第四章凸輪機(jī)構(gòu)

1、第四章凸輪機(jī)構(gòu)第四章凸輪機(jī)構(gòu) 第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類 第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì) 第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 第四節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及基本尺寸的確定第四節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及基本尺寸的確定 第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類一、凸輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)成和功用一、凸輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)成和功用 凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件(也稱推桿也稱推桿)和機(jī)架組成的高副機(jī)構(gòu)。和機(jī)架組成的高副機(jī)構(gòu)。一般情況下，凸輪是具有曲線形狀的盤狀體或柱狀體。從動(dòng)件可作往一般情況下，凸輪是具有曲線形狀的盤狀

2、體或柱狀體。從動(dòng)件可作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，也可做往復(fù)擺動(dòng)。通常凸輪為主動(dòng)件，且作等速運(yùn)動(dòng)。復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，也可做往復(fù)擺動(dòng)。通常凸輪為主動(dòng)件，且作等速運(yùn)動(dòng)。圖圖4一一1為盤狀凸輪機(jī)構(gòu)示意圖。為盤狀凸輪機(jī)構(gòu)示意圖。圖圖4一一1(a)為直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，為直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，圖圖4一一1(b)為擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。為擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。下一頁返回第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類 當(dāng)凸輪作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律當(dāng)凸輪作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(指位移、速度、加速指位移、速度、加速度與凸輪轉(zhuǎn)角或時(shí)間之間的函數(shù)關(guān)系度與凸輪轉(zhuǎn)角或時(shí)間之間的函數(shù)關(guān)系)取決于凸輪的

3、曲線形狀。反之，取決于凸輪的曲線形狀。反之，按機(jī)器的工作要求給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以后，合理地設(shè)計(jì)出凸輪的按機(jī)器的工作要求給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以后，合理地設(shè)計(jì)出凸輪的曲線輪廓，是凸輪設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容由于凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)器中的功能不同，曲線輪廓，是凸輪設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容由于凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)器中的功能不同，其從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也不相同。如圖其從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也不相同。如圖4一一2(a)所示的帶動(dòng)刀架進(jìn)給運(yùn)動(dòng)所示的帶動(dòng)刀架進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)中，要求直動(dòng)從動(dòng)件作等速移動(dòng)，的凸輪機(jī)構(gòu)中，要求直動(dòng)從動(dòng)件作等速移動(dòng)，圖圖4 -2(b)所示的箭桿織所示的箭桿織機(jī)中的打緯凸輪機(jī)構(gòu)中，要求擺動(dòng)從動(dòng)件在遠(yuǎn)離凸輪中心的終點(diǎn)位置機(jī)中的打

4、緯凸輪機(jī)構(gòu)中，要求擺動(dòng)從動(dòng)件在遠(yuǎn)離凸輪中心的終點(diǎn)位置處的加速度最大，且為負(fù)值，以滿足靠慣性力打緊緯線的目的。處的加速度最大，且為負(fù)值，以滿足靠慣性力打緊緯線的目的。下一頁上一頁返回第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類 凸輪機(jī)構(gòu)的種類很多，一般情況可按凸輪的形狀、從動(dòng)件的形狀凸輪機(jī)構(gòu)的種類很多，一般情況可按凸輪的形狀、從動(dòng)件的形狀與運(yùn)動(dòng)形式、凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸的方式等特點(diǎn)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)與運(yùn)動(dòng)形式、凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸的方式等特點(diǎn)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類。行分類。 1.按凸輪的形狀分類按凸輪的形狀分類 (1)盤形凸輪盤形凸輪是一個(gè)變曲率

5、半徑的圓盤，作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)盤形凸輪盤形凸輪是一個(gè)變曲率半徑的圓盤，作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)(圖圖4-1) (2)移動(dòng)凸輪具有曲線形狀的構(gòu)件作往復(fù)直線移動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件作移動(dòng)凸輪具有曲線形狀的構(gòu)件作往復(fù)直線移動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件作直線運(yùn)動(dòng)或定軸擺動(dòng)，稱這種凸輪為移動(dòng)凸輪直線運(yùn)動(dòng)或定軸擺動(dòng)，稱這種凸輪為移動(dòng)凸輪(圖圖4一一3(a) (3)圓柱凸輪在圓柱體上開出曲線狀的凹槽或在其端面上作出曲線狀輪圓柱凸輪在圓柱體上開出曲線狀的凹槽或在其端面上作出曲線狀輪廓，稱為圓柱凸輪廓，稱為圓柱凸輪(圖圖4一一3(b) ,(c)。下一頁上一頁返回第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類 2.按從動(dòng)件形狀分類按從

6、動(dòng)件形狀分類 (1)尖底從動(dòng)件圖尖底從動(dòng)件圖4 -4(a) (e)所示從動(dòng)件為尖底從動(dòng)件。這種從動(dòng)件能與所示從動(dòng)件為尖底從動(dòng)件。這種從動(dòng)件能與具有復(fù)雜曲線形狀的凸輪廓線保持良好接觸，但其尖底容易磨損，一具有復(fù)雜曲線形狀的凸輪廓線保持良好接觸，但其尖底容易磨損，一般用于傳遞動(dòng)力較小的低速凸輪機(jī)構(gòu)中。般用于傳遞動(dòng)力較小的低速凸輪機(jī)構(gòu)中。 (2)滾子從動(dòng)件滾子從動(dòng)件圖圖4-4(b)(f)所示從動(dòng)件為滾子從動(dòng)件。從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度所示從動(dòng)件為滾子從動(dòng)件。從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度看，這種從動(dòng)件的滾子運(yùn)動(dòng)是多余的，但滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)作用把凸輪與從看，這種從動(dòng)件的滾子運(yùn)動(dòng)是多余的，但滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)作用把凸輪與從動(dòng)件之間的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)

7、化為滾動(dòng)摩擦，減少了凸輪機(jī)構(gòu)的磨損，可以動(dòng)件之間的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)摩擦，減少了凸輪機(jī)構(gòu)的磨損，可以傳遞較大的動(dòng)力，故應(yīng)用最為廣泛傳遞較大的動(dòng)力，故應(yīng)用最為廣泛下一頁上一頁返回第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類 (3)平底從動(dòng)件圖平底從動(dòng)件圖4 -4(c) (g)所示從動(dòng)件為平底從動(dòng)件。這種從動(dòng)件的特所示從動(dòng)件為平底從動(dòng)件。這種從動(dòng)件的特點(diǎn)是受力比較平穩(wěn)點(diǎn)是受力比較平穩(wěn)(不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對(duì)平底從動(dòng)件的作用力垂直于不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對(duì)平底從動(dòng)件的作用力垂直于平底平底)，凸輪與平底之間容易形成楔形油膜，潤(rùn)滑較好。故平底從動(dòng)，凸輪與平底之間容易形成楔形油膜，潤(rùn)滑較好。故平底從

8、動(dòng)件常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中。件常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中。 (4)曲底從動(dòng)件曲底從動(dòng)件圖圖4 -4(d) (h)所示從動(dòng)件為曲底從動(dòng)件，具有尖底與平底所示從動(dòng)件為曲底從動(dòng)件，具有尖底與平底的優(yōu)點(diǎn)，在工程中的應(yīng)用也較多。的優(yōu)點(diǎn)，在工程中的應(yīng)用也較多。下一頁上一頁返回第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類 3.按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸的方式分類按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸的方式分類 在凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程中，必須保證凸輪與從動(dòng)件永遠(yuǎn)接觸。在凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程中，必須保證凸輪與從動(dòng)件永遠(yuǎn)接觸。常把凸輪與從動(dòng)件保持接觸的方式稱為封閉方式或鎖合方式，主要靠常把凸輪與從動(dòng)件保持接觸的方式稱為封

9、閉方式或鎖合方式，主要靠外力或特殊的幾何形狀來保持二者的接觸。外力或特殊的幾何形狀來保持二者的接觸。 (1)力封閉利用從動(dòng)件上安裝的彈簧的彈力或從動(dòng)件本身的重力來維持力封閉利用從動(dòng)件上安裝的彈簧的彈力或從動(dòng)件本身的重力來維持凸輪與從動(dòng)件的接觸，稱為力封閉方式。凸輪與從動(dòng)件的接觸，稱為力封閉方式。 (2)形封閉依靠凸輪或從動(dòng)件特殊的幾何形狀來維持凸輪和從動(dòng)件的接形封閉依靠凸輪或從動(dòng)件特殊的幾何形狀來維持凸輪和從動(dòng)件的接觸方式稱為形封閉方式。觸方式稱為形封閉方式。下一頁上一頁返回第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類 4.按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分類按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分類 從動(dòng)件作

10、往復(fù)直線移動(dòng)，稱為直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。從動(dòng)件做往從動(dòng)件作往復(fù)直線移動(dòng)，稱為直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。從動(dòng)件做往復(fù)擺動(dòng)，稱為擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。在直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，復(fù)擺動(dòng)，稱為擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。在直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)從動(dòng)件的中心軸線通過凸輪的回轉(zhuǎn)中心時(shí)，稱對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形當(dāng)從動(dòng)件的中心軸線通過凸輪的回轉(zhuǎn)中心時(shí)，稱對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)。下一頁上一頁返回第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成、功用及分類三、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語三、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語 (1)基圓基圓 (2)推程推程 (3)回程回程 (4)行程行程 (5)推程角推程角 (6)回程角回程角 (

11、7)遠(yuǎn)休止角遠(yuǎn)休止角 (8)近休止角近休止角 (9)從動(dòng)件的位移從動(dòng)件的位移上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)一、多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)規(guī)律多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般形式為多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般形式為下一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)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)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律)在上述多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，如果在上述多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，如果n = 1，則有，則有在推程階段在推程階段下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)在回程階段在回程階段2.二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律二次

12、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)在多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，令在多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，令n=2，則有，則有下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)在推程前半階段在推程前半階段下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)在推程后半階段在推程后半階段下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì) 根據(jù)從動(dòng)件在回程階段的邊界條件，同理可得從動(dòng)件在回程階段根據(jù)從動(dòng)件在回程階段的邊界條件，同理可得從動(dòng)件在回程階段的運(yùn)動(dòng)方程，如式的運(yùn)動(dòng)方程，如式(4-9)和式和式(4一一10)所示。所示。 等加

13、速階段等加速階段下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)等減速階段等減速階段下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì) 對(duì)于多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)規(guī)律，當(dāng)對(duì)于多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)規(guī)律，當(dāng)n =2時(shí)，從動(dòng)件按等加速等減速運(yùn)時(shí)，從動(dòng)件按等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，因此，二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律也稱為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，因此，二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律也稱為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其位移為凸輪轉(zhuǎn)角的二次函數(shù)，位移曲線為拋物線。從動(dòng)件按等律，其位移為凸輪轉(zhuǎn)角的二次函數(shù)，位移曲線為拋物線。從動(dòng)件按等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移、速度、加速度相對(duì)于凸輪轉(zhuǎn)角的加

14、速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移、速度、加速度相對(duì)于凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律線圖如變化規(guī)律線圖如圖圖4一一10所示。所示。下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)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 在多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般形式中，令在多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般形式中，令n=5，則此時(shí)從動(dòng)件的運(yùn)，則此時(shí)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為動(dòng)規(guī)律為下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)在推程階段在推程階段下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)同理可得從動(dòng)件在回程階段的運(yùn)動(dòng)方程同理可得從動(dòng)件在回程階段的運(yùn)動(dòng)方程下一

15、頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì) 從動(dòng)件按照從動(dòng)件按照5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移、速度和加速度對(duì)次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移、速度和加速度對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律線圖如圖凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律線圖如圖4一一11所示。由加速度線圖可以看出，所示。由加速度線圖可以看出，5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度曲線是連續(xù)曲線，因此，既不存在剛性沖次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度曲線是連續(xù)曲線，因此，既不存在剛性沖擊，也不存在柔性沖擊，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，適用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。擊，也不存在柔性沖擊，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，適用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)

16、規(guī)律及其設(shè)計(jì)二、三角函數(shù)類運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、三角函數(shù)類運(yùn)動(dòng)規(guī)律 三角函數(shù)類運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件的加速度按余弦規(guī)律或正弦規(guī)律三角函數(shù)類運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件的加速度按余弦規(guī)律或正弦規(guī)律變化。變化。 1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)諧運(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) 如圖如圖4一一12所示，當(dāng)動(dòng)點(diǎn)所示，當(dāng)動(dòng)點(diǎn)M從從O點(diǎn)開始作順時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，點(diǎn)開始作順時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，M點(diǎn)在坐標(biāo)軸點(diǎn)在坐標(biāo)軸s上投影的變化規(guī)律為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上投影的變化規(guī)律為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律 根據(jù)根據(jù)圖圖4一一12中的幾何關(guān)系，從動(dòng)件在推程階段的位移運(yùn)動(dòng)方程中的幾何關(guān)系，從動(dòng)件在推程階段的位移運(yùn)動(dòng)方程為為:下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其

17、設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì) 對(duì)上式分別求時(shí)間的一階、二階導(dǎo)數(shù)并整理，即可得到從動(dòng)件在對(duì)上式分別求時(shí)間的一階、二階導(dǎo)數(shù)并整理，即可得到從動(dòng)件在推程階段的速度和加速度運(yùn)動(dòng)方程。推程階段的速度和加速度運(yùn)動(dòng)方程。 同理可得，從動(dòng)件在回程階段的運(yùn)動(dòng)方程為同理可得，從動(dòng)件在回程階段的運(yùn)動(dòng)方程為下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì) 2.擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律(正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律) 如圖如圖4一一14所示，當(dāng)半徑為所示，當(dāng)半徑為R的圓沿坐標(biāo)軸線，作純滾動(dòng)時(shí)，圓的圓沿坐標(biāo)軸線，作純滾動(dòng)時(shí)，圓上一點(diǎn)上一點(diǎn)M在，軸上投影的變化規(guī)律為擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律在，

18、軸上投影的變化規(guī)律為擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律 根據(jù)根據(jù)圖圖4一一14中的幾何關(guān)系，從動(dòng)件在推程階段的位移運(yùn)動(dòng)方中的幾何關(guān)系，從動(dòng)件在推程階段的位移運(yùn)動(dòng)方程為程為:下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)同理可得，從動(dòng)件在回程階段的運(yùn)動(dòng)方程為同理可得，從動(dòng)件在回程階段的運(yùn)動(dòng)方程為:下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì) 從動(dòng)件的位移、速度與加速度相對(duì)于凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律線圖從動(dòng)件的位移、速度與加速度相對(duì)于凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律線圖如如圖圖4一一15所示?？梢钥闯?，擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特征是從動(dòng)件的加速度所示。可以看出，擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特征是從動(dòng)件

19、的加速度按照正弦規(guī)律變化，而且加速度線圖是整周期的正弦曲線。因此，擺按照正弦規(guī)律變化，而且加速度線圖是整周期的正弦曲線。因此，擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律也稱為正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。線運(yùn)動(dòng)規(guī)律也稱為正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。三、組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1.運(yùn)動(dòng)規(guī)律的組合原則運(yùn)動(dòng)規(guī)律的組合原則 (1)按凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求選擇一種基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律作為主體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，按凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求選擇一種基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律作為主體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后用其他運(yùn)動(dòng)規(guī)律與之組合，通過優(yōu)化對(duì)比，尋求最佳的組合形式。然后用其他運(yùn)動(dòng)規(guī)律與之組合，通過優(yōu)化對(duì)比，尋求最佳的組合形式。 (2)在行程的起點(diǎn)和終點(diǎn)處，有較好的邊界條件。在行程的起點(diǎn)和終點(diǎn)處，有較

20、好的邊界條件。 (3)在運(yùn)動(dòng)規(guī)律的連接點(diǎn)處，根據(jù)不同的使用要求，應(yīng)滿足位移、速度、在運(yùn)動(dòng)規(guī)律的連接點(diǎn)處，根據(jù)不同的使用要求，應(yīng)滿足位移、速度、加速度甚至是更高一階導(dǎo)數(shù)的連續(xù)條件，以減少或避免沖擊。加速度甚至是更高一階導(dǎo)數(shù)的連續(xù)條件，以減少或避免沖擊。 (4)各段運(yùn)動(dòng)規(guī)律要有較好的動(dòng)力特性。各段運(yùn)動(dòng)規(guī)律要有較好的動(dòng)力特性。下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì) 2.組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律舉例組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律舉例 要求從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)，但在行程的起點(diǎn)和終點(diǎn)處應(yīng)能夠避免要求從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)，但在行程的起點(diǎn)和終點(diǎn)處應(yīng)能夠避免任何形式的沖擊。因此，以等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律為主體，在行程

21、的起點(diǎn)和終任何形式的沖擊。因此，以等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律為主體，在行程的起點(diǎn)和終點(diǎn)處可用擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律或點(diǎn)處可用擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律或5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律來組合。圖次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律來組合。圖4一一16所示為所示為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律與等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律與5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的組合，改進(jìn)后，等速運(yùn)動(dòng)次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的組合，改進(jìn)后，等速運(yùn)動(dòng)(AB)段與原直線的斜率相比略有變化，其速度也存在一些變化，但對(duì)運(yùn)動(dòng)段與原直線的斜率相比略有變化，其速度也存在一些變化，但對(duì)運(yùn)動(dòng)影響不大。影響不大。圖圖4一一17所示為改進(jìn)后的等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖。所示為改進(jìn)后的等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖。下一頁上一頁返回第二節(jié)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)第二節(jié)從動(dòng)件

22、的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)四、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇與設(shè)計(jì)原則四、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇與設(shè)計(jì)原則(1)從動(dòng)件的最大速度，從動(dòng)件的最大速度，vmax應(yīng)盡量小應(yīng)盡量小(2)從動(dòng)件的最大加速度從動(dòng)件的最大加速度amax應(yīng)盡量小，且無突變。應(yīng)盡量小，且無突變。(3)從動(dòng)件的最大躍度應(yīng)盡量小從動(dòng)件的最大躍度應(yīng)盡量小上一頁返回第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)一、凸輪機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理一、凸輪機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理 在圖在圖4一一18(a)所示的直動(dòng)尖底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)凸輪以所示的直動(dòng)尖底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)凸輪以等角速度。逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件作往復(fù)直線移動(dòng)。等角速度。逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從

23、動(dòng)件作往復(fù)直線移動(dòng)。二、凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線二、凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線 凸輪與從動(dòng)件直接接觸的廓線稱為凸輪的工作廓線，也稱實(shí)際凸輪與從動(dòng)件直接接觸的廓線稱為凸輪的工作廓線，也稱實(shí)際廓線。廓線。圖圖4一一18(b)中的從動(dòng)件尖底中的從動(dòng)件尖底B的復(fù)合運(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的實(shí)際的復(fù)合運(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的實(shí)際廓線。對(duì)于滾子從動(dòng)件，可把滾子圓心看作從動(dòng)件的尖點(diǎn)，該點(diǎn)的復(fù)廓線。對(duì)于滾子從動(dòng)件，可把滾子圓心看作從動(dòng)件的尖點(diǎn)，該點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)軌跡稱為凸輪的理淪廓線，實(shí)際廓線是滾子的包絡(luò)線。圖合運(yùn)動(dòng)軌跡稱為凸輪的理淪廓線，實(shí)際廓線是滾子的包絡(luò)線。圖4一一19(a)表示了凸輪的理淪廓線與實(shí)際廓線之間的形成關(guān)系，理淪廓線與表示

24、了凸輪的理淪廓線與實(shí)際廓線之間的形成關(guān)系，理淪廓線與實(shí)際廓線之間的法線距離處處相等，均等于滾子半徑。當(dāng)已知凸輪的實(shí)際廓線之間的法線距離處處相等，均等于滾子半徑。當(dāng)已知凸輪的理淪廓線方程和滾子曲線方程后，滾子的包絡(luò)線方程就是凸輪的實(shí)際理淪廓線方程和滾子曲線方程后，滾子的包絡(luò)線方程就是凸輪的實(shí)際廓線方程。在滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪轉(zhuǎn)角在理淪廓線的基廓線方程。在滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪轉(zhuǎn)角在理淪廓線的基圓上量度，從動(dòng)件的位移是導(dǎo)路的方向線與理淪廓線基圓的交點(diǎn)至圓上量度，從動(dòng)件的位移是導(dǎo)路的方向線與理淪廓線基圓的交點(diǎn)至下一頁返回第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 滾子中心之間

25、的距離。滾子中心之間的距離。圖圖4一一19(b)表示了直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)表示了直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中的凸輪轉(zhuǎn)角與從動(dòng)件位移的標(biāo)注方法。在直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸構(gòu)中的凸輪轉(zhuǎn)角與從動(dòng)件位移的標(biāo)注方法。在直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，可把平底與導(dǎo)路方向線的交點(diǎn)輪機(jī)構(gòu)中，可把平底與導(dǎo)路方向線的交點(diǎn)B作為尖底從動(dòng)件的尖點(diǎn)，作為尖底從動(dòng)件的尖點(diǎn)，過一系列反轉(zhuǎn)后的尖點(diǎn)作平底，各平底的包絡(luò)線即為凸輪的實(shí)際廓線。過一系列反轉(zhuǎn)后的尖點(diǎn)作平底，各平底的包絡(luò)線即為凸輪的實(shí)際廓線。圖圖4一一20(a)為直動(dòng)平底從動(dòng)件的包絡(luò)示意圖。為直動(dòng)平底從動(dòng)件的包絡(luò)示意圖。圖圖4-20(b)為其轉(zhuǎn)角與位為其轉(zhuǎn)角與位移示意圖

26、。對(duì)于曲底從動(dòng)件，可把曲底的曲率中心作為尖底從動(dòng)件的移示意圖。對(duì)于曲底從動(dòng)件，可把曲底的曲率中心作為尖底從動(dòng)件的尖底。尖底。下一頁上一頁返回第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)三、凸輪廓線的設(shè)計(jì)三、凸輪廓線的設(shè)計(jì)1.直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì) 圖圖4一一21(a)中中,設(shè)偏距為設(shè)偏距為e，B0點(diǎn)的坐標(biāo)為點(diǎn)的坐標(biāo)為xB0 yB0 B點(diǎn)的坐標(biāo)為點(diǎn)的坐標(biāo)為x,y, B點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)可用下述點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)可用下述下一頁上一頁返回第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)實(shí)際廓線是圓心位于理淪廓線上的滾子圓的包絡(luò)線，其方程為實(shí)際廓線是圓心位于理淪廓線上的滾子圓

27、的包絡(luò)線，其方程為滾子圓的方程為滾子圓的方程為下一頁上一頁返回第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)下一頁上一頁返回第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)聯(lián)立求解包絡(luò)線方程式聯(lián)立求解包絡(luò)線方程式(4一一21)和式和式(4一一22)，可得到實(shí)際廓線方程。，可得到實(shí)際廓線方程。下一頁上一頁返回第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 2.直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì) 圖圖4一一22中，直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于凸輪的回轉(zhuǎn)中心中，直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于凸輪的回轉(zhuǎn)中心O點(diǎn)，直動(dòng)點(diǎn)，直動(dòng)平底從動(dòng)件的初始位置在行程起始位置平底從動(dòng)件的初始位置在行程起

28、始位置1，平底切于行程起始點(diǎn)，平底切于行程起始點(diǎn)B0 B點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)可用下述的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和平移變換來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)可用下述的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和平移變換來實(shí)現(xiàn)下一頁上一頁返回第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)下一頁上一頁返回第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 3.擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì) 圖圖4一一23中，直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于凸輪的回轉(zhuǎn)中心中，直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于凸輪的回轉(zhuǎn)中心O點(diǎn)。點(diǎn)。AB的的復(fù)合運(yùn)動(dòng)可用下述的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和平移變換來實(shí)現(xiàn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)可用下述的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和平移變換來實(shí)現(xiàn)上一頁返回第四節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角第四節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及基本

29、尺寸的確定及基本尺寸的確定 一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 如如圖圖4 - 24所示，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是指凸輪作用于從動(dòng)件的法所示，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是指凸輪作用于從動(dòng)件的法向力向力Fn與受力點(diǎn)與受力點(diǎn)B速度方向速度方向v2所夾的銳角所夾的銳角a凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中，壓凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中，壓力角力角的大小是變化的為使凸輪機(jī)構(gòu)正常工作和具有較高的傳動(dòng)效率，的大小是變化的為使凸輪機(jī)構(gòu)正常工作和具有較高的傳動(dòng)效率，設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角加以限制，使凸輪機(jī)構(gòu)的最大設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角加以限制，使凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角小于許用壓力角即壓力角小于許用壓力角即max下一頁返

30、回第四節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角第四節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及基本尺寸的確定及基本尺寸的確定二、凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)二、凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)1.基圓半徑的設(shè)計(jì)基圓半徑的設(shè)計(jì) 圖圖4一一24所示對(duì)心直動(dòng)尖底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)在推程任一位置所示對(duì)心直動(dòng)尖底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)在推程任一位置時(shí)壓力角的表達(dá)式為時(shí)壓力角的表達(dá)式為 由式由式(4 - 28)可知可知:基圓半徑越大，壓力角越小。從傳力的角度來基圓半徑越大，壓力角越小。從傳力的角度來看，基圓半徑越大越好看，基圓半徑越大越好;從機(jī)構(gòu)緊湊的角度來看，基圓半徑越小越好。從機(jī)構(gòu)緊湊的角度來看，基圓半徑越小越好。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿足許用壓力角要求的前提下，選取最小的基圓半徑。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿足許用壓力角要求的前提下，選取最小的基圓半徑。下一頁上一頁返回第四節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角第四節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及基本尺寸的確定及基本尺寸的確定2.滾子半徑的設(shè)計(jì)滾子