凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確定

1、關(guān)于凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定第一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第三章 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類9.1凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)9.3從動件的運(yùn)動規(guī)律9.2第九章 凸輪機(jī)構(gòu)第二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月9-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類 凸輪機(jī)構(gòu)是通過凸輪與從動件間的接觸來傳遞運(yùn)動和動力，是一種常見的高副機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，就可以使從動件實(shí)現(xiàn)任何預(yù)定的復(fù)雜運(yùn)動規(guī)律。 一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成和應(yīng)用第三張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3、特點(diǎn):凸輪從動件1、組成：凸輪，從動件，機(jī)架機(jī)架2、作用：將凸輪的轉(zhuǎn)動或移動轉(zhuǎn)變 為從動件的移動或擺動 結(jié)構(gòu)簡單、緊

2、湊；可精確實(shí)現(xiàn)從動件任意的運(yùn)動規(guī)律；設(shè)計(jì)方法簡單；高副接觸易磨損；制造較連桿機(jī)構(gòu)困難。第四張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)現(xiàn)從動件不同位移第五張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4、應(yīng)用：用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動規(guī)律有特殊要求，載荷不大、行程較小的場合，廣泛用于各種機(jī)械，特別是控制裝置、儀器儀表、自動機(jī)械中。第六張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第七張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、凸輪機(jī)構(gòu)的類型1、按凸輪的形狀和運(yùn)動分類(1)、盤形凸輪(2)、移動凸輪(3)、圓柱凸輪 它可以看成是將移動凸輪卷繞在圓柱體的外表面上而形成的,屬于空間凸輪機(jī)構(gòu).第八張，PPT共四十八頁，

3、創(chuàng)作于2022年6月2、按從動件的形狀分類(1)、尖底從動件(3)、平底從動件(2)、滾子從動件易磨損，承載能力低，用于輕載低速磨損小，承載能力較大，用于中載中速受力好，潤滑好，常用于高速第九張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3、按從動件的運(yùn)動形式 (1)、 直動從動件(2)、擺動從動件第十張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月對心直動從動件偏置直動從動件直動從動件又分為：第十一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4、按封閉方式的不同（1）幾何封閉凸輪: 如槽凸輪、等徑及等寬凸輪等。維持運(yùn)動副中兩個(gè)構(gòu)件之間的接觸方式稱為封閉。第十二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（

4、2）力封閉凸輪: 如靠重力、彈簧力鎖合的凸輪等。重力封閉彈簧力封閉第十三張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、基本概念常見的凸輪輪廓由四段曲線組成：曲線AB，以O(shè)為圓心的圓弧 ，曲線CD和基圓的 圓弧。BCDA以偏置直動尖底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例。偏 距(e)：凸輪回轉(zhuǎn)中心至從動件導(dǎo)路間的偏置距離。偏距圓：以O(shè)為圓心，偏距e為半徑的圓?；鶊A(r0)：以凸輪回轉(zhuǎn)中心O為圓心，凸輪輪廓曲線最小矢徑r0為半徑所作的圓。9-2 從動件的運(yùn)動規(guī)律O第十四張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月行程h：最大位移（或角度）推程運(yùn)動角：t=BOB=AOB1AOB遠(yuǎn)休止角：s=BOC=B1OC1回程運(yùn)

5、動角：h=C1OD 近休止角：s=AODt推程s遠(yuǎn)休止h回程s近休止ts0hO從動件位移線圖第十五張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、從動件常用運(yùn)動規(guī)律 多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律 一次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律等速運(yùn)動 二次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律等加速等減速運(yùn)動 五次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律三角函數(shù)運(yùn)動規(guī)律 余弦加速度運(yùn)動規(guī)律簡諧運(yùn)動規(guī)律 正弦加速度運(yùn)動擺線運(yùn)動規(guī)律組合運(yùn)動規(guī)律重點(diǎn)： 掌握各種運(yùn)動規(guī)律的運(yùn)動特性說明： 凸輪一般為等速運(yùn)動，有 推桿運(yùn)動規(guī)律常表示為推桿運(yùn)動參數(shù)隨凸輪轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律。第十六張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1、多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律（1）n = 1 等速運(yùn)動 運(yùn)動線圖 stvahh/t始、末位置

6、：理論上：a 慣性力極大沖擊 = 剛性沖擊只能用于低速、輕載場合約定：凸輪轉(zhuǎn)角從各段運(yùn)動規(guī)律的起始位置計(jì)量起； 推桿的位移S總是從最低位置算起。第十七張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月149410h1423560s0 沒有剛性沖擊 但在 =0、t /2、t 處，a發(fā)生有限值突變，有柔性沖擊。 適用于中速、輕載場合 s = K 2 = 1：2：3 s = 1：4：9 （2）n = 2 等加速等減速運(yùn)動第十八張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）n = 5 五次多項(xiàng)式運(yùn)動 既無剛性沖擊，也無柔性沖擊 適用于高速、中載場合 第十九張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月Sht余弦

7、加速度運(yùn)動 簡諧運(yùn)動 2、三角函數(shù)運(yùn)動規(guī)律s 1234561263450R = h / 2位移 S = R - Rcos = h ( 1- cos ) /2 得到運(yùn)動方程：始、末：柔性沖擊中速、中載 當(dāng)質(zhì)點(diǎn)沿著以推程h為直徑的圓周勻速運(yùn)動時(shí)，它在直徑上的投影即為從動件簡諧運(yùn)動規(guī)律的位移曲線。第二十張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月正弦加速度運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動特性：推桿作正弦加速度運(yùn)動時(shí)，其加速度沒有突變，因而將不產(chǎn)生沖擊。適用于高速凸輪機(jī)構(gòu)，推程運(yùn)動線圖正弦加速度運(yùn)動規(guī)律 擺線運(yùn)動規(guī)律第二十一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月采用組合運(yùn)動規(guī)律的目的： 避免有些運(yùn)動規(guī)律引起的沖擊，改善

8、推桿其運(yùn)動特性。構(gòu)造組合運(yùn)動規(guī)律的原則： 組合運(yùn)動規(guī)律、根據(jù)工作要求選擇主體運(yùn)動規(guī)律，然后用其它運(yùn)動規(guī)律組合；、保證各段運(yùn)動規(guī)律在銜接點(diǎn)上的運(yùn)動參數(shù)是連續(xù)的；、在運(yùn)動始點(diǎn)和終點(diǎn)處，運(yùn)動參數(shù)要滿足邊界條件。第二十二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月組合運(yùn)動規(guī)律示例主運(yùn)動：等加等減運(yùn)動規(guī)律組合運(yùn)動：在加速度突變處以正弦加速度曲線過渡。例1：改進(jìn)梯形加速度運(yùn)動規(guī)律第二十三張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月組合方式：主運(yùn)動：等速運(yùn)動規(guī)律組合運(yùn)動：等速運(yùn)動的行程兩端與正弦加速度運(yùn)動規(guī)律組合起來。組合運(yùn)動規(guī)律示例2：組合運(yùn)動規(guī)律第二十四張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月小結(jié)：運(yùn)動規(guī)

9、律 運(yùn)動特性 適用場合等速等加速等減速五次多項(xiàng)式余弦加速度正弦加速度剛性沖擊柔性沖擊無沖擊柔性沖擊無沖擊低速輕載中速輕載高速中載中低速中載中高速輕載第二十五張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、凸輪輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理9-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)法原理：假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公共角速度-，則凸輪相對靜止不動，而從動件一方面隨導(dǎo)軌以-繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期運(yùn)動規(guī)律的往復(fù)移動，從動件尖底復(fù)合運(yùn)動的軌跡即為凸輪輪廓曲線。s2s1第二十六張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月r0 r0 A1A2A3A4S2r0 A2A3A1A4S3S4r0 A2A3A1A4r0 A1A2

10、A3A4r0 A1A2A3A4- r0 A1A2A3A4- - A1A2A3A4第二十七張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月eA 已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和從動件的運(yùn)動規(guī)律及偏心距e，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。選比例尺l，作位移曲線、基圓r0和偏距圓e。等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動件的位置。O6123457814131211109s13578 60120909091113151357 891113121410確定反轉(zhuǎn)后從動件尖底在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。將各尖底點(diǎn)連接成一條光滑曲線。設(shè)計(jì)步驟1234567891011121314156012090901、偏置

11、尖底直動從動件盤形凸輪二、圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線第二十八張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月r0Os13578 601209090601201290A9091113151357 8911131214102、對心尖底直動從動件盤形凸輪已知凸輪的基圓半徑r0，凸輪角速度和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 選比例尺l，作位移曲線和基圓r0。 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動件的位置。345 67 818765432101191213141413121110915 確定反轉(zhuǎn)后從動件尖底在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。設(shè)計(jì)步驟: 將各尖底點(diǎn)連接成一條光滑曲線。第二十九張，

12、PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月r0OA已知凸輪的基圓半徑r0，滾子半徑rr、凸輪角速度和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 選比例尺l，作位移曲線和基圓r0。 等分位移曲線及反向等分各運(yùn) 動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動件的位置。理論廓線實(shí)際廓線s13578 60120909091113151357 89111312141060120129090345 67 818765432101191213141413121110915 確定反轉(zhuǎn)后從動件滾子中心在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。 將各點(diǎn)連接成一條光滑曲線。 作滾子圓族及滾子圓族的內(nèi)包絡(luò)線。設(shè)計(jì)步驟:3、對心滾子直動從動件盤形凸輪第三十

13、張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）在理論輪廓上畫出一系列滾子，畫出滾子的內(nèi)包絡(luò)線 實(shí)際廓線 。說明：滾子從動件的設(shè)計(jì)（1）將滾子中心視為假想的尖底；（2）按照上述方法作出的輪廓曲線理論廓線 ；實(shí)際廓線 理論廓線r0OA注意：1. 凸輪的基圓半徑為理論廓線的最小向徑；2. 實(shí)際廓線與理論廓線為等距曲線。第三十一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 rra rr 0結(jié)論：對于外凸輪廓，要保證凸輪正常工作，應(yīng)使min rr。設(shè)計(jì)時(shí)建議 rr 0.8 min 輪廓失真a rr rra rr 0輪廓正常輪廓變尖內(nèi)凹輪廓a rr rra rr輪廓正常外凸輪廓a理論輪廓曲線 實(shí)際輪廓曲線

14、 rrrrrr從動件滾子半徑的確定第三十二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月r0OA已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 選比例尺l，作位移曲線和基圓r0。設(shè)計(jì)步驟： 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動件的位置。s13578 60120909091113151357 89111312141060120129090345 67 818765432101191213141413121110915 確定反轉(zhuǎn)后平底與導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)A在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。 作平底直線族及平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。4、對心平底直動從動件盤形凸輪 將平底與

15、導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)視為假想的尖底；第三十三張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月取長度比例尺l繪圖14234758161011131295、偏置平底直動從動件盤形凸輪s13578 60120909091113151357 891113121410第三十四張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月r0O 12345678 601209090已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，擺桿長度l以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離L，擺桿角位移曲線，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。1234567120B11B1B2B3B4B5B6B7B86090 dB22B33B44B55B66B77A1A2A3A4A5A6A7A8A

16、 B0l 選比例尺，作位移曲線，作基圓r0和轉(zhuǎn)軸圓OA。等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸A的位置。確定反轉(zhuǎn)后從動件尖底在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。 將各尖底點(diǎn)連接成一條光滑曲線。設(shè)計(jì)步驟6、尖底擺動從動件盤形凸輪第三十五張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月將圓柱凸輪的外表面展在平面上,則得到一個(gè)移動凸輪；根據(jù)反轉(zhuǎn)法作出推桿滾子中心在復(fù)合運(yùn)動中軌跡，即為凸輪的理論廓線；據(jù)此再作實(shí)際廓線；7. 直動推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)第三十六張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1）確定基圓和推桿的起始位置；2）作出推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動中依次占據(jù)的各位置線；3）根據(jù)推桿運(yùn)動規(guī)律，確定推桿在

17、反轉(zhuǎn)所占據(jù)的各位置線中的尖頂位置，即復(fù)合運(yùn)動后的位置；4）在所占據(jù)的各尖頂位置作出推桿高副元素所形成的曲線族；5）作推桿高副元素所形成的曲線族的包絡(luò)線，即是所求的凸輪輪廓曲線。用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線小結(jié)：第三十七張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月凸輪理論廓線方程式：滾子中心在初始點(diǎn)B0處： 坐標(biāo)為：(e，s0)此式即為凸輪理論廓線方程式。三、用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線1. 偏置直動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)滾子中心到達(dá)B點(diǎn)時(shí)：凸輪轉(zhuǎn)過d，推桿產(chǎn)生位移s理論廓線上B點(diǎn)坐標(biāo)為第三十八張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月凸輪工作廓線方程式：已知理論廓線任一點(diǎn)B(x,y)工作廓線上相應(yīng)點(diǎn)沿理

18、論廓線取該點(diǎn)法向距離rr凸輪工作廓線方程式式中：“” 號用于內(nèi)等距曲線，“+”號為外等距曲線。注意：凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)，推桿右偏置時(shí)e值為正，反之為負(fù)；凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)則相反。分析：實(shí)際廓線與理論廓線在法線方向的距離處處相等，且等于滾子半徑rr。第三十九張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月分析：取坐標(biāo)系的y軸與推桿軸線重合；推桿反轉(zhuǎn)與凸輪在B點(diǎn)相切：凸輪轉(zhuǎn)過d，推桿產(chǎn)生位移s2. 對心平底推桿(平底與推桿軸線垂直)盤形凸輪機(jī)構(gòu)P點(diǎn)為凸輪與推桿相對瞬心推桿的速度為B點(diǎn)坐標(biāo)為凸輪工作廓線方程式第四十張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月設(shè)計(jì)分析：取擺動推桿軸心A0與凸輪軸心O之連線為y軸；推桿反轉(zhuǎn)處于AB位置：凸輪轉(zhuǎn)過d角，推桿角位移為f。3. 擺動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)則點(diǎn)之坐標(biāo)為為理論廓線方程式凸輪工作廓線方程式第四十一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力與凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角9-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定1、壓力角： 指推桿沿凸輪廓線接觸點(diǎn)的法線方向與推桿速度方向之間所夾的銳角。根據(jù)力的平衡條件可得消去R1、R2壓力角a力P無窮大機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖臨界壓力角ac第四十二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月凸輪機(jī)構(gòu)要正常運(yùn)轉(zhuǎn)