機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——移動從動件盤形凸輪輪廓曲線的圖解設(shè)計教學(xué)提綱

1、移動從動件盤形凸輪移動從動件盤形凸輪(tln)(tln)輪廓曲線的輪廓曲線的圖解設(shè)計圖解設(shè)計 設(shè)計一般精度凸輪時常被采用(ciyng)圖解法。而設(shè)計高精度凸輪，則必須用解析法，但計算復(fù)雜。本節(jié)主要討論圖解法。 設(shè)計設(shè)計(shj)(shj)方法：方法：1.1.圖解法圖解法 2.2.解析法解析法基本原理：基本原理：反轉(zhuǎn)法原理反轉(zhuǎn)法原理 第一頁，共13頁。反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)(fn zhun)(fn zhun)法原理法原理 ：移動從動件盤形凸輪輪移動從動件盤形凸輪輪廓廓(lnku)(lnku)曲線的圖曲線的圖解設(shè)計解設(shè)計 第二頁，共13頁。 設(shè)想給凸輪機(jī)構(gòu)加上一個繞凸輪軸心并與凸輪角速度等值反向的角速度。根據(jù)相

2、對運(yùn)動原理，機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對運(yùn)動并不改變，但凸輪已視為靜止，而從動件則被看成隨同(sutng)導(dǎo)路以角速度繞點轉(zhuǎn)動，同時沿導(dǎo)路按預(yù)定運(yùn)動規(guī)律作往復(fù)移動。從動件尖頂?shù)倪\(yùn)動軌跡即為凸輪的輪廓。這就是圖解法繪制凸輪輪廓曲線的原理，稱為“反轉(zhuǎn)法”。反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)(fn zhun)(fn zhun)法法原理原理 ：第三頁，共13頁。反轉(zhuǎn)法設(shè)計反轉(zhuǎn)法設(shè)計(shj)(shj)凸凸輪輪廓曲線的方法和步輪輪廓曲線的方法和步驟驟 1.對心尖頂移動從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計 2.對心滾子移動從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計 3.偏置尖頂移動從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計 第四頁，共13頁。對心尖頂對心尖頂(jindng)

3、(jindng)移動從動件盤形凸輪輪廓曲移動從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計線的設(shè)計基圓半徑(bnjng)R b1.選與位移(wiy)線圖一致的比例作凸輪的基圓 ；2.將基圓分成與位移線圖中相對應(yīng)的等份；3.分別自基圓圓周向外量取從動件位移線圖中相應(yīng)的位移量 ；4.光滑連接各點即為所求的凸輪輪廓。 已知，如圖第五頁，共13頁。對心滾子移動對心滾子移動(ydng)(ydng)從動件盤形凸輪輪廓曲線從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計的設(shè)計 實際(shj)輪廓曲線 理論(lln)輪廓曲線 第六頁，共13頁。偏置尖頂移動偏置尖頂移動(ydng)(ydng)從動件盤形凸輪輪廓曲線的從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計設(shè)計

4、e已知：如圖所示第七頁，共13頁。凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的幾個注意的幾個(j )問問題題 設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)，不僅要保證從動件能實現(xiàn)(shxin)預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律，還須使設(shè)計的機(jī)構(gòu)傳力性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，滿足強(qiáng)度和安裝等要求，為此，設(shè)計時應(yīng)注意處理好下述問題。 1.1.滾子半徑滾子半徑(bnjng)(bnjng)的選擇的選擇 2.2.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 3.3.凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定 4.4.凸輪機(jī)構(gòu)的材料凸輪機(jī)構(gòu)的材料 第八頁，共13頁。1.1.滾子半徑滾子半徑(bnjng)(bnjng)的選擇的選擇 Kcminmin對于(duy)外凸的凸輪廓線 ：Kmin

5、0minc實際輪廓為光滑曲線實際輪廓為光滑曲線 Kmin0minc實際廓線出現(xiàn)尖點實際廓線出現(xiàn)尖點 Kmin0minc實際輪廓相交而造成實際輪廓相交而造成從動件運(yùn)動失真從動件運(yùn)動失真 對于(duy)內(nèi)凹的凸輪廓線 ：0c實際輪廓為光滑曲線實際輪廓為光滑曲線 min8 . 0Kmmc51min第九頁，共13頁。2.2.凸輪凸輪(tln)(tln)機(jī)構(gòu)的壓力角機(jī)構(gòu)的壓力角 壓力角：不計摩擦?xí)r，凸輪對從壓力角：不計摩擦?xí)r，凸輪對從動件的作用力（法向力）與從動動件的作用力（法向力）與從動件上受力點速度件上受力點速度(sd)(sd)方向所夾方向所夾的銳角。的銳角。 該力可分解為兩個(lin )分力 ：s

6、incosnxnyFFFF壓力角越小，傳力越好。自鎖自鎖 ：如果凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動到某一位置的壓力角大到使有效分力不足以克服摩擦阻力，不論推力多大，都不能使從動件運(yùn)動。這種現(xiàn)象稱為凸輪機(jī)構(gòu)的自鎖自鎖。機(jī)構(gòu)開始出現(xiàn)自鎖時的壓力角稱為臨界壓臨界壓力角力角 。 第十頁，共13頁。許用壓力角：凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)中的壓力角是變化許用壓力角：凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)中的壓力角是變化(binhu)(binhu)的，為避免機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖并具有較高的傳動效率，必須對的，為避免機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖并具有較高的傳動效率，必須對最大壓力角加以限制，其許用值應(yīng)遠(yuǎn)低于臨界壓力角，即最大壓力角加以限制，其許用值應(yīng)遠(yuǎn)低于臨界壓力角，即 ：2.2.凸輪機(jī)構(gòu)

7、凸輪機(jī)構(gòu)(jgu)(jgu)的壓力角的壓力角 cmax對移動從動件的推程，取 =30對擺動從動件的推程，取 =3545回程時，可取 =70 和壓力和壓力(yl)(yl)角的校角的校核：核：第十一頁，共13頁。 3.凸輪基圓半徑(bnjng)的確定 )(22212srvrvvvtgbBBB基圓半徑愈小，壓力角愈大；反之，壓力角則愈小。因此，在選取(xunq)基圓半徑時應(yīng)注意： 滾子從動件凸輪機(jī)構(gòu)，在保證和從動件運(yùn)動(yndng)不失真的前提下，可將基圓半徑取小些，滿足對機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊的要求。 在結(jié)構(gòu)空間允許條件下，可適當(dāng)將基圓半徑取大些，以利于改善機(jī)構(gòu)的傳力性能，減少磨損和減少凸輪廓線的制造誤差。 第十二頁，共13頁。 凸輪機(jī)構(gòu)工作時，往往承受動載荷的作用，同時凸輪表面承受強(qiáng)烈磨損。因此，要求凸輪和滾子的工作表面硬度高，具有良好的耐磨性，心部有良好的韌性。當(dāng)?shù)退?、輕載時，可以選用鑄鐵作為凸輪的材料。中速、中載時可以選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合