凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及其分類 (公開(kāi)課)

1、3 3 1 1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及其分類凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及其分類3 3 2 2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 3 3 3 3 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 3 3 4 4 圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓3 5 解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓第三章凸輪機(jī)構(gòu)3-1 3-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型 一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成及應(yīng)用 凸輪機(jī)構(gòu)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高副機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化及半自動(dòng)化機(jī)械中。 如圖所示為內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu) 。凸輪1以等角速度回轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件2按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律啟閉閥門。 動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà) 如圖為彈子鎖與鑰匙組成的凸輪機(jī)

2、構(gòu)，鑰匙是凸輪，插入彈子鎖的鎖芯中，凸輪廓線將不同長(zhǎng)度的彈子2推到同樣的高度，即每一對(duì)彈子（2與7）的分界面與鎖芯和鎖體的分界面相齊，則通過(guò)鎖體可以轉(zhuǎn)動(dòng)鎖芯，撥開(kāi)瑣閂4。 下圖為自動(dòng)送刀機(jī)構(gòu)， 當(dāng)帶有凹槽的凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)槽中的滾子，驅(qū)使推桿2作往復(fù)移動(dòng)。凸輪每轉(zhuǎn)過(guò)一周，推桿即從儲(chǔ)料器中推出一個(gè)毛坯，送到加工位置。動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)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)n沖壓機(jī) （動(dòng)畫(huà)）u凸輪機(jī)構(gòu)主要是由機(jī)架，凸輪和從動(dòng)件組成，凸輪和從動(dòng)件之間形成高副。u凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，設(shè)計(jì) 容易且能實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 但因凸輪與從動(dòng)件之間系點(diǎn)、線接觸， 易于磨損，故只用于受力不大的場(chǎng)合。一）按

3、凸輪的形狀分一）按凸輪的形狀分1、盤(pán)形凸輪、盤(pán)形凸輪 2、移動(dòng)凸輪、圓柱凸輪、移動(dòng)凸輪、圓柱凸輪二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類 1、尖頂從動(dòng)件、尖頂從動(dòng)件 2、滾子從動(dòng)件、滾子從動(dòng)件 3、平底從動(dòng)件、平底從動(dòng)件二）按從動(dòng)件上高副元素的幾何形狀分二）按從動(dòng)件上高副元素的幾何形狀分三）、根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分三）、根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分1、移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)、移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心對(duì)心 偏心偏心2、擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)表中給出了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方式及其與凸輪接觸形式的分類和特點(diǎn)。四四)按機(jī)構(gòu)封閉性質(zhì)分按機(jī)構(gòu)封閉性質(zhì)分 力封閉式力封閉式 利用彈簧力或從動(dòng)件重力使從動(dòng)件與凸輪保持接

4、觸，如右圖所示。 形封閉式形封閉式 利用凸輪或從動(dòng)件的特殊形狀而始終保持接觸。如下圖所示。五五)按從動(dòng)件導(dǎo)路與凸輪的相對(duì)位置分按從動(dòng)件導(dǎo)路與凸輪的相對(duì)位置分 對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu) 從動(dòng)件導(dǎo)路中心線通過(guò)凸輪回轉(zhuǎn)中心。 偏心凸輪機(jī)構(gòu)偏心凸輪機(jī)構(gòu) 從動(dòng)件導(dǎo)路中心線不通過(guò)凸輪回轉(zhuǎn)中心，而存在一偏置距離。 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本任務(wù)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本任務(wù) 是根據(jù)工作要求選定合適的凸輪機(jī)構(gòu)的型式及從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并合理地確定基圓等基本尺寸，然后根據(jù)選定的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出凸輪應(yīng)具有的凸輪輪廓曲線。其中，根據(jù)工作要求選定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，乃是凸輪輪廓設(shè)計(jì)的前提。3-2 常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)

5、規(guī)律 一、凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析一、凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 1. 凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語(yǔ)凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語(yǔ)基圓、基圓半徑基圓、基圓半徑以凸輪輪廓最小向徑rmin為半徑所作的圓稱為凸輪的基圓， rmin 稱為基圓半徑。如圖所示。從動(dòng)件推程、升程、推程運(yùn)動(dòng)角從動(dòng)件推程、升程、推程運(yùn)動(dòng)角從動(dòng)件在凸輪輪廓的作用下由距凸輪軸心最近位置被推到距凸輪軸心最遠(yuǎn)位置的過(guò)程稱為從動(dòng)件的推程，在推程中從動(dòng)件所走過(guò)的距離稱為從動(dòng)件的升程h，推程對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角t稱為推程運(yùn)動(dòng)角，如圖所示。 遠(yuǎn)休止角遠(yuǎn)休止角從動(dòng)件在距凸輪軸心最遠(yuǎn)位置處?kù)o止不動(dòng)所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角s稱為遠(yuǎn)休止角?；爻袒爻?、回程運(yùn)動(dòng)角回程運(yùn)動(dòng)角從動(dòng)件在凸輪輪廓的作用下由

6、距凸輪軸心最遠(yuǎn)位置回到距凸輪軸心最近位置的過(guò)程稱為從動(dòng)件的回程，回程中凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度h稱為回程運(yùn)動(dòng)角，如圖所示。近休止角近休止角從動(dòng)件在距凸輪軸心最近位置處?kù)o止不動(dòng)所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角s稱為近休止角。凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理hhA BOOr0abcdDBCabcdSt基圓基圓回程運(yùn)動(dòng)角回程運(yùn)動(dòng)角近休止角近休止角推程運(yùn)動(dòng)角推程運(yùn)動(dòng)角遠(yuǎn)休止角遠(yuǎn)休止角動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示u 需要說(shuō)明的是，其中兩個(gè)停止階段可能有，也可能沒(méi)有。因此，凸輪機(jī)構(gòu)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，最多只 具有這四個(gè)運(yùn)動(dòng)階段。 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律當(dāng)凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在推程或回程時(shí)，其位移s、速度v及加速度a隨時(shí)間或

7、凸輪轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律。如以直角坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)代表凸輪的轉(zhuǎn)角(時(shí)間)，縱坐標(biāo)代表從動(dòng)件的位移s，則可畫(huà)出從動(dòng)件的位移曲線.從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是通過(guò)凸輪輪廓與從動(dòng)件的高副元素的接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，凸輪的輪廓曲線不同，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全取決于凸輪廓線的形狀。一、基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律 a= 2(2c2 + 6c3 +12c4 2 + +n(n-1)cn n-2) j= 3(6c3 + 24c4 + +n(n-1)(n-2)cn n-3)， 式中，式中， 為凸輪的轉(zhuǎn)角（為凸輪的轉(zhuǎn)角（rad）；）； c0，c1，c2， ，為，為n+1個(gè)待定系數(shù)。個(gè)待定系數(shù)。1、n=1的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)

8、規(guī)律 =0, s=0; = , s=h.s = c0+c1 v= c1 a=0hSvh0a （一）（一） 多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律s=c0 + c1 + c2 2 + c3 3 + + cn nv= ( c1 + 2c2 + 3c3 2 + +ncn n-1)0,2, 2vhshs222222hs = h-(F- j)F4hwv =(F- j)F4ha = -wF等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 0aa=0 2、 n=2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2012122222scccvccac 0sh 0vv2, 20, 0, 0hsvs222222 hs =jF4 h wv =jF4 ha =wF 0j 0vv

9、max 0shamax 0a-amax柔性沖擊柔性沖擊柔性沖擊柔性沖擊從加速度線上可以看出，在從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的始末兩點(diǎn)，理論上加速度值由零突變?yōu)闊o(wú)窮大，致使從動(dòng)件受的慣性力也由零變?yōu)闊o(wú)窮大。而實(shí)際上材料有彈性，加速度和推力不致無(wú)窮大，但仍將造成巨大的沖擊，這種沖擊稱為剛剛性沖擊。性沖擊。剛性沖剛性沖擊擊從圖可以看出,從動(dòng)件的加速度發(fā)生突變的點(diǎn)，其慣性力亦有突變,但因?yàn)樵撏蛔冇邢?古所引起的沖擊亦是有限的,這里特稱其為柔性沖擊柔性沖擊.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1、建立坐標(biāo)系，并將橫 坐標(biāo)6等分，分別記作1、 2、3、4、5、6,以o為端點(diǎn) 作一射線并按平方關(guān)系描點(diǎn)記為1、4、9、4、

10、1、0。 491ooo va作圖步驟：123456 123456410s2、連接0點(diǎn)與推成h最高點(diǎn)c ，并過(guò)點(diǎn)1、4、9、4、1分別作其平行線，再過(guò)這些點(diǎn)作s軸的垂線，和過(guò)點(diǎn)1、2、3、4、5、6作 軸的垂線相交與1、2.c3、光滑的連接1、2 3、4、5、6，所 形成的曲線即為從 動(dòng)件的位移線圖。 svaj 0000（二）余弦加速度規(guī)律（二）余弦加速度規(guī)律 1112212322coscos()sin()cos()actcvadtccsvdtccc 0 ,0 ,0,svshhps =1 - c o s (j )2Fp h wpv=s i n (j )2 FF22ph wpa=c o s (j

11、)2F2 F123456O132456 s123456 vo ao1、建立坐標(biāo)系，并將橫 坐標(biāo)6等分，以從動(dòng)件 推成h作為直徑作半圓， 并將其6等分。分別記 作1、2、3、4、5、6。 2、分別作這些等分點(diǎn)關(guān) 于軸和s軸的垂線，分 別倆倆對(duì)應(yīng)相交于1、2 3、4、5、6。3、光滑的連接1、2 3、4、5、6，所 形成的曲線即為從 動(dòng)件的位移線圖。作圖步驟：h（三）正弦加速度規(guī)律（三）正弦加速度規(guī)律11122123222pa=csin(wt)=csin(j)FF2pv= adt=-ccos(j)+c2pwFF2pjs= vdt=-csin(j)+c+c4p wFwhss,0,02212sin()

12、221cos()22sin()shhvha 運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合應(yīng)遵循的原則運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合應(yīng)遵循的原則：1、對(duì)于中、低速運(yùn)動(dòng)的、對(duì)于中、低速運(yùn)動(dòng)的 凸輪機(jī)構(gòu)，要求從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，要求從動(dòng)件 的位移曲線在銜接處相切，以保證速度曲線的的位移曲線在銜接處相切，以保證速度曲線的 連續(xù)。連續(xù)。 2、對(duì)于中、高速運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)則還要求從動(dòng)、對(duì)于中、高速運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)則還要求從動(dòng) 件的速度曲線在銜接處相切，以保證加速度曲件的速度曲線在銜接處相切，以保證加速度曲 的連續(xù)。的連續(xù)。二、組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)介二、組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)介 從動(dòng)件常用基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性從動(dòng)件常用基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性等等速速 1.0 剛性剛性低速輕載低速輕載等加速

13、等減速等加速等減速 2.0 4.00柔性柔性中速輕載中速輕載余弦加速度余弦加速度 1.57 4.93柔性柔性中速中載中速中載正弦加速度正弦加速度 2.00 6.28 無(wú)無(wú)高速輕載高速輕載運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律 vmax(h / ) amax沖擊特性沖擊特性適用范圍適用范圍(h 2/ 2) 三、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)：三、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)：1、從動(dòng)件的最大速度、從動(dòng)件的最大速度vmax要盡量??；要盡量?。?、從動(dòng)件的最大加速度、從動(dòng)件的最大加速度amax要盡量??；要盡量??；3、從動(dòng)件的最大躍動(dòng)度、從動(dòng)件的最大躍動(dòng)度jmax要盡量小。要盡量小。 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 0 0aa=0 v 0

14、sh 3-3 凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸的確定 作用在從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力與該力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾的銳角稱為壓力角。在不計(jì)摩擦?xí)r，高副 中構(gòu)件間的力是沿法線方向作用的，因此，對(duì)于高構(gòu)，壓力角也即是接觸輪廓法線與從動(dòng)件速度方向 所夾的銳角。 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(/tglbQP1、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

15、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 力力P無(wú)窮大無(wú)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 cenn vF”S rmincpF O 當(dāng)不計(jì)凸輪與從動(dòng)件之間的摩擦 時(shí)，凸輪給予從動(dòng)件的力F是沿法線方向，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向與力F之間的銳角即壓力角壓力角。凸輪壓力角是反映機(jī)構(gòu)傳力特性的一個(gè)重要參數(shù)。如圖所示，力F可分解為沿從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向的有用分力F和使從件緊壓導(dǎo)路的有害分力F，且F=FtgF 上式表明，驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件的有用分力F一定時(shí)，壓力角 越大，則有害分力F越大，機(jī)構(gòu)的效率越低。 當(dāng)增大到一定程度，以致F在導(dǎo)

16、路中所引起的摩擦阻力大于有用分力F時(shí)，無(wú)論凸輪加給從動(dòng)件的作用力多大，從動(dòng)件都不能運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為自鎖。u從減小推力和避免自鎖的觀點(diǎn)來(lái)看，壓力角愈小愈好。u凸輪廓線上不同點(diǎn)處的壓力角是不同的。為保證凸輪機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使最大壓力角不超過(guò)許用壓力角，即max ，對(duì)于直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，建議取許用壓力角=30；對(duì)于擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，建議取許用壓力角=45。二、壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系 由上圖所示的偏置尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)可知，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑rmin和偏心距e的關(guān)系為：22112222222min2min2minvdseedOPetgsresresre 由上式可知：當(dāng)其它

17、條件不變時(shí)，壓力角愈大，基圓半徑rmin愈小，即凸輪尺寸愈小。故從機(jī)構(gòu)尺寸緊湊的觀點(diǎn)來(lái)看，壓力角大好。當(dāng)其它條件不變時(shí)，從動(dòng)件偏置方向使e前為減號(hào)(偏距及瞬心P在凸輪回轉(zhuǎn)中心同一側(cè))時(shí)，可使壓力角減小，從而改善其受力情況。 從機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊和改善受力的觀點(diǎn)來(lái)看，基圓半從機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊和改善受力的觀點(diǎn)來(lái)看，基圓半徑徑rmin的確定原則是的確定原則是：在保證max的條件下應(yīng)使基圓半徑盡可能小。3-4 3-4 圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓 根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的常用方法是反轉(zhuǎn)法。 反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法的原理是：給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)繞凸輪軸心O的與凸輪角速度等值反向的公共角速度“-”，根

18、據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，這時(shí)凸輪與從動(dòng)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)保持不變，但凸輪相對(duì)紙面將靜止不動(dòng)，而從動(dòng)件一方面隨機(jī)架和導(dǎo)路一起以“-”繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又以原有運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)于機(jī)架導(dǎo)路作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。由于尖頂始終與凸輪輪廓曲線相接觸，所以反轉(zhuǎn)后其尖頂描出的軌跡就是凸輪輪廓曲線。凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理（動(dòng)畫(huà)）（動(dòng)畫(huà)） 一、直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制1尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪 圖a所示為對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。已知從動(dòng)件位移線圈（圖b）、凸輪的基圓半徑rmin以及凸輪以等角速度1順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，要求繪出此凸輪的輪廓。 對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制

19、步驟：對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制步驟： 選取比例尺，以rmin為半徑作凸輪的基圓，并把基圓與從動(dòng)件導(dǎo)路的交點(diǎn)A0作為從動(dòng)件尖頂?shù)钠鹗嘉恢谩?將位移圖線的推程運(yùn)動(dòng)角t和回程運(yùn)動(dòng)角h分為若干等份，求得從動(dòng)件各分點(diǎn)的位移值11、22、，如圖b所示。 沿-方向由從動(dòng)件尖頂起始位置A0處開(kāi)始取角t、h、s，再將t、h各分為與圖b相對(duì)應(yīng)的若干等份，得A1、A2、A3、點(diǎn)，連接OA1、OA2、OA3、，這些徑向線即為反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路所占據(jù)的各個(gè)位置。分別以A1、A2、A3為起點(diǎn)從位移圖線上量取各 個(gè) 位 移 量 使 A1A1= 11、 A2A2= 2 2、A3A3=33、得反轉(zhuǎn)后尖頂所占據(jù)的一系列

20、位置A1、A2、A3、。 將A0、A1、A2、A3、連成光滑曲線，便是所要求的凸輪輪廓曲線。偏置直動(dòng)尖動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓偏置直動(dòng)尖動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制步驟：的繪制步驟： 偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是，反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件始終與以O(shè)為圓心、以e為半徑的偏距圓相切，如圖所示。 作圖步驟如下作圖步驟如下：以O(shè)為圓心，rmin為半徑作基圓，以e為半徑作偏距圓，在偏距圓上K0點(diǎn)作其切線即為從動(dòng)件的導(dǎo)路方向，該切線與基圓的交點(diǎn)B0為從動(dòng)件尖頂?shù)某跏嘉恢?；從偏距圓上K0開(kāi)始沿-方向?qū)⑵鄨A分為與圖b相對(duì)應(yīng)的若干等分，得K1、K2、K3、等點(diǎn)；過(guò)K1、K2、K3、分別作偏距圓的切線K1C1、K2C2、K

21、3C3、, 分別交基圓于C1、C2、C3、，這些切線位置即為在反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路所占據(jù)的各個(gè)位置；在K1C1、K2C2、K3C3、上量取C1B1=11、C2B2=22、C3B3=33、得反轉(zhuǎn)后尖頂所占據(jù)的一系列位置B1、B2、B3、；將B0、B1、B2、B3、連成光滑曲線，便是所要求的凸輪輪廓曲線，如圖所示。 注意注意：從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過(guò)程中導(dǎo)路所占據(jù)的各個(gè)位置不再是過(guò)凸輪軸心的徑向線，而是始終切于偏距圓的切線，從動(dòng)件的位移是沿這些切線從基圓上向外量取的。動(dòng)態(tài)過(guò)程如下頁(yè) 偏置尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)偏置尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)- 11 11s1Orb es22h3s1 1已知：已知：S=S（ ）

22、，），rb，e， 以O(shè)為圓心，rb為半徑作基圓，以e為半徑作偏距圓，在偏距圓上1點(diǎn)作其切線與基圓的交點(diǎn)為從動(dòng)件尖頂?shù)某跏嘉恢?；作圖步驟：從偏距圓上1點(diǎn)開(kāi)始沿-方向?qū)⑵鄨A分為對(duì)應(yīng)的若干等分，得到1、2等點(diǎn)；過(guò)1、2、等分別作偏距圓的切線11、22, 這些切線位置即為在反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路所占據(jù)的各個(gè)位置； 在其切線與基圓的交點(diǎn)上量取S1、S2、得反轉(zhuǎn)后尖頂所占據(jù)的一系列位置，即1、2、3將1，2，3.連成光滑曲線，便是所要求的凸輪輪廓曲線。4s4s55S 2 1123s1s2hs3s4s5 滾子式可改善尖頂型從動(dòng)件與凸輪接觸處的摩擦、磨損情況，其凸輪輪廓設(shè)計(jì)方法如右圖所示。把滾子中心看作尖頂從動(dòng)件

23、的尖頂，按上述方法求出一條理論輪廓理論輪廓 0 0，再以0上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑為半徑，作一系列圓，并作這一系列圓的內(nèi)包絡(luò)線，就得到滾子從動(dòng)件凸輪的實(shí)際廓線實(shí)際廓線。（1）對(duì)心滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪2滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪 由作圖過(guò)程可知，滾子從動(dòng)件凸輪的基圓半徑是指凸輪理論輪廓的最小內(nèi)切圓半徑，壓力角也在理論輪廓上度量。 必須指出，滾子半徑的大小對(duì)凸輪實(shí)際輪廓有很大影響。如圖所示，當(dāng)凸輪理論廓線為外凸的輪廓曲線時(shí)，設(shè)理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑用min表示，滾子半徑用rT表示，則相應(yīng)位置實(shí)際輪廓的曲率半徑 = min - rT 。 當(dāng)minrT時(shí)，0，實(shí)際廓線可以正常作出，凸輪能正常工作

24、，如圖a所示。 當(dāng)min=rT時(shí)， =0，如圖b所示，凸輪的實(shí)際輪廓上產(chǎn)生了尖點(diǎn)，這種尖點(diǎn)極易磨損，磨損后就會(huì)改變?cè)ǖ倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)中應(yīng)避免。 當(dāng)minrT時(shí)，rT，一般推薦為：rT0.8min。（2）偏置滾子從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 2 S 1123s1s2h- 11 11s1Orb es22h3已知：已知：S=S（ ），），rb，e， ，rr作圖方法：1) 將滾子中心看作尖頂，然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，稱其為凸輪的理論廓線；2)以理論廓線上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑rr為半徑，作一系列圓；3) 再作此圓族的包絡(luò)線，即為凸輪工作廓線（實(shí)際廓線）。3. 平底直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形

25、凸輪 平底式可改善接觸處的狀況，其凸輪輪廓設(shè)計(jì)方法如圖所示。把平底與導(dǎo)路的交點(diǎn)A0看作尖頂從動(dòng)件的尖頂，按照尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓的繪制方法，求出理論輪廓上一系列點(diǎn)A1、A2、A3、；過(guò)這些點(diǎn)畫(huà)平底的各個(gè)位置A0B0、A1B1、A2B2、A3B3、；作這些平底的包絡(luò)線，便得到平底從動(dòng)件凸輪的輪廓曲線。 由作圖過(guò)程可知，圖中位置1、6是平底分別與凸輪輪廓相切的最左及最右位置。為保證平底始終與凸輪輪廓相接觸，平底的左右側(cè)長(zhǎng)度應(yīng)大于導(dǎo)路與最遠(yuǎn)接觸點(diǎn)的垂直距離，如圖中的m和l。 動(dòng)態(tài)過(guò)程如下頁(yè) 2 S 1123s1s2h平底從動(dòng)件凸輪廓線設(shè)計(jì)平底從動(dòng)件凸輪廓線設(shè)計(jì)已知：已知：S=S（ ），），rb， 作圖

26、方法：將平底與從動(dòng)件導(dǎo)路交點(diǎn)看為尖將平底與從動(dòng)件導(dǎo)路交點(diǎn)看為尖頂從動(dòng)件的尖頂。按照復(fù)合運(yùn)動(dòng)頂從動(dòng)件的尖頂。按照復(fù)合運(yùn)動(dòng)求出求出B o相對(duì)凸輪的一系列位置相對(duì)凸輪的一系列位置B1、B2、后，間以上各點(diǎn)依次后，間以上各點(diǎn)依次作出平底位置線，其包絡(luò)線即作出平底位置線，其包絡(luò)線即為所設(shè)計(jì)的凸輪實(shí)際廓線。為所設(shè)計(jì)的凸輪實(shí)際廓線。0- Bo B1B3rbB4B5B64二、擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制二、擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制 已知從動(dòng)件的角位移線圖(圖b)，凸輪與擺動(dòng)從動(dòng)件的中心距l(xiāng)OA，擺桿長(zhǎng)度lAB，凸輪基圓半徑rmin，凸輪以1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。繪制該凸輪輪廓的步驟如繪制該凸輪輪廓的步驟如下：下：根

27、據(jù)lOA定出點(diǎn)O與點(diǎn)A0的位置，以O(shè)點(diǎn)為圓心，rmin為半徑作基圓。再以A0為中心，lAB為半徑作圓弧交基圓于B0點(diǎn)，該點(diǎn)即為從動(dòng)件尖頂?shù)钠鹗嘉恢谩?0為從動(dòng)件的初位角。 以O(shè)點(diǎn)為圓心，以O(shè)A0為半徑畫(huà)圓，并由OA0開(kāi)始沿-方向取角t、h、s。再將t、h分為與圖3b對(duì)應(yīng)的若干等份，連線得OA1、OA2、，這些線就是機(jī)架OA0在反轉(zhuǎn)過(guò)程中所處的各個(gè)位置。由圖3b求出從動(dòng)件擺角2在不同位置的數(shù)值，再加上初位角20 ，然后畫(huà)出擺動(dòng)從動(dòng)件相對(duì)于機(jī)架擺動(dòng)后的一系列位置A1B1、A2B2、 A3B3、 ，使OA1B1=20+ 2 、OA2B2= 20+ 2 、 OA3B3=20+ 2 、 。以A1、A2、

28、A3、為圓心，lAB為半徑畫(huà)圓弧分別截取A1B1、A2B2、 A3B3、 得B1、B2、B3、 點(diǎn)。將B0、B1、B2、點(diǎn)連成光滑曲線，便得到擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件的凸輪輪廓。動(dòng)態(tài)過(guò)程如下頁(yè) 1、以凸輪回轉(zhuǎn)中心、以凸輪回轉(zhuǎn)中心O圓心，以圓心，以線段線段OA 為半徑作圓，該圓即為半徑作圓，該圓即為從動(dòng)件擺動(dòng)為從動(dòng)件擺動(dòng)中心中心在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A1、A2 、 A 3 .為從動(dòng)件為從動(dòng)件擺擺動(dòng)中心在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中心在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次所占據(jù)的置；動(dòng)中依次所占據(jù)的置； 擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) S S 91122334455667788 2- B22、再以點(diǎn)、再以點(diǎn)A1、A2、A3為圓為圓心，

29、以擺桿長(zhǎng)度為半徑作圓弧心，以擺桿長(zhǎng)度為半徑作圓弧分別交于分別交于C1、C2、C3點(diǎn)點(diǎn)A1C1、A2C2、A3 C3為從動(dòng)擺動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中所為從動(dòng)擺動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中所占據(jù)的初始位置，并量取位移占據(jù)的初始位置，并量取位移角角b，得到從動(dòng)擺動(dòng)件在復(fù)合，得到從動(dòng)擺動(dòng)件在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中所占據(jù)的位置；運(yùn)動(dòng)中所占據(jù)的位置；A1B1、A2B2、A3B3.B5B4B3C0B7B6B8C1C6C4C5C2C3C8C7 1 0已知：已知： = （ ），），rb，L，a， A0B0 0O S S A1A2A3A4A5A9A8A7A6B1 1C9B9作圖方法： 2343、光滑的連接、光滑的連接A1、A2、A3，得到安從動(dòng)擺動(dòng)桿，得到安從動(dòng)擺動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律所設(shè)計(jì)的凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律所設(shè)計(jì)的凸輪輪廓線。輪廓線。 按照結(jié)構(gòu)需要選取基圓半徑并按上述方法繪制的凸輪輪廓，必須校核推程壓力角。 以尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪為例，在凸輪推程輪廓比較陡峭的區(qū)段取若干點(diǎn)B1、B2、 ，作出過(guò)這些點(diǎn)的法線和從動(dòng)件尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)方向線，求出它們之間所夾的銳角1、 2 、，看其中最大值max是否超過(guò)許用壓力角。如果超過(guò)，就應(yīng)修改設(shè)計(jì)。通?？捎眉哟蠡鶊A半徑的方法使max 減小。凸輪理論廓線方程式：凸輪理論廓線方程式：滾子中心在初