機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第3章 凸輪機(jī)構(gòu)

第3章凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)3-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi)3-2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律3-3凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)(shèjì)3-4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定基本要求:了解凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及特點(diǎn)掌握從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)掌握凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確定的原則熟練掌握反轉(zhuǎn)法原理并進(jìn)行凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料3-1凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的組成及分類(lèi)一、組成二、特點(diǎn)(tèdiǎn)三、分類(lèi)四、應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料一、凸輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)的組成動(dòng)畫(huà)１、動(dòng)畫(huà)2由三個(gè)構(gòu)件(gòujiàn)組成的一種高副（點(diǎn)、線接觸）機(jī)構(gòu)凸輪cam：具有某種曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件(gòujiàn)推桿/從動(dòng)件follower，運(yùn)動(dòng)規(guī)律由凸輪廓線和運(yùn)動(dòng)尺寸決定機(jī)架frame推桿凸輪機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料二、特點(diǎn)(tèdiǎn)優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)件(gòujiàn)少、運(yùn)動(dòng)鏈短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；易使從動(dòng)件得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；設(shè)計(jì)方便缺點(diǎn)：點(diǎn)、線接觸，易磨損，不適合高速、重載推桿凸輪機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料三、分類(lèi)(fēnlèi)1按凸輪的形狀分2按從動(dòng)件的形狀分3按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分4按從動(dòng)件的布置(bùzhì)形式分5按凸輪高副的鎖合方式分6小結(jié)推桿凸輪機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料1按凸輪(tūlún)的形狀分盤(pán)形凸輪凸輪呈向徑變化的盤(pán)形結(jié)構(gòu)(jiégòu)簡(jiǎn)單,應(yīng)用最廣泛移動(dòng)凸輪凸輪呈板型,直線移動(dòng)圓柱凸輪空間凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓做在圓柱體上空間運(yùn)動(dòng)推桿凸輪凸輪推桿推桿凸輪機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料2按從動(dòng)件的形狀(xíngzhuàn)分尖頂推桿尖頂始終能夠與凸輪輪廓保持接觸，可實(shí)現(xiàn)(shíxiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律易磨損，只宜用于輕載、低速滾子推桿耐磨、承載大，較常用平底推桿接觸面易形成油膜，利于潤(rùn)滑，常用于高速運(yùn)動(dòng)配合的凸輪輪廓必須全部外凸尖頂推桿滾子推桿平底推桿平底推桿機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料3按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)(yùndòng)形式分直動(dòng)推桿往復(fù)(wǎngfù)移動(dòng)軌跡為直線擺動(dòng)推桿往復(fù)擺動(dòng)軌跡為圓弧尖頂推桿滾子推桿平底推桿直動(dòng)推桿擺動(dòng)推桿機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料精品資料4按從動(dòng)件的布置(bùzhì)形式分對(duì)心直動(dòng)推桿偏置(piānzhì)直動(dòng)推桿尖頂推桿滾子推桿機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料5按凸輪(tūlún)高副的鎖合方式分：力鎖合機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)精品資料5按凸輪(tūlún)高副的鎖合方式分：形鎖合機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)精品資料5按凸輪(tūlún)高副的鎖合方式分：形鎖合機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(jīchǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料6小結(jié)(xiǎojié)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(jīchǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料6小結(jié)(xiǎojié)一般凸輪機(jī)構(gòu)的命名原則:布置(bùzhì)形式+運(yùn)動(dòng)形式+推桿形狀+凸輪形狀對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)平底推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料四、應(yīng)用(yìngyòng)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(jīchǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料四、應(yīng)用(yìngyòng)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(jīchǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)繞線機(jī)構(gòu)P40圖3-2精品資料四、應(yīng)用(yìngyòng)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)精品資料四、應(yīng)用(yìngyòng)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(jīchǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料3-2推桿的運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律一、凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程二、推桿常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)注意的問(wèn)題機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料A一、凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件的位移、速度、加速度等隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角j變化的規(guī)律基圓(以凸輪輪廓最小向徑所組成的圓)，基圓半徑(bànjìng)r0推程，推程運(yùn)動(dòng)角0遠(yuǎn)休止，遠(yuǎn)休止角01回程，回程運(yùn)動(dòng)角0’

近休止，近休止角02

行程（升程），h運(yùn)動(dòng)線圖:

從動(dòng)件的位移、速度、加速度等隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角j變化關(guān)系圖0010’02r00推程01遠(yuǎn)休止0’回程02近休止ts0BCDhA’機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料二、推桿常用(chánɡyònɡ)運(yùn)動(dòng)規(guī)律1等速運(yùn)動(dòng)2等加速等減速運(yùn)動(dòng)3擺線(bǎixiàn)運(yùn)動(dòng)注意：為便于理解各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性,本章將運(yùn)動(dòng)規(guī)律單獨(dú)應(yīng)用于推程或回程機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料1等速運(yùn)動(dòng)(yùndòng)——一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律推程(00)運(yùn)動(dòng)(yùndòng)方程：位移方程：速度方程：加速度方程：運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性：始點(diǎn)、末點(diǎn)剛性沖擊適用場(chǎng)合：低速輕載hs00v0a0-Displacement

VelocityAcceleration

+機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料等速運(yùn)動(dòng)(děnɡsùyùndònɡ)（續(xù)）回程(0’0)運(yùn)動(dòng)(yùndòng)方程：位移方程：速度方程：加速度方程：運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性：始點(diǎn)、末點(diǎn)剛性沖擊適用場(chǎng)合：低速輕載s0v0a00’-++-0hDisplacement

VelocityAcceleration

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料2等加速等減速運(yùn)動(dòng)(yùndòng)—二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)(yùndòng)方程:運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性：起、中、末點(diǎn)柔性沖擊適用場(chǎng)合：中、低速輕載s00v0a0h/2h/20/20/2h(00/2)(0/20)加速段減速段位移方程速度方程加速度方程機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料3擺線(bǎixiàn)運(yùn)動(dòng)——正弦加速度運(yùn)動(dòng)推程運(yùn)動(dòng)(yùndòng)方程：運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性：無(wú)沖擊適用場(chǎng)合：高速輕載advd0

0012345678sdhA2ph0

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料提問(wèn)(tíwèn)：從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有哪幾種？從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律各產(chǎn)生什么沖擊(chōngjī)？沖擊(chōngjī)是否在整個(gè)推程都有？若不是，在推程的什么位置有呢？從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律個(gè)適用于什么場(chǎng)合？精品資料三、選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)注意(zhùyì)的問(wèn)題實(shí)際使用時(shí),推程或回程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可采用單一運(yùn)動(dòng)規(guī)律,也可以將幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)合使用1.當(dāng)機(jī)械的工作過(guò)程只要求推桿實(shí)現(xiàn)一定的工作行程，而對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)特殊要求時(shí)，主要考慮動(dòng)力特性和便于加工低速輕載時(shí)，便于加工優(yōu)先；速度較高時(shí)，動(dòng)力特性?xún)?yōu)先。2.當(dāng)機(jī)械的工作過(guò)程對(duì)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求時(shí)：轉(zhuǎn)速(zhuànsù)較低時(shí)，首先滿足運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其次再考慮動(dòng)力特性和加工轉(zhuǎn)速(zhuànsù)較高時(shí)，兼顧運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)力特性，采用組合運(yùn)動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料3-3凸輪(tūlún)輪廓曲線的設(shè)計(jì)一、凸輪廓線設(shè)計(jì)(shèjì)的基本原理二、作圖法設(shè)計(jì)(shèjì)凸輪廓線機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料一、凸輪廓線設(shè)計(jì)(shèjì)的基本原理機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)精品資料AAAAAAAAAAAAA一、凸輪廓線設(shè)計(jì)(shèjì)的基本原理解析法、作圖法相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理(yuánlǐ)法:(也稱(chēng)反轉(zhuǎn)法):對(duì)整個(gè)系統(tǒng)施加-w運(yùn)動(dòng)此時(shí)，凸輪保持不動(dòng)推桿作復(fù)合運(yùn)動(dòng)=反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(-)+預(yù)期運(yùn)動(dòng)(s)AAr0-r0機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料一、凸輪廓線設(shè)計(jì)(shèjì)的基本原理找推桿反轉(zhuǎn)時(shí)的位置找推桿往復(fù)(wǎngfù)移動(dòng)的位置AA-r0機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)找復(fù)合點(diǎn)反轉(zhuǎn)法精品資料二、作圖法設(shè)計(jì)(shèjì)凸輪廓線作圖步驟：1根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(guīlǜ)：作出位移線圖S2-δ1，并等分角度2定基圓3作出推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置4據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律(guīlǜ)，求出從動(dòng)件在預(yù)期運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置5將兩種運(yùn)動(dòng)復(fù)合，就求出了從動(dòng)件尖端在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置點(diǎn)6將各位置點(diǎn)聯(lián)接成光滑的曲線7在理論輪廓上再作出凸輪的實(shí)際輪廓1

對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)2

對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)3

對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)4

偏置直動(dòng)尖頂推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)5

擺動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)6小結(jié)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料1對(duì)心直動(dòng)尖頂(jiāndǐng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪(tūlún)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：凸輪(tūlún)廓線解：

1.定比例尺l

2.初始位置及推桿位移曲線3.確定推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置4.確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置5.推桿高副元素族6.推桿高副元素的包絡(luò)線s0h機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料2對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滾子(ɡǔnzǐ)半徑rr,凸輪逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：凸輪廓線解：

1.定比例尺l

2.初始位置及推桿位移曲線注：兩條廓線，理論／實(shí)際廓線實(shí)際廓線基圓rmin理論廓線基圓r03.確定推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置4.確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置5.推桿高副元素族6.推桿高副元素的包絡(luò)線s0h理論輪廓實(shí)際輪廓機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料s0h3對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤(pán)形凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針?lè)较?fāngxiàng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：凸輪廓線解：

1.定比例尺l

2.初始位置及推桿位移曲線3.確定推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置4.確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置5.推桿高副元素族6.推桿高副元素的包絡(luò)線機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)了解實(shí)際輪廓精品資料s0h4偏置直動(dòng)尖頂(jiāndǐng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)已知：r0，偏置(piānzhì)圓半徑e，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：凸輪廓線解：1.定比例尺l

2.初始位置及推桿位移曲線偏距圓、基圓3.確定推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置4.確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置5.推桿高副元素族6.推桿高副元素的包絡(luò)線機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)了解精品資料5擺動(dòng)(bǎidòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)r0r0分析(fēnxī)：-w機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料擺動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)已知：r0，機(jī)架長(zhǎng)度，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪(tūlún)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：凸輪(tūlún)廓線解：

1.定比例尺l

2.初始位置及推桿位移曲線3.確定推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置4.確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置5.推桿高副元素族6.推桿高副元素的包絡(luò)線f210Ff21f22f23f24f25f26f27f28f29f210f211f212機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料6小結(jié)(xiǎojié)應(yīng)用反轉(zhuǎn)(fǎnzhuǎn)法時(shí)應(yīng)注意：要能正確理解凸輪實(shí)際廓線和理論廓線的關(guān)系要正確確定推桿的反轉(zhuǎn)(fǎnzhuǎn)方向正確確定推桿在反轉(zhuǎn)(fǎnzhuǎn)運(yùn)動(dòng)中占據(jù)的位置直動(dòng)推桿：推桿在反轉(zhuǎn)(fǎnzhuǎn)前后兩位置線的夾角應(yīng)等于凸輪的轉(zhuǎn)角擺動(dòng)推桿：反轉(zhuǎn)(fǎnzhuǎn)前后推桿擺動(dòng)中心和凸輪軸心的兩連線之間的夾角應(yīng)等于凸輪的轉(zhuǎn)角正確確定推桿的位移或擺角直動(dòng)推桿：位移等于推桿所在位置與理論廓線的交點(diǎn)和與基圓交點(diǎn)之間的距離擺動(dòng)推桿：角位移等于推桿所在位置與推桿起始位置之間的夾角機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料精品資料精品資料精品資料實(shí)際廓線曲率半徑：a理論廓線曲率半徑：滾子(ɡǔnzǐ)半徑：rr1內(nèi)凹凸輪廓線a=+rr理論廓線最小結(jié)論：無(wú)論滾子(ɡǔnzǐ)半徑多大，總能由理論廓線得到實(shí)際廓線三、滾子半徑與凸輪輪廓曲線(qūxiàn)形狀的關(guān)系2外凸凸輪廓線a=-rr>rr，a>0，實(shí)際廓線平滑=rr，a=0，實(shí)際廓線變尖<rr，a<0，實(shí)際廓線出現(xiàn)交叉，切割，運(yùn)動(dòng)失真a=-rr＝0arr理論實(shí)際aa=+rrrr>rrrra=-rr<0rr=rra=-rr>0<rr機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——凸輪機(jī)構(gòu)精品資料結(jié)論(jiélùn):內(nèi)凹凸輪