机械原理与机械设——凸轮机构

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， 能够完成输送毛坯到达 预期位置的功能，但对 毛坯在移动过程中的运 动没有特殊的要求

自动送料凸轮1-圆柱凸轮 2-直 动从动件 3-毛坯

凸轮机构的应用和分类

2、实现预期的运动规律要求

这种凸轮在运动中能推 动摆动从动件2实现均匀 缠绕线绳的运动学要求。

绕线机凸轮 1-凸轮 2-摆动从 动件 3-线轴

凸轮机构的应用和分类

3、实现运动和动力特性要求

这种凸轮机构能够实现气 阀的运动学要求，并且具 有良好的动力学特性。

1-凸轮 2-气阀 3-内燃机壳体

凸轮机构的分类1、按凸轮的形状分类

凸轮机构的应用和分类

盘形凸轮

移动凸轮

圆柱凸轮

盘形凸轮：结构简单，易于加工。应用最为广泛 移动凸轮：可视为盘形凸轮的回转轴心处于无穷远处时演化 而成的 圆柱凸轮：空间凸轮机构

凸轮机构的应用和分类

2、按从动件的形状分类

尖端能以任意复杂的凸轮轮廓 保持接触，从而使从动件实现 任意的运动规律。但尖端处极 易磨损，只适用于低速场合。

尖底从动件

凸轮机构的应用和分类

凸轮与从动件之间为滚动摩 擦，因此摩擦磨损较小，可 用于传递较大的动力。

滚子从动件

凸轮机构的应用和分类

从动件与凸轮之间易形成 油膜，润滑状况好，受力 平稳，传动

效率高，常用 于高速场合。但与之相配 合的凸轮轮廓须全部外凸。

平底从动件

凸轮机构的应用和分类

3、按从动件的运动形式分类

直动从动件从动件作往复移

动，其运动轨迹为一段直线

对心直动从动件

偏置直动从动件

凸轮机构的应用和分类

摆动从动件从动件作往复摆动， 其运动轨迹为一段 圆弧。

凸轮机构的应用和分类

4、按凸轮与从动件维持接触的方式分类 (1)力锁合：利用从动件自身重力、回复弹簧力或其它外力，使从动件与凸轮廓线始终保持接触

(2) 型锁合：利用构成高副元素本身的几何形状， 使从动件与凸轮始终接触。

通过其沟槽两侧 的廓线始终保持 与从动件接触。

盘形槽凸轮机构

凸轮机构的应用和分类

凸轮廓线上任意两条

平行切线间的距离都相等，且等于从动件

矩形框架2内侧两个平底之间的距离H。

等宽凸轮机构

凸轮机构的应用和分类

等径凸轮机构

过凸轮轴心O所作任一 径向线上与凸轮相接触的 两滚子中心间的距离处处 相等。等宽与等径凸轮， 其从动件运动规律的选 择或设计会受到一定的 限制。

凸轮机构的应用和分类

共轭凸轮机构

主凸轮1推动 从动件完成沿逆 时针方向正行程 的摆动，另一个 凸轮1/推动完成沿 顺时针方向的反 行程的摆动。这 种凸轮机构又称 为主回凸轮机构

凸轮机构的应用和分类

摆杆为主动件，凸 轮为从动件

反凸轮机构

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