第4章 凸輪機構(gòu)

1、第第4 4章章 凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)n4.1 概述概述4.2 凸輪從動件的常用運動規(guī)律凸輪從動件的常用運動規(guī)律 n4.3 凸輪輪廓曲線設(shè)計凸輪輪廓曲線設(shè)計4.4 凸輪機構(gòu)基本參數(shù)的確定凸輪機構(gòu)基本參數(shù)的確定4.1 概述概述n一、凸輪機構(gòu)的構(gòu)成和應用一、凸輪機構(gòu)的構(gòu)成和應用n 構(gòu)成構(gòu)成 應用應用 特點特點n二、凸輪機構(gòu)的分類二、凸輪機構(gòu)的分類n三、凸輪機構(gòu)的基本名詞術(shù)語三、凸輪機構(gòu)的基本名詞術(shù)語一、凸輪機構(gòu)的構(gòu)成和應用一、凸輪機構(gòu)的構(gòu)成和應用n由凸輪、從動件、機架組成的高副機構(gòu)由凸輪、從動件、機架組成的高副機構(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從動件從動件：與凸輪保持接觸的作往

2、復移動或擺動的：與凸輪保持接觸的作往復移動或擺動的構(gòu)件。構(gòu)件。n原動件連續(xù)運動而從動件間歇運動原動件連續(xù)運動而從動件間歇運動n特點特點n設(shè)計適當?shù)耐馆嗇喞涂蓪崿F(xiàn)任意預期的運設(shè)計適當?shù)耐馆嗇喞涂蓪崿F(xiàn)任意預期的運動規(guī)律動規(guī)律 (從動件精確實現(xiàn)預定的運動規(guī)律從動件精確實現(xiàn)預定的運動規(guī)律)n結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便n點或線接觸，易磨損，加工較復雜點或線接觸，易磨損，加工較復雜n廣泛用于各種機械，特廣泛用于各種機械，特別是自動機械、自動控別是自動機械、自動控制裝置和裝配生產(chǎn)線。制裝置和裝配生產(chǎn)線。n自動機床進刀機構(gòu)n內(nèi)燃機配氣機構(gòu) n 二、凸輪機構(gòu)的分類二、凸輪機構(gòu)的分類n1

3、按凸輪的形狀分類按凸輪的形狀分類n2按從動件形狀和運動形式分類按從動件形狀和運動形式分類n3按凸輪與從動件維持高副接觸的按凸輪與從動件維持高副接觸的 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凸輪移動凸輪圓柱凸輪圓柱凸輪2 2按從動件形狀和運動形式分類按從動件形狀和運動形式分類v 尖底從動件尖底從動件v 滾子從動件滾子從動件v 平底從動件平底從動件v 曲底從動件曲底從動件直動從動件直動從動件擺動從動件擺動從動件按從動件形狀和運動形式分類按從動件形狀和運動形式分類對心式對心式偏置式偏置式直動從動件直動從動件擺動從動件擺動從動件3 3按凸輪與從動件維持高副接觸的方式

4、分類按凸輪與從動件維持高副接觸的方式分類v力封閉凸輪機構(gòu)力封閉凸輪機構(gòu)靠彈簧力或重力等維持凸輪與從動件的高副接觸?？繌椈闪蛑亓Φ染S持凸輪與從動件的高副接觸。v形封閉凸輪機構(gòu)形封閉凸輪機構(gòu)等寬凸輪機構(gòu)等寬凸輪機構(gòu)凹槽凸輪機構(gòu)凹槽凸輪機構(gòu)等徑凸輪機構(gòu)等徑凸輪機構(gòu)共軛凸輪機構(gòu)共軛凸輪機構(gòu)槽凸輪機構(gòu)槽兩側(cè)面的距離等于滾子直徑。優(yōu)點：鎖和方式結(jié)構(gòu)簡單缺點：加大了凸輪的尺寸和重量等徑凸輪機構(gòu) 兩滾子中心間的距離始終保持不變。缺點：缺點：從動件運動規(guī)律的選擇受到一定的限制從動件運動規(guī)律的選擇受到一定的限制等寬凸輪機構(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：從動件的運動規(guī)律的選擇受到

5、一定的限制，從動件的運動規(guī)律的選擇受到一定的限制，當當180180范圍內(nèi)的凸輪廓線根據(jù)從動件運動規(guī)律確定范圍內(nèi)的凸輪廓線根據(jù)從動件運動規(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構(gòu)(共軛凸輪機構(gòu))優(yōu)點：克服了等寬、等徑凸輪的缺點克服了等寬、等徑凸輪的缺點缺點：結(jié)構(gòu)復雜，制造精度要求高結(jié)構(gòu)復雜，制造精度要求高 一個凸輪推動從一個凸輪推動從動件完成正行程運動，動件完成正行程運動，另一個凸輪推動從動另一個凸輪推動從動件完成反行程的運動件完成反行程的運動按凸輪與從動件維持高副接觸的方式分類按凸輪與從動件維持高副接觸的方式分類反凸輪機構(gòu)反凸輪機構(gòu)

6、擺桿為主動件，凸輪為從動件擺桿為主動件，凸輪為從動件rb三、凸輪機構(gòu)的基本名詞術(shù)語三、凸輪機構(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推程推程推程運動角推程運動角 行程或升距行程或升距h遠休止遠休止遠休止角遠休止角 s回程回程回程運動角回程運動角 近休止近休止近休止角近休止角 s B 位移曲線位移曲線 從動件的從動件的運動線圖運動線圖 位移曲線位移曲線反映了從動件的位移反映了從動件的位移s隨時間隨時間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件的速度反映了從動件的速度v 隨時間隨時間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件的加速度反映了從動件的加速度a隨時間隨時間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件的運動規(guī)凸輪輪廓曲線的形狀決定了從動件的運動規(guī)律。要使從動件實現(xiàn)某種運動規(guī)律，就要設(shè)計出與律。要使從動件實現(xiàn)某種運動規(guī)律，就要設(shè)計出與其相應的凸輪輪廓曲線。其相應的凸輪輪廓曲線。 4.2 4.2 凸輪從動件的運動規(guī)律凸輪從動件的運動規(guī)律n一、引言一、引言n二、從動件常用運動規(guī)律二、從動件常用運動規(guī)律n三、組合運動規(guī)律三、組合運動規(guī)律n四、從動件運動規(guī)律的選擇四、從動件運動規(guī)律的選擇222ddddddddddddddd

8、dstvtvaststsv數(shù)學方程式數(shù)學方程式 位移方程位移方程s=s(s=s( ) ) 從動件運動規(guī)律的表示從動件運動規(guī)律的表示運動線圖運動線圖一、引言一、引言n 所謂從動件運動規(guī)律，是指從動件的位移所謂從動件運動規(guī)律，是指從動件的位移S S、速度速度v v、加速度、加速度a a隨時間隨時間 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)計的依據(jù)。輪設(shè)計的依據(jù)。 正確選擇和設(shè)計從動件的運動規(guī)律，是凸輪正確選擇和設(shè)計從動件的運動規(guī)律，是凸輪機構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。機構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。 生產(chǎn)中對工作構(gòu)件的運動要求是多種

9、多樣的。生產(chǎn)中對工作構(gòu)件的運動要求是多種多樣的。 速度要求：速度要求：例如自動機床中用來控制刀具進給例如自動機床中用來控制刀具進給運動的凸輪機構(gòu)，要求刀具（從動件）在工作行程運動的凸輪機構(gòu)，要求刀具（從動件）在工作行程時作等速運動。時作等速運動。 加速度要求：加速度要求：如內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)，則要求如內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)，則要求凸輪具有良好的動力學性能。凸輪具有良好的動力學性能。 位移要求：位移要求：在某些控制機構(gòu)中則只有簡單的升在某些控制機構(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)實踐，已經(jīng)人們經(jīng)過長期的理論研究和生產(chǎn)實踐，已經(jīng)積累了能適應多種工作要求的從動件典型運動特積

10、累了能適應多種工作要求的從動件典型運動特性的運動曲線，即所謂性的運動曲線，即所謂“常用運動規(guī)律常用運動規(guī)律”。 設(shè)計凸輪機構(gòu)時，通常只需根據(jù)工作要求，設(shè)計凸輪機構(gòu)時，通常只需根據(jù)工作要求，從常用運動規(guī)律中選擇適當?shù)倪\動曲線。在一般從常用運動規(guī)律中選擇適當?shù)倪\動曲線。在一般情況下，推程是工作行程，要求比較嚴格，需要情況下，推程是工作行程，要求比較嚴格，需要進行仔細研究?；爻桃话阋筝^低，受力情況也進行仔細研究?；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、從動件常用運動規(guī)律二、從動件常用運動規(guī)律從動件的位移曲線為多項式類運動從動件的位移曲線為多項式類運動s c0 c1 c2 2

11、 c3 3cn n（一）多項式運動規(guī)律（一）多項式運動規(guī)律常用的有一次、二次、五次等多項式類運動規(guī)律。常用的有一次、二次、五次等多項式類運動規(guī)律。1、等速運動規(guī)律、等速運動規(guī)律n（直線運動規(guī)律）（直線運動規(guī)律）n v =常數(shù)n S = v t 線性n a = 0 n運動的開始和終了，運動的開始和終了，從動件的加速度為無從動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不宜單獨使用n 實際上，由于構(gòu)件材料有彈性，加速實際上，由于構(gòu)件材料有彈性，加速度和慣性力不至于達到無窮大，但仍將造度和慣性力不至于達到無窮大，但仍將造成強烈沖擊。當加速度為正時，它將增大

12、成強烈沖擊。當加速度為正時，它將增大凸輪壓力，使凸輪輪廓嚴重磨損；加速度凸輪壓力，使凸輪輪廓嚴重磨損；加速度為負時，可能會造成用力封閉的從動件與為負時，可能會造成用力封閉的從動件與凸輪輪廓瞬時脫離接觸，并加大力封閉彈凸輪輪廓瞬時脫離接觸，并加大力封閉彈簧的負荷。因此這種運動規(guī)律只適用于低簧的負荷。因此這種運動規(guī)律只適用于低速，如自動機床刀具進給機構(gòu)以及在低速速，如自動機床刀具進給機構(gòu)以及在低速下工作的一些凸輪控制機構(gòu)。下工作的一些凸輪控制機構(gòu)。2、等加速等減速運動規(guī)律、等加速等減速運動規(guī)律（拋物線運動規(guī)律）（拋物線運動規(guī)律）na = 常數(shù)常數(shù) n起、中、終點加速度有起、中、終點加速度有限突變，

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連接坐標原點與1、2、3、4各等分點n過1、2、3、4 點作垂線與相應斜線相交n用光滑曲線連接交點221taS s149410h1423560sn兩段拋物線nt=1:2:3nS=1:4:9n從原點引任一斜線 OO，以任意間距截取等分點n連接斜線終點與縱坐標h點后作其平行線交與縱坐標軸上n過縱坐標軸上各點作水平線與橫坐標等分點的垂線

14、相交n用光滑曲線連接交點221taS 5次多項式運動規(guī)律的加速度對次多項式運動規(guī)律的加速度對凸輪轉(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，運動平穩(wěn)有慣性力引起的沖擊現(xiàn)象，運動平穩(wěn)性好，可用于高速凸輪機構(gòu)。性好，可用于高速凸輪機構(gòu)。3. 3-4-53. 3-4-5多項式運動規(guī)律多項式運動規(guī)律 ( (五次多項式運動規(guī)律五次多項式運動規(guī)律) )位移方程式中位移方程式中5次多項式剩余項次多項式剩余項的次數(shù)為、，所以又稱的次數(shù)為、，所以又稱為為3-4-5多項式運動規(guī)律，多項式運動規(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)類基本運動規(guī)律（二）三角函數(shù)類基本運動規(guī)律1.余弦加速度運動規(guī)律余弦加速度運動規(guī)律（簡諧運動規(guī)律）（簡諧運動規(guī)律）1234560 s1 23456h 該運動規(guī)律在推程的開該運動規(guī)律在推程的開始和終止瞬時，從動件的始和終止瞬時，從動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，從動件的加速度按余弦規(guī)律從動件的加速度按余弦規(guī)律變化變化2.正弦加速度運動規(guī)律正弦加速度運

16、動規(guī)律（擺線運動規(guī)律）（擺線運動規(guī)律）12345678sohssS=S-S21346h/2572sin2hs s12345678ovvmax12345678oaamax-amax從動桿的加速度按正弦規(guī)律變化從動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可適用于高速凸輪機構(gòu)。構(gòu)。n基本運動規(guī)律的數(shù)學表達式簡單，便于分析，而基本運動規(guī)律的數(shù)學表達式簡單，便于分析，而且按此設(shè)計出的凸輪，加工方便簡單，曾被廣泛且按此設(shè)計出的凸輪，加工方便簡單，曾被廣泛采用。采

17、用。n但隨著工業(yè)及科學技術(shù)的不斷發(fā)展，對凸輪機構(gòu)但隨著工業(yè)及科學技術(shù)的不斷發(fā)展，對凸輪機構(gòu)的要求愈來愈高，工作要求也更加多樣復雜。的要求愈來愈高，工作要求也更加多樣復雜。n為了提高凸輪機構(gòu)工作的可靠性和壽命，減小中、為了提高凸輪機構(gòu)工作的可靠性和壽命，減小中、高速凸輪機構(gòu)的振動噪音，適應中、高速重載的高速凸輪機構(gòu)的振動噪音，適應中、高速重載的要求及滿足機器對從動件運動特性的某些特殊要要求及滿足機器對從動件運動特性的某些特殊要求，只用某種基本運動規(guī)律往往難以滿足。求，只用某種基本運動規(guī)律往往難以滿足。n為此，提出了改進型運動規(guī)律。通過把基本運動為此，提出了改進型運動規(guī)律。通過把基本運動規(guī)律合理地

18、加以組合得到所要求的運動規(guī)律。規(guī)律合理地加以組合得到所要求的運動規(guī)律。n凸輪機構(gòu)的要求愈來愈高，工作要求也更凸輪機構(gòu)的要求愈來愈高，工作要求也更加多樣復雜。單一的運動規(guī)律不能滿足運加多樣復雜。單一的運動規(guī)律不能滿足運動要求時，可以把基本運動規(guī)律合理地加動要求時，可以把基本運動規(guī)律合理地加以組合得到所要求的運動規(guī)律。以組合得到所要求的運動規(guī)律。n組合后的從動件運動規(guī)律應滿足：組合后的從動件運動規(guī)律應滿足：n1 1）工作對從動件特殊的運動要求；）工作對從動件特殊的運動要求；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。改進型等速運動規(guī)律改進型等速運動規(guī)律Oa正弦加速度運動規(guī)律正弦加速度運動規(guī)律等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律aos12avn消除了剛性沖擊。消除了剛性沖擊。修正梯形組合運動規(guī)律修正梯形組合運動規(guī)律a1 2 3 45 6 7 8oa0等加速等減速運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律正弦加速度運動規(guī)律正弦加速度運動規(guī)律a=10.1250.50.875改進型梯形加速度運動規(guī)律改進型梯形加速度運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律，等加速等減速運動規(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動其具有等加速等減速運動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，又消除了柔形沖擊。點，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)計從動件運動規(guī)律時，必須根據(jù)使用場合、工或設(shè)計從動件運動規(guī)律時，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)計運動作條件等分清主次綜合考慮，確定選擇或設(shè)計運動規(guī)律的主要根據(jù)。規(guī)律的主要根據(jù)。在選擇或設(shè)計從動件運動規(guī)律時，應考慮：在選擇或設(shè)計從動件運動規(guī)律時，應考慮：a.a.是否滿足機械的具體工作要求？是否滿足機械的具體工作要求？b.b.凸輪機構(gòu)是否具有良好的動力特性？凸輪機構(gòu)是否具有良好的動力特性？c.c.所設(shè)計的凸輪廓線是否便于加工？所

21、設(shè)計的凸輪廓線是否便于加工？一、凸輪輪廓曲線設(shè)計的基本原理一、凸輪輪廓曲線設(shè)計的基本原理 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）凸輪輪廓曲線的解析法（自學）無論是采用作圖法還是解析法設(shè)計凸輪廓無論是采用作圖法還是解析法設(shè)計凸輪廓線，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)計的基本原理一、凸輪輪廓曲線設(shè)計的基本原理n凸輪以角速度凸輪以角速度 轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動，從動件以要求的運動規(guī)從動件以要求的運動規(guī)律作上下往復運動律作上下往復運動n反轉(zhuǎn)原理反轉(zhuǎn)原理：n給整個機構(gòu)加給整個機構(gòu)加 -運動運動n凸輪不動，凸輪不動，n

22、機架反轉(zhuǎn)，機架反轉(zhuǎn)，n推桿作復合運動推桿作復合運動 隨機架繞以隨機架繞以- - 反轉(zhuǎn)相對機架以給定的運動規(guī)律運動。反轉(zhuǎn)相對機架以給定的運動規(guī)律運動。n從動件的尖頂畫出一條曲線從動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.對心直動尖頂從動件盤形凸輪廓線設(shè)計對心直動尖頂從動件盤形凸輪廓線設(shè)計 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 和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線廓曲線。設(shè)計步驟設(shè)計步驟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，確定從動件尖頂?shù)某跏嘉恢么_定從動

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、回程各運動角作相同的若干等分程各運動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路截取對從基圓圓周沿以上導路截取對應的位移量應的位移量n用光滑曲線將各點聯(lián)接起來，用光滑曲線將各點聯(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 對心直動尖頂從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計對心直動尖頂從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計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 和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計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：位移曲線縱坐標比例尺與基圓比例尺位移曲線縱坐標比例尺與基圓比例尺一致；一致；位移曲線橫坐標與基圓等分數(shù)相等，位移曲線橫坐標與基圓等分數(shù)相等，且排序號碼一一對應。且排序號碼一一對應。n偏置尖頂直動從動件移動中心線不通過凸輪軸心，反轉(zhuǎn)后各移動中偏置尖頂直動從動件移動中心線不通過凸輪軸心，反轉(zhuǎn)后各移動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.偏置直動尖頂從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計偏置直動尖頂從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計偏置直動尖頂從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計偏置直動尖頂從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計n偏置尖頂直動從動件移偏置尖頂直動從動件移動中心線不通過凸輪軸動中心線不通過凸輪軸心，反轉(zhuǎn)后各移動中心心，反轉(zhuǎn)后各移動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從動件位移沿著這些切從動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運動關(guān)系凸輪的輪廓曲線與推桿的相對運動關(guān)系凸輪廓線設(shè)計的基本原理凸輪廓線設(shè)計的基本原理e

26、A偏置直動尖頂從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計偏置直動尖頂從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計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 和從動件的運動規(guī)律及偏心距和從動件的運動規(guī)律及偏心距e，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計該凸輪輪廓曲線。 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)計步驟設(shè)計步驟 等分位移曲線及反向等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應于各等分點的從動件的對應于各等分點的從動件的位置。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)后從動件尖確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分點占據(jù)的位置頂在各等分點占據(jù)的位置。 將各尖頂點連接成一將各尖頂點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. 偏置直動滾子從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計偏置直動滾子從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計n 對心直動滾子從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計對心直動滾子從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計rbOA 對心直動滾子從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計對心直動滾子從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計已知凸輪的基圓半

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 和從動件的運動和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。 以以滾子中心作為從動件尖頂滾子中心作為從動件尖頂，作理論輪廓曲線。作理論輪廓曲線。設(shè)計步驟設(shè)計步驟以以理論輪廓曲線上各點為圓心，理論輪廓曲線上各點為圓心，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，得實際輪廓曲線。得實際輪廓曲線。理論輪廓曲線理論輪廓曲線實際輪廓曲線實際輪廓曲線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際實際廓線廓線滾滾子子rrn實際輪廓實際輪廓凸輪與從凸輪與從動件直接接觸的廓線，動件直接接觸的廓線，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于滾子對于滾子從動件，把滾子圓心看從動件，把滾子圓心看作從動件的尖點，該點作從動件的尖點，該點的運動軌跡稱為凸輪的的運動軌跡稱為凸輪的理論廓線。理論廓線。n實際廓線與理論廓線是法向等距曲線。實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對于尖頂從動件來說，凸輪的理

30、論輪廓和實際對于尖頂從動件來說，凸輪的理論輪廓和實際輪廓重合。輪廓重合。4. 4. 對心直動平底從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計對心直動平底從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計n凸輪實際輪廓為凸輪實際輪廓為 直線族的包絡(luò)線直線族的包絡(luò)線 5.5.擺動尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)擺動尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)n與直動尖頂從動件盤形凸輪與直動尖頂從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計方法基本類似廓線的設(shè)計方法基本類似n所不同的是推桿的預期運動所不同的是推桿的預期運動規(guī)律及作圖設(shè)計中都要用推規(guī)律及作圖設(shè)計中都要用推桿的角位移桿的角位移 n將直動從動件的將直動從動件的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、擺動尖頂從動件盤形凸輪擺動尖頂從動件盤形凸輪n擺動滾子從動件盤形凸輪擺動滾子從動件盤形凸輪 作圖法的缺點作圖法的缺點繁瑣、誤差較大。繁瑣、誤差較大。 解析法的優(yōu)點解析法的優(yōu)點計算精度高、速度快，適合凸輪在數(shù)控機床上計算精度高、速度快，適合凸輪在數(shù)控機床上加工。加工。解析法的設(shè)計結(jié)果解析法的設(shè)計結(jié)果根據(jù)凸輪機構(gòu)的運動學參數(shù)和基本尺寸的設(shè)計根據(jù)凸輪機構(gòu)的運動學參數(shù)和基本尺寸的設(shè)計結(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，利用計算機精確，利用計算機精確地計算出地計算出凸輪輪廓曲線上各點的坐標值凸輪輪廓曲線上各點的坐標值。4.4 凸輪機構(gòu)基本參數(shù)的確定凸輪機構(gòu)基本參數(shù)的確定 1、凸輪機

32、構(gòu)的壓力角凸輪機構(gòu)的壓力角 2、基圓半徑的設(shè)計、基圓半徑的設(shè)計 3、滾子半徑的設(shè)計、滾子半徑的設(shè)計 、凸輪機構(gòu)的壓力角、凸輪機構(gòu)的壓力角 不計摩擦時，凸輪對從動件作用力不計摩擦時，凸輪對從動件作用力方向線方向線nn與從動件上力作用點的速度方與從動件上力作用點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)動力驅(qū)動力 磨損磨損 效率效率 F ，無論凸輪驅(qū)動力多大，都無法無論凸輪驅(qū)動力多大，都無法使從動件產(chǎn)生運動使從動件產(chǎn)生運動自鎖自鎖 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)計基本尺寸時務(wù)必設(shè)計基本尺寸時務(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于移動從動件，對于移動從動件， =3040對于擺動從動件，對于擺動從動件， =4050非工作行程：可在非工作行程：可在7080之間選取之間選取 凸輪機構(gòu)的壓力角是凸輪設(shè)計的重要參數(shù)。凸輪機構(gòu)的壓力角是凸輪設(shè)計的重要參數(shù)。 運動過程中，壓力角的大小是變化的。運動過程中，壓力角的大小是變化的。 Cnn22bddtanerses O Bes0sDrb ds d 2、 基圓半徑的設(shè)計基圓半徑的設(shè)計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 壓力角對凸輪機構(gòu)的受力狀況壓力角對凸輪機構(gòu)的受力

34、狀況有直接影響，在運動規(guī)律選定之后，有直接影響，在運動規(guī)律選定之后，它主要取決于凸輪機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)它主要取決于凸輪機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)尺寸。尺寸。P為相對瞬心為相對瞬心: dd/dd/ddsttsvOP 由由 BCP得得22b0ers vvP 對心移動從動件盤形凸輪機構(gòu)對心移動從動件盤形凸輪機構(gòu)e 0。結(jié)論結(jié)論移動從動件盤形凸輪機構(gòu)的壓力角移動從動件盤形凸輪機構(gòu)的壓力角 與基圓半徑與基圓半徑rb、從動件偏置方位和偏距從動件偏置方位和偏距e有關(guān)。有關(guān)。 2） 偏置方位的確定偏置方位的確定 偏置方位的選擇應有利于減小凸輪機構(gòu)推程時的壓力角偏置方位的選擇應有利于減小凸輪機構(gòu)推程時的壓力角應當使從動件偏置在推程時瞬心應當使從動件偏置在推程時瞬心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錯誤