第6章 凸輪機構(gòu) 課件(6)

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)機械設(shè)計基礎(chǔ)課件（課件（6）第第6 6章章 凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu) 11、主動凸輪、主動凸輪3、機架、機架2、從動件、從動件e第一節(jié)第一節(jié) 凸輪機構(gòu)的基本類型及應(yīng)用凸輪機構(gòu)的基本類型及應(yīng)用一、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用一、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用凸輪機構(gòu)的組成：凸輪機構(gòu)的組成：（1）主動凸輪）主動凸輪 （2）從動件）從動件（3）機架）機架高副高副運動演示運動演示eh單缸內(nèi)燃機單缸內(nèi)燃機靠模車削平底凸輪機構(gòu)靠模車削平底凸輪機構(gòu) 自動機床上的走刀機構(gòu)121.1.按凸輪的形狀分類按凸輪的形狀分類移動移動（板狀）（板狀）凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)圓柱凸輪機構(gòu)圓柱凸輪機構(gòu)盤形凸輪機構(gòu)盤形凸輪機構(gòu)1132e二、凸輪機構(gòu)的分類二、凸

2、輪機構(gòu)的分類移動從動件擺動從動件2.2.按從動件的運動方式分類按從動件的運動方式分類3.3.按從動件的形狀分類按從動件的形狀分類尖頂從動件尖頂從動件滾子從動件滾子從動件平底從動件平底從動件第二節(jié)第二節(jié) 從動件的常用運動規(guī)律從動件的常用運動規(guī)律 (P97頁頁)名詞術(shù)語：名詞術(shù)語： 基圓、基圓、推程運動角、推程運動角、基圓半徑、基圓半徑、推程、推程、遠休止角、遠休止角、回程運動角、回程運動角、回程、回程、近休止角、近休止角、r0hBots01010202000ADCB一、凸輪與從動桿的運動關(guān)系一、凸輪與從動桿的運動關(guān)系 名詞：基圓名詞：基圓 、基圓半徑、基圓半徑 rb 、凸輪轉(zhuǎn)角、凸輪轉(zhuǎn)角、 推程

3、、推程、 回程回程 、 升程升程h（動畫演示）（動畫演示） 、推程運動角、推程運動角 升升停停降降停型停型(RDRD)升升降降停型停型(RRD)升升停停降型降型(RDR)升升降型降型(RR)運動循環(huán)的類型運動循環(huán)的類型S S2( )S SS2( )S S2( )S 2( )1. 等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律Sh001, 0, 01從圖中可知從圖中可知,起點和起點和終點瞬時加速度為終點瞬時加速度為無窮大，因此會產(chǎn)無窮大，因此會產(chǎn)生剛性沖擊生剛性沖擊,適用于適用于中、小功率和低場中、小功率和低場合。合。 1sva23546h/20 0h/2柔性沖擊柔性沖擊50分32、等加速等減速運動規(guī)律、等加速等減速

4、運動規(guī)律從圖中可知，在從圖中可知，在ABC三三處存在有限的突變，結(jié)處存在有限的突變，結(jié)果引起果引起柔性沖擊柔性沖擊。與等。與等速運動規(guī)律相比，其沖速運動規(guī)律相比，其沖擊程度大為減少。因此，擊程度大為減少。因此，適用于中速、中載的場適用于中速、中載的場合。合。ACB3 3、余弦加速度（簡諧）余弦加速度（簡諧）運動規(guī)律運動規(guī)律123456av vs sh0123456Vmax=1.57h/0從圖中可知，加速度從圖中可知，加速度變化很緩，故為變化很緩，故為柔性柔性沖擊，甚至無柔性沖沖擊，甚至無柔性沖擊擊，可用于中、高速，可用于中、高速場合。場合。一、基本原理一、基本原理反轉(zhuǎn)原理：反轉(zhuǎn)原理：-給整個凸

5、輪機構(gòu)施以給整個凸輪機構(gòu)施以- -時，不影響各構(gòu)件之間的相對運動，此時，時，不影響各構(gòu)件之間的相對運動，此時，凸輪將靜止，而從動件尖頂復(fù)合運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線凸輪將靜止，而從動件尖頂復(fù)合運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線。第三節(jié)第三節(jié) 圖解法設(shè)計盤形凸輪輪廓曲線圖解法設(shè)計盤形凸輪輪廓曲線12345678Ar0609090120-s12345 67 891011121314對心直動尖頂推桿凸輪機構(gòu)中，已知凸輪對心直動尖頂推桿凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑的基圓半徑rb，角速度，角速度和推桿的運動規(guī)和推桿的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計步驟小結(jié)：設(shè)計步驟小結(jié)：選比例尺選比

6、例尺l作基圓作基圓r rb b。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。二、對心直動尖頂推桿盤形凸輪二、對心直動尖頂推桿盤形凸輪 60120909013578911 13 159111312141876543214131211109rbr0609090120-1234567891011121314設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：選比例尺選比例尺l作基圓作基圓r rb b。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運動角。原則是：陡密

7、緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動件滾子中心在各等份點的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動件滾子中心在各等份點的位置。將各中心點連接成一條光滑曲線。將各中心點連接成一條光滑曲線。A作各位置滾子圓的內(nèi)作各位置滾子圓的內(nèi)( (外外) )包絡(luò)線包絡(luò)線( (中心軌跡的等距曲線中心軌跡的等距曲線) )。三、滾子直動從動件盤形凸輪三、滾子直動從動件盤形凸輪s 601209090135781 3 5 7 8911 13論輪廓理論輪廓實際輪廓實際輪廓1876543214131211109rbeA A-O O偏置直動尖頂推桿凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基偏置直動尖頂推桿凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑圓半徑rb，角速

8、度，角速度和推桿的運動規(guī)律和偏心和推桿的運動規(guī)律和偏心距距e，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。四、偏置從動件盤形凸輪四、偏置從動件盤形凸輪s 601209090135781 3 5 7 8911 13 1591113121412345678k1k2k3k5k4k6k7k81514131211109k9k10k11k12k13k14k15123456781514131211109第四節(jié)第四節(jié) 凸輪機構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題凸輪機構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題上述設(shè)計廓線時的凸輪結(jié)構(gòu)參數(shù)上述設(shè)計廓線時的凸輪結(jié)構(gòu)參數(shù)rb、e、rr等，是預(yù)先等，是預(yù)先給定的。給定的。實際上，這些參數(shù)也是根據(jù)機構(gòu)的受力情況

9、是否良好、實際上，這些參數(shù)也是根據(jù)機構(gòu)的受力情況是否良好、動作是否靈活、尺寸是否緊湊等因素由設(shè)計者確定的。動作是否靈活、尺寸是否緊湊等因素由設(shè)計者確定的。二、壓力角的校核二、壓力角的校核一、滾子半徑的確定一、滾子半徑的確定三、基圓半徑的確定三、基圓半徑的確定實際輪廓線的曲率半徑，實際輪廓線的曲率半徑，理論輪廓線的曲率半徑，理論輪廓線的曲率半徑， rT滾子半徑滾子半徑rT rT rT rT rT0rT rTrT rT0.8 min凸輪機構(gòu)的壓力角 壓力角壓力角, 指在不考慮摩擦力的情指在不考慮摩擦力的情況下況下, 凸輪對從動件作用力的方向凸輪對從動件作用力的方向與從動件上力作用點的速度方向之與從

10、動件上力作用點的速度方向之間所夾的銳角間所夾的銳角 F=Fcos F”=Fsin二、二、 壓力角的校核壓力角的校核1、壓力角與自鎖、壓力角與自鎖FF”FF是推動從動件移動的有效分力是推動從動件移動的有效分力，F(xiàn)”是引起導(dǎo)路中摩擦阻力的有害分力是引起導(dǎo)路中摩擦阻力的有害分力，F(xiàn)，F(xiàn)” 當當 F”增大到一定值時，有引起的摩擦阻力超過有效分增大到一定值時，有引起的摩擦阻力超過有效分力力 ，此時凸輪無法推動從動件運動，機構(gòu)發(fā)生自鎖，此時凸輪無法推動從動件運動，機構(gòu)發(fā)生自鎖推程：推程： 移動從動件移動從動件=30擺動從動件擺動從動件 =45回程：回程：=80工程上要求：工程上要求：max FF”F三、基

11、圓半徑的確定三、基圓半徑的確定由圖可得偏心、對心直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)在由圖可得偏心、對心直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)在推程任一位置時壓力角的表達式為推程任一位置時壓力角的表達式為 分析結(jié)果：分析結(jié)果： 基圓半徑越大，壓力角越小?；鶊A半徑越大，壓力角越小。從從傳力的角度來看，基圓半徑越大越好；傳力的角度來看，基圓半徑越大越好；從機構(gòu)緊湊的角度來看，基圓半徑越從機構(gòu)緊湊的角度來看，基圓半徑越小越好。小越好。 在設(shè)計時，應(yīng)在滿足許用壓力角在設(shè)計時，應(yīng)在滿足許用壓力角要求的前提下，選取最小的基圓半徑要求的前提下，選取最小的基圓半徑。 ttOPnnBeSS0vCrrb 1123壓力角壓力角 FF”B

12、0FF”F選擇題：選擇題：1. 對于較復(fù)雜的凸輪輪廓曲線，也能準確地獲得所需要對于較復(fù)雜的凸輪輪廓曲線，也能準確地獲得所需要的運動規(guī)律。的運動規(guī)律。 a尖頂從動件尖頂從動件 b滾子從動件滾子從動件c平底從動件平底從動件 d. 以上均不對以上均不對2. 凸輪壓力角的大小與基圓半徑的關(guān)系凸輪壓力角的大小與基圓半徑的關(guān)系是是 。 a基圓半徑越小，壓力角越小基圓半徑越小，壓力角越小 b基圓半徑越大，壓力角越小基圓半徑越大，壓力角越小c. 基圓半徑越小，壓力角越大基圓半徑越小，壓力角越大 d. 基圓半徑越大，壓力角越大基圓半徑越大，壓力角越大3. 壓力角增大時，對壓力角增大時，對 。 a凸輪機構(gòu)的工作不

13、利凸輪機構(gòu)的工作不利 b. 凸輪機構(gòu)的工作有利凸輪機構(gòu)的工作有利c. 凸輪機構(gòu)的工作無影響凸輪機構(gòu)的工作無影響 d. 以上均不對以上均不對 如下圖所示，為凸輪從動件的如下圖所示，為凸輪從動件的 兩種運動規(guī)律的曲線，其中兩種運動規(guī)律的曲線，其中 產(chǎn)生剛性沖擊的運動規(guī)律是產(chǎn)生剛性沖擊的運動規(guī)律是 。a.(1) b.(2) c.(1)和和(2) d.都不是都不是二、判斷題（你認為對的打二、判斷題（你認為對的打，錯的打，錯的打）1、 凸輪機構(gòu)的壓力角越大，傳力性能越好。凸輪機構(gòu)的壓力角越大，傳力性能越好。 （ ）2、 凸輪機構(gòu)出現(xiàn)自鎖是由于驅(qū)動力小造成的。凸輪機構(gòu)出現(xiàn)自鎖是由于驅(qū)動力小造成的。 （ ）

14、3、 當滾子半徑當滾子半徑rT min時，從動件會產(chǎn)生時，從動件會產(chǎn)生“運動失真運動失真” 。 ( ) 小結(jié)：小結(jié)：在進行凸輪廓線設(shè)計之前，需要先確定在進行凸輪廓線設(shè)計之前，需要先確定r rb b ,而在定而在定r rb b時，時，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)條件（不能太?。?、壓力角、工作輪廓是否失真等因應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)條件（不能太?。?、壓力角、工作輪廓是否失真等因素。在條件允許時，應(yīng)取較大的導(dǎo)軌長度素。在條件允許時，應(yīng)取較大的導(dǎo)軌長度L和較小的懸臂尺寸和較小的懸臂尺寸b。對滾子推桿，應(yīng)恰當選取對滾子推桿，應(yīng)恰當選取r rT T，對平底推桿，應(yīng)確定合適的平底長，對平底推桿，應(yīng)確定合適的平底長度度l。還要滿足強度和工藝

15、性要求。還要滿足強度和工藝性要求。 本章重點：本章重點：從動件運動規(guī)律：特性及作圖法；從動件運動規(guī)律：特性及作圖法；理論輪廓與實際輪廓的關(guān)系；理論輪廓與實際輪廓的關(guān)系；凸輪壓力角凸輪壓力角與基圓半徑與基圓半徑r rb b的關(guān)系；的關(guān)系；掌握用圖解法設(shè)計凸輪輪廓曲線的步驟與方法；掌握用圖解法設(shè)計凸輪輪廓曲線的步驟與方法；123456788765432191011121314151413121110 94.平底尺寸平底尺寸l 的確定的確定lmax作圖法確定：作圖法確定： l=2lmax+(57)mm一、凸輪機構(gòu)常用材料一、凸輪機構(gòu)常用材料 低速、中小載荷的一般場合，低速、中小載荷的一般場合，凸輪凸

16、輪采用采用4545鋼、鋼、40Cr40Cr表面淬火（硬度表面淬火（硬度525258HRC58HRC）, ,亦可采用亦可采用1515鋼、鋼、20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi經(jīng)滲碳淬火，硬度達經(jīng)滲碳淬火，硬度達565662HRC62HRC。 滾子材料可采用滾子材料可采用20Cr20Cr，經(jīng)滲碳淬火經(jīng)滲碳淬火，表面硬度達表面硬度達565662HRC.62HRC.也可用滾也可用滾動軸承作為滾子，從動件接觸端面：動軸承作為滾子，從動件接觸端面：4545、T8T8、T10T10、T12T12，555562HRC62HRC。二、二、 凸輪機構(gòu)的常用結(jié)構(gòu)凸輪機構(gòu)的常用結(jié)構(gòu) 1.1.凸輪軸凸輪軸凸輪基圓較小時，凸輪和軸作成一凸輪基圓較小時，凸輪和軸作成一體。這種凸輪結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠體。這種凸輪結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠. . 凸輪軸凸輪軸 2.2.整體式凸輪整體式凸輪凸輪尺寸小無特殊要求的場合或凸輪尺寸小無特殊要求的場合或不經(jīng)常裝拆。不經(jīng)常裝拆。 3.3.組合式組合式組合式凸輪用螺組合式凸輪用螺栓將凸輪和輪轂聯(lián)成一體，栓將凸輪和輪轂聯(lián)成一體，可以方便地調(diào)整凸輪與可以方便地調(diào)整凸輪與從動件起始的相對位置