常用機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)

1、關(guān)于常用機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)第1頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四第三節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)和螺旋機(jī)構(gòu)第2頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例凸輪機(jī)構(gòu)的概述第3頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu) 內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的概述第4頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四自動(dòng)車床走刀機(jī)構(gòu) 自動(dòng)車床走刀機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的概述第5頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四沖床凸輪機(jī)構(gòu)繞線機(jī)凸輪機(jī)構(gòu)第6頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四自動(dòng)車床凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪輸送機(jī)第7頁，共51頁，

2、2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四靠模車削機(jī)構(gòu) 靠模車削機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的概述第8頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四 凸輪機(jī)構(gòu)依靠凸輪輪廓直接與從動(dòng)件接觸，迫使從動(dòng)件作有規(guī)律的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（直動(dòng)）或擺動(dòng)。 1凸輪2從動(dòng)件3機(jī)架 凸輪機(jī)構(gòu)示意凸輪機(jī)構(gòu)的概述第9頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四一、凸輪機(jī)構(gòu)的分類 二、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用特點(diǎn) 凸輪機(jī)構(gòu)的分類與特點(diǎn) 第10頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四一、凸輪機(jī)構(gòu)的分類 按形狀分按從動(dòng)件端部形狀和運(yùn)動(dòng)形式分盤形凸輪移動(dòng)凸輪圓柱凸輪尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的分類與特點(diǎn)

3、第11頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四尖頂移動(dòng)從動(dòng)桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)尖頂擺動(dòng)從動(dòng)桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)滾子移動(dòng)從動(dòng)桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)滾子擺動(dòng)從動(dòng)桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) 盤形凸輪平底移動(dòng)從動(dòng)桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)平底擺動(dòng)從動(dòng)桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的分類與特點(diǎn) 第12頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四移動(dòng)從動(dòng)桿移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)從動(dòng)桿移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu) 移動(dòng)凸輪凸輪機(jī)構(gòu)的分類與特點(diǎn) 第13頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 圓柱凸輪自動(dòng)車床走刀機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的分類與特點(diǎn) 第14頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四(二) 按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)副元素的

4、形狀分尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的分類與特點(diǎn) 平底從動(dòng)件第15頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四(三) 按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分?jǐn)[動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的分類與特點(diǎn) 第16頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四(四)按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸(封閉)的方式分力封閉型凸輪機(jī)構(gòu)彈簧力封閉重力封閉 凸輪機(jī)構(gòu)的分類與特點(diǎn) 第17頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四形封閉型凸輪機(jī)構(gòu)凹槽凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的分類與特點(diǎn) 第18頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四形封閉型凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu)共軛凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的分類與

5、特點(diǎn) 第19頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四二、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，工作可靠，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，可使從動(dòng)件獲得任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。凸輪機(jī)構(gòu)的分類與特點(diǎn) 缺點(diǎn)：凸輪與從動(dòng)件（桿或滾子）之間以點(diǎn)或線接觸，不便于潤滑，易磨損。 應(yīng)用：多用于傳力不大的場合，如自動(dòng)機(jī)械、儀表、控制機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中。 第20頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四 1)根據(jù)工作要求，合理地選擇凸輪機(jī)構(gòu)的型式。 2 )根據(jù)機(jī)構(gòu)工作要求、載荷情況及凸輪轉(zhuǎn)速等，確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 3)根據(jù)凸輪在機(jī)器中安裝位置的限制、從動(dòng)件行程、許用壓力角及凸輪種類等，初步確

6、定凸輪基圓半徑。4)根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，用圖解法或解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓線。 5 )校核壓力角及輪廓的最小曲率半徑。凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與步驟第21頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四一、凸輪機(jī)構(gòu)工作過程 二、從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪機(jī)構(gòu)工作過程及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律第22頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四一、凸輪機(jī)構(gòu)工作過程 凸輪機(jī)構(gòu)中最常用的運(yùn)動(dòng)形式為凸輪作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)移動(dòng) 凸輪回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件作“升停降?！钡倪\(yùn)動(dòng)循環(huán)。 凸輪機(jī)構(gòu)工作過程凸輪機(jī)構(gòu)工作過程及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律第23頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四rbhSS

7、SS DD0B0B sO,t360基圓基圓半徑rb推程推程角升距h遠(yuǎn)休 遠(yuǎn)休止角s回程回程角 近休近休止角sB位移曲線凸輪機(jī)構(gòu)基本名詞術(shù)語凸輪機(jī)構(gòu)工作過程及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律第24頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四二、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 位移線圖 凸輪機(jī)構(gòu)工作過程及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律第25頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四1等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件上升（或下降）的速度為一常數(shù)。 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)工作過程及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律s,tv,ta,th位移線圖加速度線圖速度線圖推程 速度曲線不連續(xù)，機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生剛性沖擊。等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于低速輕載場合。第26頁，共51頁，2

8、022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四2等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件在行程中先作等加速運(yùn)動(dòng)，后作等減速運(yùn)動(dòng)。 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)工作過程及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律h2h2,ta,ts4h2 2,tv2h 推程后半程前半程 加速度曲線不連續(xù)，機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生柔性沖擊。等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中速輕載場合。第27頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線畫法 凸輪機(jī)構(gòu)工作過程及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律第28頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律,ts,ta,tvvmax1.57h 推程加速度曲線不連續(xù)，存在柔性沖擊。余弦加速度運(yùn)動(dòng)

9、規(guī)律適用于中速中載場合。hamax4.93h2 2凸輪機(jī)構(gòu)工作過程及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律第29頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四 正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律速度曲線和加速度曲線連續(xù)，無剛性沖擊和柔性沖擊。正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于高速輕載場合。s,t,ta,tvhvmax2h amax6.28h2 2推程凸輪機(jī)構(gòu)工作過程及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律第30頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四345次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程,tsvah速度曲線和加速度曲線連續(xù)，無剛性沖擊和柔性沖擊。3-4-5次運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于高速中載場合。凸輪機(jī)構(gòu)工作過程及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律第31頁，共51頁，2022年，5月

10、20日，1點(diǎn)33分，星期四組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律 為了克服單一運(yùn)動(dòng)規(guī)律的某些缺陷，獲得更好的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，可以把幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律拼接起來，構(gòu)成組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律。組合原則位移曲線、速度曲線必須連續(xù)，高速凸輪機(jī)構(gòu)加速度曲線也必須連續(xù)。各段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移、速度和加速度曲線在連接點(diǎn)處其值應(yīng)分別相等。vs a ,t,t,thOOO vs a ,t,t,thOOO 正弦加速度曲線與直線組合凸輪機(jī)構(gòu)工作過程及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律第32頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四本章小結(jié) 1凸輪機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用特點(diǎn)。2凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的工作特點(diǎn)。 凸輪機(jī)構(gòu)工作過程及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律第33頁，共51頁，2022

11、年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四1 滿足機(jī)器的工作要求3 使凸輪輪廓易于加工從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇與應(yīng)用1 滿足機(jī)器的工作要求2 使凸輪機(jī)構(gòu)具有良好的動(dòng)力性能第34頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律比較第35頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四如圖 ，若給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一個(gè)與凸輪角速度。大小相等方向相反的公共角速度 ，于是，凸輪靜止不動(dòng)，而從動(dòng)件和導(dǎo)路一方面以角速度 繞 D 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面從動(dòng)件又以一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)導(dǎo)路往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于從動(dòng)件尖底始終與凸輪輪廓接觸，所以從動(dòng)件尖底的運(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪的輪廓曲線。根據(jù)這一原理便可作出各種類型凸

12、輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓曲線。反轉(zhuǎn)法用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線第36頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四rbOs13578 601209090601201290A9091113151357 8911131214101. 對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì) 選比例尺l，作位移曲線和基圓rb。 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位移通道。345 67 818765432101191213141413121110915 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分通道上的位置。設(shè)計(jì)步驟 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。已知凸輪的基圓半徑rb，凸輪角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)

13、計(jì)該凸輪輪廓曲線。凸輪輪廓設(shè)計(jì)第37頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四作業(yè)：設(shè)計(jì)一對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線已知凸輪的基圓半徑rb=2h=20mm，凸輪角速度順時(shí)針，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律自擬凸輪輪廓設(shè)計(jì)第38頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四eA2. 偏置尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)已知凸輪的基圓半徑rb，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)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rb和偏距圓e。 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位移通道。O6123457814131211109s13578 60120

14、909091113151357 891113121410 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分通道上的位置。 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。設(shè)計(jì)步驟k1k2k3k5k4k6k7k812345678k9k10k11k12k13k14k159101112131415凸輪輪廓設(shè)計(jì)第39頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四rbOA3. 對(duì)心滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)已知凸輪的基圓半徑rb，滾子半徑rr、凸輪角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)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rb。 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位移通道。理論輪廓曲線實(shí)際輪廓

15、曲線s13578 60120909091113151357 89111312141060120129090345 67 818765432101191213141413121110915 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件滾子中心在各等分位移通道上的位置。 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)(外)包絡(luò)線。設(shè)計(jì)步驟凸輪輪廓設(shè)計(jì)第40頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四rbOA4. 對(duì)心平底移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì) 已知凸輪的基圓半徑rb，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)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rb。設(shè)計(jì)步驟 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)

16、應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)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。凸輪輪廓設(shè)計(jì)第41頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四rbO 12345678 6012090905. 尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)已知凸輪的基圓半徑rb，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。1234567120

17、B11B1B2B3B4B5B6B7B86090 dB22B33B44B55B66B77A1A2A3A4A5A6A7A8A Bl 選比例尺，作位移曲線，作基圓rb和轉(zhuǎn)軸圓OA。 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸A的位置。 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。設(shè)計(jì)步驟 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。第42頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四滾子直動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪輪廓設(shè)計(jì)第43頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四nnOBerbvvP1. 壓力角 凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向與從動(dòng)件所受凸輪作用力（不計(jì)摩擦）方向之間所夾的銳角稱

18、為壓力角2.壓力角的許用值一、壓力角的確定及校核 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定第44頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四CnnOBes0sDrbdsdP為相對(duì)瞬心由BCP得vvP 對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)e0。結(jié)論移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑rb、從動(dòng)件偏置方位和偏距e有關(guān)。3 壓力角的計(jì)算及校核凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定第45頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四1. 滾子半徑的確定 rra rr 0結(jié)論對(duì)于外凸輪廓，要保證凸輪正常工作，應(yīng)使min rr。 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 rrrrrr從動(dòng)件滾子半徑及平底寬度的確定第46頁，共51頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)33分，星期四 2. 平底寬度的確定 123456788765432191011121314