《凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)》教學(xué)課件

1、第六章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)61 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類62 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律63 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)64 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定65* 力封閉凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析第1頁(yè)，共64頁(yè)。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律、特點(diǎn)、適用范圍，尤其是位移線圖的繪制；凸輪理論輪廓曲線與實(shí)際輪廓曲線的關(guān)系；凸輪壓力角與基圓半徑r0的關(guān)系；圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線及主要尺寸的確定。本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：第2頁(yè)，共64頁(yè)。 凸輪機(jī)構(gòu)主要是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架所組成的一種高副機(jī)構(gòu)。 61 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和組成凸輪從動(dòng)件機(jī)架AB凸輪機(jī)構(gòu).exe 在凸輪機(jī)構(gòu)中，一般是以凸輪為原動(dòng)件(且作等速轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)) ，通過(guò)凸輪的輪廓與從

2、動(dòng)件始終直接接觸，從而推動(dòng)從動(dòng)件作來(lái)回的移動(dòng)或往復(fù)的擺動(dòng)。齒凸連組合壓力機(jī).exe內(nèi)燃機(jī)氣門(mén)機(jī)構(gòu).exe 凸輪機(jī)構(gòu)是一種常用的機(jī)構(gòu)，被廣泛地用于自動(dòng)、半自動(dòng)機(jī)械中。等速運(yùn)動(dòng)凸輪繞線機(jī).exe第3頁(yè)，共64頁(yè)。1)盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪是繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)且向徑變化的盤(pán)形零件。 最基本形式，應(yīng)用最廣 二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類(五種) 1.按凸輪形狀可分內(nèi)燃機(jī)氣門(mén)機(jī)構(gòu) 由于凸輪與從動(dòng)件在同一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，故它是一種平面凸輪機(jī)構(gòu)。第4頁(yè)，共64頁(yè)。2)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪可以看作是回轉(zhuǎn)半徑無(wú)限大的盤(pán)形凸輪，凸輪作往復(fù)移動(dòng)?？磕＼囅鳈C(jī)構(gòu) 由于凸輪與從動(dòng)件在同一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，故它是一種平面凸輪機(jī)構(gòu)。第5頁(yè)，共64頁(yè)。3)圓

3、柱凸輪機(jī)構(gòu) 將移動(dòng)凸輪卷成圓柱體所形成的凸輪，由于凸輪與從動(dòng)件在不同的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),故它是一種空間凸輪機(jī)構(gòu)。 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)擺動(dòng)圓柱凸輪.exe第6頁(yè)，共64頁(yè)。1）尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)2.按從動(dòng)件末端形狀可分2）滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)3）平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) 由于不計(jì)摩擦?xí)r，該機(jī)構(gòu)壓力角恒為零，故傳力性能最好；另外由于凸輪輪廓與平底的接觸面間容易于形成楔形油膜，故潤(rùn)滑情況較好，常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中。 因尖頂易于磨損，故只適宜于傳力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)中。 由于從動(dòng)件與凸輪輪廓之間為滾動(dòng)摩擦，故耐磨損，可承受較大的載荷，應(yīng)用最廣。第7頁(yè)，共64頁(yè)。1）直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)3.按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式可分2）擺動(dòng)從動(dòng)件

4、凸輪機(jī)構(gòu)第8頁(yè)，共64頁(yè)。2) 偏置(或偏心) 凸輪機(jī)構(gòu)(其中e為偏心距)4.按導(dǎo)路中心線的位置可分1)對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu)：若導(dǎo)路中心線通過(guò)凸輪回轉(zhuǎn)中心O點(diǎn)第9頁(yè)，共64頁(yè)。 1）力封閉凸輪機(jī)構(gòu) 5.按封閉方式可分 利用重力、彈簧力或其他外力使從動(dòng)件與凸輪輪廓始終保持接觸的凸輪機(jī)構(gòu)?？磕＼囅鳈C(jī)構(gòu)第10頁(yè)，共64頁(yè)。 2）幾何封閉凸輪機(jī)構(gòu) 利用凸輪或從動(dòng)件本身的特殊幾何形狀使從動(dòng)件與凸輪輪廓始終保持接觸的凸輪機(jī)構(gòu)。 第11頁(yè)，共64頁(yè)。對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu),如圖（a） 偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu),如圖（b） 偏置滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu),如圖（c） 滾子擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu),如圖（d

5、） 第12頁(yè)，共64頁(yè)。三、凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 凸輪機(jī)構(gòu)被廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)機(jī)械、半自動(dòng)機(jī)械中，且傳遞動(dòng)力不大的場(chǎng)合。2）從動(dòng)件可以實(shí)現(xiàn)任意設(shè)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；3）凸輪輪廓形狀復(fù)雜,制造困難；4）由于點(diǎn)、線接觸，壓強(qiáng)大，易磨損。第13頁(yè)，共64頁(yè)。62 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語(yǔ)基圓:以O(shè)點(diǎn)為園心，以凸輪理論輪廓曲線上的最小向徑為半徑所作的圓,基圓半徑用r0表示。 推程角:0 推程:AB段遠(yuǎn)休止角:01 回程角:0 回程: CD段近休止角:02 下面以對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。行程:h 第14頁(yè)，共64頁(yè)。 2）在凸輪機(jī)構(gòu)中，其從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律與凸輪輪廓曲

6、線形狀密切相關(guān)。也就是說(shuō)從動(dòng)件需要有什么樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，就要設(shè)計(jì)出與之相適應(yīng)的凸輪輪廓曲線，所以在設(shè)計(jì)凸輪輪廓時(shí)，首先要確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。結(jié)論： 1）由位移線圖可知,凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一周時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是：升停降停，此運(yùn)動(dòng)過(guò)程稱為一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。須注意的是：一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中不一定都有以上四個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，但至少都有升程和回程兩個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 因此凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是：首先根據(jù)工作要求和條件選定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后繪制凸輪的輪廓曲線。第15頁(yè)，共64頁(yè)。位移方程速度方程加速度方程類速度類加速度 二、從動(dòng)件的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律 所謂從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是指從動(dòng)件在推程或回程時(shí)，其位移、速度和加速度隨時(shí)間t（或凸

7、輪轉(zhuǎn)角 ）變化的規(guī)律。其方程分別為: 將上述方程分別用圖形來(lái)表示,此圖形分別稱為從動(dòng)件的位移、速度和加速度線圖。第16頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授ah/20h/21s235462h/04h2/203v位移線圖速度線圖加速度線圖 目前，工程上可采用的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律越來(lái)越多，也越來(lái)越復(fù)雜，這里只介紹幾種最簡(jiǎn)單和常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。第17頁(yè)，共64頁(yè)。邊界條件： 凸輪轉(zhuǎn)過(guò)推程運(yùn)動(dòng)角0從動(dòng)件上升h1.多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移方程表達(dá)式：s=C0+ C1+ C22+Cnn (1)求一階導(dǎo)數(shù)得速度方程： v = ds/dt求二階導(dǎo)數(shù)得加速度方程： a =dv/dt =2 C22+ 6C32+n(n-1)Cn2n

8、-2其中：凸輪轉(zhuǎn)角，凸輪角速度(一般為常數(shù)，且=d/dt), Ci待定系數(shù)，由邊界條件確定。= C1+ 2C2+nCnn-1凸輪轉(zhuǎn)過(guò)回程運(yùn)動(dòng)角0從動(dòng)件下降h第18頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授在推程起始點(diǎn)：=0， s=0代入得：C00， C1h/0推程運(yùn)動(dòng)方程： s h/0 v h /0在推程終止點(diǎn)：=0 ，s=h 在推程始、末二點(diǎn)發(fā)生剛性沖擊s = C0+ C1a 01）一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律（又稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律）適用：低速輕載 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指凸輪以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在推程和回程的運(yùn)動(dòng)速度為常數(shù)。下面僅討論推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般形式中，當(dāng)n=1時(shí)，則有下式:第19頁(yè)，共64頁(yè)。作

9、者：潘存云教授s0h位移線圖的繪制已知：推程運(yùn)動(dòng)角0，行程h，試?yán)L制推程位移線圖第20頁(yè)，共64頁(yè)。2）二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律（又稱為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律）推程加速上升段邊界條件：起始點(diǎn)：=0， s=0， v0中間點(diǎn)：=0 /2，s=h/2 求得：C00， C10，C22h/20s=C0+ C1+ C22v= ds/dt =C1+ 2C2a=dv/dt 2C22 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件在一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程（推程或回程）中，前半個(gè)行程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半個(gè)行程作等減速運(yùn)動(dòng)，且加速度的絕對(duì)值相等。下面僅討論推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 在多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般形式中，當(dāng)n=2時(shí)，則有下式:第21頁(yè)，共64頁(yè)。推程減速

10、上升段邊界條件：終止點(diǎn)：=0 ，s=h，v0中間點(diǎn)：=0/2，s=h/2 求得：C0h， C14h/0 C2-2h/20推程減速段運(yùn)動(dòng)方程為：s h-2h(0 )2/20v -4h(0-)/20a -4h2 /20柔性沖擊適用：中速輕載a 4h2 /20v 4h /20s 2h2 /20推程加速段運(yùn)動(dòng)方程為：第22頁(yè)，共64頁(yè)。位移線圖的繪制已知：推程運(yùn)動(dòng)角0，行程h，試?yán)L制推程位移線圖第23頁(yè)，共64頁(yè)。3）五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 s=10h(/0)315h (/0)4+6h (/0)5svah0無(wú)沖擊，適用于:高速中載 v =ds/dt = C1+ 2C2+ 3C32+ 4C43+ 5C54a

11、 =dv/dt = 2C22+ 6C32+12C422+20C523一般表達(dá)式：邊界條件：起始點(diǎn)：=0，s=0， v0， a0終止點(diǎn)：=0，s=h, v0，a0求得：C0C1C20, C310h/03 , C415h/04 , C56h/05s =C0+ C1+ C22+ C33+ C44+C55位移方程：第24頁(yè)，共64頁(yè)。2.三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律1）余弦加速度(簡(jiǎn)諧)運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程： sh1-cos(/0)/2 v hsin(/0)/20a 2h2 cos(/0)/220在起始和終止處理論上a為有限值，產(chǎn)生柔性沖擊。適用：中速中載式中A、B為常數(shù) 是指從動(dòng)件在推程或回程中的加速度按1/2個(gè)周期的

12、余弦曲線變化，其加速度一般方程為： 對(duì)上式積分并考慮邊界條件，可得余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)方程為第25頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云h0 s123456123456位移線圖的繪制已知：推程運(yùn)動(dòng)角0，行程h，試?yán)L制推程位移線圖第26頁(yè)，共64頁(yè)。2）正弦加速度（擺線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程：sh/0-sin(2/0)/2 vh1-cos(2/0)/0a2h2 sin(2/0)/20無(wú)沖擊適用：高速輕載 式中A、B為常數(shù) 是指從動(dòng)件在推程或回程中的加速度按整周的正弦曲線變化，其加速度一般方程為： 對(duì)上式積分并考慮邊界條件，可得正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)方程為:第27頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授

13、sh0123456r=h/2C123456位移線圖的繪制已知：推程運(yùn)動(dòng)角0，行程h，試?yán)L制推程位移線圖第28頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云vs a hooo03.改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)規(guī)律 將幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行優(yōu)化組合，以改善從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性。+-正弦改進(jìn)等v s a hooo0適用：高速重載第29頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授三、運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇原則1.使凸輪輪廓便于加工 若在實(shí)際工作中對(duì)從動(dòng)件的推程和回程無(wú)特殊要求, 則可以考慮凸輪輪廓便于加工, 而采用圓弧、直線等易加工曲線。如夾緊凸輪。工件工件0第30頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授2.滿足機(jī)器的工作要求 若在實(shí)際工作中對(duì)從動(dòng)件的推程和回程有

14、特殊要求,則應(yīng)嚴(yán)格按工作要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)凸輪廓線。如刀架進(jìn)給凸輪。3.使凸輪機(jī)構(gòu)具有良好的動(dòng)力性能 對(duì)于高速重載凸輪，除了應(yīng)避免出現(xiàn)剛性或柔性沖擊外，還應(yīng)當(dāng)選用較小的Vmax和 amax。h 0第31頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授討論： amax等加速等減速 2.0 4.0 柔性 中速輕載五次多項(xiàng)式 1.88 5.77 無(wú) 高速中載余弦加速度 1.57 4.93 柔性 中速中載正弦加速度 2.0 6.28 無(wú) 高速輕載改進(jìn)正弦加速度 1.76 5.53 無(wú) 高速重載 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較運(yùn)動(dòng)規(guī)律 Vmax amax 沖擊 推薦應(yīng)用范圍 (h/0) (h/20)等 速 1.0 剛性 低

15、速輕載動(dòng)量mv,若機(jī)構(gòu)突然被卡住，則沖擊力將很大（F=mv/t）。對(duì)重載凸輪，則適合選用Vmax較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。慣性力F=-ma對(duì)強(qiáng)度和耐磨性要求。對(duì)高速凸輪，希望amax 愈小愈好。Vmax第32頁(yè)，共64頁(yè)。例 1:從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下表所示，已知從動(dòng)件的行程 h=40 毫米，試?yán)L出該從動(dòng)件的位移線圖。凸輪轉(zhuǎn)角0 100100 180 180 300 300 360 從動(dòng)件位移余弦加速度上升 40 毫米停止等加速等減速下降40 毫米停止解:（略）第33頁(yè)，共64頁(yè)。例2:在下圖中，試畫(huà)出該凸輪的基圓，標(biāo)出升程h及凸輪的各個(gè)轉(zhuǎn)角。解:（略）第34頁(yè)，共64頁(yè)。作業(yè)布置P165 6-7第35頁(yè)，

16、共64頁(yè)。第二講63 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)64 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定第36頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云一、凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)原理反轉(zhuǎn)法的原理： 給整個(gè)機(jī)構(gòu)（包括機(jī)架）加上一個(gè)與凸輪角速度大小相等方向相反的公共角速度-，于是凸輪就靜止不動(dòng)，而從動(dòng)件一方面以角速度- 繞凸輪回轉(zhuǎn)中心O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面從動(dòng)件尖頂又以一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)導(dǎo)路往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于從動(dòng)件尖頂始終與凸輪輪廓接觸，所以反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的輪廓曲線。根據(jù)這一原理可以用作圖法和解析法分別設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線。O -31233112263 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第37頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云60r

17、0120-1若已知凸輪的基圓半徑r0、角速度（逆時(shí)針)和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，試設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選相同比例尺l作位移線圖和基圓r0。在位移線圖和基圓上反向等分各運(yùn)動(dòng)角,且等份相同。一般是：6、8、10等份。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置1 、2 。將各尖頂點(diǎn)1 、2 連接成一條光滑曲線。1.對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪135782345 67 8910111213149090A1876543214131211109二、直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制（作圖法） 601209090135789111315s 91113121410O第38頁(yè)，共64頁(yè)。2.對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸

18、輪 原理：首先取滾子中心A為參考點(diǎn)，把該點(diǎn)當(dāng)作尖頂從動(dòng)件的尖頂，按照上述方法可繪出一條理論輪廓曲線 。再以理論輪廓曲線上各點(diǎn)為中心畫(huà)一系列滾子圓，最后作這些滾子圓的內(nèi)包絡(luò)線 （對(duì)于凹槽凸輪還應(yīng)作外包絡(luò)線 ）。此包絡(luò)線便是凸輪實(shí)際輪廓曲線。作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云r0A120-12345 67 891011146090901876543214131211109理論輪廓實(shí)際輪廓第39頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云s 911131513578r0A120-1設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺l作出位移線圖和基圓r0。在位移線圖和基圓上反向等分各運(yùn)動(dòng)角,且等份相同。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)

19、的位置。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線,便是凸輪理論輪廓。135789111312142345 67 8910111213146090901876543214131211109理論輪廓實(shí)際輪廓作各位置滾子圓的內(nèi)(外)包絡(luò)線,便是凸輪實(shí)際輪廓。例：已知凸輪的基圓半徑r0，滾子半徑rT,角速度（逆時(shí)針)和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 601209090第40頁(yè)，共64頁(yè)。3.對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云r08765432191011121314-A123456781514131211109 原理：首先取從動(dòng)件平底線與導(dǎo)路中心線的交點(diǎn) A 為參考點(diǎn)，將它看作為尖頂從

20、動(dòng)件的尖頂，運(yùn)用尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓的設(shè)計(jì)方法求出參考點(diǎn)A反轉(zhuǎn)后的一系列位置 1 ， 2 ， 3 ；其次，過(guò)這些點(diǎn)畫(huà)出一系列平底線，得一直線族；最后作此直線族的內(nèi)包絡(luò)線，便可得到凸輪的實(shí)際輪廓曲線。第41頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云s 911131513578r0例：已知凸輪的基圓半徑r0，角速度（逆時(shí)針)和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟：選相同比例尺l作出位移線圖和基圓r0。在位移線圖和基圓上反向等分各運(yùn)動(dòng)角,且等份相同。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。8765432191011121314-A13578911131214123

21、456781514131211109 601209090第42頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云911131513578OeA已知凸輪的基圓半徑r0，角速度(逆時(shí)針)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。4.偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪13578911131214-612345781514131211109設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺l作出位移線圖和基圓r0; 在位移線圖和基圓上反向等分各運(yùn)動(dòng)角,且等份相同。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。1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k

22、6k7k8 601209090s2 第43頁(yè)，共64頁(yè)。5.擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)(自學(xué)）6.直動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)（自學(xué)）第44頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授yxB0三、用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線1. 偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)由圖可知： s0(r02-e2)1/2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)：原理：反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)結(jié)果：輪廓的參數(shù)方程: x=x() y= y()x=(s0+s)sin+ ecosy=(s0+s)cos- esinetg= -dx/dy=(dx/d)/(- dy/d)=sin/cos(1)er0- rTr0s0snns0yx已知：r0、r

23、T、e、S=S()第45頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授(x, y)rrnndx/d(ds/d- e)sin+(s0+s)cos式中: “”對(duì)應(yīng)于內(nèi)等距線， “”對(duì)應(yīng)于外等距線。實(shí)際輪廓為B點(diǎn)的坐標(biāo)： x= y=x - rrcosy - rrsinyxB0eer0- rrr0s0snns0yx ( dx/d) ( dx/d)2+( dy/d)2 得：sin= ( dy/d) ( dx/d)2+( dy/d)2cos=(x,y)(x,y)dy/d(ds/d- e)cos-(s0+s)sin對(duì)(1)式求導(dǎo)，得：第46頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授s0r0B0Oxy (x, y)2.對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件

24、盤(pán)形凸輪 OP= v/y=x=建立坐標(biāo)系如圖：P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：=(ds/dt)/(d/dt)=ds/dv=vp=OP-ds/ds0sPB反轉(zhuǎn)后，推桿移動(dòng)距離為S，第47頁(yè)，共64頁(yè)。0 xr0OylA0B03. 擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)（自學(xué)）4. 直動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)（自學(xué)）第48頁(yè)，共64頁(yè)。64 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 在上述設(shè)計(jì)凸輪廓線時(shí),凸輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)r0、e、rr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。2.凸輪機(jī)構(gòu)的

25、壓力角3.凸輪基圓半徑的確定1.滾子半徑的確定4.平底尺寸l 的確定第49頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)一凸輪實(shí)際輪廓的最小曲率半徑為a ，理論輪廓的最小曲率半徑為 ， 滾子半徑為rT，如圖所示rT arT rT 運(yùn)動(dòng)失真一、 滾子半徑的確定rT arT0輪廓變尖rTrT rT arT 運(yùn)動(dòng)不失真rTa理論實(shí)際第50頁(yè)，共64頁(yè)?？捎们髽O值的方法求得min ,常采用上機(jī)編程求得min工程上,一般要求a = rT 15mm理論曲線之曲率半徑： ( x2+y2)3/2 / ( xy-yx )式中：x=dx/d,y=dy/d, x=d2x/d2, y=d2y/d2 若不

26、滿足此條件時(shí)：增大r0減小rT1.解析法求min2.圖解法求min（略）通常取或上式中，min凸輪理論輪廓的最小曲率半徑第51頁(yè)，共64頁(yè)。有效分力:F= Fcos有害分力:F”= Fsin F傳力性能越好 反之，壓力角越大，有害分力F越大；當(dāng)壓力角增加到某一數(shù)值時(shí)，有害分力所F引起的摩擦力將大于有效分力F，這時(shí)無(wú)論凸輪給從動(dòng)件的作用力F有多大，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，而此時(shí)的壓力角稱為臨界壓力角c 。c=arctg1/(1+2b/l)tg2 - 1 由有關(guān)資料得:二、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角壓力角：不計(jì)摩擦?xí)r,作用在從動(dòng)件上力F與其作用點(diǎn)速度方向之間所夾的銳角，用表示。第52頁(yè)，共6

27、4頁(yè)。作者：潘存云教授在工程上，為了避免自鎖，獲得良好的傳力性能，要求：若直動(dòng)從動(dòng)件推程：3040若擺動(dòng)從動(dòng)件推程：3545回程： 7080提問(wèn)：平底推桿max？nnvOr0max cmax 常采用第二形式第53頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授BOs0sD 由第二章可知，凸輪和從動(dòng)件的相對(duì)速度瞬心為P點(diǎn)：當(dāng)導(dǎo)路位于中心右側(cè)時(shí),由BCP得:三、凸輪基圓半徑的確定ds/dOP= v/= ds/dt / d/dt=ds/d=(ds/d-e)/(s0+s) tg=(OP-e)/BC nnPvvr0e tg = s + r20 - e2ds/d- e 其中： s0= r20 - e2r0 設(shè)一凸輪機(jī)構(gòu)如圖

28、所示，其基圓半徑與壓力角密切相關(guān),下面推導(dǎo)二者關(guān)系。e C第54頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授OB設(shè)計(jì)：潘存云 ds/d tg = s + r20 - e2ds/d + enn同理，當(dāng)導(dǎo)路位于中心左側(cè)時(shí)，有： CP = ds/d + eePCr0s0sD=(ds/d+e)/(s0+s) tg=(OP+e)/BC 其中： s0= r20 - e2e OP= v/= ds/dt / d/dt=ds/d此時(shí)，當(dāng)偏心距e增大時(shí)，壓力角反而增大。對(duì)于直動(dòng)從動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)存在一個(gè)正確偏置的問(wèn)題！第55頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授作者：潘存云教授2)當(dāng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)路應(yīng)位于凸輪回轉(zhuǎn)中心O點(diǎn)的左側(cè),可減小

29、推程壓力角,為正確偏置,反之相反。1)當(dāng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)路應(yīng)位于凸輪回轉(zhuǎn)中心O點(diǎn)的右側(cè),可減小推程壓力角,為正確偏置,反之相反。oB設(shè)計(jì)：潘存云nnPeB0nnPe正確偏置錯(cuò)誤偏置正確偏置的討論：注意：采用上述偏置方法可減小凸輪機(jī)構(gòu)推程壓力角，但同時(shí)也會(huì)增大回程壓力角，為了保證良好的傳力性能,偏心距 e 不能太大。第56頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授作者：潘存云教授綜合考慮上述兩種偏置情況,壓力角通式為：“+” 用于導(dǎo)路和瞬心位于凸輪回轉(zhuǎn)中心的異側(cè)； “-” 用于導(dǎo)路和瞬心位于凸輪回轉(zhuǎn)中心的同側(cè)；若為對(duì)心從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu),由于e=0，有：tg=ds/d/ (r0+s）設(shè)計(jì)時(shí)要求：max由式（1）得：利用上式求r0min不方便，工程上常根據(jù)諾模圖來(lái)確定r0min 。第57頁(yè)，共64頁(yè)。作者：潘存云教授諾模圖: 應(yīng)用實(shí)例：一對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，已知045，h=13 mm, 從動(dòng)件以正弦加速度運(yùn)動(dòng)，要求:max 30，試確定凸輪的基圓半徑r0 。作圖得：h/r00.26r0 50 mmh/r0