第5章凸輪機(jī)構(gòu)副本ppt課件

1、了解凸輪機(jī)構(gòu)的分類及應(yīng)用。了解凸輪機(jī)構(gòu)的分類及應(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。的選擇原則。使學(xué)生掌握凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，能使學(xué)生掌握凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，能根據(jù)選定的凸輪類型和推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)根據(jù)選定的凸輪類型和推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線。出凸輪的輪廓曲線。掌握凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確定的原則。掌握凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確定的原則。本章教學(xué)目的本章教學(xué)目的第五章第五章 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)第五章第五章 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)5-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類5-2 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律5-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲

2、線的設(shè)計(jì)5-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定本章教學(xué)內(nèi)容本章教學(xué)內(nèi)容推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)及其選擇原則。推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)及其選擇原則。 盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。凸輪基圓半徑及壓力角及自鎖的關(guān)系。凸輪基圓半徑及壓力角及自鎖的關(guān)系。本章教學(xué)重點(diǎn)本章教學(xué)重點(diǎn)第五章第五章 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成與應(yīng)用一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成與應(yīng)用5-15-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成與應(yīng)用一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成與應(yīng)用(續(xù)續(xù))內(nèi)內(nèi)燃燃機(jī)機(jī)配配汽汽機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)自動(dòng)機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)自動(dòng)機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)5-15-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類

3、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類內(nèi)燃機(jī)動(dòng)畫內(nèi)燃機(jī)動(dòng)畫小結(jié)：小結(jié)：組成凸輪機(jī)構(gòu)的基本構(gòu)件組成凸輪機(jī)構(gòu)的基本構(gòu)件 凸輪、推桿從動(dòng)件）、機(jī)架凸輪、推桿從動(dòng)件）、機(jī)架凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域 凸輪機(jī)構(gòu)廣泛用于自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)控制裝置和裝配生凸輪機(jī)構(gòu)廣泛用于自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)控制裝置和裝配生產(chǎn)線中。產(chǎn)線中。凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，通過適當(dāng)設(shè)計(jì)凸輪廓線可以使推桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，通過適當(dāng)設(shè)計(jì)凸輪廓線可以使推桿實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。 凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 接觸為高副，易于磨損，多用于傳力不大的場(chǎng)合。接觸為高副，易于磨

4、損，多用于傳力不大的場(chǎng)合。1. 按凸輪形狀分：按凸輪形狀分：二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類盤形凸輪機(jī)構(gòu)盤形凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)2. 按推桿的形狀來分按推桿的形狀來分尖頂推桿尖頂推桿滾子推桿滾子推桿平底推桿平底推桿 其優(yōu)點(diǎn)是凸輪與平底接觸其優(yōu)點(diǎn)是凸輪與平底接觸面間容易形成油膜，潤(rùn)滑較面間容易形成油膜，潤(rùn)滑較好，所以常用于高速傳動(dòng)中。好，所以常用于高速傳動(dòng)中。 由于滾子與凸輪之間為滾由于滾子與凸輪之間為滾動(dòng)摩擦，所以磨損較小，故動(dòng)摩擦，所以磨損較小，故可用來傳遞較大的動(dòng)力?？捎脕韨鬟f較大的動(dòng)力。 構(gòu)造簡(jiǎn)單，但易于磨損，構(gòu)造簡(jiǎn)單，但易于磨損，所以只適用于作用

5、力不大和所以只適用于作用力不大和速度較低的場(chǎng)合。速度較低的場(chǎng)合。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 擺動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件繞某一固定軸擺動(dòng)。繞某一固定軸擺動(dòng)。直動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件直動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件只能沿某一導(dǎo)路做往只能沿某一導(dǎo)路做往復(fù)移動(dòng)；復(fù)移動(dòng)； 對(duì)心直動(dòng)推桿對(duì)心直動(dòng)推桿 偏置直動(dòng)從動(dòng)件偏置直動(dòng)從動(dòng)件力封閉方法：力封閉方法：利用推桿的重力、利用推桿的重力、彈簧力或其它外力使推彈簧力或其它外力使推桿始終與凸輪保持接觸；桿始終與凸輪保持接觸；幾何封閉法：幾何封閉法： 利用凸輪與推桿構(gòu)利用凸輪與推桿構(gòu)成的高副元素的特殊幾成的高副元素的特殊幾何結(jié)構(gòu)使凸輪與推桿始何結(jié)構(gòu)使凸輪與

6、推桿始終保持接觸。終保持接觸。 常用的有如下幾種：常用的有如下幾種：4. 按凸輪與從動(dòng)件保持接觸的方法分按凸輪與從動(dòng)件保持接觸的方法分槽凸輪機(jī)構(gòu)槽凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪等徑凸輪共軛凸輪共軛凸輪一、基本術(shù)語一、基本術(shù)語5-2 5-2 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪概念凸輪概念基圓：以凸輪最小半徑基圓：以凸輪最小半徑r0所作的圓，所作的圓，r0稱為凸輪稱為凸輪的基圓半徑。的基圓半徑。推程、推程運(yùn)動(dòng)角：推程、推程運(yùn)動(dòng)角：d0002推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：是指推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：是指推桿在運(yùn)動(dòng)過程中，其位推桿在運(yùn)動(dòng)過程中，其位移、速度和加速度隨時(shí)間移、速度和加速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。變化的規(guī)律。

7、01遠(yuǎn)休、遠(yuǎn)休止角：遠(yuǎn)休、遠(yuǎn)休止角：回程、回程運(yùn)動(dòng)角：回程、回程運(yùn)動(dòng)角：近休、近休止角：近休、近休止角：行程：行程：h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 多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 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)等速運(yùn)動(dòng) 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)律等加速等減等加速等減速運(yùn)動(dòng)速運(yùn)動(dòng) 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)律三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律三角函數(shù)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)律簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律律 正弦加速度運(yùn)動(dòng)正弦加速度運(yùn)動(dòng)擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律重點(diǎn)：重點(diǎn)： 掌握各種運(yùn)動(dòng)掌握各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)特性規(guī)律的運(yùn)動(dòng)特性多項(xiàng)式運(yùn)

8、動(dòng)規(guī)律多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律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)等速運(yùn)動(dòng)0/110dtdvaCdtdsvCCs0/00ahvhs運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：推程運(yùn)動(dòng)方程：推程運(yùn)動(dòng)方程：運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)：d=0, s=0運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)：hs ,0推程運(yùn)動(dòng)方程式：推程運(yùn)動(dòng)方程式：邊界條件邊界條件推程運(yùn)動(dòng)線圖推程運(yùn)動(dòng)線圖 在起始和終止點(diǎn)速度有突變，在起始和終止點(diǎn)速度有突變，使瞬時(shí)加速度趨于無窮大，從而產(chǎn)使瞬時(shí)加速度趨于無窮大，從而產(chǎn)生無窮大慣性力，引起剛性沖擊。生無窮大慣性力，引起剛性沖擊?；爻踢\(yùn)動(dòng)方程回程運(yùn)動(dòng)方程,0,0s回程運(yùn)動(dòng)方程式：回程運(yùn)動(dòng)方程式：0/)1(00a

9、hvhs運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)：d=0, s=h運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)：邊界條件邊界條件0/110dtdvaCdtdsvCCs一次多項(xiàng)式一般表達(dá)式：一次多項(xiàng)式一般表達(dá)式：回程運(yùn)動(dòng)回程運(yùn)動(dòng)角角是從回程起是從回程起始位置計(jì)量的始位置計(jì)量的等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性 推桿在運(yùn)動(dòng)起始和終止點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊。推桿在運(yùn)動(dòng)起始和終止點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊。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)等速運(yùn)動(dòng) 為保證凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，常使推桿在一個(gè)行程為保證凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，常使推桿在一個(gè)行程h中的前半段作等加速運(yùn)動(dòng)，后半段作等減速運(yùn)動(dòng)，且加中的前半段作等加速運(yùn)動(dòng)，后半段作等減速運(yùn)動(dòng)，且加速度和減速

10、度的絕對(duì)值相等。速度和減速度的絕對(duì)值相等。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22122102/2/CdtdvaCCdtdsvCCCs運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：推桿的等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿的等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律留意：留意：等減速等減速段運(yùn)動(dòng)段運(yùn)動(dòng)方程為方程為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2022002020/4/)(4/)(2hahvhhs20220202/4/4/2hahvhs推程等加速段邊界條件：推程等加速段邊界條件： 加速段加速段運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程式為：式為：運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)：d=0, s=0，v=0運(yùn)動(dòng)終

11、點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)：2/,2/0hs 22122102/2/CdtdvaCCdtdsvCCCs運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：推程等減速段邊界條件：推程等減速段邊界條件：運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)： d= d 0, s=h，v=02/,2/0hs 推程運(yùn)動(dòng)方程推程運(yùn)動(dòng)方程20220220442hahvhhs20202020204)(4)(2hahvhs 在起點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)，因加速度有突變而引起推桿在起點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)，因加速度有突變而引起推桿慣性力的突變，且突變?yōu)橛邢拗?，在凸輪機(jī)構(gòu)中由此會(huì)引慣性力的突變，且突變?yōu)橛邢拗?，在凸輪機(jī)構(gòu)中由此會(huì)引起柔性沖擊。起柔性沖擊。等加速等減

12、速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律回程運(yùn)動(dòng)方程回程運(yùn)動(dòng)方程等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性：等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性： 回程加速段運(yùn)動(dòng)方程式：回程加速段運(yùn)動(dòng)方程式： 回程減速段運(yùn)動(dòng)方程式：回程減速段運(yùn)動(dòng)方程式： ：0 0/20 0/2 ： 0/2 0 0/2 02. 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)律五次多項(xiàng)式的一般表達(dá)式為五次多項(xiàng)式的一般表達(dá)式為3252242322453423215544332210201262/5432/CCCCdtdvaCCCCCdtdsvCCCCCCs推程邊界條件推程邊界條件 在始點(diǎn)處：在始點(diǎn)處：d1=0, s1=0, v1

13、=0, a1=0； 在終點(diǎn)處：在終點(diǎn)處：d2=d0, s2=h, v2=0, a2=0；505404303210/6,/15,/10, 0, 0, 0hChChCCCC位移方程式為位移方程式為55044033061510hhhs解得待定系數(shù)為解得待定系數(shù)為五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)線圖五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)線圖五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)特性五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)特性 即無剛性沖擊也無柔性沖擊即無剛性沖擊也無柔性沖擊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. 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：當(dāng)一點(diǎn)在圓周上等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其在直

14、徑上的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：當(dāng)一點(diǎn)在圓周上等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其在直徑上的投影的運(yùn)動(dòng)即為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。投影的運(yùn)動(dòng)即為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。推桿推程運(yùn)動(dòng)方程式：推桿推程運(yùn)動(dòng)方程式：02022000cos2sin2cos12hahvhs推桿回程運(yùn)動(dòng)方程式：推桿回程運(yùn)動(dòng)方程式：0022000cos2sin2cos12hahvhs余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律的余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)特性：運(yùn)動(dòng)特性： 推桿加速度在起點(diǎn)推桿加速度在起點(diǎn)和終點(diǎn)有突變，且數(shù)值和終點(diǎn)有突變，且數(shù)值有限，故有柔性沖擊。有限，故有柔性沖擊。余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)線圖余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)線圖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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)方程

15、式為推程運(yùn)動(dòng)方程式為2. 正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律022000002sin22cos12sin21hahvhs回程運(yùn)動(dòng)方程為回程運(yùn)動(dòng)方程為 022000002sin212cos2sin211hahvhs擺線運(yùn)動(dòng)：一圓在直線上作純滾動(dòng)時(shí)，其上任一點(diǎn)在擺線運(yùn)動(dòng)：一圓在直線上作純滾動(dòng)時(shí)，其上任一點(diǎn)在直線上的投影運(yùn)動(dòng)為擺線運(yùn)動(dòng)。直線上的投影運(yùn)動(dòng)為擺線運(yùn)動(dòng)。正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性：動(dòng)特性：推桿作正弦加速度運(yùn)動(dòng)推桿作正弦加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度沒有突變，時(shí)，其加速度沒有突變，因而將不產(chǎn)生沖擊。適因而將不產(chǎn)生沖擊。適用于高速凸輪機(jī)構(gòu)，用于高速凸輪機(jī)構(gòu)

16、，推程運(yùn)動(dòng)線圖推程運(yùn)動(dòng)線圖2. 正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律采用組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律的目的：采用組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律的目的： 避免有些運(yùn)動(dòng)規(guī)律引起的沖擊，改善推桿其運(yùn)動(dòng)特性。避免有些運(yùn)動(dòng)規(guī)律引起的沖擊，改善推桿其運(yùn)動(dòng)特性。構(gòu)造組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律的原則：構(gòu)造組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律的原則： 組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律示例組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律示例主運(yùn)動(dòng)：等加等減運(yùn)動(dòng)規(guī)律主運(yùn)動(dòng)：等加等減運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合運(yùn)動(dòng)：在加速度突變處組合運(yùn)動(dòng)：在加速度突變處以正弦加速度曲線過渡。以正弦加速度曲線過渡。例例1：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、根據(jù)工作要求選擇主體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后用其它運(yùn)動(dòng)、根據(jù)工作要求選

17、擇主體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后用其它運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合；規(guī)律組合；、保證各段運(yùn)動(dòng)規(guī)律在銜接點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)參數(shù)是連續(xù)的；、保證各段運(yùn)動(dòng)規(guī)律在銜接點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)參數(shù)是連續(xù)的；、 在運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)和終點(diǎn)處，運(yùn)動(dòng)參數(shù)要滿足邊界條件。在運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)和終點(diǎn)處，運(yùn)動(dòng)參數(shù)要滿足邊界條件。組合方式：組合方式：主運(yùn)動(dòng)：等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律主運(yùn)動(dòng)：等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合運(yùn)動(dòng)：等速運(yùn)動(dòng)的組合運(yùn)動(dòng)：等速運(yùn)動(dòng)的行程兩端與正弦加速度行程兩端與正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合起來。運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合起來。組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律示例組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律示例2：組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇三、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇 只對(duì)推桿工作行程有要求，而對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律無特殊要求只對(duì)推桿工作行程有要求，而對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)

18、律無特殊要求 推桿一定規(guī)律選取應(yīng)從便于加工和動(dòng)力特性來考慮。推桿一定規(guī)律選取應(yīng)從便于加工和動(dòng)力特性來考慮。 低速輕載凸輪機(jī)構(gòu)：采用圓弧、直線等易于加工的曲低速輕載凸輪機(jī)構(gòu)：采用圓弧、直線等易于加工的曲線作為凸輪輪廓曲線。線作為凸輪輪廓曲線。 高速凸輪機(jī)構(gòu)：首先考慮動(dòng)力特性，以避免產(chǎn)生過大高速凸輪機(jī)構(gòu)：首先考慮動(dòng)力特性，以避免產(chǎn)生過大的沖擊。的沖擊。1. 選擇推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本要求選擇推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本要求 滿足機(jī)器的工作要求；滿足機(jī)器的工作要求； 使凸輪機(jī)構(gòu)具有良好的動(dòng)力特性；使凸輪機(jī)構(gòu)具有良好的動(dòng)力特性； 使所設(shè)計(jì)的凸輪便于加工。使所設(shè)計(jì)的凸輪便于加工。2. 根據(jù)工作條件確定推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律幾種

19、常見情況根據(jù)工作條件確定推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律幾種常見情況 機(jī)器工作過程對(duì)從動(dòng)件的的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求機(jī)器工作過程對(duì)從動(dòng)件的的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求 凸輪轉(zhuǎn)速不高，按工作要求選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律；凸輪凸輪轉(zhuǎn)速不高，按工作要求選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律；凸輪轉(zhuǎn)速較高時(shí)，選定主運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，進(jìn)行組合改進(jìn)。轉(zhuǎn)速較高時(shí)，選定主運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，進(jìn)行組合改進(jìn)。2. 根據(jù)工作條件確定推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律幾種常見情況根據(jù)工作條件確定推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律幾種常見情況小結(jié)：小結(jié)：等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律： 有剛性沖擊有剛性沖擊 低速輕載低速輕載等加速等減速運(yùn)動(dòng)：等加速等減速運(yùn)動(dòng)： 柔性沖擊柔性沖擊 中速輕載中速輕載余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律：柔性沖擊余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律：柔性沖

20、擊 中低速重載中低速重載正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律：無沖擊正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律：無沖擊 中高速輕載中高速輕載五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律：無沖擊五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律：無沖擊 高速中載高速中載運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)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5-3 5-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)二、凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理二、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)加假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公共角速度一公共角速度-w,則凸輪則凸輪相對(duì)靜止不動(dòng)，而推桿相對(duì)靜止不動(dòng)，而推桿一方面隨導(dǎo)軌以一方面隨導(dǎo)軌以-w繞凸繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)移動(dòng)。推桿尖頂在這種移動(dòng)。推桿尖

21、頂在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪輪廓曲線。即為凸輪輪廓曲線。一、凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法一、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：動(dòng)畫反轉(zhuǎn)法原理：動(dòng)畫5-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)三、圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線三、圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線1. 對(duì)心尖頂直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心尖頂直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)知知: 凸輪基圓半徑凸輪基圓半徑r0,凸輪以等角速度凸輪以等角速度逆時(shí)針回轉(zhuǎn)。推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：逆時(shí)針回轉(zhuǎn)。推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：d01：0120，推桿等速上升，推桿等速上升h；d02：120 180 ，推桿在最高位，推桿在最高位置靜止不動(dòng)；置靜止不動(dòng)；d03時(shí)

22、：時(shí)： 180 270，推桿以正弦，推桿以正弦加速度運(yùn)動(dòng)回到最低位置；加速度運(yùn)動(dòng)回到最低位置；d03時(shí)：時(shí)： 180 270，推桿在最低，推桿在最低位置靜止不動(dòng)。位置靜止不動(dòng)。作圖步驟：動(dòng)畫演示作圖步驟：動(dòng)畫演示2. 偏置直動(dòng)尖端推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)尖端推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)作圖步驟：動(dòng)畫演示作圖步驟：動(dòng)畫演示應(yīng)注意的不同點(diǎn)：應(yīng)注意的不同點(diǎn)： 先作出基圓和偏距圓，根據(jù)先作出基圓和偏距圓，根據(jù)推桿偏置方向確定其起始位置。推桿偏置方向確定其起始位置。設(shè)計(jì)步驟與對(duì)心直動(dòng)相同。設(shè)計(jì)步驟與對(duì)心直動(dòng)相同。偏距圓：以凸輪軸心偏距圓：以凸輪軸心O為圓心，為圓心，以偏距以偏距e為半徑作的圓。為半徑作的圓。偏距圓與

23、位移線圖對(duì)應(yīng)等分偏距圓與位移線圖對(duì)應(yīng)等分推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置都是偏距圓的切線；的位置都是偏距圓的切線；設(shè)計(jì)說明：設(shè)計(jì)說明：1) 將滾子中心看作尖頂，然將滾子中心看作尖頂，然后按尖頂推桿凸輪廓線的設(shè)后按尖頂推桿凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法確定滾子中心的軌跡，計(jì)方法確定滾子中心的軌跡，稱其為凸輪的理論廓線；稱其為凸輪的理論廓線；3. 直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)作圖步驟：動(dòng)畫演示作圖步驟：動(dòng)畫演示留意：凸輪基圓半徑指理留意：凸輪基圓半徑指理論廓線的最小半徑論廓線的最小半徑2)以理論廓線上各點(diǎn)為圓心，以理論廓線上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑以滾子半徑rr為半徑，

24、作一系為半徑，作一系列圓；列圓；3) 再作此圓族的包絡(luò)線，即為再作此圓族的包絡(luò)線，即為凸輪工作廓線實(shí)際廓線）。凸輪工作廓線實(shí)際廓線）。 設(shè)計(jì)說明：設(shè)計(jì)說明：1) 將平底與推桿導(dǎo)路與推將平底與推桿導(dǎo)路與推桿的交點(diǎn)桿的交點(diǎn)A視為推桿尖頂視為推桿尖頂, 然后確定出點(diǎn)然后確定出點(diǎn)A在反轉(zhuǎn)中在反轉(zhuǎn)中各位置各位置1、2、。2) 過過1、2、 作一系列作一系列代表推桿平底的直線；代表推桿平底的直線；3) 作出該直線族的包絡(luò)線，作出該直線族的包絡(luò)線，即為凸輪的實(shí)際輪廓曲線。即為凸輪的實(shí)際輪廓曲線。4. 直動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)直動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟：動(dòng)畫演示設(shè)計(jì)步驟：動(dòng)畫演示5. 擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)

25、構(gòu)擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：運(yùn)動(dòng)規(guī)律與直動(dòng)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與直動(dòng)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，所不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，所不同的是將從動(dòng)件的位移改的是將從動(dòng)件的位移改為角位移。為角位移。作圖步驟：演示動(dòng)畫作圖步驟：演示動(dòng)畫將圓柱凸輪的外表面展在平面上將圓柱凸輪的外表面展在平面上,則得到一個(gè)移動(dòng)凸輪；則得到一個(gè)移動(dòng)凸輪；根據(jù)反轉(zhuǎn)法作出推桿滾子中心在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中軌跡，即為凸根據(jù)反轉(zhuǎn)法作出推桿滾子中心在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中軌跡，即為凸輪的理論廓線；據(jù)此再作實(shí)際廓線；輪的理論廓線；據(jù)此再作實(shí)際廓線；6. 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)1確定基圓和推桿的起始位置；確定基圓和推桿的起始位置；2作出推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

26、中依次占據(jù)的各位置線；作出推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的各位置線；3根據(jù)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定推桿在反轉(zhuǎn)所占據(jù)根據(jù)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定推桿在反轉(zhuǎn)所占據(jù)的各位置線中的尖頂位置，即復(fù)合運(yùn)動(dòng)后的位置；的各位置線中的尖頂位置，即復(fù)合運(yùn)動(dòng)后的位置；4在所占據(jù)的各尖頂位置作出推桿高副元素所在所占據(jù)的各尖頂位置作出推桿高副元素所形成的曲線族；形成的曲線族；5作推桿高副元素所形成的曲線族的包絡(luò)線，作推桿高副元素所形成的曲線族的包絡(luò)線，即是所求的凸輪輪廓曲線。即是所求的凸輪輪廓曲線。用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線小結(jié)：用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線小結(jié)：凸輪理論廓線方程式：凸輪理論廓線方程式：滾子中心在初始點(diǎn)滾子中心在初始點(diǎn)B0處：

27、處： 坐標(biāo)為：坐標(biāo)為：(e,s0)sincos)(cossin)(00essyessx此式即為凸輪理論廓線方程式。此式即為凸輪理論廓線方程式。四、用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線四、用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線1. 偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)2200ers其中滾子中心到達(dá)滾子中心到達(dá)B點(diǎn)時(shí)：點(diǎn)時(shí)：凸輪轉(zhuǎn)過凸輪轉(zhuǎn)過d，推桿產(chǎn)生位移，推桿產(chǎn)生位移s理論廓線上理論廓線上B點(diǎn)坐標(biāo)為點(diǎn)坐標(biāo)為凸輪工作廓線方程式：凸輪工作廓線方程式：分析：實(shí)際廓線與理論廓線分析：實(shí)際廓線與理論廓線在法線方向的距離處處相等，在法線方向的距離處處相等，且等于滾子半徑且等于滾子半徑rr。已知理論廓線任一點(diǎn)已

28、知理論廓線任一點(diǎn)B(x,y),(yxB工作廓線上相應(yīng)點(diǎn)工作廓線上相應(yīng)點(diǎn)沿理論廓線取沿理論廓線取該點(diǎn)法向距離該點(diǎn)法向距離rrddyddxdydxtg2222)/()/(/)/(sin)/()/(/)/(cosddxddxddyddxddxddxsincosrrryyrxx凸輪工作廓線方程式凸輪工作廓線方程式式中：式中：“” 號(hào)用于內(nèi)等距曲號(hào)用于內(nèi)等距曲線，線，“+”號(hào)為外等距曲線。號(hào)為外等距曲線。sin)(cos/cos)(sin/00sseddsddysseddsddx留意：凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)，推桿留意：凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)，推桿右偏置時(shí)右偏置時(shí)e值為正，反之為值為正，反之為負(fù)；凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)則相反。負(fù)；凸

29、輪順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)則相反。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)過點(diǎn)相切：凸輪轉(zhuǎn)過d，推桿產(chǎn)生位移，推桿產(chǎn)生位移sOPvvPsincos)(cossin)(00ddssryddssrx2. 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)盤形凸輪機(jī)構(gòu)盤形凸輪機(jī)構(gòu)P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ddsvOPB點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)為凸輪工作廓線方程式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

30、推桿反轉(zhuǎn)處于AB位置：凸輪轉(zhuǎn)過位置：凸輪轉(zhuǎn)過d角，推桿角位移為角，推桿角位移為f。)cos(cos)sin(sin00laylax3. 擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)則點(diǎn)之坐標(biāo)為則點(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一、凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力與凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角一、凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力與凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角0cos)(cos0sin)()cos(0cos)()sin(212222112211bRblRMRRPQFRRPFByx211)sin(/21)cos(/tglbQP5-45-4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)基本尺

31、寸的確定1、壓力角：、壓力角： 指推桿沿凸輪廓線指推桿沿凸輪廓線接觸點(diǎn)的法線方向與推桿速度方接觸點(diǎn)的法線方向與推桿速度方向之間所夾的銳角。向之間所夾的銳角。根據(jù)力的平衡條件可得根據(jù)力的平衡條件可得消去消去R1、R2壓力角壓力角a力力P無窮大無窮大機(jī)構(gòu)發(fā)機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖生自鎖臨界壓力角臨界壓力角ac12tg21/1arctglbc凸輪機(jī)構(gòu)要正常運(yùn)轉(zhuǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)要正常運(yùn)轉(zhuǎn)：amaxac 2. 臨界壓力角臨界壓力角增大導(dǎo)軌長(zhǎng)度增大導(dǎo)軌長(zhǎng)度l，減，減少懸臂尺寸少懸臂尺寸b，可以，可以提高臨界壓力角提高臨界壓力角ac3. 許用壓力角許用壓力角a推程時(shí)：推程時(shí)： 對(duì)于直動(dòng)推桿取對(duì)于直動(dòng)推桿取a300； 對(duì)于擺動(dòng)

32、推桿對(duì)于擺動(dòng)推桿a350450；回程時(shí)：通常取回程時(shí)：通常取700800。mxmx1. 基圓半徑和壓力角的關(guān)系：基圓半徑和壓力角的關(guān)系：ddsvOP二、凸輪基圓半徑的確二、凸輪基圓半徑的確定定P機(jī)構(gòu)在該位置的相對(duì)瞬心機(jī)構(gòu)在該位置的相對(duì)瞬心a機(jī)構(gòu)在該位置的壓力角機(jī)構(gòu)在該位置的壓力角BCPsereddstg220220/)( estgeddsr r0增大增大減小減小偏置方向偏置方向sereddstg220“”規(guī)定：凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)，推桿規(guī)定：凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)，推桿右偏置或凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)，推桿左右偏置或凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)，推桿左偏置取偏置取 “”；反之??；反之取 “”號(hào)。號(hào)。3. 從動(dòng)件偏置方向的選擇從動(dòng)件偏置方向

33、的選擇220/)( estgeddsr2. 凸輪基圓半徑的確定：凸輪基圓半徑的確定：r0在滿足在滿足amaxa條件下，要滿足結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求。條件下，要滿足結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求。基圓半徑和壓力角的關(guān)系：基圓半徑和壓力角的關(guān)系：為獲得較小的推程壓力角，可適當(dāng)選取推桿偏置方向：為獲得較小的推程壓力角，可適當(dāng)選取推桿偏置方向： 當(dāng)凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)，推桿右偏置；當(dāng)凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)，推桿右偏置； 當(dāng)凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)，推桿左偏置。當(dāng)凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)，推桿左偏置。正偏置正偏置外凸輪廓：外凸輪廓： ra=r-rr。三、滾子推桿的滾子半徑的選擇三、滾子推桿的滾子半徑的選擇實(shí)際廓線的曲率半徑實(shí)際廓線的曲率半徑ra與滾子半徑的關(guān)系與滾子半徑的關(guān)系rr ：r rrrrr，則，則rr為零，實(shí)為零，實(shí)際廓線將出現(xiàn)尖點(diǎn)現(xiàn)象際廓線將出現(xiàn)尖點(diǎn)現(xiàn)象rrrrrr， r0rrrRrr， r0r0動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示最小曲率半徑的確定：最小曲率半徑的確定：222/321dxyddxdyr可用