機械設計基礎 第3章凸輪機構

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1. 凸輪機構的類型及應用凸輪機構的類型及應用 2. 從動件常用運動規(guī)律從動件常用運動規(guī)律 3. 圖解法設計盤形凸輪輪廓圖解法設計盤形凸輪輪廓 4. 滾子半徑的選擇、壓力角的概念及基圓半徑對壓滾子半徑的選擇、壓力角的概念及基圓半徑對壓 力角的影響力角的影響重點及難點：重點及難點： 1. 滾子從動件盤形凸輪輪廓的形成原理及作圖法滾子從動件盤形凸輪輪廓的形成原理及作圖法 3-1 3-1凸輪機構的應用和類型凸輪機構的應用和類型一.凸輪機構的應用在自動化和半自動化機械中應用非常廣泛。內(nèi)燃機配氣凸輪機構。凸輪以等角速度回轉，它的輪廓驅使從動件(閥桿)按預期的運動規(guī)律啟閉閥門。 繞線

2、機構用于排線的凸輪機構。 如圖3-2所示，當繞線軸3快速轉動時，經(jīng)齒輪帶動凸輪1緩慢地轉動，通過凸輪輪廓與尖頂A之間的作用，驅動從動件2往復擺動，從而使線均勻地纏繞在繞線軸上。 繞線機構 自動送料機構如圖3-4所示。當帶有凹槽的凸輪5轉動時，通過槽中的滾子，驅動從動件2作往復移動。凸輪每回轉一周，從動件即從儲料器中推出一個毛坯，送到加工位置。送料機構凸輪機構的組成 從以上所舉的例子可以看出：凸輪機構主要由凸輪凸輪，從動件從動件和機架機架三個基本構件組成。其中凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構件，它運動時，通過高副接觸可以使從動件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預期往復運動 。 eh凸輪機構的優(yōu)點：凸輪機構

3、的優(yōu)點：只要適當?shù)卦O計凸輪的輪廓曲線，便可使從動件獲得任意預定的運動規(guī)律，且機構簡單緊湊。凸輪機構的凸輪機構的缺缺點：點：凸輪與從動件是高副接觸，比壓較大，易于磨損，故這種機構一般僅用于傳遞動力不大的場合。凸輪機構的特點凸輪機構的特點按從動件的運動分類擺動從動件凹槽凸輪機構直動從動件凸輪機構按從動件的形狀分類滾子從動件凸輪機構尖頂從動件凸輪機構平底從動件凸輪機構小結1132e在設計機械時，常要求其中某些從動件的位移、速度、加速度按照預定的規(guī)律變化。此時，通常多采用凸輪機構。3機架2從動件eh1凸輪高副eh凸輪機構凸輪機構 由凸輪，從動件由凸輪，從動件和機架構成的三桿高副機構和機架構成的三桿高副

4、機構。h凸輪機構的分類eeh擺動從動件凸輪機構凹槽凸輪滾子直動從動件凸輪機構a.按從動件的運動分類按從動件分：滾子從動件凸輪機構eee尖頂從動件凸輪機構平底從動件凸輪機構b.按從動件的形狀分類按從動件的運動分類擺動從動件凹槽凸輪機構直動從動件凸輪機構按從動件的形狀分類滾子從動件凸輪機構尖頂從動件凸輪機構平底從動件凸輪機構小結按凸輪的形狀分類移動（板狀）凸輪機構圓柱凸輪機構盤形凸輪機構1132e擺動從動件凹槽凸輪機構直動從動件凸輪機構按從動件的運動分類滾子從動件凸輪機構尖頂從動件凸輪機構平底從動件凸輪機構按從動件的形狀分類按凸輪的形狀分類盤形凸輪機構圓錐凸輪機構圓柱凸輪機構移動（板狀）凸輪機構凸

5、輪機構的分類總結3.2 從動件的常用運動規(guī)律從動件的常用運動規(guī)律 設計凸輪機構時，首先應根據(jù)工作要求確定從動件的運動規(guī)律，然后按照這一運動規(guī)律設計凸輪輪廓線。下面以尖頂直動從動件盤形凸輪機構為例，說明、從動件的運動規(guī)律與凸輪輪廓線之間的相互關系。 圖3-5為從動件位移線圖。從動件的運動規(guī)律從動件的運動規(guī)律為半徑的圓稱為基圓的最小向徑基圓半徑，以凸輪廓線00rr的最大距離凸輪轉一周從動件移動升程:H推程運動角AOBr遠休止角s回程運動角f近休止角ss2fr0Ars)(1tsBCDHrsfs對心直動尖頂從動件盤形凸輪機構第二節(jié)第二節(jié) 從動件的運動規(guī)律從動件的運動規(guī)律從動件的運動：停，兩端休止降停升

6、時，一端休止或當00sss2fr0Ars)(1tsBCDHrfs時，無休止當0sss從動件運動規(guī)律的確定方法從動件運動規(guī)律的確定方法根據(jù)工藝根據(jù)工藝要求確定要求確定凸輪輪凸輪輪廓曲線廓曲線 從動件從動件運動規(guī)運動規(guī)律律 唯一關系唯一關系設計過程設計過程一、等速運動規(guī)律一、等速運動規(guī)律2v2a2sHABC)(1t)(1t)(1t位移位移速度速度加速度加速度二、簡諧運動規(guī)律二、簡諧運動規(guī)律點在圓周上作勻速運動時，它在這個圓的直徑上的投影所構成的運動規(guī)律稱為簡諧運動0H位移位移速度速度加速度加速度)(1t)(1t)(1t2v2a2s推程回程三、其他運動規(guī)律三、其他運動規(guī)律)(12tS位移位移曲線：曲

7、線：改進的等加速等減速運動規(guī)律改進的等加速等減速運動規(guī)律正弦運動規(guī)律正弦運動規(guī)律高次代數(shù)方程高次代數(shù)方程3-3凸輪壓力角 在設計凸輪機構時，除了要求從動件能實現(xiàn)預期運動規(guī)律之外，還希望機構有較好的受力情況和較小的尺寸，為此，需要討論壓力角對機構的受力情況及尺寸的影響。 壓力角壓力角： 作用在從動件上的驅動力與該力作用點絕對速度之間的銳角稱為壓力角，如圖3-7所示。對于高副機構，壓力角也即是接觸輪廓法線與從動件速度方向所夾的銳角。 3.4圖解法設計凸輪機構直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制 1.對心尖頂直動從動件 已知基圓半徑及從動件位移曲線1.偏心尖頂直動從動件 已知基圓

8、半徑及從動件位移曲線直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制12090 90 60 es已知r0,偏心距e及從動件的運動規(guī)律2.2.偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的繪制偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的繪制120 90 90 60 es(1)(1)作基圓作基圓r0 0, ,偏心圓偏心圓e，等分從動件，等分從動件的運動規(guī)律曲線的運動規(guī)律曲線(2)2)作推程運動角、遠休止角、回作推程運動角、遠休止角、回程運動角、近休止角并等分各角程運動角、近休止角并等分各角得到一系列與基圓的交點。得到一系列與基圓的交點。1.1.偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的繪制偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的繪制

9、es12 34 5678 9123456789(3)(3)過交點作偏心圓的過交點作偏心圓的切線，沿偏心圓的切線切線，沿偏心圓的切線從基圓開始量從動件的從基圓開始量從動件的位移量，又得到一系列位移量，又得到一系列點點1 1、2 2、3 3偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的繪制偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的繪制es120 90 90 60 (4)(4)用光滑曲線連用光滑曲線連接一系列點接一系列點1 1、2 2、3 3，得到凸輪輪，得到凸輪輪廓曲線。廓曲線。偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的繪制偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的繪制es120 90 90 60 3.3.偏置直動滾子從動件盤形凸輪輪廓的繪制偏置直動滾子從動件盤形凸輪輪廓的繪制1.作滾子中心的作滾子中心的凸輪輪廓曲線凸輪輪廓曲線se120 90 90 60 偏置直動滾子從動件盤形凸輪