機(jī)械原理-第9章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

1、第第9章章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 基本要求基本要求: 了解凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)及應(yīng)用；了解推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)了解凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)及應(yīng)用；了解推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī) 律及推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇原則；掌握在確定凸輪機(jī)構(gòu)律及推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇原則；掌握在確定凸輪機(jī)構(gòu) 基本尺寸時(shí)應(yīng)考慮的主要問(wèn)題基本尺寸時(shí)應(yīng)考慮的主要問(wèn)題(包括壓力角對(duì)尺寸的包括壓力角對(duì)尺寸的 影響，壓力角對(duì)凸輪受力的情況、效率和自鎖的影影響，壓力角對(duì)凸輪受力的情況、效率和自鎖的影 響響 及及“失真失真”等問(wèn)題等問(wèn)題)；能根據(jù)選定的凸輪類(lèi)型和推桿的；能根據(jù)選定的凸輪類(lèi)型和推桿的 運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線。運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線。重重

2、點(diǎn)點(diǎn): 推桿常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)及其選擇原則；盤(pán)形凸輪機(jī)推桿常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)及其選擇原則；盤(pán)形凸輪機(jī) 構(gòu)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)；凸輪基圓半徑與壓力角及自構(gòu)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)；凸輪基圓半徑與壓力角及自 鎖的關(guān)系。鎖的關(guān)系。難難 點(diǎn)點(diǎn): 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)中所應(yīng)用的凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)中所應(yīng)用的“反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”原理；原理； 壓力角的概念等。壓力角的概念等。 9-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi)1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用1.1 組成：凸輪組成：凸輪具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。 推桿推桿被凸輪直接推動(dòng)的構(gòu)件。被凸輪直接推動(dòng)的構(gòu)件。 機(jī)架機(jī)架凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)床中的應(yīng)用凸輪機(jī)

3、構(gòu)在機(jī)床中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)印刷機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)印刷機(jī)中的應(yīng)用分度凸輪的應(yīng)用分度凸輪的應(yīng)用等徑凸輪的應(yīng)用等徑凸輪的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1) 可使從動(dòng)件得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；可使從動(dòng)件得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律； 2) 結(jié)構(gòu)緊湊；結(jié)構(gòu)緊湊； 3) 實(shí)現(xiàn)停歇運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)停歇運(yùn)動(dòng)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1) 高副接觸，易于磨損，用于傳遞力不太大的場(chǎng)合；高副接觸，易于磨損，用于傳遞力不太大的場(chǎng)合； 2) 加工比較困難；加工比較困難； 3) 從動(dòng)件行程不宜過(guò)大，否則會(huì)使凸輪變得笨重。從動(dòng)件行程不宜過(guò)大，否則會(huì)使凸輪變得笨重。 1.2 特點(diǎn)：特點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)的適用場(chǎng)合：凸輪機(jī)構(gòu)的適用場(chǎng)合：廣泛用于各種機(jī)械，特別是自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)

4、控制裝置廣泛用于各種機(jī)械，特別是自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)控制裝置和裝配生產(chǎn)線。和裝配生產(chǎn)線。2.凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi) (1)按凸輪的形狀分：按凸輪的形狀分： 圓柱凸輪板凸輪移動(dòng)凸輪盤(pán)形凸輪)(2)按從動(dòng)件端部型式分按從動(dòng)件端部型式分平底推桿滾子推桿尖端推桿(3)按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方式分按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方式分?jǐn)[動(dòng)推桿直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)的命名：凸輪機(jī)構(gòu)的命名： 從動(dòng)件從動(dòng)件 原動(dòng)件原動(dòng)件對(duì)心對(duì)心 尖端尖端 板板 + 直動(dòng)直動(dòng) + 滾子滾子 + 推桿推桿 + 盤(pán)形盤(pán)形 + 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)偏置偏置 平底平底 圓柱圓柱對(duì)心直動(dòng)尖端推桿盤(pán)形對(duì)心直動(dòng)尖端推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)

5、形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)尖端推桿盤(pán)形凸偏置直動(dòng)尖端推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)輪機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤(pán)形對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)尖端擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)尖端擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)滾子擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)滾子擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)平底擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)平底擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)(4)按凸輪與從動(dòng)件保持接觸的方式分按凸輪與從動(dòng)件保持接觸的方式分力封閉型凸輪機(jī)構(gòu)力封閉型凸輪機(jī)構(gòu)彈簧力封閉彈簧力封閉重力封閉重力封閉 利用推桿的重力、彈簧力或其他外力使推桿與凸輪保持利用推桿的重力、彈簧力或其他外力使推桿與凸輪保持接觸的接觸的 形封閉型凸輪機(jī)構(gòu)形封閉型凸輪機(jī)構(gòu)凹槽凸輪機(jī)構(gòu)凹槽凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu)利用凸輪或推桿的特殊幾何結(jié)構(gòu)使凸輪與推桿保持接觸

6、利用凸輪或推桿的特殊幾何結(jié)構(gòu)使凸輪與推桿保持接觸 通過(guò)其溝槽兩側(cè)的廓線通過(guò)其溝槽兩側(cè)的廓線始終保持與從動(dòng)件接觸。始終保持與從動(dòng)件接觸。凸輪廓線上任意兩條平行切線凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離都相等，且等于從動(dòng)間的距離都相等，且等于從動(dòng)件矩形框架內(nèi)側(cè)兩個(gè)平底之間件矩形框架內(nèi)側(cè)兩個(gè)平底之間的距離。的距離。等徑凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu)共軛凸輪機(jī)構(gòu)共軛凸輪機(jī)構(gòu)過(guò)凸輪軸心所作任一徑過(guò)凸輪軸心所作任一徑向線上與凸輪相接觸的向線上與凸輪相接觸的兩滾子中心間的距離處兩滾子中心間的距離處處相等。處相等。主凸輪主凸輪1 1推動(dòng)從動(dòng)件完成沿逆推動(dòng)從動(dòng)件完成沿逆時(shí)針?lè)较蛘谐痰臄[動(dòng)，另一時(shí)針?lè)较蛘谐痰臄[動(dòng)，另一個(gè)凸

7、輪個(gè)凸輪1 1/ /推動(dòng)完成沿順時(shí)針?lè)酵苿?dòng)完成沿順時(shí)針?lè)较虻姆葱谐痰臄[動(dòng)這種凸輪機(jī)向的反行程的擺動(dòng)這種凸輪機(jī)構(gòu)又稱為構(gòu)又稱為主回凸輪機(jī)構(gòu)主回凸輪機(jī)構(gòu)。9-2 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1. 基本概念基本概念1)基圓基圓2)推程，推程運(yùn)動(dòng)角推程，推程運(yùn)動(dòng)角0； 以凸輪的最小曲率以凸輪的最小曲率半徑為半徑所作的半徑為半徑所作的圓稱為基圓，基圓圓稱為基圓，基圓半徑用半徑用r0表示。表示。3)遠(yuǎn)休止，遠(yuǎn)休止角遠(yuǎn)休止，遠(yuǎn)休止角01；4)回程，回程運(yùn)動(dòng)角回程，回程運(yùn)動(dòng)角0；5)近休止，近休止角近休止，近休止角02；6)行程行程推桿在推程或回程推桿在推程或回程 中移動(dòng)的距離，用中移動(dòng)的距離，用h 表示。

8、表示。 偏置、偏距偏置、偏距 e 、偏距圓、偏距圓理論廓線、實(shí)際廓線理論廓線、實(shí)際廓線基圓半徑是指基圓半徑是指理論廓線理論廓線上曲率半徑最小的圓。上曲率半徑最小的圓。ew實(shí)際廓線實(shí)際廓線理論廓線理論廓線(1)多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律：一般表示為：多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律：一般表示為： s = C0+ C1+ C22+ Cnn 1)一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律(等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律) s = C0+ C1 11CCdtdsvw0dtdva2. 推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推桿在推程或回程時(shí)，其位移推桿在推程或回程時(shí)，其位移 s、速度速度v和加速度和加速度 a 隨時(shí)間隨時(shí)間 t 變化的規(guī)律。變化的規(guī)律。

9、回程：當(dāng)回程：當(dāng)=0 時(shí)，時(shí)，s=h， C0=0； 當(dāng)當(dāng)=0時(shí)，時(shí)，s=0 ，C1= - h/0 s = h（1/0/) v = h/0/ a = 0邊界條件：推程：當(dāng)邊界條件：推程：當(dāng)=0 時(shí)，時(shí)，s=0 ， C0=0； 當(dāng)當(dāng)=0時(shí)，時(shí)，s=h ， C1=h/0 s = h/0 ； v = h/0 ； a = 0h/圖7-7 由圖可知，在起始點(diǎn)和終了點(diǎn)處由圖可知，在起始點(diǎn)和終了點(diǎn)處有有剛性沖擊剛性沖擊。 s = h/0 ； v = h/0 ； a = 0推程段：推程段：2)二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律(等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律) 推程：推程：s = C0+ C1+ C

10、22 ww212 CCdtdsv222Cdtdvaw邊界條件：邊界條件：等加速推程段：等加速推程段：當(dāng)當(dāng)=0 時(shí)，時(shí)，s=0 ，v=0， C0=0，C1=0； 當(dāng)當(dāng)=0/2時(shí)，時(shí)，s=h/2 ， C2=2h/02 s = 2h2/02 v = 4h /02 a = 4h 2/ 02 等減速推程段：等減速推程段： 當(dāng)當(dāng) =0/2 時(shí)，時(shí)，s = h /2，h/2 = C0C10/2C202/4 當(dāng)當(dāng) = 0 時(shí)，時(shí)，s = h ，v = 0，h = C0C10C202 0 = C12C2 ，C1=2 C20 C0=h，C1= 4h/0, C2=2h/02 s = h2h(0)2/02 v = 4

11、h(0)/ 02 a = 4h2/02等加速回程段等加速回程段：(見(jiàn)書(shū)上見(jiàn)書(shū)上)等減速回程段等減速回程段：(見(jiàn)書(shū)上見(jiàn)書(shū)上)由圖知，有由圖知，有柔性沖擊柔性沖擊。 等加速推程段：等加速推程段： s = 2h2/02 v = 4h /02 a = 4h 2/ 02 等減速推程段：等減速推程段： s = h2h(0)2/02 v = 4h(0)/ 02 a = 4h2/023)五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 s = C0+ C1+ C22+ C33+ C44+ C55 453423215432wwwwwCCCCCdtdsv3232242322201262wwwwCCCCdtdva邊界條件：邊界

12、條件： 當(dāng)當(dāng)=0 時(shí)，時(shí)，s=0 ，v=0，a=0 當(dāng)當(dāng)=0 時(shí)，時(shí)，s=h ，v=0，a=0 C0=C1=C2=0，C3=10h/03， C4=15h/04，C5 = 6h/05 55044033061510hhhS 其位移方程式為：其位移方程式為： 無(wú)沖擊(2)三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1)余弦加速度余弦加速度(簡(jiǎn)諧簡(jiǎn)諧)運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律 推程運(yùn)動(dòng)方程式為推程運(yùn)動(dòng)方程式為 回程運(yùn)動(dòng)方程式為回程運(yùn)動(dòng)方程式為 由圖知，有由圖知，有柔性沖擊柔性沖擊。 2)正弦加速度正弦加速度(擺線擺線)運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律 推程運(yùn)動(dòng)方程式為推程運(yùn)動(dòng)方程式為 回程運(yùn)動(dòng)方程式為回程運(yùn)動(dòng)方程式為 無(wú)沖擊運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)

13、動(dòng)規(guī)律 運(yùn)動(dòng)特性運(yùn)動(dòng)特性 適用場(chǎng)合適用場(chǎng)合等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律剛性沖擊剛性沖擊柔性沖擊柔性沖擊無(wú)沖擊無(wú)沖擊柔性沖擊柔性沖擊無(wú)沖擊無(wú)沖擊低速輕載低速輕載中速輕載中速輕載高速中載高速中載中低速中載中低速中載中高速輕載中高速輕載 除上述以外，還有其它運(yùn)動(dòng)規(guī)律，或?qū)⑸鲜龀Ｓ眠\(yùn)動(dòng)規(guī)律組除上述以外，還有其它運(yùn)動(dòng)規(guī)律，或?qū)⑸鲜龀Ｓ眠\(yùn)動(dòng)規(guī)律組合使用。如合使用。如“改進(jìn)梯形加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律改進(jìn)梯形加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律”、“變形等速運(yùn)動(dòng)規(guī)變形等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律律”。3.推桿運(yùn)動(dòng)

14、規(guī)律的選擇推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇 3)對(duì)于較高速凸輪，還要考慮到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度較高，可能會(huì)對(duì)于較高速凸輪，還要考慮到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度較高，可能會(huì) 產(chǎn)生很大的慣性力和沖擊，所以要考慮其最大加速度。產(chǎn)生很大的慣性力和沖擊，所以要考慮其最大加速度。1)只要求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)某一角度只要求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)某一角度0時(shí)，推桿完成一行程時(shí)，推桿完成一行程h或或。 2)不僅要求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)某一角度不僅要求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)某一角度0時(shí)，推桿完成一行程時(shí)，推桿完成一行程h或或 ，而且還要求推桿按一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。，而且還要求推桿按一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。此外，還要考慮機(jī)構(gòu)的沖擊性能。此外，還要考慮機(jī)構(gòu)的沖擊性能。 9-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)

15、計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)1.凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法 假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公共假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公共角速度角速度-w w，各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并不改變。關(guān)系并不改變。凸輪：凸輪：轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)靜止不動(dòng)相對(duì)靜止不動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件：沿導(dǎo)軌作預(yù)期運(yùn)動(dòng)沿導(dǎo)軌作預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律的往復(fù)移動(dòng)規(guī)律的往復(fù)移動(dòng)沿導(dǎo)軌作預(yù)期運(yùn)動(dòng)沿導(dǎo)軌作預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī) 律 的 往 復(fù) 移 動(dòng)規(guī) 律 的 往 復(fù) 移 動(dòng)隨導(dǎo)軌以隨導(dǎo)軌以-w w繞繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線1)對(duì)心直動(dòng)尖端推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)尖端推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)已知：推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、

16、升程已知：推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、升程 h；凸；凸輪的輪的w w及其方向、基圓半徑及其方向、基圓半徑r0。設(shè)計(jì)：凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)：凸輪輪廓曲線hs O /2h/22 5 /47 /4w w9101113121234567 取長(zhǎng)度比例尺取長(zhǎng)度比例尺 l繪圖繪圖hs O /2h/22 5 /47 /4www w1234567814910 111312141)將位移曲線若干等分；將位移曲線若干等分；2)沿沿-w w方向?qū)⒒鶊A作相應(yīng)等分；方向?qū)⒒鶊A作相應(yīng)等分；3)沿導(dǎo)路方向截取相應(yīng)的位移，沿導(dǎo)路方向截取相應(yīng)的位移，得到一系列點(diǎn)；得到一系列點(diǎn)；4)光滑聯(lián)接。光滑聯(lián)接。取長(zhǎng)度比例尺取長(zhǎng)度比例尺 l繪圖繪圖wwhs

17、 O /2h/22 5 /47 /41234567814910 1113129101113121234567 w w142)對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)理論廓線理論廓線實(shí)際廓線實(shí)際廓線取長(zhǎng)度比例尺取長(zhǎng)度比例尺 l繪圖繪圖hs O /2h/22 5 /47 /41234567814910 1113129101113121234567 www w143)對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)理論廓線理論廓線實(shí)際廓線實(shí)際廓線取長(zhǎng)度比例尺取長(zhǎng)度比例尺 l繪圖繪圖hs O /2h/22 5 /47 /41234567814910 111312141)將位移曲

18、線若干等分；將位移曲線若干等分；2)沿沿-w w方向?qū)⒎较驅(qū)⑵鄨A偏距圓作相應(yīng)等分；作相應(yīng)等分；3)沿導(dǎo)路方向截取相應(yīng)的位移，得沿導(dǎo)路方向截取相應(yīng)的位移，得到一系列點(diǎn)；到一系列點(diǎn)；4)光滑聯(lián)接。光滑聯(lián)接。234758www w161011131294)偏置直動(dòng)尖端推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)尖端推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)取長(zhǎng)度比例尺取長(zhǎng)度比例尺 l繪圖繪圖hs O /2h/22 5 /47 /41234567814910 1113125)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)14234758www w161011131296)擺動(dòng)尖端從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖端從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 已知：

19、擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、角升程已知：擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、角升程、擺桿的長(zhǎng)度、擺桿的長(zhǎng)度LAB、LAO，凸輪的凸輪的w w及其方向、基及其方向、基 圓半徑圓半徑r0 。設(shè)計(jì)：凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)：凸輪輪廓曲線o1801206012345678 910 2 w wAOB218012060o12 3 4 5 67 8 910(1)作出角位移線圖；作出角位移線圖；(2)作初始位置；作初始位置；(4)找從動(dòng)件反轉(zhuǎn)后的一系找從動(dòng)件反轉(zhuǎn)后的一系列位置，得列位置，得 C1、C2、等點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)。等點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)。A1A2A3A5A6A7A8A9A10A40000000000(3)按按-w w 方向劃分圓方向

20、劃分圓R得得A0、A1、A2等點(diǎn)；等點(diǎn)；即得機(jī)架即得機(jī)架 反轉(zhuǎn)的一系列反轉(zhuǎn)的一系列位置；位置；0r0wB0L18060120B1B2B3B4B5B6B7B8B9B101C12C23C3C4C5C6C7C8C9C10ROA0a-w w直動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)直動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 擺動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 2.用解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線用解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線 作圖法的缺點(diǎn)作圖法的缺點(diǎn)繁瑣、誤差較大。繁瑣、誤差較大。 解析法的優(yōu)點(diǎn)解析法的優(yōu)點(diǎn)計(jì)算精度高、速度快，適合凸輪在數(shù)控機(jī)床上加工。計(jì)算精度高、速度快，適合凸輪在數(shù)控機(jī)床上加工。解析法的設(shè)計(jì)結(jié)果解析法的設(shè)計(jì)結(jié)果根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和基本尺

21、寸的設(shè)計(jì)結(jié)果，求根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和基本尺寸的設(shè)計(jì)結(jié)果，求出出凸輪輪廓曲線的方程凸輪輪廓曲線的方程，利用計(jì)算機(jī)精確地計(jì)算出，利用計(jì)算機(jī)精確地計(jì)算出凸輪輪廓凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)的坐標(biāo)值曲線上各點(diǎn)的坐標(biāo)值。(1)偏置直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 如圖所示，選取如圖所示，選取Oxy坐標(biāo)系，坐標(biāo)系，B0點(diǎn)為凸輪廓線起始點(diǎn)。當(dāng)凸輪點(diǎn)為凸輪廓線起始點(diǎn)。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)過(guò)角度時(shí)，推桿位移為角度時(shí)，推桿位移為s。此。此時(shí)滾子中心時(shí)滾子中心B點(diǎn)的坐標(biāo)為點(diǎn)的坐標(biāo)為sincos)(cossin)(00essyessx。理論廓線方程式該式即為凸輪的。，偏距為式中2200erse由高等數(shù)學(xué)知，理

22、論廓線由高等數(shù)學(xué)知，理論廓線B點(diǎn)處的法線點(diǎn)處的法線nn的斜率應(yīng)為的斜率應(yīng)為 cossin)/(ddyddxdydxtgsin)(cos)/(/cos)(sin)/(/00sseddsddysseddsddx 實(shí)際廓線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)實(shí)際廓線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)B(x，y)的坐標(biāo)為的坐標(biāo)為sincosrrryyrxx2222)/()/(/ )/(cos)/()/(/ )/(sinddyddxddyddyddxddx故式中式中“-”號(hào)用于內(nèi)等距曲線，號(hào)用于內(nèi)等距曲線，“+”號(hào)用于外等距曲線。號(hào)用于外等距曲線。 另外，前式中的另外，前式中的e為代數(shù)值。當(dāng)凸輪逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)時(shí)，若為代數(shù)值。當(dāng)凸輪逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)時(shí)，若推

23、桿處于凸輪回轉(zhuǎn)中心的右側(cè)，推桿處于凸輪回轉(zhuǎn)中心的右側(cè)，e為正，稱為為正，稱為正偏置正偏置；若凸輪順；若凸輪順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，則相反，稱為時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，則相反，稱為負(fù)偏置負(fù)偏置。 rcrrrc刀具中心軌跡刀具中心軌跡理論輪廓曲線理論輪廓曲線實(shí)際輪廓曲線實(shí)際輪廓曲線b)刀具直徑小于滾子直徑刀具直徑小于滾子直徑刀具中心軌跡刀具中心軌跡實(shí)際輪廓曲線實(shí)際輪廓曲線a)刀具直徑大于滾子直徑刀具直徑大于滾子直徑刀具中心軌跡計(jì)算刀具中心軌跡計(jì)算用數(shù)控機(jī)床加工凸輪以及在凸輪磨床上磨削凸輪時(shí)，通用數(shù)控機(jī)床加工凸輪以及在凸輪磨床上磨削凸輪時(shí)，通常需要給出刀具中心的直角坐標(biāo)值。常需要給出刀具中心的直角坐標(biāo)值。 滾子從動(dòng)件

24、盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) rr理論輪廓曲線理論輪廓曲線刀具中心直角坐標(biāo)方程：刀具中心直角坐標(biāo)方程：sin cos rcrcrryyrrxx(2)對(duì)心平底推桿對(duì)心平底推桿(平底與推桿軸線垂直平底與推桿軸線垂直)盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)分析：取坐標(biāo)系的分析：取坐標(biāo)系的y軸與推桿軸線重合；軸與推桿軸線重合；推桿反轉(zhuǎn)與凸輪在推桿反轉(zhuǎn)與凸輪在B點(diǎn)相切：凸輪轉(zhuǎn)過(guò)點(diǎn)相切：凸輪轉(zhuǎn)過(guò) ，推桿產(chǎn)生位移，推桿產(chǎn)生位移swOPvvPsincos)(cossin)(00ddssryddssrxP點(diǎn)為凸輪與點(diǎn)為凸輪與推桿相對(duì)瞬心推桿相對(duì)瞬心推桿的速度為推桿的速度為wddsvOPB點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)為凸輪工作廓線方程式

25、為凸輪工作廓線方程式設(shè)計(jì)分析：取擺動(dòng)推桿軸心設(shè)計(jì)分析：取擺動(dòng)推桿軸心A0與凸輪軸心與凸輪軸心O之連線為之連線為y軸；軸；推桿反轉(zhuǎn)處于推桿反轉(zhuǎn)處于AB位置：凸輪轉(zhuǎn)過(guò)位置：凸輪轉(zhuǎn)過(guò) 角，推桿角位移為角，推桿角位移為f f。)cos(cos)sin(sin00 laylax(3)擺動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)則則點(diǎn)之坐標(biāo)為點(diǎn)之坐標(biāo)為為理論廓線方程式為理論廓線方程式sincosrrryyrxx凸輪工作廓線方程式凸輪工作廓線方程式9-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 1. 凸輪機(jī)構(gòu)中作用力與凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪機(jī)構(gòu)中作用力與凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 如圖所示，為一尖端直動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)在如圖所示，

26、為一尖端直動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)在推程中任意位置的受力情況。推程中任意位置的受力情況。 MB=0；R2cos2(l+b)R1cos2 b =0經(jīng)整理得：經(jīng)整理得：Fy=0；Q+Pcos(+1)(R1+R2)sin2=0Fx=0；Psin(+1)+(R1R2)cos2=0 取推桿為分離體，根據(jù)力的平衡條件取推桿為分離體，根據(jù)力的平衡條件分母為零時(shí)，機(jī)構(gòu)自鎖。分母為零時(shí)，機(jī)構(gòu)自鎖。臨界壓力角臨界壓力角cc=arctg1/(1+2b/l)tg21 211)sin()/21 ()cos(tglbQP 許用壓力角：許用壓力角：為改善凸輪機(jī)構(gòu)的受力情況、提高機(jī)械為改善凸輪機(jī)構(gòu)的受力情況、提高機(jī)械效率，規(guī)定了允

27、許采用的最大壓力角。效率，規(guī)定了允許采用的最大壓力角。 max c推程推程( (工作行程工作行程) )推薦的許用壓力角為：推薦的許用壓力角為：直動(dòng)從動(dòng)件：直動(dòng)從動(dòng)件：=30,擺動(dòng)從動(dòng)件：擺動(dòng)從動(dòng)件：= 3545?；爻袒爻蹋翰淮嬖谧枣i問(wèn)題，：不存在自鎖問(wèn)題，=70802. 凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定 如圖所示，為一偏置直動(dòng)尖端如圖所示，為一偏置直動(dòng)尖端推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。P為瞬心，故為瞬心，故在在BCP中中 上式也可寫(xiě)為：上式也可寫(xiě)為：OPvvpwwddsdtddtdsvOP/220)/(estgeddsrsereddssereOPsseOPBCCPtg2202200)

28、/(所以，有所以，有 確定凸輪基圓半徑的通常做法確定凸輪基圓半徑的通常做法 1) 當(dāng)凸輪和軸做成一體時(shí)，凸輪工作廓線的最小半徑應(yīng)當(dāng)凸輪和軸做成一體時(shí)，凸輪工作廓線的最小半徑應(yīng)大于軸的半徑。大于軸的半徑。2) 當(dāng)凸輪和軸單獨(dú)制作時(shí)，凸輪上要作出輪轂，此時(shí)凸當(dāng)凸輪和軸單獨(dú)制作時(shí)，凸輪上要作出輪轂，此時(shí)凸輪工作廓線的最小半徑應(yīng)略大于輪轂的半徑。輪工作廓線的最小半徑應(yīng)略大于輪轂的半徑。3) 根據(jù)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的需要，按經(jīng)驗(yàn)公式根據(jù)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的需要，按經(jīng)驗(yàn)公式r0=(1.62)rS，初步選定凸輪基圓半徑初步選定凸輪基圓半徑r0 ，然后校核壓力角，以滿足，然后校核壓力角，以滿足max的條件。的條件。(rS為凸

29、輪軸的半徑為凸輪軸的半徑)。 a rr理論輪廓曲線理論輪廓曲線 實(shí)際輪廓曲線實(shí)際輪廓曲線 當(dāng)凸輪廓線內(nèi)凹時(shí)當(dāng)凸輪廓線內(nèi)凹時(shí)，則則a+rr，此時(shí)，無(wú)論滾此時(shí)，無(wú)論滾子半徑大小如何，凸輪的子半徑大小如何，凸輪的工作廓線總是可以平滑地工作廓線總是可以平滑地作出來(lái)。作出來(lái)。 rr a rr arr 當(dāng)凸輪廓線外凸時(shí)當(dāng)凸輪廓線外凸時(shí)，則則a-rr，此時(shí)，且滾子此時(shí)，且滾子半徑小于理論輪廓線的曲半徑小于理論輪廓線的曲率半徑時(shí)，凸輪的工作廓率半徑時(shí)，凸輪的工作廓線可以平滑地作出來(lái)。線可以平滑地作出來(lái)。3. 滾子推桿滾子半徑的選擇和平底推桿平底尺寸的確定滾子推桿滾子半徑的選擇和平底推桿平底尺寸的確定 a實(shí)際廓

30、線曲率半徑；實(shí)際廓線曲率半徑；理論廓線曲率半徑。理論廓線曲率半徑。 rr a rr 0結(jié)論結(jié)論對(duì)于外凸輪廓，要保證凸輪正常工作，應(yīng)使對(duì)于外凸輪廓，要保證凸輪正常工作，應(yīng)使 min rr。 rr a rr 0 rrrr若若r rr r時(shí)，時(shí)，則則a a0 0，工作廓線出現(xiàn)，工作廓線出現(xiàn)變尖現(xiàn)象變尖現(xiàn)象。若若 r rr r時(shí)，時(shí)，則則a a00， 工作廓線出現(xiàn)工作廓線出現(xiàn)交叉，交叉， 推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律出現(xiàn)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律出現(xiàn)失真現(xiàn)象失真現(xiàn)象。滾子半徑的選擇滾子半徑的選擇 首先，應(yīng)使?jié)L子半徑首先，應(yīng)使?jié)L子半徑rr小于理論廓線的最小曲率半徑小于理論廓線的最小曲率半徑min，而而min則可用解析法或作圖法確定。則可用