第9章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)2ppt課件

1、9-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)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 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,則凸輪相對靜止則凸輪相對靜止不動，而從動件一方面隨導(dǎo)不動，而從動件一方面隨導(dǎo)軌以軌以-w繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動，另繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)移動。從動件尖頂在這種復(fù)移動。從動件尖頂在這種復(fù)合運(yùn)動中的運(yùn)動軌跡即為復(fù)合運(yùn)動中的運(yùn)動軌跡即為凸輪輪廓曲線。凸輪輪廓曲線。凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法 圖解法圖解法 解析法解析法反轉(zhuǎn)法原理：反轉(zhuǎn)法原理：r0Os1 3 5 7 8 601209090601

2、20 1290909 1113151357 8911131214101 1）、對心尖頂直動從動件盤形凸輪輪廓線的設(shè)計(jì)）、對心尖頂直動從動件盤形凸輪輪廓線的設(shè)計(jì)已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，凸輪角速度，凸輪角速度和從動件和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 選比例尺選比例尺l l，作位移曲線和基，作位移曲線和基圓圓r0r0。 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動件的位置。各等分點(diǎn)的從動件的位置。345 67 818765432101191213141413121110915

3、確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。點(diǎn)占據(jù)的位置。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。eA2 2）、偏置尖頂直動從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)）、偏置尖頂直動從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度和從動件的和從動件的運(yùn)動規(guī)律及偏心距運(yùn)動規(guī)律及偏心距e，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 選比例尺選比例尺l l，作位移曲，作位移曲線、基圓線、基圓r0r0和偏距圓和偏距圓e e。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟 等分位移曲線及反向等分等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等各

4、運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動件的位置。分點(diǎn)的從動件的位置。O 6123457815141312111091514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8s 1 3 5 7 8 6012090909 1113151357 891113121410 確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。 將各尖頂點(diǎn)連接成一將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。條光滑曲線。r0OA3）、對心滾子直動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)）、對心滾子直動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，

5、滾子半徑，滾子半徑rT、凸輪、凸輪角速度角速度和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。曲線。 選比例尺選比例尺l l，作位移曲線和基圓，作位移曲線和基圓r0r0。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動件的位置。確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動件的位置。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s1 3 5 7 8 6012090909 1113151357 89111312141060120 129090345 67 818765432101191213141413121110915

6、確定反轉(zhuǎn)后從動件滾子中心在各等分確定反轉(zhuǎn)后從動件滾子中心在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。點(diǎn)占據(jù)的位置。 將各點(diǎn)連接成一條光滑曲線。將各點(diǎn)連接成一條光滑曲線。 作滾子圓族及滾子圓族的內(nèi)作滾子圓族及滾子圓族的內(nèi)( (外外) )包絡(luò)線。包絡(luò)線。 理論輪廓理論輪廓 滾子從動件凸輪機(jī)構(gòu)中，滾子中心與尖頂重合，滾子從動件凸輪機(jī)構(gòu)中，滾子中心與尖頂重合，故滾子中心的運(yùn)動規(guī)律即為尖頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律。所以，故滾子中心的運(yùn)動規(guī)律即為尖頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律。所以，尖頂從動件凸輪輪廓為滾子從動件凸輪的理論輪廓。尖頂從動件凸輪輪廓為滾子從動件凸輪的理論輪廓。 實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓 以理論輪廓上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑以理論輪廓上各點(diǎn)為圓心，以滾子

7、半徑rr為半徑為半徑的滾子圓族的包絡(luò)線，稱為滾子從動件凸輪的實(shí)際輪的滾子圓族的包絡(luò)線，稱為滾子從動件凸輪的實(shí)際輪廓，或稱工作輪廓。廓，或稱工作輪廓。留意：留意：（1理論輪廓與實(shí)際輪廓互為等距曲線；理論輪廓與實(shí)際輪廓互為等距曲線；（2凸輪的基圓半徑是指理論輪廓曲線的最小向徑。凸輪的基圓半徑是指理論輪廓曲線的最小向徑。4）、偏置滾子直動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)）、偏置滾子直動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)見課本P161圖9-19是偏置尖頂直動從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)與對心滾子直是偏置尖頂直動從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)與對心滾子直動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)的綜合。動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)的綜合。r

8、0OA 5）、對心平底直動從動件盤形凸輪輪廓線的設(shè)計(jì)）、對心平底直動從動件盤形凸輪輪廓線的設(shè)計(jì) 已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度和從動件和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 選比例尺選比例尺l l，作位移曲線和基圓，作位移曲線和基圓r0r0。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動件的位置。件的位置。s1 3 5 7 8 6012090909 1113151357 89111312141060120129090345 67 81876

9、5432101191213141413121110915 確定反轉(zhuǎn)后平底與導(dǎo)路中心線的交確定反轉(zhuǎn)后平底與導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)點(diǎn)A A在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。 作平底直線族及平底直線作平底直線族及平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。族的內(nèi)包絡(luò)線。r0O 1 2 345 6 7 8 6012090 90 尖頂擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)尖頂擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度角速度，擺桿長度，擺桿長度l以及擺以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離的距離a，擺桿角位移曲線，擺桿角位移曲線，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。1234567120

10、B1 1C1C2C3C4C5C6C7C86090 aB2 2B3 3B4 4B5 5B6 6B7 7A1A2A3A4A5A6A7A8A B0l 選比例尺選比例尺，作位，作位移曲線，作基圓移曲線，作基圓r0r0和轉(zhuǎn)軸圓和轉(zhuǎn)軸圓OAOA。 等分位移曲線及反向等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸對應(yīng)于各等分點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸A A的位的位置。置。 確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。等分點(diǎn)占據(jù)的位置。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。曲線。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

11、。2.用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線 （略）（略）擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)略）擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)略）1.凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力和凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力和凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角9-4 9-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定壓力角壓力角： 是指當(dāng)不計(jì)摩擦情況下，凸輪對是指當(dāng)不計(jì)摩擦情況下，凸輪對從動件作用力的方向線與從動件上受力點(diǎn)的從動件作用力的方向線與從動件上受力點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角。速度方向之間所夾的銳角。自鎖：當(dāng)自鎖：當(dāng)增大到某一數(shù)值時(shí)，因增大到某一數(shù)值時(shí)，因F而引起的而引起的摩擦阻力將超過摩擦阻力將超過F，這時(shí)無論凸輪給從動件的，這時(shí)無論凸輪給

12、從動件的驅(qū)動力多大，都不能推動從動件，這種現(xiàn)象驅(qū)動力多大，都不能推動從動件，這種現(xiàn)象稱為自鎖。稱為自鎖。極限壓力角極限壓力角lim:機(jī)構(gòu)開始出現(xiàn)自鎖的壓力角。機(jī)構(gòu)開始出現(xiàn)自鎖的壓力角。max 留意：留意： 直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，其壓力角直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，其壓力角應(yīng)應(yīng)為過滾子中心所作理論輪廓曲線的法線為過滾子中心所作理論輪廓曲線的法線n-n與從與從動件的運(yùn)動方向線之間的夾角。動件的運(yùn)動方向線之間的夾角。例例1：畫出四種情況時(shí)不同點(diǎn)的壓力角。：畫出四種情況時(shí)不同點(diǎn)的壓力角。補(bǔ)：平地從動件的壓力角補(bǔ)：平地從動件的壓力角Cnn220ddtanersesO Bes0sDr0 dsd壓力角

13、與凸輪基圓的關(guān)系壓力角與凸輪基圓的關(guān)系 壓力角對凸輪機(jī)構(gòu)的受力狀況有直壓力角對凸輪機(jī)構(gòu)的受力狀況有直接影響，在運(yùn)動規(guī)律選定之后，它主要接影響，在運(yùn)動規(guī)律選定之后，它主要取決于凸輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)尺寸。取決于凸輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)尺寸。P為相對瞬心為相對瞬心dd/dd/ddsttsvOP由由BCP得得2200ersvvP2. 凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定2200ddarctanddarctanersessses正配置：正配置： hd1負(fù)配置：負(fù)配置：hd-1對心移動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)對心移動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)e0。 偏置方位和偏距偏置方位和偏距e e的確定的確定 偏置方位的選擇應(yīng)有利于減小凸輪

14、機(jī)構(gòu)推程時(shí)的壓力角。偏置方位的選擇應(yīng)有利于減小凸輪機(jī)構(gòu)推程時(shí)的壓力角。應(yīng)當(dāng)使從動件偏置在推程時(shí)瞬心應(yīng)當(dāng)使從動件偏置在推程時(shí)瞬心P P的位置的同一側(cè)的位置的同一側(cè) 正確偏置正確偏置 OB nnPe錯誤偏置錯誤偏置需要注意的是，若推程壓力角減小，則回程壓力角將增大。需要注意的是，若推程壓力角減小，則回程壓力角將增大。BO nnPe課后課后9-6限制基圓半徑的條件限制基圓半徑的條件 凸輪的基圓半徑應(yīng)大于凸輪軸的半徑；凸輪的基圓半徑應(yīng)大于凸輪軸的半徑； 最大壓力角最大壓力角maxmax許用壓力角許用壓力角 ； 凸輪輪廓曲線的最小曲率半徑凸輪輪廓曲線的最小曲率半徑minmin0 0。 220tandde

15、sesr結(jié)論結(jié)論（1當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)配置情況、偏距當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)配置情況、偏距e及從動件運(yùn)動規(guī)律選定后，基及從動件運(yùn)動規(guī)律選定后，基圓半徑圓半徑r0 愈小，壓力角愈小，壓力角 愈大。愈大。（2在壓力角滿足的前提下，應(yīng)選取盡可能小的基圓半徑。在壓力角滿足的前提下，應(yīng)選取盡可能小的基圓半徑。減小推程壓力角度措施：減小推程壓力角度措施：（1增大基圓半徑；增大基圓半徑；（2采用正配置。采用正配置。（3增大滾子半徑。增大滾子半徑。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（1滾子推桿滾子半徑的選擇滾子推桿滾子半徑的選擇rTrT a rT 0結(jié)論對于外凸輪廓，要

16、保證凸輪正常工作，應(yīng)使結(jié)論對于外凸輪廓，要保證凸輪正常工作，應(yīng)使min rT。 輪廓失真輪廓失真 a a rT rT rTrT arT 0輪廓正常輪廓正常輪廓變尖輪廓變尖內(nèi)凹輪廓內(nèi)凹輪廓 a rT rTrT a rT輪廓正常輪廓正常外凸輪廓外凸輪廓 a 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 rTrTrTbsbbsb minmax)dd()dd(（2平底推桿平底尺寸的確定平底推桿平底尺寸的確定平底總寬度bbl 平底的長度為bslmaxdd2 當(dāng)基圓過小時(shí)，可能產(chǎn)生內(nèi)凹，加當(dāng)基圓過小時(shí)，可能產(chǎn)生內(nèi)凹，加工將切除，產(chǎn)生運(yùn)動失真。不產(chǎn)生工將切除，產(chǎn)生運(yùn)動失真。不產(chǎn)生失真必須保證輪廓曲線為外凸。失真必須保證輪廓曲線為外凸。平底從動件的特點(diǎn)：不允許輪廓曲線內(nèi)凹。平底從動件的特點(diǎn)：不允許輪廓曲線內(nèi)凹。 例例2 圖為一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪為一偏心圖為一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪為一偏心圓，在圖中畫出凸輪的理論輪廓曲線、偏距圓、基圓和最大行圓，在圖中畫出凸輪的理論輪廓