凸轮机构

凸轮机构设计

设计条件

设计参数

计算数据

基本知识

凸轮类型


运动类型：			加速度线图形状：

无因次最大速度：			无因次最大速度：

平面凸轮

空间凸轮

接触部位

转动方向

顺时针

逆时针

运动类型

运动规律

升程:
回程:

运动参数

许用压力角[α]:	°	推程运动角Φ:	°
凸轮角速度:	rad/s	回程运动角Φ':	°
摆杆长:	mm	远休止角Φs:	°
中心距:	mm	行程h(摆角):	mm(°)

基本数据

位移数据

角速度：

基圆半径：

滚子半径：

远休止角：

。

外圆半径：

偏距：

凸轮向径
推程位移数据：		回程位移数据：
（4~500行数字）		（4~500行数字）


转角增量		位移分段数
升程：	°	升程：
回程：	°	回程：

位移

类速度

类加速度

压力角

曲率半径

r(x)

θ(y)

输入参数

基圆半径：

刀具半径：

偏距：

滚子半径：

滚子半径的选择
1:	保证从动件运动不失真，并有一定的安全系数	Rr≤0.8ρtmin
2:	考虑凸轮有足够的接触强度	Rr≤1/3ρtmin
3:	考虑凸轮的结构性	Rr≤0.4Rb

任意点参数计算

输入凸轮转角：

(注：在0~360度以内)

位移(摆角)：

mm(°)

压力角：

速度：

mm/s

曲率半径(理论廓线)：

加速度：

mm/s2

基圆半径：

理论廓线
rt：		θt：		°

工作廓线
rt		θ：		°

轮廓参数计算

转角增量：

序号

转角

向径r

极角θ

曲率半径

输入参数

最小外圆半径：

实际外圆半径：

滚子半径：

圆锥半角：

任意点参数计算

输入凸轮转角：

° (注：在0~360度以内)

从动件位移：

从动件速度：

mm/s

从动件加速度：

mm/s2

压力角：

曲率半径：

理论廓线
xt值：		yt值：

工作廓线
x值：		y值：

轮廓参数计算

转角增量：

序号

转角

工作轮廓线x

工作轮廓线y

凸轮术语
术语	符号	定义
凸轮理论廓线		从动件对凸轮作相对运动时，从动件上的参考点(尖端从动件的尖端和滚子从动件的滚子中心等)在凸轮平面上所画的曲线
凸轮工作廓线		与从动件直接接触的凸轮轮廓曲线，也称凸轮实际廓线
压力角	α	凸轮给从动件的正压力方向(即接触点的公法线nn方向)与从动件受力点速度v方向间所夹的锐角
基圆及其半径	Rb	以凸轮转动中心O为圆心，凸轮理论廓线的最小向径为半径所画的圆称为基圆，其半径称为基圆半径，以Rb表示
滚子及其半径	Rr	为了减少从动件和凸轮轮廓之间的摩擦，常在从动件底部装一个滚子，其半径以Rr表示
凸轮最小半径	rb	凸轮工作廓线的最小半径，有的称之为工作廓线的基圆半径，rb=Rb-Rr
起始位置		从动件在距凸轮转动中心最近所处的位置，亦即推程刚开始时机构的位置
凸轮转角	φ	从起始位置起，经过时间t或凸轮旋转φ角后，从动件移动的距离(s)或摆动的角度(ψ)
从动件的位移	s ψ	从起始位置起，经过时间t或凸轮旋转φ角后，从动件移动的距离(s)或摆动的角度(ψ)
从动件的行程	h ψh	从动件从起始位置运动到最远位置称为推程，反之称为回程，在推程或回程中，移动从动件移动的距离(h)或摆动从动件摆动的角度(ψh)都称为行程
推程运动角	Φ	在推程阶段凸轮的转角
远休止角	Φs	从动件在距离凸轮最远处停歇时凸轮的转角
回程运动角	Φ'	在回程阶段凸轮的转角
偏距	e	凸轮转动中心与移动从动件导路间垂直距离。 e有正、负
摆杆长度	l	摆动从动件摆动中心A到滚子中心B的距离
中心距	L	摆动从动件摆动中心A到凸轮转动中心O的距离

运动规律

运动规律的特性值是指无因次运动参数中的最大速度Vm、最大加速度Am和最大跃度Jm等。

选择运动规律时，应该避免由于速度突变引起的刚性冲击，还应尽量避免由于加速度突变引起的柔性冲击。
1) 高速轻载各特性值大体可按Am、Vm、Jm、(AV)m的顺序来考。
2) 低速重载各特性值可按Vm、Am、(AV)m、Jm的顺序考虑。
3) 中速中载要求Am、Vm、Jm、(AV)m 等特性值都较小。

低速轻载的凸轮机构，对运动规律要求不严，而在高速重载情况下，由于兼顾Vm及Am有困难，不宜采用凸轮机构。

许用压力角
类别	推程	回程
类别		力锁合	形锁合
移动从动件	≤30°	≤70~80°	≤30°
摆动从动件	≤35~45°	≤70~80°	≤35~45°

力锁合

利用弹簧力、从动件自重等外力使从动件与凸轮始终保持接触。弹簧力封闭广泛应用在中、小尺寸的凸轮机构中。

形锁合

沟槽凸轮与滚子配合	要求凸轮尺寸较大
双面凸轮与滚子配合	从动件运动比较平稳
共轭凸轮与双滚子配合	适用于高速中载，结构复杂，且对凸轮加工精度要求较高
共轭凸轮与双滚子配合	适用于高速中载，结构复杂，且对凸轮加工精度要求较高
等径凸轮与双滚子配合	运动规律的选择受到限制
等宽凸轮与双平底配合	运动规律的选择受到限制

偏距

从动件的偏置可以改善凸轮机构推程时的受力情况，使最大压力角减小，但回程的压力角有所增大，故偏距e的大小要适当。从动件相对凸轮偏移的方向，当凸轮逆时针方向转动时应向右，反之应向左。
在本软件使用中，偏距e有正、负之分
当凸轮顺时针方向转动而从动件位于O点左侧时e为正反之，e为负；当凸轮转向相反时，正负号相反。

说明
接触部位类型及特点：
1.	尖端从动件结构简单，不论基圆半径大小如何，尖端总能与凸轮轮廓上的点依次接触。但易磨损，磨损后使从动件运动失真。用于低速及受礼不大的场合。
2.	滚子从动件耐磨损，可传递较大的动力，但结构复杂，尺寸重量大、不易润滑，滚子轴常受结构限制，强度较低。广泛应用于低速和中速，其改进结构可用于高速。
3.	平底从动件多数平底与其速度方向垂直，因此受力情况好，传动效率高，易润滑，结构维护简单，但不能与内凹或直线轮廓工作，且平底不能太长。多用于高速小型凸轮机构。
压力角
	在一定载荷和机构的运动规律决定以后，压力角愈大一方面可使凸轮的基圆半径小，从而使凸轮尺寸较小，另一方面又会使机构受力情况变坏。当压力角大到临界值时机构将发生自锁。