《機(jī)械原理》第四章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

第四章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)§4-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類§4-2從動件的運(yùn)動規(guī)律§4-3按給定運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線-作圖法§4-4按給定運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線-解析法§4-5凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定§4-6

高速凸輪機(jī)構(gòu)簡介本章教學(xué)內(nèi)容一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用§4-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)自動機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)◆凸輪：是具有一個(gè)曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動時(shí)，通過高副接觸可以使從動件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期的往復(fù)運(yùn)動。◆組成凸輪機(jī)構(gòu)的基本構(gòu)件凸輪、推桿（從動件）、機(jī)架◆連接副：凸輪與從動件組成的高副及二者與機(jī)架組成的低副組成。◆凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域凸輪機(jī)構(gòu)廣泛用于自動機(jī)械、自動控制裝置和裝配生產(chǎn)線中。1.按凸輪形狀分：二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類盤形凸輪機(jī)構(gòu)移動凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)盤形凸輪機(jī)構(gòu)移動凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)平面凸輪機(jī)構(gòu)平面凸輪機(jī)構(gòu)空間凸輪機(jī)構(gòu)2.按從動件的形狀來分尖頂推桿滾子推桿平底推桿其優(yōu)點(diǎn)是凸輪與平底接觸面間容易形成油膜，潤滑較好，所以常用于高速傳動中。由于滾子與凸輪之間為滾動摩擦，所以磨損較小，故可用來傳遞較大的動力。構(gòu)造簡單，但易于磨損，所以只適用于作用力不大和速度較低的場合。根據(jù)從從動件件相對對機(jī)架架的運(yùn)運(yùn)動方方式分分直動從從動件件直動從從動件件：從動件作作往復(fù)移移動，其其運(yùn)動軌軌跡為一一段直線線；對心直動動推桿偏置直動動從動件件擺動從動動件：從動件作作往復(fù)擺擺動，其其運(yùn)動軌軌跡為一一段圓弧弧。擺動從動動件直動與擺擺動從動動件比較較（2）幾幾何封閉閉法：利用凸輪輪與推桿桿構(gòu)成的的高副元元素的特特殊幾何何結(jié)構(gòu)使使凸輪與與推桿始始終保持持接觸。。常用的有有如下幾幾種：3.按按凸輪輪與從動動件保持持接觸的的方法分分槽凸輪機(jī)機(jī)構(gòu)等寬凸輪輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪輪共軛凸輪輪（1）力力封閉方方法：利用推桿桿的重力力、彈簧簧力或其其它外力力使推桿桿始終與與凸輪保保持接觸觸；凹槽凸輪輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪輪機(jī)構(gòu)共軛凸輪輪機(jī)構(gòu)◆凸輪機(jī)機(jī)構(gòu)的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)只要通過過適當(dāng)設(shè)設(shè)計(jì)凸輪輪廓線可可以使從從動件實(shí)實(shí)現(xiàn)各種種預(yù)期運(yùn)運(yùn)動規(guī)律律，而且且結(jié)構(gòu)簡簡單、緊緊湊，應(yīng)應(yīng)用廣泛泛?！敉馆啓C(jī)機(jī)構(gòu)的缺缺點(diǎn)：1）接觸觸為高副副，易于于磨損，，多用于于傳力不不大的場場合。2）凸輪輪輪廓加加工比較較困難。。3）從動動件的行行程不能能過大，，否則會會使凸輪輪變得笨笨重。凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)的的基本內(nèi)內(nèi)容與步步驟（1）合合理選擇擇凸輪類類型（2）設(shè)設(shè)計(jì)凸輪輪基圓半半徑（3）設(shè)設(shè)計(jì)凸輪輪輪廓曲曲線（4）校校核并設(shè)設(shè)計(jì)r0hssss

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sO,t360o基圓基圓半徑徑r0推程角推程升距h遠(yuǎn)停遠(yuǎn)休止角角s回程回程角近停近休止角sB位移曲線凸輪機(jī)構(gòu)的基基本名詞術(shù)語語§4-2從從動件的運(yùn)動動規(guī)律偏距偏距圓從動件的運(yùn)動動規(guī)律：是指指推桿在運(yùn)動動過程中，其其位移、速度度和加速度隨隨時(shí)間變化的的規(guī)律。從動件的位移移線圖：從動動件的位移s隨凸輪轉(zhuǎn)角角而變化的線圖圖。從動件常用運(yùn)運(yùn)動規(guī)律一、多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)規(guī)律★一次多項(xiàng)式運(yùn)運(yùn)動規(guī)律———等速運(yùn)動★二次多項(xiàng)式運(yùn)運(yùn)動規(guī)律———等加速等減減速運(yùn)動五次多項(xiàng)式運(yùn)運(yùn)動規(guī)律二、三角函數(shù)運(yùn)動動規(guī)律★余弦加速度運(yùn)運(yùn)動規(guī)律———簡諧運(yùn)動規(guī)規(guī)律★正弦加速度運(yùn)運(yùn)動——擺線線運(yùn)動規(guī)律三、組合運(yùn)動規(guī)律律重點(diǎn)：掌握各各種運(yùn)動規(guī)律律的運(yùn)動特性性說明：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。1、等速運(yùn)動動運(yùn)動方程式一一般表達(dá)式：：推程運(yùn)動方程程：運(yùn)動始點(diǎn)：=0,s=0運(yùn)動終點(diǎn)：推程運(yùn)動方程程式：邊界條件在起始和終止止點(diǎn)速度有突突變，使瞬時(shí)時(shí)加速度趨于于無窮大，從從而產(chǎn)生無窮窮大慣性力，，引起剛性沖擊。一、多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)規(guī)律回程運(yùn)動方程程回程運(yùn)動方程程式：運(yùn)動始點(diǎn)：運(yùn)動終點(diǎn)：邊界條件一次多項(xiàng)式一般表達(dá)式：等速運(yùn)動規(guī)律律運(yùn)動特性推桿在運(yùn)動起起始和終止點(diǎn)點(diǎn)會產(chǎn)生剛性沖擊。為保證凸輪機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動平穩(wěn)穩(wěn)性，常使推推桿在一個(gè)行行程h中的前半段作作等加速運(yùn)動動，后半段作作等減速運(yùn)動動，且加速度度和減速度的的絕對值相等等。2、二次多項(xiàng)項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律律——等加速速等減速運(yùn)動動規(guī)律★運(yùn)動方程式式一般表達(dá)式式：推桿的等加速速等減速運(yùn)動動規(guī)律★注意：等減速段運(yùn)動動方程為:推程等加速段段邊界條件：：加速段運(yùn)動方方程式為：運(yùn)動始點(diǎn)：=0,s=0，v=0運(yùn)動終點(diǎn)：推程等減速段段邊界條件：：運(yùn)動始點(diǎn)：運(yùn)動終點(diǎn)：★推程運(yùn)動方方程等加速等減速速運(yùn)動規(guī)律運(yùn)運(yùn)動特性：在起點(diǎn)、中點(diǎn)點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)，，因加速度有有突變而引起起推桿慣性力力的突變，且且突變?yōu)橛邢尴拗?，在凸輪輪機(jī)構(gòu)中由此此會引起柔性沖擊。適用于中速速場合。二、三角函數(shù)數(shù)運(yùn)動規(guī)律1、余弦加速速度運(yùn)動規(guī)律律——簡諧運(yùn)運(yùn)動規(guī)律簡諧運(yùn)動：當(dāng)當(dāng)一點(diǎn)在圓周周上等速運(yùn)動動時(shí)，其在直直徑上的投影影的運(yùn)動即為為簡諧運(yùn)動。。推程運(yùn)動方程程式：余弦加速度運(yùn)運(yùn)動規(guī)律推程程運(yùn)動線圖余弦加速度運(yùn)運(yùn)動規(guī)律的運(yùn)運(yùn)動特性：推桿加速度曲曲線不連續(xù)，，在起點(diǎn)和終終點(diǎn)有突變，，且數(shù)值有限限，故有柔性沖擊。余弦加速度運(yùn)運(yùn)動規(guī)律適用用于中速中載載場合。推程運(yùn)動方程程式為2、正弦加速速度運(yùn)動規(guī)律律——擺線運(yùn)運(yùn)動規(guī)律擺線運(yùn)動：一一圓在直線上上作純滾動時(shí)時(shí)，其上任一一點(diǎn)在直線上上的投影運(yùn)動動為擺線運(yùn)動動。正弦加速度運(yùn)運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動動特性：推桿作正弦加加速度運(yùn)動時(shí)時(shí)，速度曲線線和加速度曲曲線連續(xù)，其其加速度沒有有突變，因而而將不產(chǎn)生沖沖擊。適用于于高速輕載場場合凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu).推程運(yùn)動線圖圖★采用組合運(yùn)運(yùn)動規(guī)律的目目的：避免有些運(yùn)動動規(guī)律引起的的沖擊，改善善推桿其運(yùn)動動特性。選擇從動件運(yùn)運(yùn)動規(guī)律的基基本原則：1）當(dāng)m較大大時(shí)，為了減減小動量，應(yīng)應(yīng)選速度較小小的運(yùn)動規(guī)律律。2）應(yīng)選加速速度a較小的的運(yùn)動規(guī)律。。3.組合