凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)械原理

1、關(guān)于凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)械原理第一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月1、凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓的構(gòu)件。含有凸輪的機(jī)構(gòu)稱為凸輪機(jī)構(gòu)。它由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成。一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用3-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類第二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)2、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用第三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月多缸內(nèi)燃機(jī)-配氣機(jī)構(gòu)第四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)第五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月沖壓機(jī)第六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):只需確定適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，即可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)可靠

2、。 缺點(diǎn)：從動(dòng)件與凸輪接觸應(yīng)力大,易磨損用途：載荷較小的運(yùn)動(dòng)控制第七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一）按凸輪的形狀分二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類1、盤形凸輪 2、移動(dòng)凸輪 3、圓柱凸輪4、圓錐凸輪第八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月 1、尖頂從動(dòng)件 2、滾子從動(dòng)件 3、平底從動(dòng)件二）按從動(dòng)件上高副元素的幾何形狀分第九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月三）、按凸輪與從動(dòng)件的鎖合方式分1、力鎖合的凸輪機(jī)構(gòu)2、形鎖合的凸輪機(jī)構(gòu)1）溝槽凸輪機(jī)構(gòu)2）等寬凸輪機(jī)構(gòu)3）等徑凸輪機(jī)構(gòu)4）主回凸輪機(jī)構(gòu)第十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) （對心、偏置）移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)四

3、）、根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分第十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月推程運(yùn)動(dòng)角遠(yuǎn)休止角近休止角回程運(yùn)動(dòng)角S(A)BCD(,S)S ShSAB OeCDBOrbS0h三、凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理基圓第十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月DABCDO回程角回程角現(xiàn)象: 只要偏心距e不為0, 即使AB與CD形狀相同, 回程速度比推程速度快。問1：如果從動(dòng)件偏向O點(diǎn)左側(cè), 回程速度和推程速度哪個(gè)快？問2：是否合理？第十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)基圓BCDO1rbamaxlAO2B10擺桿初始位置角0角位移，擺幅max，桿長l，中心距a第十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)

4、作于2022年6月Sh()(max)3）凸輪機(jī)構(gòu)曲線輪廓的設(shè)計(jì)4）繪制凸輪機(jī)構(gòu)工作圖1）從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)2）凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)移動(dòng)從動(dòng)件：基圓半徑rb，偏心距e;擺動(dòng)從動(dòng)件：基圓半徑rb，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心到從動(dòng)件擺動(dòng)中心的距離a及擺桿的長度l;滾子從動(dòng)件：除上述外，還有滾子半徑rr。平底從動(dòng)件：除上述外，平底長度L。O1O2alO1erbrb四、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)任務(wù)第十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月3-2從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 一、基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡介三、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì) 第十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月升-停-回-停型(RDRD)升-回-停型(RRD)升

5、-停-回型(RDR)升-回型(RR)S()S()S()S()運(yùn)動(dòng)循環(huán)的類型第十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)方程式類速度類加速度類躍動(dòng)度位移速度加速度躍動(dòng)度第十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律a=2(2c2 + 6c3 +12c42 + +n(n-1)cnn-2)（一） 多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律s=c0 + c1 + c22 + c33 + + cnnv=( c1 + 2c2 + 3c32 + +ncnn-1)式中，為凸輪的轉(zhuǎn)角（rad）； c0，c1，c2， ，為n+1個(gè)待定系數(shù)。j=3(6c3 + 24c4 + +n(n-1)(n-2)cnn

6、-3)第十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月s = c0+c1v= c1 a=01、n=1的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律0aa=00sh0vv剛性沖擊=0，s=0; =，s=h第二十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月0j0vvmax0shamax0a-amax等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律柔性沖擊柔性沖擊增加多項(xiàng)式的冪次，可獲得性能良好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2、 n=2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第二十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月svaj0000柔性沖擊（二）余弦加速度規(guī)律第二十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月v0aj00s0h（三）正弦加速度規(guī)律第二十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、組合

7、運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡介運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合應(yīng)遵循的原則：1、對于中、低速運(yùn)動(dòng)的 凸輪機(jī)構(gòu)，要求從動(dòng)件的 位移曲線在銜接處相切，以保證速度曲線的連續(xù)。2、對于中、高速運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)，則還要求從動(dòng)件的 速度曲線在銜接處相切，以保證加速度曲線的連續(xù)。第二十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月aOABCDEFO梯形加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律a 改進(jìn)型等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律00aa=0v0sh第二十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)：1、從動(dòng)件的最大速度vmax要盡量??；2、從動(dòng)件的最大加速度amax要盡量??；3、從動(dòng)件的最大躍動(dòng)度jmax要盡量小。第二十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月運(yùn)動(dòng)規(guī)律V

8、max(h w/F) amax (h w2/F2) 沖擊特性適用范圍等速1.0剛性低速輕載等加速等減速2.04.00柔性中速輕載余弦加速度1.574.93柔性中速中載正弦加速度2.006.28無高速輕載從動(dòng)件常用基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性第二十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月33 盤形凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 一、移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸 二、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸 第二十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸的設(shè)計(jì)移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸ttOPnnAeSS0v2Crrb1123P13P23壓力角ttOPnAeC1n(P13)P

9、23瞬心第二十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月1、偏距e的大小和偏置方位的選擇原則應(yīng)有利于減小從動(dòng)件工作行程時(shí)的最大壓力角。為此應(yīng)使從動(dòng)件在工作行程中，點(diǎn)C和點(diǎn)P位于凸輪回轉(zhuǎn)中心O的同側(cè)，此時(shí)凸輪上C點(diǎn)的線速度指向與從動(dòng)件工作行程的線速度指向相同。偏距不宜取得太大，可近似取為：第三十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、凸輪基圓半徑的確定加大基圓半徑，可減小壓力角，有利于傳力;不足是：同時(shí)加大了機(jī)構(gòu)尺寸。因此，原則如下：1）若機(jī)構(gòu)受力不大，要求機(jī)構(gòu)緊湊時(shí)；取較小的基圓半徑，按許用壓力角求這時(shí)，若從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知，即s=s()已知，代入上式，可求得一系列rb,取最大者為基圓半徑

10、第三十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)實(shí)際輪廓的最小向徑rm確定基圓半徑rb，校核壓力角根據(jù)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度確定基圓半徑rsrhrm2）若機(jī)構(gòu)受力較大，對其尺寸又沒有嚴(yán)格的限制第三十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸整理得，1 與2同向凸輪的轉(zhuǎn)向1 與從動(dòng)件的轉(zhuǎn)向2相反nO1PKO2rb12Bn0+v2Lanv2O1PKO2rb21BttanL0+LO1PLO2PLO2PLO2PLO2PLLL-=2、在運(yùn)動(dòng)規(guī)律和 基本尺寸相同的情況下，1 與2異向，會(huì)減小擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。1、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、擺

11、桿長度、基圓半徑及中心距有關(guān)。第三十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪機(jī)構(gòu)二、解析法設(shè)計(jì)盤形凸輪機(jī)構(gòu)3-4 根據(jù)預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓曲線第三十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖解法（1）尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)（2）滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)（3）尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)第三十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月2S1123s1s2hOrb-11s111s12s2s23hh32凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理（反轉(zhuǎn)法）第三十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月2S1123s1s2hOrb-33211s2s1h112

12、es1s2偏置尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（反轉(zhuǎn)法）第三十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月2S1123s1s2h-1111s1Orbes22h3Fvs11已知：S=S（），rb，e，偏置尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（反轉(zhuǎn)法）第三十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月2S1123s1s2h-1111s1Orbes22h3已知：S=S（），rb，e， ，rr理論輪廓實(shí)際輪廓Fv偏置滾子從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（反轉(zhuǎn)法）第三十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月SS911223344556677883-B2B5B4B3C0B7B6B8C1C6C4C5C2C3C8C710已知：= ()

13、，rb，L(桿長)，a(中心距)，A0B00OSSA1A2A3A4A5A9A8A7A6B11C9B9Fv3擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)1第四十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)解析法（1）尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)（2）尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)（3）滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)（4）平底移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)第四十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月x2SSOB1eSS0rby-BC0CB0(1) 尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第四十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月xOB1eSS0rby-BC0CB0平面旋轉(zhuǎn)矩陣尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)第四十三張，PP

14、T共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月注意：1） 若從動(dòng)件導(dǎo)路相對于凸輪回轉(zhuǎn)中心的偏置方向與x方向同向，則e0, 反之e0，反之 0，反之 0y0B0B1BrbAx-OaL第四十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)OnnB0BrbyxrrCCCBCrrrrrm（a）理論輪廓曲線的設(shè)計(jì)（b）實(shí)際輪廓第四十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月(c)刀具中心軌跡方程砂輪滾子rrrcrc-rrc鉬絲滾子rrrcrr-rcc上式中用|rc- rr |代替rr即得刀具中心軌跡方程第四十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月(d)滾子半徑的確定當(dāng)rrmin時(shí)，實(shí)際

15、輪廓為一光滑曲線。當(dāng)rr=min時(shí)，實(shí)際輪廓將出現(xiàn)尖點(diǎn)，極易磨損，會(huì)引起運(yùn)動(dòng)失真。rrbminminrr 0rr=minminbmin = min - rr= 0rr第四十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)rrmin時(shí)，實(shí)際輪廓將出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，會(huì)引起運(yùn)動(dòng)失真。rrbminminbmin = min + rr 0內(nèi)凹的輪廓曲線不存在失真。minrrrrminbmin = min - rr 0bmin = min - rr 3 mm， rr min - 3 mm rr 0.8 min rr 0.4rb 或一般第四十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月1、輪廓曲線的設(shè)計(jì)(4) 平底移

16、動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)v223OPB1SS0rrb1B-yx第五十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月(1) 基本尺寸的確定L = Lmax+ Lmax+(410)mmLmax=(OP) max=(ds/d) maxL為平底總長， L max和L max為平底與凸輪接觸點(diǎn)到從動(dòng)件導(dǎo)路中心線的左、右兩側(cè) 的最遠(yuǎn)距離。5432112345rbrb（2） 凸輪輪廓的向徑不能變化太快。OALmaxP2.平底長度的確定第五十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)使用要求選擇凸輪機(jī)構(gòu)的類型設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定基本尺寸建立凸輪廓線方程計(jì)算機(jī)仿真評價(jià)決策第五十二張，PP

17、T共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月 建立直角坐標(biāo)系，以凸輪回轉(zhuǎn)中心為原點(diǎn)，y軸與從動(dòng)件導(dǎo)路平行，凸輪理論廓線方程為：例：一直動(dòng)偏置滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，已知rb=50mm，rr=3mm，e=12mm，凸輪以等角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過=1800，從動(dòng)件以等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升h=40mm，凸輪再轉(zhuǎn)過=1500，從動(dòng)件以余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降回原處，其余s=300，從動(dòng)件靜止不動(dòng)。試用解析法計(jì)算1= 600， 2= 2400時(shí)凸輪實(shí)際廓線上點(diǎn)的坐標(biāo)值。解：第五十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律：回程升程第五十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月理論廓線上點(diǎn)的坐標(biāo)：實(shí)

18、際廓線上點(diǎn)的坐標(biāo):第五十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月3-5 空間凸輪機(jī)構(gòu)rrRmLS102345679 089876543212SS102345679 082RmLB0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B0v1-v1v2v21v1第五十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)束結(jié)束第五十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月瞬心 作平面相對運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上在任一瞬時(shí)其絕對速度相等的重合點(diǎn)。12P1212P12低副的瞬心，任意平面相對運(yùn)動(dòng)都可以分解成2類運(yùn)動(dòng)：轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)。第五十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月三心定理 三個(gè)彼此作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，且必位于

19、同一條直線上。第五十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的瞬心瞬心的總數(shù)K: 4*(4-1)/2=6用直接觀察法確定瞬心P12、P23、P34、P14;用三心定理確定瞬心P13:對于構(gòu)件1、2、3，P13必在P12和P23的連線上對于構(gòu)件1、4、3，P13必在P14和P34的連線上上述兩條直線的交點(diǎn)就是瞬心P13;同理,可得瞬心P24;1234P12P23P34P14P24P13第六十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月相對于凸輪，從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)可分解為： 繞接觸點(diǎn)N的轉(zhuǎn)動(dòng)-(轉(zhuǎn)動(dòng)副) 沿N點(diǎn)的切線移動(dòng)v (移動(dòng)副)轉(zhuǎn)動(dòng)副的瞬心為點(diǎn)N；移動(dòng)副的瞬心為與速度v垂直的直線； 綜上：凸輪副的瞬心位于過N點(diǎn)的凸輪法線上。同理：可以得出齒輪副的瞬心線。分析：凸輪副的瞬心-vNrbO第六十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月P1