形凸轮机构 摆动滚子推杆盘形凸轮机构 摆动平底推杆盘形凸轮机构 ? 滚子推杆滚子半径
为了避免凸轮廓线变尖和失真现象，滚子半径应小于理论廓线的最小曲率半径。设计时 应尽量使滚子半径小些。但考虑到强度、结构等限制，通常按经验公式确定滚子半径，设计中验算理论廓线的最小曲率半径。
? 平度推杆平底尺寸
作图或计算得推杆平底中心至推杆平底与凸轮廓线的接触点间的最大距离后，利用经验 公式计算平底的尺寸。另外，平底推杆凸轮机构有时也会产生失真现象。
凸轮机构的习题参考
1．设计一偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮以等角速度w顺时针转动，基圆半径rb=50mm,滚子半径rr=10mm, 凸轮轴心偏于从动件轴线右侧，偏距e=10mm.从动件运动规律如下：当凸轮转过120°时，从动件以简谐运动规律上升30mm；当凸轮接着转过30°时，从动件停歇不动；当凸轮再转过150°时，从动件以等加速减速运动返回原处；当凸轮转过一周中其余角度时，从动件又停歇不动。
2．在图3.13所示的凸轮机构中，已知摆杆AB在起始位置时垂直于OB，lOB=40mm, lAB=80mm,滚子半径rr=10mm，凸轮以等角速度w顺时针转动。从动件运动规律如下：当凸
轮转过180°时，从动件以摆线运动规律向上摆动30°；当凸轮再转过150°时，从动件又以摆线运动规律返回原来位置，当凸轮转过其余30°时，从动件停歇不动。试设计该凸轮机构。
3．在图所示的凸轮机构中，从动件的起始上升点均为C点。
（1）试在图上标注出从C点接触到D点接触时，凸轮转过的角度φ及从动件走过的位移； （2）标出在 D点接触时凸轮机构的压力角?。
本章的考点有以下几个方面：
（1）推杆常用的四种运动规律的特点及应用场合，刚性冲击与柔性冲击； （2）平底、滚子推杆凸轮机构理论廓线与实际廓线之间的关系；
（3）已知凸轮机构某一位置的机构简图，分析凸轮机构，如凸轮转过某角度?时，求推杆的位移、推杆的行程h或角行程?等。
（4）凸轮机构压力角的概念，求凸轮机构在某一位置的压力角的大小及凸轮机构的压力角与凸轮机构受力的关系。 第九章
凸轮机构的习题解答
9-7 [解答]
9-11 [解答]
解：推杆在推程段及回程段运动规律的位移方程（用公式计算或作图都可）
1． 推程 s?
h?0?
?2 2． 回程 等加速段 s?h?2h?2/?0???)2/?0?2 等减速段 s?2h(?0? 0? s 15? 30? 45? 60? 75? 90? 105? 120? 135? 150? 165? 0 ? 180? 195? 210? 225? 240? 255? 270? 285? 300? 315? 330? 360? s 利用诺莫圆确定基圆半径h/r?0.8 r0?20mm 取r0?30mm 作图 0 9-13 [解答]
摆动推杆在推程及回程中的角位移方程为
??1． 推程 s??[1?cos(??/?0)]/2, ( 0 ???180)
???)?sin(2??/?0?)]/2?, ( 2． 回程 s??[1?(?/?00 ???180)
计算各分点的角位移如下：(两种方法任选一种)
第9章凸轮机构习题解答
