總05--凸輪機(jī)構(gòu)

1、第四章 凸輪機(jī)構(gòu)1 凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用與分類凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用與分類2 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其選擇從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其選擇3 凸輪輪廓凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)曲線的設(shè)計(jì)4 盤形凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定盤形凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定總目錄退出系統(tǒng) 凸輪機(jī)構(gòu)-含有凸輪的高副機(jī)構(gòu)第四章 凸輪機(jī)構(gòu)l凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類l推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律l凸輪設(shè)計(jì)原理 重點(diǎn)：反轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)原理l凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法l凸輪基本尺寸的確定 難點(diǎn)：影響凸輪基本尺寸的因素授課內(nèi)容和重點(diǎn)、難點(diǎn)課次一課次二第四章 凸輪機(jī)構(gòu)1 凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用與分類凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用與分類一、一、 凸輪機(jī)構(gòu)的組成、特點(diǎn)與應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的組成、特點(diǎn)與應(yīng)用基本組成：基本

2、組成： 1-1-凸輪凸輪 一般為主動(dòng)件 2-2-推桿推桿 一般為從動(dòng)件 3-3-機(jī)架機(jī)架12341.1.凸輪機(jī)構(gòu)的組成凸輪機(jī)構(gòu)的組成附加裝置：附加裝置： 4-4-鎖合裝置鎖合裝置 其作用是保 持高副鎖合（封閉）凸輪凸輪具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu) 自動(dòng)機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)第四章 凸輪機(jī)構(gòu)2. 2. 凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用及其實(shí)例凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用及其實(shí)例(1)(1)推桿可實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期推桿可實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；用于傳力不大的控制和調(diào)節(jié)裝置特點(diǎn)應(yīng)用實(shí)例組成凸輪凸輪+ +推桿推桿+ +機(jī)架（機(jī)架（+ +鎖合裝置）鎖合裝置） 在印刷機(jī)中的應(yīng)用在轉(zhuǎn)位設(shè)備中的應(yīng)用 在機(jī)加工中的應(yīng)用第四

3、章 凸輪機(jī)構(gòu)(3) (3) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)件少。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)件少。(2)(2)凸輪與推桿高副接觸，凸輪與推桿高副接觸， 傳力??；傳力??；第四章 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)在印刷機(jī)中的應(yīng)用 第四章 凸輪機(jī)構(gòu)第四章 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)位設(shè)備中的應(yīng)用 第四章 凸輪機(jī)構(gòu)第四章 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)加工中的應(yīng)用第四章 凸輪機(jī)構(gòu)第四章 凸輪機(jī)構(gòu)1. 1. 按凸輪的形狀分類按凸輪的形狀分類盤形凸輪盤形凸輪：最基本的形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用最為廣泛最基本的形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用最為廣泛盤形凸輪 移動(dòng)凸輪 圓柱凸輪12移動(dòng)凸輪移動(dòng)凸輪：凸輪相對(duì)機(jī)架做直線運(yùn)動(dòng)：凸輪相對(duì)機(jī)架做直線運(yùn)動(dòng)圓柱凸輪圓柱凸輪：空間凸輪機(jī)構(gòu)：空間凸輪機(jī)構(gòu)

4、二、二、 凸輪機(jī)構(gòu)的分類與命名凸輪機(jī)構(gòu)的分類與命名第四章 凸輪機(jī)構(gòu)2. 2. 按推桿（從動(dòng)件）的形狀分類按推桿（從動(dòng)件）的形狀分類尖頂推桿曲面推桿尖端能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但尖端處極易磨損，只適用于作用力小或低速場(chǎng)合。磨損比尖端從動(dòng)件小。第四章 凸輪機(jī)構(gòu) 滾子推桿滾子推桿 平底推桿平底推桿凸輪與從動(dòng)件之間為滾動(dòng)摩凸輪與從動(dòng)件之間為滾動(dòng)摩擦，因此摩擦磨損較小，可擦，因此摩擦磨損較小，可用于用于傳遞較大的動(dòng)力傳遞較大的動(dòng)力。從動(dòng)件與凸輪之間易形成從動(dòng)件與凸輪之間易形成油膜，潤(rùn)滑狀況好，受力油膜，潤(rùn)滑狀況好，受力平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高，常用平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高，常用于

5、于高速高速場(chǎng)合。但與之相配場(chǎng)合。但與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。合的凸輪輪廓須全部外凸。第四章 凸輪機(jī)構(gòu)3. 3. 按推桿的運(yùn)動(dòng)形式分類按推桿的運(yùn)動(dòng)形式分類直動(dòng)推桿直動(dòng)推桿 擺動(dòng)推桿擺動(dòng)推桿直動(dòng)推桿：推桿作往復(fù)移動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡為一段推桿作往復(fù)移動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡為一段直線；（對(duì)心、直線；（對(duì)心、偏置偏置）擺動(dòng)推桿：推桿作往復(fù)擺動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡為一段推桿作往復(fù)擺動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡為一段圓弧。圓弧。第四章 凸輪機(jī)構(gòu) 二、二、 凸輪機(jī)構(gòu)的分類與命名凸輪機(jī)構(gòu)的分類與命名用一例說明，對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu)作如下分析：凸凸 輪輪 形形 狀：狀：那么，該凸輪機(jī)構(gòu)的名字可以命為：對(duì)心對(duì)心直動(dòng)直動(dòng)尖頂從動(dòng)件尖頂從動(dòng)件盤形凸輪盤

6、形凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)偏置偏置滾子從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件平底從動(dòng)件空間凸輪空間凸輪移動(dòng)凸輪移動(dòng)凸輪其它其它類型類型盤形凸輪盤形凸輪（對(duì)心）直動(dòng)（對(duì)心）直動(dòng)尖頂尖頂可以組合出多種類型的凸輪機(jī)構(gòu)第四章 凸輪機(jī)構(gòu)單擊鼠標(biāo)繼續(xù)擺動(dòng)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副元素形狀：運(yùn)動(dòng)副元素形狀：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式：第四章 凸輪機(jī)構(gòu)單擊鼠標(biāo)繼續(xù)更多類型 偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 滾子擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 平底擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)第四章 凸輪機(jī)構(gòu)第四章 凸輪機(jī)構(gòu)4.4.按凸輪與推桿維持高副接觸的方法分類按凸輪與推桿維持高副接觸

7、的方法分類(1) (1) 力鎖合力鎖合彈簧力、推桿重力或其它外力彈簧力、推桿重力或其它外力(2) (2) 幾何幾何鎖合鎖合利用高副元素本身的幾何形狀利用高副元素本身的幾何形狀第四章 凸輪機(jī)構(gòu)溝槽凸輪機(jī)構(gòu) 槽兩側(cè)面的距離槽兩側(cè)面的距離等于滾子直徑。等于滾子直徑。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：鎖和方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：鎖和方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)缺點(diǎn)：加大了凸輪的尺寸和重量：加大了凸輪的尺寸和重量第四章 凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪廓線上任意凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離都兩條平行切線間的距離都等于框架內(nèi)側(cè)的寬度。等于框架內(nèi)側(cè)的寬度。缺點(diǎn)：推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇受到一定的限制，推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇受到一定的限制，當(dāng)當(dāng)180180范圍

8、內(nèi)的凸輪廓線根據(jù)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定后，范圍內(nèi)的凸輪廓線根據(jù)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定后，其余其余180180內(nèi)的凸輪廓線必須符合等寬原則。內(nèi)的凸輪廓線必須符合等寬原則。第四章 凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu) 兩滾子中心間兩滾子中心間的距離始終保持不變。的距離始終保持不變。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇受到一定的限制推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇受到一定的限制第四章 凸輪機(jī)構(gòu)主回凸輪機(jī)構(gòu)(共軛凸輪機(jī)構(gòu))優(yōu)點(diǎn)：克服了等寬、等徑凸輪的缺點(diǎn)克服了等寬、等徑凸輪的缺點(diǎn)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高 一個(gè)凸輪推一個(gè)凸輪推動(dòng)推桿完成正行程動(dòng)推桿完成正行程運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)凸輪運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)凸輪推動(dòng)推桿完成反行推動(dòng)推桿完成反行

9、程的運(yùn)動(dòng)。程的運(yùn)動(dòng)。第四章 凸輪機(jī)構(gòu)5. 5. 反凸輪機(jī)構(gòu)反凸輪機(jī)構(gòu)推桿為主動(dòng)件，凸輪為從動(dòng)件推桿為主動(dòng)件，凸輪為從動(dòng)件9.2 9.2 推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)9.2.1 9.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪機(jī)構(gòu)的基本概念基本概念回程回程推桿從距凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心最遠(yuǎn)點(diǎn)向最近點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程；回程運(yùn)動(dòng)角回程運(yùn)動(dòng)角0 0回程凸輪相應(yīng)所轉(zhuǎn)過的角度叫回程運(yùn)動(dòng)角。行程行程推桿在推程或回程所運(yùn)動(dòng)的距離，用h表示。近休止角近休止角0101 推桿在距凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心最近位置靜止不動(dòng)時(shí)，凸輪所轉(zhuǎn)過的角度。推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律（推桿位移線圖）推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律（推桿位移線圖） 基圓基圓以凸輪輪廓的最小向徑rb所作的圓推程推程推桿從距凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)

10、中心最近點(diǎn)向最遠(yuǎn)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程；推程運(yùn)動(dòng)角推程運(yùn)動(dòng)角0 0推程凸輪相應(yīng)所轉(zhuǎn)過的角度叫推程運(yùn)動(dòng)角。遠(yuǎn)休止角遠(yuǎn)休止角0101推桿在距凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心最遠(yuǎn)位置靜止不動(dòng)時(shí)，凸輪所轉(zhuǎn)過的角度。第四章 凸輪機(jī)構(gòu)9.2.2 9.2.2 推桿常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1 1、多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律、多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律nnCCCCs2210推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（以推程為例）（以推程為例）其中其中：凸輪轉(zhuǎn)角；凸輪轉(zhuǎn)角； s s推桿位移推桿位移 C C0 0,C,C1 1C Cn n待定系數(shù)，據(jù)邊界條件確定。待定系數(shù)，據(jù)邊界條件確定。第四章 凸輪機(jī)構(gòu)（1 1）等速運(yùn)動(dòng)（）等速運(yùn)動(dòng)（n=1n=1）特點(diǎn)：特點(diǎn)：速度有

11、突變，加速度理論上由零速度有突變，加速度理論上由零至無窮大，從而使從動(dòng)件產(chǎn)生巨大的慣至無窮大，從而使從動(dòng)件產(chǎn)生巨大的慣性力，機(jī)構(gòu)受到強(qiáng)烈沖擊性力，機(jī)構(gòu)受到強(qiáng)烈沖擊剛性沖擊剛性沖擊適應(yīng)場(chǎng)合：適應(yīng)場(chǎng)合：低速輕載低速輕載邊界條件：邊界條件： = 0時(shí)，時(shí)， s = 0； = 0時(shí)，時(shí)， s = h C0=0， C1= h / 00d/dd/d110tvaCtsvCCs0/00ahvhs推程推程0/)/1(00ahvhs回程回程第四章 凸輪機(jī)構(gòu)二、二、 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)： 在行程的起始和終止位置有剛性沖擊，在行程的起始和終止位置有剛性沖擊， 適用于低速。適用于低速。 第

12、四章 凸輪機(jī)構(gòu)1. 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律剛性沖擊當(dāng)速度有突變時(shí)，理論上加速度為無窮當(dāng)速度有突變時(shí)，理論上加速度為無窮大，此時(shí)推桿上的慣性力產(chǎn)生的沖擊。大，此時(shí)推桿上的慣性力產(chǎn)生的沖擊。第四章 凸輪機(jī)構(gòu)（2 2）等加速等減速）等加速等減速( (拋物線拋物線) )運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：特點(diǎn)：加速度曲線有突變，加速度的變加速度曲線有突變，加速度的變化率化率(即躍度即躍度j)在這些位置為無窮大在這些位置為無窮大柔性沖擊柔性沖擊適應(yīng)場(chǎng)合：適應(yīng)場(chǎng)合：中速輕載中速輕載222122102d/d2d/dCtvaCCtsvCCCs為保證凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，常使推為保證凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，常使推桿先加速再減速，且加速、

13、減速段凸桿先加速再減速，且加速、減速段凸輪運(yùn)動(dòng)角及推桿的行程各占一半。輪運(yùn)動(dòng)角及推桿的行程各占一半。第四章 凸輪機(jī)構(gòu)（3 3） 3-4-53-4-5多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)( (簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介) )特點(diǎn)：無剛性沖擊、柔性沖擊適用場(chǎng)合：高速、中載3252242322453423215544332210201262d/d5432d/dCCCCtvaCCCCCtsvCCCCCCs第四章 凸輪機(jī)構(gòu)（1 1）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)( (余弦加速度運(yùn)動(dòng)余弦加速度運(yùn)動(dòng)) )特點(diǎn)：有柔性沖擊適用場(chǎng)合：中速輕載(當(dāng)推桿作連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可用于高速)2 2、三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：圓周上勻速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在其

14、直徑上的投影構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。加速度加速度一般方程：tBAacos第四章 凸輪機(jī)構(gòu)（2 2）擺線運(yùn)動(dòng)擺線運(yùn)動(dòng)( (正弦加速度運(yùn)動(dòng)正弦加速度運(yùn)動(dòng)) )特點(diǎn)：無剛性、柔性沖擊適用場(chǎng)合：適于高速擺線擺線：沿直線勻速純滾動(dòng)的圓上任意點(diǎn)的軌跡加速度加速度一般方程：tBAasin第四章 凸輪機(jī)構(gòu)9.2.3 9.2.3 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇1. 1. 常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律性能比較常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律性能比較第四章 凸輪機(jī)構(gòu)2.2.從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇原則從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇原則（1 1）滿足工作對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特殊要求；）滿足工作對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特殊要求；（2 2）為避免剛性沖擊，位移曲線和速度曲線）為避免剛性沖

15、擊，位移曲線和速度曲線必須連續(xù)；而為避免柔性沖擊，加速度曲線必須連續(xù)；而為避免柔性沖擊，加速度曲線也必須連續(xù)。也必須連續(xù)。（3 3） 盡量減小速度和加速度的最大值。盡量減小速度和加速度的最大值。對(duì)于重載凸輪機(jī)構(gòu)：應(yīng)選擇對(duì)于重載凸輪機(jī)構(gòu)：應(yīng)選擇Vmax值較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；值較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；對(duì)于高速凸輪機(jī)構(gòu)：應(yīng)選擇對(duì)于高速凸輪機(jī)構(gòu)：應(yīng)選擇amax值較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。值較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。第四章 凸輪機(jī)構(gòu) amaxmax動(dòng)量動(dòng)量mvmv, 若機(jī)構(gòu)突然被卡住，則沖擊力將很大若機(jī)構(gòu)突然被卡住，則沖擊力將很大（F=mv/tF=mv/t）。）。 對(duì)重載凸輪，則適合選用對(duì)重載凸輪，則適合選用V Vmaxmax較小的運(yùn)

16、動(dòng)規(guī)律。較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。慣性力慣性力F=-mF=-ma，對(duì)強(qiáng)度和耐磨性要求對(duì)強(qiáng)度和耐磨性要求。對(duì)高速凸輪，希望對(duì)高速凸輪，希望amaxmax 愈小愈好。愈小愈好。V Vmaxmax高速重載凸輪要選高速重載凸輪要選V Vmaxmax和和amax比較小的理由：比較小的理由：第四章 凸輪機(jī)構(gòu)圖示凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件推程運(yùn)動(dòng)線圖是由哪兩種常用的基本圖示凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件推程運(yùn)動(dòng)線圖是由哪兩種常用的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合而成？并指出有無沖擊。如果有沖擊，哪些運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合而成？并指出有無沖擊。如果有沖擊，哪些位置上有何種沖擊？（從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式為停位置上有何種沖擊？（從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式為停 升升 停）。停）。 第四章 凸輪機(jī)構(gòu)

17、9.3 9.3 凸輪輪廓的設(shè)計(jì)凸輪輪廓的設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)后，推桿尖端的運(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的輪廓曲線。正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)9.3.1 基本原理（反轉(zhuǎn)法）O O9.3.19.3.1凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理反轉(zhuǎn)原理：反轉(zhuǎn)原理：依據(jù)此原理可以用幾何作圖的依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，例方法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，例如：如： 給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以- -1時(shí)，不影響各構(gòu)件之間時(shí)，不影響各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件尖頂復(fù)合的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線。尖頂凸輪繪制動(dòng)畫尖頂凸輪繪制

18、動(dòng)畫滾子凸輪繪制動(dòng)畫滾子凸輪繪制動(dòng)畫3 33 3 -11 11 12 22 21具體作圖過程:作圖設(shè)計(jì)過程分三步：從動(dòng)件反轉(zhuǎn)、確定尖頂?shù)奈恢?、用光滑曲線連接各點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，從動(dòng)件會(huì)上升一段距離，若觀察者站在凸輪上，會(huì)看到從動(dòng)件反向轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度1 12 23 3若凸輪轉(zhuǎn)過90度，從動(dòng)件會(huì)到達(dá)3O O -1160r0120-1已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度和和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。廓曲線。設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺l作基圓作基圓r r0 0。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是

19、：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。1.1.對(duì)心直動(dòng)尖頂對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件從動(dòng)件盤形凸輪盤形凸輪135782345 67 8910111213149090A18765432141312111099.3.2 9.3.2 圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓 6012090901 3 5 7 8911 13 15s 911131214102)2)對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪s 911 13 151 3 5 7 8r0A120-1設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺

20、選比例尺l作基圓作基圓r r0 0。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。135789111312142345 67 8910111213146090901876543214131211109理論輪廓理論輪廓實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓作各位置滾子圓的內(nèi)作各位置滾子圓的內(nèi)( (外外) )包絡(luò)線。包絡(luò)線。已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。輪廓曲線

21、。 6012090903)3)對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪s 911 13 151 3 5 7 8r0已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：選比例尺選比例尺l作基圓作基圓r r0 0。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件平底直線在各等份點(diǎn)的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件平底直線在各等份點(diǎn)的位置。作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。8765432191011121314-A13578911131214

22、123456781514131211109 601209090911 13 151 3 5 7 8O OeA A已知已知: 凸輪的基圓半徑凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心距和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心距e，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。4)4)偏置直動(dòng)尖頂偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件從動(dòng)件盤形凸輪盤形凸輪13578911131214-612345781514131211109設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺l作基圓作基圓r r0 0; ; 反向等分各運(yùn)動(dòng)角反向等分各運(yùn)動(dòng)角; ; 確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置; ;

23、 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8 601209090s 5)5)擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)120B11 1r0 601209090 已知已知: 凸輪的基圓半徑凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度，擺桿長(zhǎng)度，擺桿長(zhǎng)度l以及擺以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離d，擺，擺桿角位移方程桿角位移方程，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。12345 6 7 85678B1B2B3B4B5B6B7B860 90

24、 -dABl1 2 3 4B22 2B33 3B44 4B55 5B66 6B77 7A1A2A3A4A5A6A7A8第四章 凸輪機(jī)構(gòu)圖示凸輪機(jī)構(gòu)中圖示凸輪機(jī)構(gòu)中, , 凸輪廓線為圓形凸輪廓線為圓形, ,幾何中心在幾何中心在B B點(diǎn)點(diǎn). .請(qǐng)標(biāo)出請(qǐng)標(biāo)出:1:1）凸輪的理論廓線；）凸輪的理論廓線；2 2）凸輪的基圓；）凸輪的基圓；3 3）凸輪機(jī)構(gòu)的偏距圓；）凸輪機(jī)構(gòu)的偏距圓；4 4）凸輪與從動(dòng)件在）凸輪與從動(dòng)件在D D點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角；點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角；5 5）凸輪與從動(dòng)件從在）凸輪與從動(dòng)件從在C C接觸到在接觸到在D D點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸時(shí)凸輪轉(zhuǎn)過的角度。時(shí)凸輪轉(zhuǎn)過的角度。第四章 凸輪機(jī)構(gòu)理論廓線基

25、圓0D偏距圓壓力角0D凸輪與從動(dòng)件在D點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角為: 凸輪與從動(dòng)件從在C接觸到在D點(diǎn)接觸時(shí)凸輪轉(zhuǎn)過的角度為:yxB09.3.39.3.3用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線1) 1) 偏置直動(dòng)滾子推桿盤偏置直動(dòng)滾子推桿盤 形凸輪機(jī)構(gòu)形凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)際輪廓線為理論輪廓的等距線實(shí)際輪廓線為理論輪廓的等距線。曲線任意點(diǎn)切線與法線斜率互為負(fù)倒數(shù)：曲線任意點(diǎn)切線與法線斜率互為負(fù)倒數(shù)：原理：原理：反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)結(jié)果：設(shè)計(jì)結(jié)果：輪廓的參數(shù)方程輪廓的參數(shù)方程: : x=x() y= y()x= (s0+s)sin+ ecosy= (s0+s)cos- - esinetan= - -dx/d

26、y=(dx/d)/(- - dy/d)= sin/cos(1)er r0 0- - rrr0s0snns0yx已知：已知：r r0 0、r rT T、e e、S=S()S=S()由圖可知：由圖可知： s0 (r(r0 02 2-e-e2 2) )(x, y)rrnn對(duì)對(duì)(1)(1)式求導(dǎo)，得：式求導(dǎo)，得：dx/d(ds/d- - e)sin+(s0+s)cos式中式中: : “”對(duì)應(yīng)于內(nèi)等距線，對(duì)應(yīng)于內(nèi)等距線， “ “”對(duì)應(yīng)于外等距線。對(duì)應(yīng)于外等距線。實(shí)際輪廓為實(shí)際輪廓為B點(diǎn)的坐標(biāo)：點(diǎn)的坐標(biāo)： x= y=x - rrcosy - rrsinyxB0eer r0 0- - rrr0s0snns0

27、yx ( dx/d) ( dx/d)2+( dy/d)2 得：得：sin= - ( dy/d) ( dx/d)2+( dy/d)2cos=(x,y)(x,y)dy/d(ds/d- - e)cos-(s0+s)sin作者：潘存云教授s0r0B0Oxy (x, y)2)2)對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪 OP= v/y=x=建立坐標(biāo)系如圖：建立坐標(biāo)系如圖：P P點(diǎn)為相對(duì)瞬心，點(diǎn)為相對(duì)瞬心，(r0+s)sin +(ds/d)cos(r0+s)cos(ds/d)sinv推桿移動(dòng)速度為：推桿移動(dòng)速度為：= =(ds/dt)/(d/dt(ds/dt)/(d/dt) )= =ds/dds/

28、dv=vp=OP-ds/ds0sPB反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后，推桿移動(dòng)距離為后，推桿移動(dòng)距離為S S，0 xr0OylA0B03) 3) 擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知已知：中心距中心距a ，擺桿長(zhǎng)度擺桿長(zhǎng)度l，0 0 、S=S()S=S()理論廓線方程：理論廓線方程： x= y= 實(shí)際輪廓方程的求法同前。實(shí)際輪廓方程的求法同前。asinl sin (+0 0 )acosl cos (+0 0 )l sin (+0 0 )asinyxaa對(duì)應(yīng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)點(diǎn)B 的坐標(biāo)為：的坐標(biāo)為： x=x rrcos y=y rrsinA-B0acos94 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 上述設(shè)

29、計(jì)廓線時(shí)的凸輪結(jié)構(gòu)參數(shù)上述設(shè)計(jì)廓線時(shí)的凸輪結(jié)構(gòu)參數(shù)r0、e、rr等，等，是預(yù)先給定的。實(shí)際上，這些參數(shù)也是根據(jù)機(jī)構(gòu)的是預(yù)先給定的。實(shí)際上，這些參數(shù)也是根據(jù)機(jī)構(gòu)的受力情況是否良好、動(dòng)作是否靈活、尺寸是否緊湊受力情況是否良好、動(dòng)作是否靈活、尺寸是否緊湊等因素由設(shè)計(jì)者確定的。等因素由設(shè)計(jì)者確定的。1.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角2.凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定3.滾子半徑的確定滾子半徑的確定4.平底尺寸平底尺寸l 的確定的確定lbBd1.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角受力圖中，由受力圖中，由FFx x=0=0，F(xiàn)Fy y=0=0，MMB B=0=0 得得：FR2FR1ttnn1 12

30、22 2-Fsin(+1 1 )+(FR1FR2 )cos2 2=0G+Fcos(+1 1 ) (FR1+ FR2 )sin2 2=0FR2cos2 2 (l+b) FR1cos2 2 b=0由以上三式消去由以上三式消去FR1、FR2 得：得：vGF=cos(+1 1 )(1+2b/l) sin(+1 1 )tan2 2G壓力角壓力角正壓力與推桿上正壓力與推桿上B點(diǎn)速度方向之間的夾角點(diǎn)速度方向之間的夾角分母分母 FF若若大到使分母趨于大到使分母趨于0 0，則，則 F F 機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖F對(duì)B點(diǎn)取矩稱稱c=artan1/(1+2b/l)tan2 2 -1 1 為臨界壓力角為臨界壓力角

31、。增大導(dǎo)軌長(zhǎng)度增大導(dǎo)軌長(zhǎng)度l或減小懸臂尺寸或減小懸臂尺寸b可提高可提高c工程上要求：工程上要求：max 直動(dòng)推桿：直動(dòng)推桿：30擺動(dòng)推桿：擺動(dòng)推桿：354545回程：回程：708080提問：平底推桿提問：平底推桿？nn0 0vOr r0 0BOs0sDP點(diǎn)為相對(duì)瞬心：點(diǎn)為相對(duì)瞬心：由由BCPBCP得得: :2.2.凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定ds/dOP= v/= ds/dt / d/dt=ds/d 運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定之后，凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定之后，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角的壓力角與基圓半徑與基圓半徑r r0 0直接相關(guān)。直接相關(guān)。=(ds/d-e)/(s=(ds/d-e)/(s0 0+s)+s)

32、tantan=(OP-e)/BC =(OP-e)/BC nnPvvr r0 0 tan = s + r20 - - e2ds/d- - e 其中：其中： s0= r20 - e2r r0 0 圖示圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)路位于右側(cè)。凸輪機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)路位于右側(cè)。e e eC作者：潘存云教授OB ds/d tan = s + r20 - e2ds/d + + enn同理，當(dāng)導(dǎo)路位于中心左側(cè)時(shí)，有：同理，當(dāng)導(dǎo)路位于中心左側(cè)時(shí)，有： CP = ds/d + + eePCr0s0sD=(ds/d+e)/(s=(ds/d+e)/(s0 0+s)+s) tantan=(OP+e)/BC=(OP+e)/BC 其中：其

33、中： s0= r20 - e2e e OP= v/= ds/dt / d/dt=ds/d此時(shí)，當(dāng)偏距此時(shí)，當(dāng)偏距e增大時(shí)，壓力角反而增大。增大時(shí)，壓力角反而增大。對(duì)于直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)存在一個(gè)正確偏置的問題！對(duì)于直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)存在一個(gè)正確偏置的問題！綜合考慮兩種情況有：綜合考慮兩種情況有： tan= s + r20 - e2ds/d e“+ +” 用于導(dǎo)路和瞬心位于凸輪回轉(zhuǎn)中心的兩側(cè)；用于導(dǎo)路和瞬心位于凸輪回轉(zhuǎn)中心的兩側(cè)； 顯然，導(dǎo)路和瞬心位于中心同側(cè)時(shí)，壓力角將減小。顯然，導(dǎo)路和瞬心位于中心同側(cè)時(shí)，壓力角將減小。注意：注意：用偏置法可減小推程壓力角，但同時(shí)增大了回用偏置法可減小推程壓力角，但

34、同時(shí)增大了回 程壓力角，故偏距程壓力角，故偏距 e 不能太大。不能太大。正確偏置：正確偏置：導(dǎo)路位于與凸輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)肺挥谂c凸輪旋轉(zhuǎn)方向相反的位置。相反的位置。oB設(shè)計(jì)：潘存云nnPeB0nnPe正確偏置正確偏置錯(cuò)誤偏置錯(cuò)誤偏置“- -” 用于導(dǎo)路和瞬心位于凸輪回轉(zhuǎn)中心的同側(cè)；用于導(dǎo)路和瞬心位于凸輪回轉(zhuǎn)中心的同側(cè)；第四章 凸輪機(jī)構(gòu)3、壓力角與推桿偏置關(guān)系偏置方向：由凸輪回轉(zhuǎn)中心做推桿軸線的垂線，得垂足C，該點(diǎn)速度方向：與推桿推程方向同正偏置，e為正；與推桿推程方向反反偏置，e為負(fù)。22ersed dstg 0正偏置 推程，回程；負(fù)偏置 推程，回程 。凸輪逆時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)，推桿的軸線偏于凸輪軸心右側(cè)；凸輪順時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)，推桿的軸線偏于凸輪軸心左側(cè)。220)-tan-/(eseddsr設(shè)計(jì)時(shí)要求：設(shè)計(jì)時(shí)要求：于是有：于是有：對(duì)心布置有：對(duì)心布置有：tantan=ds/d=ds/d/ (r/ (r0 0+s+s）提問：提問：在設(shè)計(jì)一對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)一對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)當(dāng)出現(xiàn) 的情況，在不改變運(yùn)動(dòng)規(guī)律的前提下，可采取哪些措的情況，在不改變運(yùn)動(dòng)規(guī)律的前提下，可采取哪些措施來進(jìn)行改進(jìn)？施來進(jìn)行改進(jìn)？1)1)加大基圓半徑加大基圓半徑r