凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)用

1、2022年6月24日星期五1/43 簡諧運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡諧運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)與運(yùn)用設(shè)計(jì)與運(yùn)用2022年6月24日星期五2/43凸輪之應(yīng)用凸輪之應(yīng)用凸輪之分類凸輪之分類相關(guān)術(shù)語相關(guān)術(shù)語凸輪之設(shè)計(jì)凸輪之設(shè)計(jì)2022年6月24日星期五3/43v 什麼是凸輪什麼是凸輪 有關(guān)凸輪之速度及加速度變化，前面已經(jīng)談到很多，這裡一個(gè)簡有關(guān)凸輪之速度及加速度變化，前面已經(jīng)談到很多，這裡一個(gè)簡單的試驗(yàn)可以解釋凸輪之功用。取出一枝鉛筆與一本書，可以如圖單的試驗(yàn)可以解釋凸輪之功用。取出一枝鉛筆與一本書，可以如圖8.18.1作一個(gè)簡單的試驗(yàn)。先讓書本傾斜於桌上，成為一個(gè)斜面，然後用鉛作一個(gè)簡單的試驗(yàn)。先讓書本傾斜於桌上，成為一個(gè)斜

2、面，然後用鉛筆作為滑動(dòng)件（用手當(dāng)導(dǎo)桿）。當(dāng)書本移動(dòng)時(shí)，筆會(huì)被往上推，沿著筆作為滑動(dòng)件（用手當(dāng)導(dǎo)桿）。當(dāng)書本移動(dòng)時(shí)，筆會(huì)被往上推，沿著導(dǎo)槽移動(dòng)。利用這種方法，你可以將某一種運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為另一種運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)槽移動(dòng)。利用這種方法，你可以將某一種運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為另一種運(yùn)動(dòng)，這是凸輪的基本構(gòu)想功能。這是凸輪的基本構(gòu)想功能。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊設(shè)計(jì)便，復(fù)雜運(yùn)動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊設(shè)計(jì)便，復(fù)雜運(yùn)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)。能實(shí)現(xiàn)。凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 缺點(diǎn)：傳力不大較易磨，行程較缺點(diǎn)：傳力不大較易磨，行程較小自控件。小自控件。4/432022年6月24日星期五5/43凸輪機(jī)構(gòu)與連桿機(jī)構(gòu)的比較凸輪機(jī)構(gòu)與連桿機(jī)構(gòu)的比較凸輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)比較容易設(shè)

3、計(jì)比較難設(shè)計(jì)難仿製易仿製能滿足甚多的運(yùn)動(dòng)要求只能滿足有限的運(yùn)動(dòng)要求體型小而精簡體型大而佔(zhàn)空間製造誤差對動(dòng)態(tài)特性影響頗大製造誤差對動(dòng)態(tài)特性影響較小製造成本高製造成本比較便宜動(dòng)態(tài)平衡較容易動(dòng)態(tài)平衡較難表面容易磨損接頭磨損造成的影響較小且噪音小 多用在傳遞動(dòng)力不大的各種自動(dòng)機(jī)械、儀表及自動(dòng)控制裝置中。如：多用在傳遞動(dòng)力不大的各種自動(dòng)機(jī)械、儀表及自動(dòng)控制裝置中。如：凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)的配氣凸輪機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)的凸輪拉線機(jī)構(gòu)6/43繞線機(jī)的凸輪機(jī)構(gòu)繞線機(jī)的凸輪機(jī)構(gòu)自動(dòng)機(jī)床進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)自動(dòng)機(jī)床進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)7/433皮帶輪皮帶輪5卷帶輪卷帶輪錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)1放音鍵放音鍵2摩擦輪摩擦輪

4、413245放音鍵放音鍵卷帶輪卷帶輪皮帶輪皮帶輪摩擦輪摩擦輪錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)8/43粉料壓片機(jī)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)圖粉料壓片機(jī)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)圖4O1123567810911O212型腔（上沖頭）（下沖頭）（1 1）移動(dòng)料斗）移動(dòng)料斗4 4，裝入粉料。，裝入粉料。（2 2）下沖頭）下沖頭5 5下沉，防止粉料抖出。下沉，防止粉料抖出。（3 3）上、下沖頭對粉料加壓，）上、下沖頭對粉料加壓，（4 4）上沖頭退出，下沖頭頂出藥片。）上沖頭退出，下沖頭頂出藥片。（料斗）9/43凸輪機(jī)構(gòu)的組成凸輪1從動(dòng)件2機(jī)架3O11當(dāng)凸輪作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使從動(dòng)件完成某種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)凸輪作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使從動(dòng)件完成某種預(yù)期的

5、運(yùn)動(dòng)。V2從動(dòng)件（從動(dòng)件（followerfollower） 2 2（或稱推桿）（或稱推桿）機(jī)架機(jī)架(frame(frame、fixed linkage )3fixed linkage )3一）凸輪機(jī)一）凸輪機(jī) 構(gòu)的組成構(gòu)的組成由由組成組成10/43凸輪機(jī)構(gòu)的分類凸輪機(jī)構(gòu)的分類（一）按凸輪的形狀分：（一）按凸輪的形狀分：盤形凸輪盤形凸輪移動(dòng)凸輪移動(dòng)凸輪圓柱凸輪圓柱凸輪11/43（二）按從動(dòng)件上高副元（二）按從動(dòng)件上高副元素的幾何形狀分：素的幾何形狀分：尖頂從動(dòng)件尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件平底從動(dòng)件 12/43（三）按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分：三）按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分：擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)從

6、動(dòng)件移動(dòng)從動(dòng)件偏置移動(dòng)從動(dòng)件偏置移動(dòng)從動(dòng)件對心移動(dòng)從動(dòng)件對心移動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)從動(dòng)件偏置移動(dòng)從動(dòng)偏置移動(dòng)從動(dòng)件件對心移動(dòng)從動(dòng)對心移動(dòng)從動(dòng)件件13/43（四）按凸輪與從動(dòng)（四）按凸輪與從動(dòng)件維持接觸（鎖合）件維持接觸（鎖合）的方式分：的方式分：力鎖合力鎖合內(nèi)燃機(jī)凸輪與挺桿依靠彈內(nèi)燃機(jī)凸輪與挺桿依靠彈 簧力保持接觸簧力保持接觸等寬凸輪等寬凸輪等徑凸輪等徑凸輪等寬凸輪等寬凸輪等徑凸輪等徑凸輪形鎖合形鎖合14/43 四）按凸輪與從動(dòng)件維持接四）按凸輪與從動(dòng)件維持接 觸（鎖合）的方式分：觸（鎖合）的方式分：力鎖合力鎖合形鎖合形鎖合尖頂從動(dòng)件尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)

7、件平底從動(dòng)件二）按從動(dòng)件上高副元二）按從動(dòng)件上高副元 素的幾何形狀素的幾何形狀分：分：擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)從動(dòng)件偏置移動(dòng)從動(dòng)件偏置移動(dòng)從動(dòng)件對心移動(dòng)從動(dòng)件對心移動(dòng)從動(dòng)件三）按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分三）按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分盤形凸輪盤形凸輪移動(dòng)凸輪移動(dòng)凸輪圓柱凸輪圓柱凸輪一）按凸輪的形狀分：一）按凸輪的形狀分：凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的分分類類分類小結(jié)：分類小結(jié)：15/43CBDr0Ao1t凸輪的基圓初始位置CD2B凸輪的基圓凸輪的基圓以凸輪的最小向徑以凸輪的最小向徑r r0 0所作的圓稱為基圓。所作的圓稱為基圓。行程Sht推程運(yùn)動(dòng)角s遠(yuǎn)休止角h回程運(yùn)動(dòng)角s 近休止角推程運(yùn)動(dòng)角推程運(yùn)動(dòng)角t t 從動(dòng)件

8、推程過程，從動(dòng)件推程過程，對應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)角稱為推程運(yùn)動(dòng)角對應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)角稱為推程運(yùn)動(dòng)角近休止角近休止角s s 推桿在最低位置靜止推桿在最低位置靜止不動(dòng)，凸輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)角不動(dòng)，凸輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)角遠(yuǎn)休止角遠(yuǎn)休止角s s推桿在最高位置靜止不推桿在最高位置靜止不動(dòng)，凸輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)角動(dòng)，凸輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)角回程回程 從動(dòng)件從距離凸輪回轉(zhuǎn)中心從動(dòng)件從距離凸輪回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)位置到起始位置，從動(dòng)件移向最遠(yuǎn)位置到起始位置，從動(dòng)件移向凸輪軸線的行程，稱為回程。對應(yīng)凸輪軸線的行程，稱為回程。對應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角h h稱為回程運(yùn)動(dòng)角。稱為回程運(yùn)動(dòng)角。推程推程從動(dòng)件從距離凸輪回轉(zhuǎn)中從動(dòng)件從距離凸輪回轉(zhuǎn)中心最近位置到距離凸輪回轉(zhuǎn)中心最心最近位置

9、到距離凸輪回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)位置的過程，稱為推程。相應(yīng)移遠(yuǎn)位置的過程，稱為推程。相應(yīng)移動(dòng)的距離動(dòng)的距離h h稱為行程稱為行程22s 相關(guān)術(shù)語相關(guān)術(shù)語16/432022年6月24日星期五17/431 1、雙滯留運(yùn)動(dòng)：具有兩個(gè)滯留、雙滯留運(yùn)動(dòng)：具有兩個(gè)滯留時(shí)間，即在一周期內(nèi)分別在最低時(shí)間，即在一周期內(nèi)分別在最低點(diǎn)與最高點(diǎn)處均有滯留動(dòng)作，兩點(diǎn)與最高點(diǎn)處均有滯留動(dòng)作，兩者之滯留時(shí)間可能不同。者之滯留時(shí)間可能不同。2 2、無滯留運(yùn)動(dòng)：在一周期內(nèi)，、無滯留運(yùn)動(dòng)：在一周期內(nèi)，僅有升程與返程，其間並無任僅有升程與返程，其間並無任何滯留時(shí)間。何滯留時(shí)間。2 2、單滯留運(yùn)動(dòng)：具有一個(gè)滯、單滯留運(yùn)動(dòng)：具有一個(gè)滯留時(shí)間，可

10、能在最低點(diǎn)或最高留時(shí)間，可能在最低點(diǎn)或最高點(diǎn)產(chǎn)生滯留。點(diǎn)產(chǎn)生滯留。v 從動(dòng)件之運(yùn)動(dòng)行程從動(dòng)件之運(yùn)動(dòng)行程2022年6月24日星期五18/43 當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，從動(dòng)件會(huì)從事一系列的動(dòng)作，包括當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，從動(dòng)件會(huì)從事一系列的動(dòng)作，包括升程、滯留與返程等。從動(dòng)件之運(yùn)動(dòng)目的在達(dá)成升程與返程之動(dòng)作，升程、滯留與返程等。從動(dòng)件之運(yùn)動(dòng)目的在達(dá)成升程與返程之動(dòng)作，並完成某些預(yù)設(shè)的功能。就物體之運(yùn)動(dòng)而言，若不考慮重力加速度，並完成某些預(yù)設(shè)的功能。就物體之運(yùn)動(dòng)而言，若不考慮重力加速度，具有等加速度具有等加速度 之物體位移、速凍及角位移等應(yīng)具有下列關(guān)系：之物體位移、速凍及角位移等應(yīng)具有下列關(guān)系

11、：v 運(yùn)動(dòng)的參數(shù)運(yùn)動(dòng)的參數(shù)1、速度：V(t)=Vo+At 1、速度：V(t)=Vo+At 2、位移：s(t)=so+Vto+（1/2)2、位移：s(t)=so+Vto+（1/2)AtAt 2 (8.1) (8.1)3、角位移及角速度： 3、角位移及角速度： (t)= o+ t(t)= o+ t在單位時(shí)間內(nèi)所走的弧度即為角速度 構(gòu)件內(nèi)任意一線段（或平面）由原始位置到新位置轉(zhuǎn)過的角度稱為該線段（或平面）的角位移 2022年6月24日星期五19/43 公式公式8.18.1中以經(jīng)歷時(shí)間中以經(jīng)歷時(shí)間t t為自變數(shù)，其一次微分之速度微為自變數(shù)，其一次微分之速度微V=yV=y (t) (t)，二次微分之加速

12、度微二次微分之加速度微A=yA=y (t), (t),均為時(shí)間均為時(shí)間t t之函數(shù)。由於從動(dòng)件回轉(zhuǎn)一之函數(shù)。由於從動(dòng)件回轉(zhuǎn)一周期間，凸輪均以定角速度驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，故其位移、速度、加速度之是周期間，凸輪均以定角速度驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，故其位移、速度、加速度之是以角位移以角位移 為變數(shù)較為方便。因此若將為變數(shù)較為方便。因此若將8.18.1式稍作改變即可變?yōu)槭缴宰鞲淖兗纯勺優(yōu)?.28.2式：式：1、時(shí)間：t()=(-o)/1、時(shí)間：t()=(-o)/2、速度：y=V()=Vo+A(-o)/ (8.2)2、速度：y=V()=Vo+A(-o)/ (8.2)2、位移：y（）=so+Vo(-o)/+(-o2、位移：y（）

13、=so+Vo(-o)/+(-o) ) 2 2/2/2 公式公式8.28.2中中y y（ ）表示從動(dòng)件之運(yùn)動(dòng)路徑，對表示從動(dòng)件之運(yùn)動(dòng)路徑，對 變數(shù)之第一微變數(shù)之第一微分導(dǎo)式分導(dǎo)式y(tǒng) y ( () )與速度與速度y y (t) (t)有關(guān)，第二微分導(dǎo)式有關(guān)，第二微分導(dǎo)式y(tǒng) y ( () )則與加速度則與加速度y y ( (t t) )有關(guān)；其第三次導(dǎo)式有關(guān)；其第三次導(dǎo)式y(tǒng) y ( () )則與急跳度（則與急跳度（Jerk) yJerk) y ( (t t) )有關(guān)。有關(guān)。低速輕負(fù)荷低速輕負(fù)荷中速輕負(fù)荷中速輕負(fù)荷中低速中負(fù)荷中低速中負(fù)荷中高速輕負(fù)荷中高速輕負(fù)荷高速中負(fù)荷高速中負(fù)荷低速重負(fù)荷低速重負(fù)荷

14、中高速重負(fù)荷中高速重負(fù)荷高速輕負(fù)荷高速輕負(fù)荷運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律)/(0maxhv)/(202maxha沖沖 擊擊應(yīng)用場合應(yīng)用場合等速等速等加速等減速等加速等減速余弦加速度余弦加速度正弦加速度正弦加速度3-4-53-4-5多項(xiàng)式多項(xiàng)式改進(jìn)型等速改進(jìn)型等速改進(jìn)型正弦加速度改進(jìn)型正弦加速度改進(jìn)型梯形加速度改進(jìn)型梯形加速度剛剛 性性柔柔 性性柔柔 性性4.004.936.285.778.385.534.891.002.001.572.001.881.331.762.00從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較20/43 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)一、對心式凸輪機(jī)構(gòu)凸輪廓線的設(shè)計(jì)一、

15、對心式凸輪機(jī)構(gòu)凸輪廓線的設(shè)計(jì)1. 1. 尖頂從動(dòng)件尖頂從動(dòng)件1) 1) 凸輪機(jī)構(gòu)相對運(yùn)動(dòng)分析凸輪機(jī)構(gòu)相對運(yùn)動(dòng)分析凸輪上的觀察結(jié)果凸輪上的觀察結(jié)果機(jī)架上的觀察結(jié)果機(jī)架上的觀察結(jié)果21/4322）. 反轉(zhuǎn)法原理反轉(zhuǎn)前反轉(zhuǎn)后機(jī)架凸輪從動(dòng)件不動(dòng)不動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)- 轉(zhuǎn)動(dòng)S移動(dòng)S移動(dòng)- 轉(zhuǎn)動(dòng)-o 1r0BB0S-S22/43oS2901201 2 35 6 7h15048-二二. 移動(dòng)從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)移動(dòng)從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)作圖法作圖法（一）尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu)（一）尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu)（1 1）按已設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出）按已設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出 位移線圖；位移線圖；（2 2）按基本）按基本

16、尺寸作出凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸作出凸輪機(jī)構(gòu)的 初始位置；初始位置；（3 3）按）按- - 方向劃分基圓周得方向劃分基圓周得 c c0 0、c c1 1、c c2 2 等等 點(diǎn)；并過這點(diǎn)；并過這 些點(diǎn)作射些點(diǎn)作射線線，即為反轉(zhuǎn)后的導(dǎo)路線；，即為反轉(zhuǎn)后的導(dǎo)路線；（4 4）在各反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線上量取與位移）在各反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線上量取與位移 圖相應(yīng)的位移，得圖相應(yīng)的位移，得B B1 1、B B2 2、 等點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)。等點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)。rbB0B1B2B4B8B5c1c2c4c5120c8B6B7c6c7c0c315090B323/43二二) 滾子從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu)滾子從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu)理論輪廓曲線實(shí)際

17、輪廓曲線24/43滾子從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計(jì)步驟：滾子從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計(jì)步驟：（1 1）畫出滾子中心的軌）畫出滾子中心的軌跡跡 （稱為理論輪廓）（稱為理論輪廓）（2 2）以）以理論輪廓為圓心，理論輪廓為圓心，滾子半徑滾子半徑r rS S為半徑畫圓，再為半徑畫圓，再畫滾子圓族的包絡(luò)線，則為畫滾子圓族的包絡(luò)線，則為從動(dòng)件凸輪的工作輪廓曲線從動(dòng)件凸輪的工作輪廓曲線（稱為實(shí)際輪廓曲線）。（稱為實(shí)際輪廓曲線）。注意：注意：（1 1）理論輪廓與實(shí)際輪廓互為等距曲線；）理論輪廓與實(shí)際輪廓互為等距曲線；（2 2）凸輪的基圓半徑是指理論輪廓曲線的最小向徑。）凸輪的基圓半徑是指理論輪廓曲線

18、的最小向徑。nnBCr0rS實(shí)際輪廓曲線 理論輪廓曲線25/43B1B2從動(dòng)件擺角max最大擺角擺角 max最大擺角三三. . 擺動(dòng)擺動(dòng)( (oscillating)oscillating)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)CD2oBs 近休止角tB0OA一）擺動(dòng)從動(dòng)件一）擺動(dòng)從動(dòng)件 凸輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)1.1.從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)為繞從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)為繞某一固定點(diǎn)的擺動(dòng)某一固定點(diǎn)的擺動(dòng)2. 2. 從動(dòng)件的位移為角位從動(dòng)件的位移為角位移移，而不是直線位移而不是直線位移推程運(yùn)動(dòng)角t遠(yuǎn)休止角s回程運(yùn)動(dòng)角h026/43B1B- - A0反轉(zhuǎn)前反轉(zhuǎn)后機(jī)架凸輪從動(dòng)件不動(dòng)不動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)（）- 反轉(zhuǎn)- 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)

19、- 反轉(zhuǎn)- LB0OAar00對于擺動(dòng)從動(dòng)件對于擺動(dòng)從動(dòng)件二）尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)二）尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)27/43尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及步驟尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及步驟2max18012060o1 2 3 4 5 67 8910（1 1）作出角位移線圖；）作出角位移線圖；（2 2）作初始位置；）作初始位置；（4 4）找從動(dòng)件反轉(zhuǎn)后的一系）找從動(dòng)件反轉(zhuǎn)后的一系列位置列位置A Ai iB Bi i，再按角位移規(guī)律，再按角位移規(guī)律得得 C C1 1、C C2 2、 等點(diǎn)，即等點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)。為凸輪輪廓上的點(diǎn)。A1A2A3A5A6A7A8A9A1

20、0A40000000000（3 3）按）按- - 方向劃分圓方向劃分圓R R得得A A0 0、 A A1 1、A A2 2等點(diǎn)；即得機(jī)架等點(diǎn)；即得機(jī)架 反轉(zhuǎn)的一系列位置；反轉(zhuǎn)的一系列位置；0rbB0L18060120B1B2B3B4B5B6B7B8B9B101C12C23C3C4C5C6C7C8C9C10ROA0a-28/432022年6月24日星期五29/43 從動(dòng)件之移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)位移是凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度之函數(shù)，故設(shè)計(jì)人員可從動(dòng)件之移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)位移是凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度之函數(shù)，故設(shè)計(jì)人員可以配合前面討論之從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)之型式，再與凸輪工作曲線結(jié)合。有關(guān)以配合前面討論之從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)之型式，再與凸輪工作曲線結(jié)合。有關(guān)凸

21、輪之設(shè)計(jì)過程，即是將所需之運(yùn)動(dòng)型式融合到凸輪之外形制造，以凸輪之設(shè)計(jì)過程，即是將所需之運(yùn)動(dòng)型式融合到凸輪之外形制造，以達(dá)到從動(dòng)件之運(yùn)動(dòng)效果。達(dá)到從動(dòng)件之運(yùn)動(dòng)效果。凸輪之設(shè)計(jì)凸輪之設(shè)計(jì) 一般設(shè)計(jì)的方法與步驟：一般設(shè)計(jì)的方法與步驟：1 1、問題之需求：凸輪旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)必須依照原先之、問題之需求：凸輪旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)必須依照原先之 需求動(dòng)作，因此凸輪之外輪廓必須符合從動(dòng)件之路徑，才能達(dá)需求動(dòng)作，因此凸輪之外輪廓必須符合從動(dòng)件之路徑，才能達(dá) 到設(shè)計(jì)之需求。到設(shè)計(jì)之需求。2022年6月24日星期五30/43 2 2、決定機(jī)構(gòu)類型：由主動(dòng)輪及從動(dòng)件之相對位置選擇平面機(jī)構(gòu)或空、決定機(jī)構(gòu)類

22、型：由主動(dòng)輪及從動(dòng)件之相對位置選擇平面機(jī)構(gòu)或空 間機(jī)構(gòu)，其次間機(jī)構(gòu)，其次 依運(yùn)動(dòng)規(guī)則，決定採用簡單式，符合式或組合依運(yùn)動(dòng)規(guī)則，決定採用簡單式，符合式或組合 式式 凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)。 3 3、擇定運(yùn)動(dòng)曲線：依最終凸輪之需求，選擇採用等速、等加速度、擇定運(yùn)動(dòng)曲線：依最終凸輪之需求，選擇採用等速、等加速度、 簡諧、擺線等運(yùn)動(dòng)。簡諧、擺線等運(yùn)動(dòng)。 4 4、設(shè)計(jì)凸輪之輪廓：利用圖解法或解析法繪出其輪廓。兩者均有其、設(shè)計(jì)凸輪之輪廓：利用圖解法或解析法繪出其輪廓。兩者均有其 優(yōu)缺點(diǎn)，後者可以利用電腦程式計(jì)算，可以同時(shí)解出許多不同的優(yōu)缺點(diǎn)，後者可以利用電腦程式計(jì)算，可以同時(shí)解出許多不同的 條件。條件。 5

23、5、結(jié)果分析：分析整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)之性能參數(shù)，諸如位移、速度、加、結(jié)果分析：分析整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)之性能參數(shù)，諸如位移、速度、加 速度、急跳度、曲率半徑、壓力角、扭力、接觸應(yīng)力、震動(dòng)及噪速度、急跳度、曲率半徑、壓力角、扭力、接觸應(yīng)力、震動(dòng)及噪 音等，以驗(yàn)証其結(jié)果是否合乎原先設(shè)計(jì)的要求與限制。音等，以驗(yàn)証其結(jié)果是否合乎原先設(shè)計(jì)的要求與限制。FQo3r0113ttnnBFyFxFn2v2一、壓力角與凸輪基圓半徑一、壓力角與凸輪基圓半徑1.1.壓力角壓力角法向力法向力F Fn n與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向之間所夾的銳角向之間所夾的銳角 sinFFcosFFnXnY;則則F FY Y F FX X，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)

24、使，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使 maxmax S2r 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定31/432.2.基圓半徑的確定基圓半徑的確定若結(jié)構(gòu)尺寸無嚴(yán)格限制若結(jié)構(gòu)尺寸無嚴(yán)格限制, ,為減少壓為減少壓力角，可適當(dāng)取較大的基圓半徑。力角，可適當(dāng)取較大的基圓半徑。FQo3r0113ttnnBFyFxFn2v2S2rr0r01.8r+(410)mm1.8r+(410)mm220tan/sddsr2120stgvr32/432022年6月24日星期五1. 1.計(jì)算法計(jì)算法: :計(jì)算公式計(jì)算公式=arctgarctg ( (dsds / / dd- e)/(s+s- e)/(s+s0 0) ) s s0 =0 = Rb2 -e -e2

25、 22. 2.用圖表法來校核用圖表法來校核 校核條件校核條件: : 須求得須求得許用壓力許用壓力類別類別推（升）程推（升）程回程回程力鎖合力鎖合行鎖合行鎖合移動(dòng)從東件移動(dòng)從東件30 70 80 30 擺動(dòng)從東件擺動(dòng)從東件35 4545 70 80 35 45 3.3.求壓力角求壓力角的方法的方法33/432022年6月24日星期五凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖 壓力角與作用力的關(guān)系壓力角與作用力的關(guān)系 凸輪對從動(dòng)件的作用力凸輪對從動(dòng)件的作用力F F可以分可以分解成兩個(gè)分力，即沿著從動(dòng)件解成兩個(gè)分力，即沿著從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向的分力運(yùn)動(dòng)方向的分力F1Fcos a和和垂直于運(yùn)動(dòng)方向的分力垂

26、直于運(yùn)動(dòng)方向的分力F2Fsin a 。 F1是推動(dòng)從動(dòng)件克服是推動(dòng)從動(dòng)件克服載荷的有效分力，載荷的有效分力， F2將增大從將增大從動(dòng)件與導(dǎo)路間的滑動(dòng)摩擦，是動(dòng)件與導(dǎo)路間的滑動(dòng)摩擦，是一種有害分力。一種有害分力。壓力角壓力角越大，有害分力越大越大，有害分力越大。壓力角是衡量凸輪機(jī)構(gòu)傳力特壓力角是衡量凸輪機(jī)構(gòu)傳力特性好壞的一個(gè)重要參數(shù)。性好壞的一個(gè)重要參數(shù)。34/43壓力角可限制凸輪之基圓直徑或凸輪之大小。壓力角可限制凸輪之基圓直徑或凸輪之大小。壓力角若無法限制在理想的范圍，常用的補(bǔ)壓力角若無法限制在理想的范圍，常用的補(bǔ)救辦法包括：救辦法包括： 1 1、增加基圓直徑。、增加基圓直徑。 2 2、減低

27、從動(dòng)件之總升程。、減低從動(dòng)件之總升程。 3 3、在一以知從動(dòng)件行程下，可以增加凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)之范圍。、在一以知從動(dòng)件行程下，可以增加凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)之范圍。 4 4、改變從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)之形態(tài)，例如：定速、定加速度、簡諧運(yùn)動(dòng)等。、改變從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)之形態(tài)，例如：定速、定加速度、簡諧運(yùn)動(dòng)等。 5 5、改變從動(dòng)件之偏置程度。、改變從動(dòng)件之偏置程度。2022年6月24日星期五自鎖自鎖 , ,這時(shí)無論凸輪給從動(dòng)件的作用多大，都不這時(shí)無論凸輪給從動(dòng)件的作用多大，都不能推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，即機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。能推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，即機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。F1Fcos a F2Fsin a35/432022年6月24日星期五 圖圖8.388.38所示為同一個(gè)凸輪在不同基圓的情況下，其相對應(yīng)之壓力角所示為同一個(gè)凸輪在不同基圓的情況下，其相對應(yīng)之壓力角變化情形。在相同狀況之下，基圓之直徑變