第三章凸輪機(jī)構(gòu)(設(shè)計(jì))

1、移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的圖解設(shè)計(jì)輪廓曲線的圖解設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一般精度凸輪時(shí)常被采用圖解法。而設(shè)計(jì)高精度凸輪，則必須用解析法，但計(jì)算復(fù)雜。本節(jié)主要討論圖解法。 設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)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 反轉(zhuǎn)法原理反轉(zhuǎn)法原理 ：移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的圖解設(shè)計(jì)輪廓曲線的圖解設(shè)計(jì) 設(shè)想給凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)繞凸輪軸心并與凸輪角速度等值設(shè)想給凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)繞凸輪軸心并與凸輪角速度等值反向的角速度。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對(duì)反向的角速度。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并不改變，但凸

2、輪已視為靜止，而從動(dòng)件則被看成隨同運(yùn)動(dòng)并不改變，但凸輪已視為靜止，而從動(dòng)件則被看成隨同導(dǎo)路以角速度繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)沿導(dǎo)路按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往復(fù)導(dǎo)路以角速度繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)沿導(dǎo)路按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)。從動(dòng)件尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪的輪廓。這就是圖解移動(dòng)。從動(dòng)件尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)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，稱為法繪制凸輪輪廓曲線的原理，稱為“反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”。反轉(zhuǎn)法原理反轉(zhuǎn)法原理 ：反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的方法和步驟線的方法和步驟 1.對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 2.對(duì)心滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 3.偏置尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)

3、計(jì) 對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)基圓半徑基圓半徑R b1.選與位移線圖一致的比選與位移線圖一致的比例例作凸輪的基圓作凸輪的基圓 ；2.將將基圓分成與位移線圖基圓分成與位移線圖中相對(duì)應(yīng)的等份中相對(duì)應(yīng)的等份；3.分別自基圓圓周向外量分別自基圓圓周向外量取從動(dòng)件位移線圖中相取從動(dòng)件位移線圖中相應(yīng)的位移量應(yīng)的位移量 ；4.光滑連接各點(diǎn)即為所求光滑連接各點(diǎn)即為所求的凸輪輪廓。的凸輪輪廓。 已知，如圖對(duì)心滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)對(duì)心滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 實(shí)際輪廓曲線 理論輪廓曲線 包絡(luò)線包絡(luò)線偏置尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線

4、的設(shè)計(jì)偏置尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)e已知：如圖所示已知：如圖所示凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題注意的幾個(gè)問題 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)，不僅要保證從動(dòng)件能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還須使設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)應(yīng)注意處理好下述問題。 1.1.滾子半徑的選擇滾子半徑的選擇 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 1.1.滾子半徑的選擇滾子半徑的選擇 Kcminmin對(duì)于外凸的凸輪廓線 ：Kmin0minc實(shí)際輪廓為光滑曲線實(shí)際輪廓為光滑曲線 Kmin0min

5、c實(shí)際廓線出現(xiàn)尖點(diǎn)實(shí)際廓線出現(xiàn)尖點(diǎn) Kmin0minc實(shí)際輪廓相交而造成實(shí)際輪廓相交而造成從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)失真從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)失真 對(duì)于內(nèi)凹的凸輪廓線 ：0c實(shí)際輪廓為光滑曲線實(shí)際輪廓為光滑曲線 min8 . 0Kmmc51min2.2.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 壓力角：壓力角：不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力（法向力）與從動(dòng)件上受力點(diǎn)速度方向所夾的銳角。 該力可分解為兩個(gè)分力 ：sincosnxnyFFFF壓力角越小，傳力越好。自鎖自鎖 ：如果凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(dòng)件運(yùn)動(dòng)。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(shí)的壓力

6、角稱為臨界壓力角臨界壓力角 。 許用壓力角許用壓力角：凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)中的壓力角是變化的，為避免機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖并具有較高的傳動(dòng)效率，必須對(duì)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)的壓力角凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 cmax對(duì)移動(dòng)從動(dòng)件的推程，取 =30對(duì)擺動(dòng)從動(dòng)件的推程，取 =3545回程時(shí)，可取 =70 和壓力角的校核：和壓力角的校核： 3.3.凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定 )(22212srvrvvvtgbBBB基圓半徑愈小，壓力角愈大；反之，壓力角則愈小。因此，在選取基圓半徑時(shí)應(yīng)注意： 滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，在保證和從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)不失真的前提下，可將基圓半徑取小些，滿足對(duì)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。 凸輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，往往承受動(dòng)載荷的作用，同時(shí)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(shí)，可以選用鑄鐵作為凸輪的材料。中速、中載時(shí)可以選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合