機(jī)械原理課件9 凸輪機(jī)構(gòu)

1、 9 91 1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類 9 92 2 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 9 93 3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 9 94 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 9 95 5 高速凸輪機(jī)構(gòu)簡介高速凸輪機(jī)構(gòu)簡介9 91 1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類1 1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用功用功用：將連續(xù)回轉(zhuǎn)：將連續(xù)回轉(zhuǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)構(gòu)簡單緊湊?？蓪?shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)構(gòu)簡單緊湊。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：點(diǎn)、線接觸，易磨損，不適合高速、重載點(diǎn)、線接觸，易磨損，不適合高速、重載。轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化凸輪推桿凸輪機(jī)構(gòu)的組成凸輪機(jī)構(gòu)的

2、組成凸輪凸輪 : :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( (從動(dòng)件從動(dòng)件) :) :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: :固定的構(gòu)件固定的構(gòu)件機(jī)架動(dòng)畫動(dòng)畫從動(dòng)件直線移動(dòng)或擺動(dòng)。從動(dòng)件直線移動(dòng)或擺動(dòng)。2) 2) 凸輪機(jī)構(gòu)的分類凸輪機(jī)構(gòu)的分類按凸輪形狀分：按凸輪形狀分：按推桿形狀分：按推桿形狀分： a a 直動(dòng)桿圓柱直動(dòng)桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)盤形凸輪盤形凸輪: :最基本的形式，結(jié)構(gòu)簡單，最基本的形式，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最為廣泛應(yīng)用最為廣泛.轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪: :尖頂尖頂推（擺）桿推（擺）桿 滾子滾子推推( (擺）桿擺）桿 平底推（擺）桿平底推（擺）桿圓柱凸輪圓

3、柱凸輪: :空間凸輪機(jī)構(gòu)空間凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)凸輪移動(dòng)凸輪: :凸輪相對(duì)機(jī)架做直線運(yùn)動(dòng)凸輪相對(duì)機(jī)架做直線運(yùn)動(dòng). .b b 擺動(dòng)桿圓柱擺動(dòng)桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu) 力封閉凸輪機(jī)構(gòu)力封閉凸輪機(jī)構(gòu)：（利用重力、彈簧等使推桿與凸輪保持接觸）（利用重力、彈簧等使推桿與凸輪保持接觸）幾何形狀封閉凸輪機(jī)構(gòu)幾何形狀封閉凸輪機(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可分為可分為凹槽凹槽、等寬等寬、等徑等徑、共軛共軛( (主回主回) )凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)B B 按保持接觸方式分：按保持接觸方式分：r r2 2r r1 1尖端尖端與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接與

4、任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)觸，從而使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但尖端處極易磨損，只適用規(guī)律。但尖端處極易磨損，只適用于于低速場(chǎng)合低速場(chǎng)合。凸輪與從動(dòng)件之間為滾動(dòng)摩擦，凸輪與從動(dòng)件之間為滾動(dòng)摩擦，因此摩擦磨損較小，可用于因此摩擦磨損較小，可用于傳遞傳遞較大的動(dòng)力。較大的動(dòng)力。對(duì)心尖底直動(dòng)從動(dòng)桿盤狀凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心尖底直動(dòng)從動(dòng)桿盤狀凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心滾子直動(dòng)從動(dòng)桿盤狀凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心滾子直動(dòng)從動(dòng)桿盤狀凸輪機(jī)構(gòu)偏心尖底直動(dòng)從動(dòng)桿盤狀凸輪機(jī)構(gòu)偏心尖底直動(dòng)從動(dòng)桿盤狀凸輪機(jī)構(gòu)偏心滾子直動(dòng)從動(dòng)桿盤狀凸輪機(jī)構(gòu)偏心滾子直動(dòng)從動(dòng)桿盤狀凸輪機(jī)構(gòu)采用偏心凸輪機(jī)構(gòu)主要是為了采用偏心凸輪機(jī)構(gòu)主要是為了減小凸

5、輪機(jī)構(gòu)推程壓力角減小凸輪機(jī)構(gòu)推程壓力角ee從動(dòng)件與凸輪之間易形成油膜，潤滑狀況好，受力平穩(wěn)，從動(dòng)件與凸輪之間易形成油膜，潤滑狀況好，受力平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高，常用于高速場(chǎng)合。傳動(dòng)效率高，常用于高速場(chǎng)合。但與之相配合的凸輪輪廓但與之相配合的凸輪輪廓必須全部外凸。必須全部外凸。對(duì)心平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)平底擺桿凸輪機(jī)構(gòu)平底擺桿凸輪機(jī)構(gòu)偏心平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)偏心平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)滾子擺桿凸輪機(jī)構(gòu)滾子擺桿凸輪機(jī)構(gòu)e9 92 2 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù): : 1) 1)根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式; ;2)2)推桿運(yùn)

6、動(dòng)規(guī)律推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律; ;3)3)合理確定結(jié)構(gòu)尺寸合理確定結(jié)構(gòu)尺寸; ;4)4)設(shè)計(jì)輪廓曲線。設(shè)計(jì)輪廓曲線。一一.推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律二二.推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇名詞術(shù)語：名詞術(shù)語：1 1、推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律基圓基圓: : 以凸輪輪廓最小向徑所組成的圓以凸輪輪廓最小向徑所組成的圓推程運(yùn)動(dòng)角推程運(yùn)動(dòng)角0：對(duì)應(yīng)從動(dòng)桿的推程，：對(duì)應(yīng)從動(dòng)桿的推程，凸輪所轉(zhuǎn)過的角度凸輪所轉(zhuǎn)過的角度推程推程h h: : 從動(dòng)桿從最低位置到最高位置的運(yùn)動(dòng)過程從動(dòng)桿從最低位置到最高位置的運(yùn)動(dòng)過程遠(yuǎn)休止角遠(yuǎn)休止角01: :對(duì)應(yīng)從動(dòng)桿處于最高位對(duì)應(yīng)從動(dòng)桿處于最高位置靜止不動(dòng)，凸輪所轉(zhuǎn)

7、過的角度置靜止不動(dòng)，凸輪所轉(zhuǎn)過的角度回程運(yùn)動(dòng)角回程運(yùn)動(dòng)角0：對(duì)應(yīng)從動(dòng)桿的：對(duì)應(yīng)從動(dòng)桿的回程，凸輪多轉(zhuǎn)過的角度回程，凸輪多轉(zhuǎn)過的角度回程：回程：從動(dòng)桿從最高位置回落從動(dòng)桿從最高位置回落到最低位置的運(yùn)動(dòng)過程到最低位置的運(yùn)動(dòng)過程近休止角近休止角02：對(duì)應(yīng)從動(dòng)桿處于最低：對(duì)應(yīng)從動(dòng)桿處于最低位置而靜止不動(dòng)，凸輪轉(zhuǎn)過的角度位置而靜止不動(dòng)，凸輪轉(zhuǎn)過的角度rminhB01010000202BBBBCDA0os遠(yuǎn)程休止：遠(yuǎn)程休止：對(duì)應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)桿對(duì)應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)桿 停留在最高位置靜止不動(dòng)的過程停留在最高位置靜止不動(dòng)的過程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：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

8、、 和加速度和加速度a 隨時(shí)間隨時(shí)間t 的變化規(guī)律。的變化規(guī)律。形式：形式：多項(xiàng)式、多項(xiàng)式、三角函數(shù)三角函數(shù)。S=S(tS=S(t) )V=V(tV=V(t) )a=a(ta=a(t) )運(yùn)動(dòng)函數(shù)：運(yùn)動(dòng)函數(shù)：rminhB010100002BBBBCDA0os02邊界條件：邊界條件： 凸輪轉(zhuǎn)過推程運(yùn)動(dòng)角凸輪轉(zhuǎn)過推程運(yùn)動(dòng)角0 0從動(dòng)件上升從動(dòng)件上升h1.11.1、多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律、多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律一般表達(dá)式一般表達(dá)式：s = C0+ C1+ C22 2+Cnn n (1)(1)求一階導(dǎo)數(shù)得速度方程：求一階導(dǎo)數(shù)得速度方程： v = = ds/dt求二階導(dǎo)數(shù)得加速度方程：求二階導(dǎo)數(shù)得加速度方程： a =

9、=dv/dt = 2= 2 C22 2+ 6C32 2+n(n-1)Cn2 2n-2n-2其中：其中：凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角，d/dtd/dt = =凸輪角速度凸輪角速度, , C Ci i待定系數(shù)待定系數(shù)。= = C1+ 2C2+nCnn-1n-1凸輪轉(zhuǎn)過回程運(yùn)動(dòng)角凸輪轉(zhuǎn)過回程運(yùn)動(dòng)角0 0從動(dòng)件下降從動(dòng)件下降h1. 1. 等速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律在推程起始點(diǎn)：在推程起始點(diǎn)：= 0= 0， s=0代入得：代入得：C00， C1h/h/0 0推程運(yùn)動(dòng)方程推程運(yùn)動(dòng)方程： s h/h/0 0 v h/h/0 0在推程終止點(diǎn)：在推程終止點(diǎn)：=0 0，s=hs = C0+ C1+ C22 2+Cnn

10、nv = = C1+ 2C2+nCnn-1n-1a = 2= 2 C22 2+ 6C32 2+n(n-1)Cn2 2n-2n-2a 0v 0hs 0a 0- + 同理得回程運(yùn)動(dòng)方程同理得回程運(yùn)動(dòng)方程： s h(1-/h(1-/ 0 0 ) )v- h/- h/0 0a 010ccs11/cdtdsv0/dtdva 0 0a 0 0- + 在運(yùn)動(dòng)開始瞬間，在運(yùn)動(dòng)開始瞬間， 速度由速度由0上升到上升到 v h/h/0 0舉升程為例舉升程為例此時(shí)加速度為理論上的無限大：此時(shí)加速度為理論上的無限大：lim0tat lim00tt 在升程終止瞬間，在升程終止瞬間， 速度由速度由v h/h/0 0降到降到

11、 0lim0tat lim00tt v 0 0剛性沖擊剛性沖擊剛性沖擊剛性沖擊IFma 2. 等加等減速（二次多項(xiàng)式）運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加等減速（二次多項(xiàng)式）運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線為一拋物線。位移曲線為一拋物線。推程加速上升段邊界條件：推程加速上升段邊界條件：起始點(diǎn)：起始點(diǎn)：=0=0，s=0，v0中間點(diǎn)：中間點(diǎn)：=0 0 /2 2，s=h/2 求得：求得： C00， C10 0，C22h/2h/0 02 2加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：s 2h2h2 2/0 02 2 v 4h/4h/0 02 2a 4h4h2 2/0 02 2s0 0 0/2hh/2a04h4h2 2/0 02 2 0v04

12、h/4h/0 02 2 0/2 0/2加、減速各占一半。加、減速各占一半。h/2推程減速上升段邊界條件：推程減速上升段邊界條件：終止點(diǎn)：終止點(diǎn)：=0 0，s=hs=h，v v0 0中間點(diǎn)：中間點(diǎn)：=0 0 /2/2，s=h/2 s=h/2 求得：求得：C C0 0h h，C C1 14h/4h/0 0， C C2 2-2h /-2h /0 02 2 減速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：減速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：s s h-2h(-h-2h(-0 0 ) )2 2/0 02 2v v -4h(-4h(-0 0 )/)/0 02 2 a a -4h-4h2 2/0 02 2重寫加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為重寫加速段推程運(yùn)動(dòng)

13、方程為：s s 2h2h2 2/0 02 2 v v 4h/4h/0 02 2a a 4h4h2 2/0 02 2s 0 0v 0a 0 0/2 0/2h柔性沖擊柔性沖擊4h/4h/0 02 24h4h2 2/0 02 2h/20 0/2IFma 31221s 0 0 0/2 0/2hh/2331221 等加等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 位移曲線的繪制位移曲線的繪制s 方法一方法一方法二方法二h 00121232220221654323.3.五次多項(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：位移方程： s=10hs=10h(/0 0)3 315h 15h (/0 0)4 4 +6h +6h (

14、/0 0)5 5s svah0 0無沖擊，適用于高速凸輪。無沖擊，適用于高速凸輪。課后作業(yè)：課后作業(yè)：9-1 9-13。s sa1) 1) 余弦加速度余弦加速度( (簡諧簡諧) )運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程：推程： s h1-cos(/h1-cos(/0 0)/2)/2 v hsin(/hsin(/0 0)/2)/20 0a 2 2hh2c2c cos(/ cos(/0 0)/2)/20 02 2 回程：回程： sh1h1cos(/cos(/0 0)/2)/2 v-hsin(/-hsin(/0 0)/2)/20 0a-2 2hh2 2 cos(/ cos(/0 0)/2)/20 02 2v v123

15、456V Vmaxmax=1.57h/=1.57h/0 0在在起始起始和和終止終止處理論上處理論上a為有限值，產(chǎn)生為有限值，產(chǎn)生柔性沖擊柔性沖擊。h0 0a amaxmax=4.93h=4.93h2 2/0 02 2二、三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律0 maFd運(yùn)動(dòng)始末：運(yùn)動(dòng)始末：1234561).1).正弦加速度（擺線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度（擺線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律0021 coshv020222 sinha00221 sinhs 回程：回程： sh1-/h1-/0 0 +sin(2/ +sin(2/0 0)/2)/2 vhcos(2/hcos(2/0 0)-1/)-1/0 0a-2h-2h2 2

16、 sin(2/(2/0 0)/)/0 02 2av 0 0h 0 無沖擊無沖擊推程推程A2hR=0IFma s0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8s2hR=81234567 0h正弦加速度（擺線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線的繪制正弦加速度（擺線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線的繪制課后作業(yè)：課后作業(yè)：9-1 9-13。正弦與等速組合正弦與等速組合三、改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)規(guī)律將幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合，將幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合， 以改善運(yùn)動(dòng)特性。以改善運(yùn)動(dòng)特性。oovh1 12 2h1h20 0+-oaoa課后作業(yè)：課后作業(yè)：9-1，9-2 ，9-49-11。習(xí)題習(xí)題9-1 何謂凸輪機(jī)構(gòu)的剛性沖

17、擊和柔性沖擊？補(bǔ)全圖何謂凸輪機(jī)構(gòu)的剛性沖擊和柔性沖擊？補(bǔ)全圖9.11所示各所示各 段的段的S, , 曲線，并指出那些地方有剛性沖擊，曲線，并指出那些地方有剛性沖擊， 哪些地方有柔性沖擊。哪些地方有柔性沖擊。h/22ACDEOSB2OABCDE2OABCDE在在O、A、D、E處有柔性沖擊。處有柔性沖擊。tot0lim解：解：在在B點(diǎn)：點(diǎn)：在在C點(diǎn)：點(diǎn)：taot0limtot0lim0maF在在B、C 處有剛性沖擊。處有剛性沖擊。tt000lima1.1.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9 93 3 凸輪廓線曲線的設(shè)計(jì)凸輪廓線曲線的設(shè)計(jì)2.2.用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線用作圖法設(shè)計(jì)凸

18、輪廓線1)1)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪3)3)滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪4)4)對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪2)2)偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪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)3. 3. 解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓AAAA A A1、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 解析法、解析法、作圖法作圖法 相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理法相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理法:(:(也稱反轉(zhuǎn)法也稱反轉(zhuǎn)法) ) 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)施加對(duì)整個(gè)系統(tǒng)施加 - 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)AAAAAAAr0 O O-3 33 31 1

19、1 12 22 2 此時(shí)，此時(shí)，凸輪保持不動(dòng)凸輪保持不動(dòng) 而從動(dòng)件尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的而從動(dòng)件尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線。軌跡即凸輪的輪廓曲線。332211對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑中，已知凸輪的基圓半徑r rminmin，角速度角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。(1).(1).對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪1)1)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺l l作基圓作基圓r rminmin。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是

20、：反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是： 陡密緩疏陡密緩疏。反轉(zhuǎn)后，確定從動(dòng)件尖頂反轉(zhuǎn)后，確定從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。在各等份點(diǎn)的位置。將各尖頂點(diǎn)連接成一條將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。光滑曲線。2.2.用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線s 0h 120060090090偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑凸輪的基圓半徑rmin，角速度，角速度和從動(dòng)件和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心距的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心距e e，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。曲線。2)2)偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪s 0h120060090090設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)

21、計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺l作作基圓基圓rmin; 反向等分各運(yùn)動(dòng)角反向等分各運(yùn)動(dòng)角; ; 確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置; ; 將各尖頂點(diǎn)連接成一條將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線光滑曲線。3)3)滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪滾子直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半滾子直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半rmin，角速度角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。s0h120060090090實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺l l作基圓作基圓rmin。反向等分

22、各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。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。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。基圓基圓技巧：技巧：把滾子推桿看成尖底推桿設(shè)計(jì)把滾子推桿看成尖底推桿設(shè)計(jì)理論輪廓理論輪廓s0h1200600900904)4)對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪已知：已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：凸輪廓線凸輪廓線解：解： 實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓技巧：技巧：

23、把平底看成尖底來設(shè)計(jì)把平底看成尖底來設(shè)計(jì)1. 定比例尺定比例尺2. 初始位置及推桿位移曲線初始位置及推桿位移曲線3. 確定推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)的確定推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)的 各位置各位置4. 確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng)占據(jù)確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng)占據(jù) 的各位置的各位置5. 各位置推桿位移量各位置推桿位移量6. 推桿高副元素的包絡(luò)線推桿高副元素的包絡(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) 60120909012345 6 7 85678s12060 90 RABlrminA11 2 3 490 o已知：已知：r r0 0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：

24、凸輪廓線凸輪廓線A3B1B33 3B11 1B2B22 2B3B4B44 4B55 5B6B66 6B77 7B7A8A7A6A5B8B5-A4A2解：解：1. 定比例尺定比例尺l 2. 初始位置及擺桿位移曲線初始位置及擺桿位移曲線3. 確定擺桿確定擺桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)占據(jù) 的各位置的各位置4. 確定擺桿確定擺桿預(yù)期運(yùn)動(dòng)預(yù)期運(yùn)動(dòng)占據(jù)占據(jù) 的各位置的各位置5.擺桿高副元素族擺桿高副元素族6. 擺桿高副元素的包絡(luò)線擺桿高副元素的包絡(luò)線BB0O OS0S3 3 解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓結(jié)果：求出輪廓曲線的解析表達(dá)式結(jié)果：求出輪廓曲線的解析表達(dá)式-已知條件：已知條件：e e、r r

25、minmin、r rT T、S=S()S=S()、及其方向。及其方向。理論輪廓的極坐標(biāo)參數(shù)方程：理論輪廓的極坐標(biāo)參數(shù)方程：= (S+S= (S+S0 0) )2 2 + e + e2 2原理：反轉(zhuǎn)法。原理：反轉(zhuǎn)法。=+=+0其中：其中： S S0 0 = r = r2 2minmin e e2tgtg0 = e/ S= e/ S0 0tgtg = e/(S= e/(S + S+ S0 0) )-即B點(diǎn)的極坐標(biāo)rT (+ (+0 0) ) (+(+)= =兩對(duì)頂角相等 e ermin參數(shù)方程。參數(shù)方程。 S00其中：其中： tgtg=B0BO1-111nn實(shí)際輪廓方程是理論輪廓的等距曲線。由高等

26、數(shù)學(xué)可實(shí)際輪廓方程是理論輪廓的等距曲線。由高等數(shù)學(xué)可知：等距線對(duì)應(yīng)點(diǎn)具有公共的法線。知：等距線對(duì)應(yīng)點(diǎn)具有公共的法線。T T = = 2 2 + r + r2 2TmTm-2-2r rT TcoscosT T =+=+實(shí)際輪廓上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的實(shí)際輪廓上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的 T T 位置：位置：位于理論輪廓位于理論輪廓 B B 點(diǎn)法線點(diǎn)法線 n-n n-n 與滾子圓的交線上。與滾子圓的交線上。 T= arctg= arctgT T點(diǎn)的極坐標(biāo)參數(shù)方程為：點(diǎn)的極坐標(biāo)參數(shù)方程為：由圖有：由圖有： = =+ +其中：其中： tgtg = = S + r S + r2 2minmin + e+ e2 2ds/d ds/d e

27、 erT sin - - rT cos TT直接引用前面的結(jié)論本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律：特性及作圖法；常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律：特性及作圖法；理論輪廓與實(shí)際輪廓的關(guān)系；理論輪廓與實(shí)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 rminmin的關(guān)系；的關(guān)系；掌握用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的步驟與方法；掌握用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的步驟與方法；掌握解析法在凸輪輪廓設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。掌握解析法在凸輪輪廓設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。直角坐標(biāo)參數(shù)方程為：直角坐標(biāo)參數(shù)方程為：x x = = T T cos cos T T y y = = T T sin sin T T 9-4 9-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確

28、定凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定一、凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力和一、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)的壓力角二、基圓半徑的確定二、基圓半徑的確定三、滾子推桿滾子半徑的選擇和平底推桿三、滾子推桿滾子半徑的選擇和平底推桿平底尺寸的確定平底尺寸的確定課后作業(yè)：課后作業(yè)：9-1 9-13。OB定義：定義：正壓力與推桿上力作用點(diǎn)正壓力與推桿上力作用點(diǎn) B B 的速度方向間的夾角的速度方向間的夾角若若大到一定程度時(shí)，會(huì)有：大到一定程度時(shí)，會(huì)有：nn一、凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力和一、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)的壓力角不考慮摩擦?xí)r，作用力沿法線方向。不考慮摩擦?xí)r，作用力沿法線方向。FF”FF-有用分力

29、有用分力, , 沿導(dǎo)路方向沿導(dǎo)路方向F”-F”-有害分力，垂直于導(dǎo)路有害分力，垂直于導(dǎo)路F”=F tg FF 一定時(shí)，一定時(shí)，F(xiàn)f FF Ff為了保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作，要求：為了保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作，要求： rT 輪廓正常輪廓正常外凸外凸rTrT rr實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證：實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證：2 外凸凸輪廓線外凸凸輪廓線故當(dāng)故當(dāng) a 0， 發(fā)生運(yùn)動(dòng)失真發(fā)生運(yùn)動(dòng)失真實(shí)際廓線平滑實(shí)際廓線平滑 amin = min - rr a =35 mmrTaTr當(dāng)當(dāng)Tr，0a當(dāng)當(dāng) = rT，0aTr實(shí)際廓線實(shí)際廓線變尖變尖rTrT當(dāng)當(dāng) rT，rT0aTr實(shí)際廓線出現(xiàn)實(shí)際廓線出現(xiàn)交叉交叉，切割。，切割。arT提問

30、提問1 1：內(nèi)凹凸輪是否存在實(shí)際廓線變尖的問題？為什么？內(nèi)凹凸輪是否存在實(shí)際廓線變尖的問題？為什么？ 提問提問2 2：外凸式凸輪實(shí)際廓線正常的條件是什么？外凸式凸輪實(shí)際廓線正常的條件是什么？ 提問提問3 3：外凸式凸輪實(shí)際廓線變尖的原因是什么？外凸式凸輪實(shí)際廓線變尖的原因是什么？0 a0 a提問提問4：當(dāng)實(shí)際廓線的曲率半徑小于當(dāng)實(shí)際廓線的曲率半徑小于0時(shí)，實(shí)際廓線會(huì)怎樣？時(shí)，實(shí)際廓線會(huì)怎樣？不存在實(shí)際輪廓變尖的問題，因?yàn)椋翰淮嬖趯?shí)際輪廓變尖的問題，因?yàn)椋篴Tr0實(shí)際廓線曲率半徑恒大于實(shí)際廓線曲率半徑恒大于0a 0實(shí)際廓線曲率半徑恒大于實(shí)際廓線曲率半徑恒大于0實(shí)際廓線曲率半徑等于實(shí)際廓線曲率半徑

31、等于0實(shí)際廓線會(huì)交叉，加工時(shí)被切割。實(shí)際廓線會(huì)交叉，加工時(shí)被切割。習(xí)題習(xí)題9-6在圖在圖9.13（a），（），（b）所示機(jī)構(gòu)中，哪一個(gè)是正偏置？所示機(jī)構(gòu)中，哪一個(gè)是正偏置？ 那一個(gè)是負(fù)偏置？說明偏置方向?qū)ν馆啓C(jī)構(gòu)壓力角的影響。那一個(gè)是負(fù)偏置？說明偏置方向?qū)ν馆啓C(jī)構(gòu)壓力角的影響。 tg = S + r2min e2ds/d e解：解：1正偏置的概念：正偏置的概念：推程時(shí)推程時(shí)，導(dǎo)路和瞬心位于，導(dǎo)路和瞬心位于轉(zhuǎn)心同側(cè)轉(zhuǎn)心同側(cè)時(shí)為正偏置時(shí)為正偏置負(fù)偏置的概念：負(fù)偏置的概念：導(dǎo)路和瞬心位于導(dǎo)路和瞬心位于轉(zhuǎn)心兩側(cè)轉(zhuǎn)心兩側(cè)時(shí)為負(fù)偏置時(shí)為負(fù)偏置oA12oA12P12P122 由公式：由公式：中分子項(xiàng)可知，中

32、分子項(xiàng)可知， 正偏置時(shí)正偏置時(shí)：ds/d + + eds/d e負(fù)偏置時(shí)：負(fù)偏置時(shí)：ee例例1 用圖解法求解圖示凸輪機(jī)構(gòu)的：用圖解法求解圖示凸輪機(jī)構(gòu)的： （1）偏距圓和基圓；）偏距圓和基圓；（3）最大升程）最大升程H；（2）B點(diǎn)處的壓力角。點(diǎn)處的壓力角。nnHrmaxEHNM例例2 已知一直動(dòng)尖底從動(dòng)件已知一直動(dòng)尖底從動(dòng)件 盤狀凸輪機(jī)構(gòu)（圖示為起始位置）盤狀凸輪機(jī)構(gòu)（圖示為起始位置）為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，假定其基圓的大小、從動(dòng)件的升程以及其升程為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，假定其基圓的大小、從動(dòng)件的升程以及其升程段的位移曲線（段的位移曲線（b圖示）為已知，試在圖示）為已知，試在a圖上作出其相應(yīng)的輪廓圖上作出其相應(yīng)的輪

33、廓曲線并分別標(biāo)出曲線并分別標(biāo)出=30 ， =60，=90時(shí)輪廓上的點(diǎn)、時(shí)輪廓上的點(diǎn)、凸輪起始位置的壓力角和偏距圓凸輪起始位置的壓力角和偏距圓。0r第一種解法第一種解法0r課后作業(yè)：課后作業(yè)：9-1，9-2 ，9-49-11。第二種解法第二種解法例例4 用作圖法求解：用作圖法求解：（2）凸輪該位置時(shí)的壓力角。凸輪該位置時(shí)的壓力角。（1）凸輪理論廓線和基圓；凸輪理論廓線和基圓；rmin（3）凸輪的偏距圓凸輪的偏距圓（4）凸輪轉(zhuǎn)過凸輪轉(zhuǎn)過90 時(shí)的壓力角；時(shí)的壓力角；e（5）凸輪的最大升程）凸輪的最大升程hrmax第一種解法第一種解法rminhrmax第二種解法第二種解法hrmin 例例5 5 用圖

34、解法求圖示凸輪機(jī)構(gòu)的：用圖解法求圖示凸輪機(jī)構(gòu)的：1. 理論廓線和基圓；理論廓線和基圓； 2. 圖示位置時(shí)的壓力角圖示位置時(shí)的壓力角 ； 3. 凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過90時(shí)的位移時(shí)的位移S。eoArminVFFF0 3. 凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過90時(shí)的位移時(shí)的位移S。eoAeSS例例3 圖示偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)圖示偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu),其中其中AFB、CD為圓弧，為圓弧，AD、BC為直線，為直線，A、B為直線與圓弧的為直線與圓弧的AFB切點(diǎn)。已知切點(diǎn)。已知e=8mm,r0=15mm, OC=OD=20mm,COD=30.試求：試求：（1）從動(dòng)件的升程從動(dòng)件的升程h，凸輪推程運(yùn)動(dòng)角，凸輪推程運(yùn)動(dòng)角0，回程運(yùn)動(dòng)角回程運(yùn)動(dòng)角 0， 及近程休止角及近程休止角02 ；（2）從動(dòng)件推程最大壓力角從動(dòng)件推程最大壓力角 max數(shù)值及出現(xiàn)的位置；數(shù)值及出現(xiàn)的位置；（3）從動(dòng)件回程最大壓力角從動(dòng)件回程最大壓力角max及出現(xiàn)的位置。及出現(xiàn)的位置。o（1）從動(dòng)件的升程從動(dòng)件的升程h，凸輪推程運(yùn)動(dòng)角