機(jī)械原理凸輪結(jié)構(gòu)課件

第3章凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的組成與類型從動件運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓的設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)第3章凸輪機(jī)構(gòu)3.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成與類型

3.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成1─凸輪2─從動件3─機(jī)架高副機(jī)構(gòu)3.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成與類型

3.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成13.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型

1.按凸輪的形狀分類盤形凸輪：最基本的形式，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最為廣泛移動凸輪：凸輪相對機(jī)架做直線運(yùn)動圓柱凸輪：空間凸輪機(jī)構(gòu)盤形凸輪移動凸輪圓柱凸輪3.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型

1.按凸輪的形狀分類盤形凸輪：2.按從動件的形狀分類尖端從動件曲面從動件尖端能以任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動件實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動規(guī)律。但尖端處極易磨損，只適用于低速場合。磨損比尖端從動件小。2.按從動件的形狀分類尖端從動件曲面從動件尖端能以任意復(fù)雜

滾子從動件

平底從動件凸輪與從動件之間為滾動摩擦，因此摩擦磨損較小，可用于傳遞較大的動力。從動件與凸輪之間易形成油膜，潤滑狀況好，受力平穩(wěn)，傳動效率高，常用于高速場合。但與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。滾子從動件平底從動件凸輪與從動件之間為滾動摩擦3.按從動件的運(yùn)動形式分類移動從動件擺動從動件移動從動件：從動件作往復(fù)移動，其運(yùn)動軌跡為一段直線；擺動從動件：從動件作往復(fù)擺動，其運(yùn)動軌跡為一段圓弧。3.按從動件的運(yùn)動形式分類移動從動件擺4.按凸輪與從動件維持高副接觸的方法分類(1)力鎖合─彈簧力、從動件重力或其它外力(2)型鎖合─利用高副元素本身的幾何形狀4.按凸輪與從動件維持高副接觸的方法分類槽凸輪機(jī)構(gòu)槽兩側(cè)面的距離等于滾子直徑。優(yōu)點(diǎn)：鎖和方式結(jié)構(gòu)簡單缺點(diǎn)：加大了凸輪的尺寸和重量槽凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu)凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離都等于框架內(nèi)側(cè)的寬度。缺點(diǎn)：從動件的運(yùn)動規(guī)律的選擇受到一定的限制，當(dāng)180o范圍內(nèi)的凸輪廓線根據(jù)從動件運(yùn)動規(guī)律確定后，其余180o內(nèi)的凸輪廓線必須符合等寬原則等寬凸輪機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)：從動件的運(yùn)動規(guī)律的選擇受到一定的限制，當(dāng)1等徑凸輪機(jī)構(gòu)

兩滾子中心間的距離始終保持不變。缺點(diǎn)：從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇受到一定的限制等徑凸輪機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)：主回凸輪機(jī)構(gòu)(共軛凸輪機(jī)構(gòu))優(yōu)點(diǎn)：克服了等寬、等徑凸輪的缺點(diǎn)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高一個(gè)凸輪推動從動件完成正行程運(yùn)動，另一個(gè)凸輪推動從動件完成反行程的運(yùn)動主回凸輪機(jī)構(gòu)(共軛凸輪機(jī)構(gòu))優(yōu)點(diǎn)：克服了等寬、等徑凸輪的缺點(diǎn)5.反凸輪機(jī)構(gòu)擺桿為主動件，凸輪為從動件5.反凸輪機(jī)構(gòu)擺桿為主動件，凸輪為從動件3.1.3凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用例1：實(shí)現(xiàn)變速操縱3.1.3凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用例2：實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)刀、退刀例2：實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)刀、退刀例3：控制閥門的啟閉例3：控制閥門的啟閉例4：印刷機(jī)的吸紙吸頭例4：印刷機(jī)的吸紙吸頭3.2從動件運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)

3.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的工作情況3.2從動件運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)

3.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的工作情況回程運(yùn)動角近休止角從動件運(yùn)動規(guī)律（從動件位移線圖）

基圓─以凸輪輪廓的最小向徑rb所作的圓升程─從動件上升的最大距離h推程運(yùn)動角Φ0遠(yuǎn)休止角Φs回程運(yùn)動角基圓─以凸輪輪廓的最小向徑rb所作的圓3.2.2從動件常用運(yùn)動規(guī)律1.等速運(yùn)動特點(diǎn)：速度有突變，加速度理論上由零至無窮大，從而使從動件產(chǎn)生巨大的慣性力，機(jī)構(gòu)受到強(qiáng)烈沖擊——?jiǎng)傂詻_擊適應(yīng)場合：低速輕載3.2.2從動件常用運(yùn)動規(guī)律特點(diǎn)：速度有突變，加速度理論上2.等加速等減速(拋物線)運(yùn)動特點(diǎn)：加速度曲線有突變，加速度的變化率(即躍度j)在這些位置為無窮大——柔性沖擊適應(yīng)場合：中速輕載2.等加速等減速(拋物線)運(yùn)動特點(diǎn)：加速度曲線有突變，加速度3.簡諧運(yùn)動(余弦加速度運(yùn)動)當(dāng)質(zhì)點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動時(shí)，它在該圓直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動規(guī)律—簡諧運(yùn)動特點(diǎn)：有柔性沖擊適用場合：中速輕載(當(dāng)從動件作連續(xù)運(yùn)動時(shí)，可用于高速)3.簡諧運(yùn)動(余弦加速度運(yùn)動)當(dāng)質(zhì)點(diǎn)在圓周上作4.擺線運(yùn)動(簡介)

半徑R=h/2π的滾圓沿縱座標(biāo)作純滾動，圓上最初位于座標(biāo)原點(diǎn)的點(diǎn)其位移隨時(shí)間變化的規(guī)律—擺線運(yùn)動特點(diǎn)：無剛性、柔性沖擊適用場合：適于高速4.擺線運(yùn)動(簡介)半徑R=h/2π的滾圓沿5.3-4-5多項(xiàng)式運(yùn)動(簡介)特點(diǎn)：無剛性沖擊、柔性沖擊適用場合：高速、中載5.3-4-5多項(xiàng)式運(yùn)動(簡介)特點(diǎn)：無剛性沖擊、柔性沖擊3.2.3從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇1.常用運(yùn)動規(guī)律性能比較3.2.3從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇2.從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇原則考慮因素：對運(yùn)動規(guī)律的要求凸輪的轉(zhuǎn)速（動力特性和便于加工）3.2.4從動件運(yùn)動規(guī)律的組合1.滿足工作對運(yùn)動規(guī)律的特殊要求；2.為避免剛性沖擊，位移曲線和速度曲線必須連續(xù)；而為避免柔性沖擊，加速度曲線也必須連續(xù)。3.盡量減小速度和加速度的最大值。2.從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇原則3.3凸輪輪廓的設(shè)計(jì)3.3.1基本原理（反轉(zhuǎn)法）反轉(zhuǎn)后，從動件尖端的運(yùn)動軌跡就是凸輪的輪廓曲線。3.3凸輪輪廓的設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)后，從動件尖端的運(yùn)動軌跡就是凸輪的3.3.2圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓

1.移動從動件盤形凸輪

(1)尖底從動件3.3.2圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓

1.移動從動件盤形凸輪

(機(jī)械原理凸輪結(jié)構(gòu)課件（2）滾子從動件滾子中心將描繪一條與凸輪廓線法向等距的曲線—理論廓線。Rb指的是理論廓線的基圓。（2）滾子從動件滾子中心將描繪一條與凸輪廓線法向等距的曲線—作內(nèi)包絡(luò)線，得到凸輪的實(shí)際廓線；若同時(shí)作外包絡(luò)線，可形成槽凸輪廓線。作內(nèi)包絡(luò)線，得到凸輪的實(shí)際廓線；（3）平底從動件取平底從動件表面上的點(diǎn)B0作為假想的尖端從動件的尖端。（3）平底從動件取平底從動件表面上的點(diǎn)B0作

為了保證在所有位置從動件平底都能與凸輪輪廓曲線相切，凸輪廓線必須是外凸的。為了保證在所有位置從動件平底都能與凸輪輪廓曲2.擺動從動件盤形凸輪2.擺動從動件盤形凸輪3.3.3解析法(略)

3.4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定

3.4.1移動滾子從動件盤形凸輪

3.3.3解析法(略)

3.4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定

3(1)壓力角與許用值(1)壓力角與許用值(2)凸輪基圓半徑的確定基圓半徑越大，壓力角越小，但結(jié)構(gòu)尺寸較大(2)凸輪基圓半徑的確定基圓半徑越大，壓力(3)從動件偏置方向的選擇凸輪逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，從動件右偏置凸輪順時(shí)針回轉(zhuǎn)，從動件左偏置(3)從動件偏置方向的選擇凸輪逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，從動件右偏置(4)凸輪輪廓形狀與滾子半徑的關(guān)系外凸凸輪廓線(4)凸輪輪廓形狀與滾子半徑的關(guān)系實(shí)際廓線出現(xiàn)尖點(diǎn)實(shí)際廓線出現(xiàn)尖點(diǎn)實(shí)際廓線出現(xiàn)交叉，從動件不能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律—運(yùn)動失真實(shí)際廓線出現(xiàn)交叉，從動件不能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律—運(yùn)動失內(nèi)凹凸輪廓線

無論滾子半徑多大，總能由理論輪廓求出實(shí)際輪廓。內(nèi)凹凸輪廓線無論滾子半徑多大，總能由理論輪廓運(yùn)動失真原因：避免方法：滾子半徑的選擇考慮結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度與運(yùn)動規(guī)律等因素運(yùn)動失真3.4.2移動平底從動件盤形凸輪

凸輪出現(xiàn)過度切割的現(xiàn)象，從動件無法完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律。原因？？？3.4.2移動平底從動件盤形凸輪凸輪出現(xiàn)過減小升程h增大基圓rb增大偏心e減小升程h增大基圓rb增大偏心e運(yùn)動失真基圓半徑的確定避免運(yùn)動失真基圓半徑過小從動件升程過大基圓半徑過小從動件偏置方向的選擇

從動件偏置并不影響凸輪廓線的形狀，選擇偏置的主要目的是為了減小從動件在推程階段所受的彎曲應(yīng)力。從動件偏置方向的選擇從動件偏置并不影響凸輪廓平地寬度的確定3.5凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(略)平地寬度的確定第3章凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的組成與類型從動件運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓的設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)第3章凸輪機(jī)構(gòu)3.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成與類型

3.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成1─凸輪2─從動件3─機(jī)架高副機(jī)構(gòu)3.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成與類型

3.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成13.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型

1.按凸輪的形狀分類盤形凸輪：最基本的形式，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最為廣泛移動凸輪：凸輪相對機(jī)架做直線運(yùn)動圓柱凸輪：空間凸輪機(jī)構(gòu)盤形凸輪移動凸輪圓柱凸輪3.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型

1.按凸輪的形狀分類盤形凸輪：2.按從動件的形狀分類尖端從動件曲面從動件尖端能以任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動件實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動規(guī)律。但尖端處極易磨損，只適用于低速場合。磨損比尖端從動件小。2.按從動件的形狀分類尖端從動件曲面從動件尖端能以任意復(fù)雜

滾子從動件

平底從動件凸輪與從動件之間為滾動摩擦，因此摩擦磨損較小，可用于傳遞較大的動力。從動件與凸輪之間易形成油膜，潤滑狀況好，受力平穩(wěn)，傳動效率高，常用于高速場合。但與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。滾子從動件平底從動件凸輪與從動件之間為滾動摩擦3.按從動件的運(yùn)動形式分類移動從動件擺動從動件移動從動件：從動件作往復(fù)移動，其運(yùn)動軌跡為一段直線；擺動從動件：從動件作往復(fù)擺動，其運(yùn)動軌跡為一段圓弧。3.按從動件的運(yùn)動形式分類移動從動件擺4.按凸輪與從動件維持高副接觸的方法分類(1)力鎖合─彈簧力、從動件重力或其它外力(2)型鎖合─利用高副元素本身的幾何形狀4.按凸輪與從動件維持高副接觸的方法分類槽凸輪機(jī)構(gòu)槽兩側(cè)面的距離等于滾子直徑。優(yōu)點(diǎn)：鎖和方式結(jié)構(gòu)簡單缺點(diǎn)：加大了凸輪的尺寸和重量槽凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu)凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離都等于框架內(nèi)側(cè)的寬度。缺點(diǎn)：從動件的運(yùn)動規(guī)律的選擇受到一定的限制，當(dāng)180o范圍內(nèi)的凸輪廓線根據(jù)從動件運(yùn)動規(guī)律確定后，其余180o內(nèi)的凸輪廓線必須符合等寬原則等寬凸輪機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)：從動件的運(yùn)動規(guī)律的選擇受到一定的限制，當(dāng)1等徑凸輪機(jī)構(gòu)

兩滾子中心間的距離始終保持不變。缺點(diǎn)：從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇受到一定的限制等徑凸輪機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)：主回凸輪機(jī)構(gòu)(共軛凸輪機(jī)構(gòu))優(yōu)點(diǎn)：克服了等寬、等徑凸輪的缺點(diǎn)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高一個(gè)凸輪推動從動件完成正行程運(yùn)動，另一個(gè)凸輪推動從動件完成反行程的運(yùn)動主回凸輪機(jī)構(gòu)(共軛凸輪機(jī)構(gòu))優(yōu)點(diǎn)：克服了等寬、等徑凸輪的缺點(diǎn)5.反凸輪機(jī)構(gòu)擺桿為主動件，凸輪為從動件5.反凸輪機(jī)構(gòu)擺桿為主動件，凸輪為從動件3.1.3凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用例1：實(shí)現(xiàn)變速操縱3.1.3凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用例2：實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)刀、退刀例2：實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)刀、退刀例3：控制閥門的啟閉例3：控制閥門的啟閉例4：印刷機(jī)的吸紙吸頭例4：印刷機(jī)的吸紙吸頭3.2從動件運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)

3.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的工作情況3.2從動件運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)

3.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的工作情況回程運(yùn)動角近休止角從動件運(yùn)動規(guī)律（從動件位移線圖）

基圓─以凸輪輪廓的最小向徑rb所作的圓升程─從動件上升的最大距離h推程運(yùn)動角Φ0遠(yuǎn)休止角Φs回程運(yùn)動角基圓─以凸輪輪廓的最小向徑rb所作的圓3.2.2從動件常用運(yùn)動規(guī)律1.等速運(yùn)動特點(diǎn)：速度有突變，加速度理論上由零至無窮大，從而使從動件產(chǎn)生巨大的慣性力，機(jī)構(gòu)受到強(qiáng)烈沖擊——?jiǎng)傂詻_擊適應(yīng)場合：低速輕載3.2.2從動件常用運(yùn)動規(guī)律特點(diǎn)：速度有突變，加速度理論上2.等加速等減速(拋物線)運(yùn)動特點(diǎn)：加速度曲線有突變，加速度的變化率(即躍度j)在這些位置為無窮大——柔性沖擊適應(yīng)場合：中速輕載2.等加速等減速(拋物線)運(yùn)動特點(diǎn)：加速度曲線有突變，加速度3.簡諧運(yùn)動(余弦加速度運(yùn)動)當(dāng)質(zhì)點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動時(shí)，它在該圓直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動規(guī)律—簡諧運(yùn)動特點(diǎn)：有柔性沖擊適用場合：中速輕載(當(dāng)從動件作連續(xù)運(yùn)動時(shí)，可用于高速)3.簡諧運(yùn)動(余弦加速度運(yùn)動)當(dāng)質(zhì)點(diǎn)在圓周上作4.擺線運(yùn)動(簡介)

半徑R=h/2π的滾圓沿縱座標(biāo)作純滾動，圓上最初位于座標(biāo)原點(diǎn)的點(diǎn)其位移隨時(shí)間變化的規(guī)律—擺線運(yùn)動特點(diǎn)：無剛性、柔性沖擊適用場合：適于高速4.擺線運(yùn)動(簡介)半徑R=h/2π的滾圓沿5.3-4-5多項(xiàng)式運(yùn)動(簡介)特點(diǎn)：無剛性沖擊、柔性沖擊適用場合：高速、中載5.3-4-5多項(xiàng)式運(yùn)動(簡介)特點(diǎn)：無剛性沖擊、柔性沖擊3.2.3從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇1.常用運(yùn)動規(guī)律性能比較3.2.3從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇2.從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇原則考慮因素：對運(yùn)動規(guī)律的要求凸輪的轉(zhuǎn)速（動力特性和便于加工）3.2.4從動件運(yùn)動規(guī)律的組合1.滿足工作對運(yùn)動規(guī)律的特殊要求；2.為避免剛性沖擊，位移曲線和速度曲線必須連續(xù)；而為避免柔性沖擊，加速度曲線也必須連續(xù)。3.盡量減小速度和加速度的最大值。2.從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇原則3.3凸輪輪廓的設(shè)計(jì)3.3.1基本原理（反轉(zhuǎn)法）反轉(zhuǎn)后，從動件尖端的運(yùn)動軌跡就是凸輪的輪廓曲線。3.3凸輪輪廓的設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)后，從動件尖端的運(yùn)動軌跡就是凸輪的3.3.2圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓

1.移動從動件盤形凸輪

(1)尖底從動件3.3.2圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓

1.移動從動件盤形凸輪

(機(jī)械原理凸輪結(jié)構(gòu)課件（2）滾子從動件滾子中心將描繪一條與凸輪廓線法向等距的曲線—理論廓線。Rb指的是理論廓線的基圓。（2）滾子從動件滾子中心將描繪一條與凸輪廓線法向等距的曲線—作內(nèi)包絡(luò)線，得到凸輪的實(shí)際廓線；若同時(shí)作外包絡(luò)線，可形成槽凸輪廓線。作內(nèi)包絡(luò)線，得到凸輪的實(shí)際廓線；（3）平底從動件取平底從動件表面上的點(diǎn)B0作為假想的尖端從動件的尖端。（3）平底從動件取平底從動件表面上的點(diǎn)B0作

為了保證在所有位置從動件平底都能與凸輪輪廓曲線相切，凸輪廓線必須是外凸的。為了保證在所有位置從動件平底都能與凸輪輪廓曲2.擺動從動件盤形凸輪2.擺動從動件盤形凸輪3.3.3解析法(略)

3.4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定

3.4.1移動滾子從動件盤形凸輪

3.3.3解析法(略)

3.4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸