第4章 凸輪機(jī)構(gòu)

1、第第4 4章章 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)n4.1 概述概述4.2 凸輪從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 n4.3 凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)4.4 凸輪機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定凸輪機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定4.1 概述概述n一、凸輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)成和應(yīng)用一、凸輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)成和應(yīng)用n 構(gòu)成構(gòu)成 應(yīng)用應(yīng)用 特點(diǎn)特點(diǎn)n二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類n三、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語三、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語一、凸輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)成和應(yīng)用一、凸輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)成和應(yīng)用n由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架組成的高副機(jī)構(gòu)由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架組成的高副機(jī)構(gòu)n凸輪：凸輪：具有曲線狀輪廓的構(gòu)件具有曲線狀輪廓的構(gòu)件n從動(dòng)件從動(dòng)件：與凸輪保持接觸的作往

2、復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)的：與凸輪保持接觸的作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)的構(gòu)件。構(gòu)件。n原動(dòng)件連續(xù)運(yùn)動(dòng)而從動(dòng)件間歇運(yùn)動(dòng)原動(dòng)件連續(xù)運(yùn)動(dòng)而從動(dòng)件間歇運(yùn)動(dòng)n特點(diǎn)特點(diǎn)n設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞涂蓪?shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞涂蓪?shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律動(dòng)規(guī)律 (從動(dòng)件精確實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件精確實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律)n結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計(jì)方便結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計(jì)方便n點(diǎn)或線接觸，易磨損，加工較復(fù)雜點(diǎn)或線接觸，易磨損，加工較復(fù)雜n廣泛用于各種機(jī)械，特廣泛用于各種機(jī)械，特別是自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)控別是自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)控制裝置和裝配生產(chǎn)線。制裝置和裝配生產(chǎn)線。n自動(dòng)機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)n內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu) n 二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類n1

3、按凸輪的形狀分類按凸輪的形狀分類n2按從動(dòng)件形狀和運(yùn)動(dòng)形式分類按從動(dòng)件形狀和運(yùn)動(dòng)形式分類n3按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸的按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸的 方式分類方式分類1 1按凸輪的形狀分類按凸輪的形狀分類盤狀凸輪盤狀凸輪移動(dòng)凸輪移動(dòng)凸輪圓柱凸輪圓柱凸輪2 2按從動(dòng)件形狀和運(yùn)動(dòng)形式分類按從動(dòng)件形狀和運(yùn)動(dòng)形式分類v 尖底從動(dòng)件尖底從動(dòng)件v 滾子從動(dòng)件滾子從動(dòng)件v 平底從動(dòng)件平底從動(dòng)件v 曲底從動(dòng)件曲底從動(dòng)件直動(dòng)從動(dòng)件直動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件按從動(dòng)件形狀和運(yùn)動(dòng)形式分類按從動(dòng)件形狀和運(yùn)動(dòng)形式分類對(duì)心式對(duì)心式偏置式偏置式直動(dòng)從動(dòng)件直動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件3 3按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸的方式

4、分類按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸的方式分類v力封閉凸輪機(jī)構(gòu)力封閉凸輪機(jī)構(gòu)靠彈簧力或重力等維持凸輪與從動(dòng)件的高副接觸?？繌椈闪蛑亓Φ染S持凸輪與從動(dòng)件的高副接觸。v形封閉凸輪機(jī)構(gòu)形封閉凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu)凹槽凸輪機(jī)構(gòu)凹槽凸輪機(jī)構(gòu)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)槽凸輪機(jī)構(gòu)槽兩側(cè)面的距離等于滾子直徑。優(yōu)點(diǎn)：鎖和方式結(jié)構(gòu)簡單缺點(diǎn)：加大了凸輪的尺寸和重量等徑凸輪機(jī)構(gòu) 兩滾子中心間的距離始終保持不變。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇受到一定的限制從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇受到一定的限制等寬凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離都等于框架內(nèi)側(cè)的寬度。缺點(diǎn)：從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇受到

5、一定的限制，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇受到一定的限制，當(dāng)當(dāng)180180范圍內(nèi)的凸輪廓線根據(jù)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定范圍內(nèi)的凸輪廓線根據(jù)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定后，其余后，其余180180內(nèi)的凸輪廓線必須符合等寬原則內(nèi)的凸輪廓線必須符合等寬原則主回凸輪機(jī)構(gòu)(共軛凸輪機(jī)構(gòu))優(yōu)點(diǎn)：克服了等寬、等徑凸輪的缺點(diǎn)克服了等寬、等徑凸輪的缺點(diǎn)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高 一個(gè)凸輪推動(dòng)從一個(gè)凸輪推動(dòng)從動(dòng)件完成正行程運(yùn)動(dòng)，動(dòng)件完成正行程運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)凸輪推動(dòng)從動(dòng)另一個(gè)凸輪推動(dòng)從動(dòng)件完成反行程的運(yùn)動(dòng)件完成反行程的運(yùn)動(dòng)按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸的方式分類按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸的方式分類反凸輪機(jī)構(gòu)反凸輪機(jī)構(gòu)

6、擺桿為主動(dòng)件，凸輪為從動(dòng)件擺桿為主動(dòng)件，凸輪為從動(dòng)件rb三、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語三、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語h s s s s DD0B0B sO ,t360基圓基圓 基圓半徑基圓半徑rb推程推程推程運(yùn)動(dòng)角推程運(yùn)動(dòng)角 行程或升距行程或升距h遠(yuǎn)休止遠(yuǎn)休止遠(yuǎn)休止角遠(yuǎn)休止角 s回程回程回程運(yùn)動(dòng)角回程運(yùn)動(dòng)角 近休止近休止近休止角近休止角 s B 位移曲線位移曲線 從動(dòng)件的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線圖運(yùn)動(dòng)線圖 位移曲線位移曲線反映了從動(dòng)件的位移反映了從動(dòng)件的位移s隨時(shí)間隨時(shí)間t或或凸凸輪轉(zhuǎn)角輪轉(zhuǎn)角 變化變化的規(guī)律。的規(guī)律。 速度曲線速度曲線反映了從動(dòng)件的速度反映了從動(dòng)件的速度v 隨時(shí)間隨時(shí)間t或或凸凸輪轉(zhuǎn)角輪轉(zhuǎn)角

7、變化變化的規(guī)律。的規(guī)律。 加速度曲線加速度曲線反映了從動(dòng)件的加速度反映了從動(dòng)件的加速度a隨時(shí)間隨時(shí)間t或或凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角 變化變化的規(guī)律。的規(guī)律。 凸輪輪廓曲線的形狀決定了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)凸輪輪廓曲線的形狀決定了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。要使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)某種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，就要設(shè)計(jì)出與律。要使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)某種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，就要設(shè)計(jì)出與其相應(yīng)的凸輪輪廓曲線。其相應(yīng)的凸輪輪廓曲線。 4.2 4.2 凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律n一、引言一、引言n二、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律n三、組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律n四、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇四、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇222ddddddddddddddd

8、dstvtvaststsv數(shù)學(xué)方程式數(shù)學(xué)方程式 位移方程位移方程s=s(s=s( ) ) 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的表示從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的表示運(yùn)動(dòng)線圖運(yùn)動(dòng)線圖一、引言一、引言n 所謂從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是指從動(dòng)件的位移所謂從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是指從動(dòng)件的位移S S、速度速度v v、加速度、加速度a a隨時(shí)間隨時(shí)間 t t 或凸輪轉(zhuǎn)角或凸輪轉(zhuǎn)角變化的變化的規(guī)律。這種變化的規(guī)律可以用線圖來表示，是凸規(guī)律。這種變化的規(guī)律可以用線圖來表示，是凸輪設(shè)計(jì)的依據(jù)。輪設(shè)計(jì)的依據(jù)。 正確選擇和設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是凸輪正確選擇和設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。 生產(chǎn)中對(duì)工作構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)要求是多種

9、多樣的。生產(chǎn)中對(duì)工作構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)要求是多種多樣的。 速度要求：速度要求：例如自動(dòng)機(jī)床中用來控制刀具進(jìn)給例如自動(dòng)機(jī)床中用來控制刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)，要求刀具（從動(dòng)件）在工作行程運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)，要求刀具（從動(dòng)件）在工作行程時(shí)作等速運(yùn)動(dòng)。時(shí)作等速運(yùn)動(dòng)。 加速度要求：加速度要求：如內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)，則要求如內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)，則要求凸輪具有良好的動(dòng)力學(xué)性能。凸輪具有良好的動(dòng)力學(xué)性能。 位移要求：位移要求：在某些控制機(jī)構(gòu)中則只有簡單的升在某些控制機(jī)構(gòu)中則只有簡單的升距要求。距要求。 人們經(jīng)過長期的理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐，已經(jīng)人們經(jīng)過長期的理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐，已經(jīng)積累了能適應(yīng)多種工作要求的從動(dòng)件典型運(yùn)動(dòng)特積

10、累了能適應(yīng)多種工作要求的從動(dòng)件典型運(yùn)動(dòng)特性的運(yùn)動(dòng)曲線，即所謂性的運(yùn)動(dòng)曲線，即所謂“常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律”。 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，通常只需根據(jù)工作要求，設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，通常只需根據(jù)工作要求，從常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律中選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)曲線。在一般從常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律中選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)曲線。在一般情況下，推程是工作行程，要求比較嚴(yán)格，需要情況下，推程是工作行程，要求比較嚴(yán)格，需要進(jìn)行仔細(xì)研究?；爻桃话阋筝^低，受力情況也進(jìn)行仔細(xì)研究?；爻桃话阋筝^低，受力情況也比推程階段有利。比推程階段有利。二、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的位移曲線為多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)從動(dòng)件的位移曲線為多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)s c0 c1 c2 2

11、 c3 3cn n（一）多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律（一）多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律常用的有一次、二次、五次等多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)規(guī)律。常用的有一次、二次、五次等多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)規(guī)律。1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律n（直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律）（直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律）n v =常數(shù)n S = v t 線性n a = 0 n運(yùn)動(dòng)的開始和終了，運(yùn)動(dòng)的開始和終了，從動(dòng)件的加速度為無從動(dòng)件的加速度為無限大限大無限大的慣性無限大的慣性力力剛性沖擊剛性沖擊 n用于低速用于低速n不宜單獨(dú)使用n 實(shí)際上，由于構(gòu)件材料有彈性，加速實(shí)際上，由于構(gòu)件材料有彈性，加速度和慣性力不至于達(dá)到無窮大，但仍將造度和慣性力不至于達(dá)到無窮大，但仍將造成強(qiáng)烈沖擊。當(dāng)加速度為正時(shí)，它將增大

12、成強(qiáng)烈沖擊。當(dāng)加速度為正時(shí)，它將增大凸輪壓力，使凸輪輪廓嚴(yán)重磨損；加速度凸輪壓力，使凸輪輪廓嚴(yán)重磨損；加速度為負(fù)時(shí)，可能會(huì)造成用力封閉的從動(dòng)件與為負(fù)時(shí)，可能會(huì)造成用力封閉的從動(dòng)件與凸輪輪廓瞬時(shí)脫離接觸，并加大力封閉彈凸輪輪廓瞬時(shí)脫離接觸，并加大力封閉彈簧的負(fù)荷。因此這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律只適用于低簧的負(fù)荷。因此這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律只適用于低速，如自動(dòng)機(jī)床刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)以及在低速速，如自動(dòng)機(jī)床刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)以及在低速下工作的一些凸輪控制機(jī)構(gòu)。下工作的一些凸輪控制機(jī)構(gòu)。2、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（拋物線運(yùn)動(dòng)規(guī)律）（拋物線運(yùn)動(dòng)規(guī)律）na = 常數(shù)常數(shù) n起、中、終點(diǎn)加速度有起、中、終點(diǎn)加速度有限突變，

13、有限慣性力引限突變，有限慣性力引起起柔性沖擊柔性沖擊nv = a t 兩段斜直線兩段斜直線n兩段拋物線兩段拋物線n用于用于低低中速中速221taS n兩段拋物線nt=1:2:3:4nS=1:4:9:16n/2等分4份：1、2、3、4 nh/2等分4份：1、2、3、4n連接坐標(biāo)原點(diǎn)與1、2、3、4各等分點(diǎn)n過1、2、3、4 點(diǎn)作垂線與相應(yīng)斜線相交n用光滑曲線連接交點(diǎn)221taS s149410h1423560sn兩段拋物線nt=1:2:3nS=1:4:9n從原點(diǎn)引任一斜線 OO，以任意間距截取等分點(diǎn)n連接斜線終點(diǎn)與縱坐標(biāo)h點(diǎn)后作其平行線交與縱坐標(biāo)軸上n過縱坐標(biāo)軸上各點(diǎn)作水平線與橫坐標(biāo)等分點(diǎn)的垂線

14、相交n用光滑曲線連接交點(diǎn)221taS 5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度對(duì)次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角的變化是連續(xù)曲線，因而沒凸輪轉(zhuǎn)角的變化是連續(xù)曲線，因而沒有慣性力引起的沖擊現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)有慣性力引起的沖擊現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，可用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。性好，可用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。3. 3-4-53. 3-4-5多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律多項(xiàng)式運(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) )位移方程式中位移方程式中5次多項(xiàng)式剩余項(xiàng)次多項(xiàng)式剩余項(xiàng)的次數(shù)為、，所以又稱的次數(shù)為、，所以又稱為為3-4-5多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律，多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律，無剛無剛性沖擊，也無柔性沖擊。性沖擊，也無柔性沖擊。)12018060()30

15、6030()61510(352432453423554433hahvhs（二）三角函數(shù)類基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律（二）三角函數(shù)類基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律（簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律）（簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律）1234560 s1 23456h 該運(yùn)動(dòng)規(guī)律在推程的開該運(yùn)動(dòng)規(guī)律在推程的開始和終止瞬時(shí)，從動(dòng)件的始和終止瞬時(shí)，從動(dòng)件的加速度仍有突變，故存在加速度仍有突變，故存在柔性沖擊柔性沖擊。因此適用于中、。因此適用于中、低速場合。低速場合。vmaxa1 2 3456amax-amaxv1 23456cos22hhs，從動(dòng)件的加速度按余弦規(guī)律從動(dòng)件的加速度按余弦規(guī)律變化變化2.正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度運(yùn)

16、動(dòng)規(guī)律（擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律）（擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律）12345678sohssS=S-S21346h/2572sin2hs s12345678ovvmax12345678oaamax-amax從動(dòng)桿的加速度按正弦規(guī)律變化從動(dòng)桿的加速度按正弦規(guī)律變化 速度及加速度曲速度及加速度曲線都是連續(xù)的，沒有線都是連續(xù)的，沒有任何突變，任何突變，既沒有剛沖擊、又沒既沒有剛沖擊、又沒有柔性沖擊有柔性沖擊，可適用于高速凸輪機(jī)可適用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。構(gòu)。n基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式簡單，便于分析，而基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式簡單，便于分析，而且按此設(shè)計(jì)出的凸輪，加工方便簡單，曾被廣泛且按此設(shè)計(jì)出的凸輪，加工方便簡單，曾被廣泛采用。采

17、用。n但隨著工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)但隨著工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的要求愈來愈高，工作要求也更加多樣復(fù)雜。的要求愈來愈高，工作要求也更加多樣復(fù)雜。n為了提高凸輪機(jī)構(gòu)工作的可靠性和壽命，減小中、為了提高凸輪機(jī)構(gòu)工作的可靠性和壽命，減小中、高速凸輪機(jī)構(gòu)的振動(dòng)噪音，適應(yīng)中、高速重載的高速凸輪機(jī)構(gòu)的振動(dòng)噪音，適應(yīng)中、高速重載的要求及滿足機(jī)器對(duì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)特性的某些特殊要要求及滿足機(jī)器對(duì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)特性的某些特殊要求，只用某種基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律往往難以滿足。求，只用某種基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律往往難以滿足。n為此，提出了改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通過把基本運(yùn)動(dòng)為此，提出了改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通過把基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律合理地

18、加以組合得到所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。規(guī)律合理地加以組合得到所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。n凸輪機(jī)構(gòu)的要求愈來愈高，工作要求也更凸輪機(jī)構(gòu)的要求愈來愈高，工作要求也更加多樣復(fù)雜。單一的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不能滿足運(yùn)加多樣復(fù)雜。單一的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不能滿足運(yùn)動(dòng)要求時(shí)，可以把基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律合理地加動(dòng)要求時(shí)，可以把基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律合理地加以組合得到所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。以組合得到所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。n組合后的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)滿足：組合后的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)滿足：n1 1）工作對(duì)從動(dòng)件特殊的運(yùn)動(dòng)要求；）工作對(duì)從動(dòng)件特殊的運(yùn)動(dòng)要求；n2 2）能避免剛性沖擊、柔性沖擊；）能避免剛性沖擊、柔性沖擊；n3 3）使最大速度和最大加速度盡可能小。）使最大速度和最大加

19、速度盡可能小。改進(jìn)型等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律改進(jìn)型等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律Oa正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律aos12avn消除了剛性沖擊。消除了剛性沖擊。修正梯形組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律修正梯形組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律a1 2 3 45 6 7 8oa0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)律正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律a=10.1250.50.875改進(jìn)型梯形加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律改進(jìn)型梯形加速度運(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，在加速度突變處以正弦加在加速度突變處以正弦加速度曲線過渡而組成，既速度曲線過渡而組成，既具有等加速等減速運(yùn)動(dòng)其具有等加速等減速運(yùn)動(dòng)其理論最大加速度最小的優(yōu)理論最大

20、加速度最小的優(yōu)點(diǎn)，又消除了柔形沖擊。點(diǎn)，又消除了柔形沖擊。 這些因素又往往是互相制約的。因此，在選擇這些因素又往往是互相制約的。因此，在選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，必須根據(jù)使用場合、工或設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，必須根據(jù)使用場合、工作條件等分清主次綜合考慮，確定選擇或設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)作條件等分清主次綜合考慮，確定選擇或設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的主要根據(jù)。規(guī)律的主要根據(jù)。在選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，應(yīng)考慮：在選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，應(yīng)考慮：a.a.是否滿足機(jī)械的具體工作要求？是否滿足機(jī)械的具體工作要求？b.b.凸輪機(jī)構(gòu)是否具有良好的動(dòng)力特性？凸輪機(jī)構(gòu)是否具有良好的動(dòng)力特性？c.c.所設(shè)計(jì)的凸輪廓線是否便于加工？所

21、設(shè)計(jì)的凸輪廓線是否便于加工？一、凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理一、凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理 二、二、凸輪輪廓曲線的凸輪輪廓曲線的圖解法圖解法 三、三、凸輪輪廓曲線的解析法（自學(xué)）凸輪輪廓曲線的解析法（自學(xué)）無論是采用作圖法還是解析法設(shè)計(jì)凸輪廓無論是采用作圖法還是解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線，所依據(jù)的基本原理都是線，所依據(jù)的基本原理都是反轉(zhuǎn)法原理反轉(zhuǎn)法原理。一、凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理一、凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理n凸輪以角速度凸輪以角速度 轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件以要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)從動(dòng)件以要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)律作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)n反轉(zhuǎn)原理反轉(zhuǎn)原理：n給整個(gè)機(jī)構(gòu)加給整個(gè)機(jī)構(gòu)加 -運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)n凸輪不動(dòng)，凸輪不動(dòng)，n

22、機(jī)架反轉(zhuǎn)，機(jī)架反轉(zhuǎn)，n推桿作復(fù)合運(yùn)動(dòng)推桿作復(fù)合運(yùn)動(dòng) 隨機(jī)架繞以隨機(jī)架繞以- - 反轉(zhuǎn)相對(duì)機(jī)架以給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。反轉(zhuǎn)相對(duì)機(jī)架以給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。n從動(dòng)件的尖頂畫出一條曲線從動(dòng)件的尖頂畫出一條曲線凸輪的輪廓曲線。凸輪的輪廓曲線。 二、凸輪輪廓曲線的二、凸輪輪廓曲線的圖解法圖解法1.對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪廓線設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪廓線設(shè)計(jì) 已知凸輪的基圓半徑，凸輪已知凸輪的基圓半徑，凸輪角速度角速度 和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線廓曲線。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟n選比例尺，作位移曲線和基圓，選比例尺，作位移曲線和基圓，確定從動(dòng)件尖頂?shù)某跏嘉恢么_定從動(dòng)

23、件尖頂?shù)某跏嘉恢胣將位移曲線將位移曲線S-和基圓的推、回和基圓的推、回程各運(yùn)動(dòng)角作相同的若干等分程各運(yùn)動(dòng)角作相同的若干等分n(基圓反向等分基圓反向等分)n從基圓圓周沿以上導(dǎo)路截取對(duì)從基圓圓周沿以上導(dǎo)路截取對(duì)應(yīng)的位移量應(yīng)的位移量n用光滑曲線將各點(diǎn)聯(lián)接起來，用光滑曲線將各點(diǎn)聯(lián)接起來，即得到所求凸輪的輪廓曲線即得到所求凸輪的輪廓曲線rbOs 1 3 5 7 8 60120909060120 1 2 90A909 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)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rb，凸輪，凸輪

24、角速角速度度 和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線輪輪廓曲線。3 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915注意：注意：位移曲線縱坐標(biāo)比例尺與基圓比例尺位移曲線縱坐標(biāo)比例尺與基圓比例尺一致；一致；位移曲線橫坐標(biāo)與基圓等分?jǐn)?shù)相等，位移曲線橫坐標(biāo)與基圓等分?jǐn)?shù)相等，且排序號(hào)碼一一對(duì)應(yīng)。且排序號(hào)碼一一對(duì)應(yīng)。n偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)中心線不通過凸輪軸心，反轉(zhuǎn)后各移動(dòng)中偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)中心線不通過凸輪軸心，反轉(zhuǎn)后各移動(dòng)中心線均與偏距圓相切，即偏距圓的切線就是反轉(zhuǎn)各位置的方向線。心線均與偏距圓相切，即偏距圓的切線就是反

25、轉(zhuǎn)各位置的方向線。2.偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)n偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件移偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)中心線不通過凸輪軸動(dòng)中心線不通過凸輪軸心，反轉(zhuǎn)后各移動(dòng)中心心，反轉(zhuǎn)后各移動(dòng)中心線均與偏距圓相切，即線均與偏距圓相切，即偏距圓的切線就是反轉(zhuǎn)偏距圓的切線就是反轉(zhuǎn)各位置的方向線。各位置的方向線。n從動(dòng)件位移沿著這些切從動(dòng)件位移沿著這些切線從基圓開始向外量取。線從基圓開始向外量取。凸輪的輪廓曲線與推桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系凸輪的輪廓曲線與推桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理e

26、A偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)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rb，角速度角速度 和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及偏心距和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)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，作位移作位移曲線、基圓曲線、基圓rb和偏距圓和偏距圓e。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟 等分位移曲線及反向等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。位置。O 6 1 2 3 4 5 7 8 1514 13 12 11 10 9 1514131211109k9k10k11k12k13k1

27、4k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8 s 1 3 5 7 8 6012090909 1113151 3 5 7 8 9 11 1312 14 10 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置頂在各等分點(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。n思考：尖頂思考：尖頂-滾子滾子3.3. 偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)n 對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)rbOA 對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)已知凸輪的基圓半

28、徑已知凸輪的基圓半徑rb，滾子半，滾子半徑徑rr、凸輪、凸輪角速度角速度 和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 以以滾子中心作為從動(dòng)件尖頂滾子中心作為從動(dòng)件尖頂，作理論輪廓曲線。作理論輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟以以理論輪廓曲線上各點(diǎn)為圓心，理論輪廓曲線上各點(diǎn)為圓心，作滾子圓族及滾子圓族的內(nèi)包絡(luò)線，作滾子圓族及滾子圓族的內(nèi)包絡(luò)線，得實(shí)際輪廓曲線。得實(shí)際輪廓曲線。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s 1 3 5 7 8 6012090909 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 60120 1 2 90903 4

29、 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915理論理論廓線廓線實(shí)際實(shí)際廓線廓線滾滾子子rrn實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓凸輪與從凸輪與從動(dòng)件直接接觸的廓線，動(dòng)件直接接觸的廓線，為凸輪的工作廓線。為凸輪的工作廓線。n理論輪廓理論輪廓對(duì)于滾子對(duì)于滾子從動(dòng)件，把滾子圓心看從動(dòng)件，把滾子圓心看作從動(dòng)件的尖點(diǎn)，該點(diǎn)作從動(dòng)件的尖點(diǎn)，該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡稱為凸輪的的運(yùn)動(dòng)軌跡稱為凸輪的理論廓線。理論廓線。n實(shí)際廓線與理論廓線是法向等距曲線。實(shí)際廓線與理論廓線是法向等距曲線。n基圓基圓以凸輪以凸輪上的最小半徑為上的最小半徑為半徑所畫的圓。半徑所畫的圓。n對(duì)于尖頂從動(dòng)件來說，凸輪的理

30、論輪廓和實(shí)際對(duì)于尖頂從動(dòng)件來說，凸輪的理論輪廓和實(shí)際輪廓重合。輪廓重合。4. 4. 對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)n凸輪實(shí)際輪廓為凸輪實(shí)際輪廓為 直線族的包絡(luò)線直線族的包絡(luò)線 5.5.擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)n與直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪與直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法基本類似廓線的設(shè)計(jì)方法基本類似n所不同的是推桿的預(yù)期運(yùn)動(dòng)所不同的是推桿的預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律及作圖設(shè)計(jì)中都要用推規(guī)律及作圖設(shè)計(jì)中都要用推桿的角位移桿的角位移 n將直動(dòng)從動(dòng)件的將直動(dòng)從動(dòng)件的n位移位移s 改為角位移改為角位移 n行程行程h 改為角行程改為角行程maxn

31、擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪n擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪 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)床上計(jì)算精度高、速度快，適合凸輪在數(shù)控機(jī)床上加工。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)和基本尺寸的設(shè)計(jì)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，求出結(jié)果，求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，利用計(jì)算機(jī)精確地計(jì)算出地計(jì)算出凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)的坐標(biāo)值凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)的坐標(biāo)值。4.4 凸輪機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定凸輪機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定 1、凸輪機(jī)

32、構(gòu)的壓力角凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 2、基圓半徑的設(shè)計(jì)、基圓半徑的設(shè)計(jì) 3、滾子半徑的設(shè)計(jì)、滾子半徑的設(shè)計(jì) 、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對(duì)從動(dòng)件作用力不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對(duì)從動(dòng)件作用力方向線方向線nn與從動(dòng)件上力作用點(diǎn)的速度方與從動(dòng)件上力作用點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角。向之間所夾的銳角。壓力角壓力角有效分力有效分力F 需需驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力 磨損磨損 效率效率 F ，無論凸輪驅(qū)動(dòng)力多大，都無法無論凸輪驅(qū)動(dòng)力多大，都無法使從動(dòng)件產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)使從動(dòng)件產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)自鎖自鎖 壓力角壓力角 凸輪的基圓半徑、壓力角凸輪的基圓半徑、壓力角定義在理論輪廓曲線上。定義在理論輪廓曲線上。壓力角壓力角 的取值的取值

33、 設(shè)計(jì)基本尺寸時(shí)務(wù)必設(shè)計(jì)基本尺寸時(shí)務(wù)必使使 max 許用壓力角的推薦值：許用壓力角的推薦值：工作行程工作行程對(duì)于移動(dòng)從動(dòng)件，對(duì)于移動(dòng)從動(dòng)件， =3040對(duì)于擺動(dòng)從動(dòng)件，對(duì)于擺動(dòng)從動(dòng)件， =4050非工作行程：可在非工作行程：可在7080之間選取之間選取 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是凸輪設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是凸輪設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。 運(yùn)動(dòng)過程中，壓力角的大小是變化的。運(yùn)動(dòng)過程中，壓力角的大小是變化的。 Cnn22bddtanerses O Bes0sDrb ds d 2、 基圓半徑的設(shè)計(jì)基圓半徑的設(shè)計(jì)1）凸輪基圓與壓力角的關(guān)系凸輪基圓與壓力角的關(guān)系 壓力角對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的受力狀況壓力角對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的受力

34、狀況有直接影響，在運(yùn)動(dòng)規(guī)律選定之后，有直接影響，在運(yùn)動(dòng)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)它主要取決于凸輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)尺寸。尺寸。P為相對(duì)瞬心為相對(duì)瞬心: dd/dd/ddsttsvOP 由由 BCP得得22b0ers vvP 對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)e 0。結(jié)論結(jié)論移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 與基圓半徑與基圓半徑rb、從動(dòng)件偏置方位和偏距從動(dòng)件偏置方位和偏距e有關(guān)。有關(guān)。 2） 偏置方位的確定偏置方位的確定 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(dòng)件偏置在推程時(shí)瞬心應(yīng)當(dāng)使從動(dòng)件偏置在推程時(shí)瞬心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(cuò)誤